一种响应型接驳公交分时段协调优化方法技术

本发明专利技术公开了本发明专利技术提供一种响应型接驳公交分时段协调优化方法，包括如下步骤：一、通过需求预约管理平台收集预约乘客分布信息和出行参数；二、根据客流时间分布特性，采用模糊C均值聚类算法合理划分出行时段；三、分析各时段乘客空间分布情况，采用改进的K‑means聚类算法初步确定停靠点的服务范围和位置；四、采用重心位置法，结合乘客出行参数确定停靠点的位置；五、对多车辆多车型的多时段发车间隔、发出车型以及停靠点进行一体化协调优化。本发明专利技术从实际出发，充分考虑了乘客出行量的时间变化，在尽量满足乘客需求的同时避免发车间隔的多变；根据乘客需求点的空间变化，在避免乘客步行时间过长的同时尽量减少车辆绕行距离。

【技术实现步骤摘要】
一种响应型接驳公交分时段协调优化方法
本专利技术涉及交通领域，具体涉及一种响应型接驳公交分时段协调优化方法。
技术介绍
响应型接驳公交(ResponsivefeederTransit，RFT)是一种典型的需求响应型公交(DemandResponsiveTransit，DRT),是根据乘客预约申请(乘客在车辆从换乘站发出前提出申请)或实时申请(乘客在车辆运行途中提出申请)，确定车辆发出车型及发出时间、到达乘客需求点的时间、车辆运行路径的。响应型接驳公交具有机动灵活、服务便捷、社会经济效益好的特点，比较适用于城市新区、郊区等低密度公交出行区域与大运量干线公交换乘站的接驳服务，是居民出行“最后一公里”难题的一种有效解决措施。随着通讯技术和计算机技术的发展，为响应型接驳公交的实现提供了发展平台。响应型接驳公交是根据乘客出行需求进行车辆调度和路径优化的，因乘客的出行需求具有随机性和时变性，故在接驳系统的运营过程中，需充分乘客出行需求的时空变化特性：在时间上应根据乘客出行需求量的波动进行时段划分，各时段内采用一致的发车间隔；在空间上应根据乘客需求点本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种响应型接驳公交分时段协调优化方法，其特征在于，包括以下步骤：/n一、通过需求预约管理平台收集预约乘客分布信息和出行参数；/n二、根据客流时间分布特性，采用模糊C均值聚类算法合理划分出行时段；/n三、分析各时段乘客空间分布情况，采用改进的K-means聚类算法初步确定停靠站的服务范围和位置，包括以下步骤：/nb1、输入公交车服务范围半径，k时段内乘客需求点集合为Q

【技术特征摘要】
1.一种响应型接驳公交分时段协调优化方法，其特征在于，包括以下步骤：
一、通过需求预约管理平台收集预约乘客分布信息和出行参数；
二、根据客流时间分布特性，采用模糊C均值聚类算法合理划分出行时段；
三、分析各时段乘客空间分布情况，采用改进的K-means聚类算法初步确定停靠站的服务范围和位置，包括以下步骤：
b1、输入公交车服务范围半径，k时段内乘客需求点集合为Qk＝{q1,q2,q3,...,qn}；
b2、运用Canopy聚类算法，将时段k内的乘客需求按步行距离小于阈值初始聚类，确定聚类簇数，并基于K-mediods算法确定中心点；
b3、以每个中心点分别聚类簇；
b4、计算各需求点到各中心点的欧氏距离，各需求点归属于距中心点最近的簇中；
b5、所有需求点都归属到簇之后，计算各簇的新中心点；
b6、判断新中心点与原中心点的欧式距离之和小于某个给定的值，若成立则输出中心点、簇数、各簇的乘客需求情况和需求点位置，否则，返回步骤b3；
四、采用重心位置法，结合乘客出行参数确定停靠站的位置；
根据乘客的年龄、出行目的、支付意愿、时间窗以及需求点位置，应用重心位置法确定停靠点的坐标；
五、对多车辆多车型的多时段发车间隔、发出车型以及停靠站进行一体化协调优化，包括：
c1、构建一体化协调优化模型；
根据乘客的预约需求安排1列车队完成各时段的接或送任务，在满足车辆保有量、容量、行程时间等约束下，通过车队所有班次发车间隔、发出车型、停靠点的协调优化，使总成本最小；一体化协调优化模型包括乘客成本优化模型和车辆运营成本优化模型，且乘客总成本和车辆运营总成本遵守以下加权和的最小值约束公式：
minω1U+ω2F
其中：F为乘客总成本，U车辆运营总成本，w1、w2分别为权值；
c2、设计求解算法；
首先在初始的发车间隔下，根据停靠点位置，运用遗传算法协调优化该发车间隔下的发出车型和停靠点；然后基于遗传算法的思路对发车间隔进行调整，以系统成本最低为目标，求解最佳发车间隔下，发出车型和途经停靠点的最优路径；反复迭代，获取最优解。


2.根据权利要求1所述的响应型接驳公交分时段协调优化方法，其特征在于，所述步骤二中采用模糊C均值聚类算法合理划分出行时段包括以下步骤：
a1、将预约乘客的申请时间归为统一有序的数据集X，{xi，i＝1,2,3,...,N}是N个样本组成的样本集，设定聚类簇数n和加权指数b；初始化各个聚类中心zmj(1)，其中，n为发车间隔数，ZNj是第j个聚类Γj中的样本数目，置迭代步数Ω＝1；
a2、计算当前聚类中心zmj(Ω)的隶属度函数uj(xi)(Ω)，
a3、根据uj(xi)(Ω)更新各聚类中心zmj(Ω+1)，



a4、判断是否成立，若成立，则输出聚类中心、聚类数量等并结束，否则，令Ω＝Ω+1并返回步骤a2。


3.根据权利要求1所述的响应型接驳公交分时段协调优化方法，其特征在于，所述步骤三采用的改进的K-means聚类算法具体如下：
在K-means聚类算法中利用Cannopy聚类算法确定聚类簇数，并采用K-mediods算法确定中心点。


4.根据权利要求1所述的基于时空聚类的公交车路径调度的协调优化方法，其特征在于，所述步骤四中停靠点的坐标包括：






其中，分别是乘客qi的需求点的横坐标和纵坐标，分别是停靠点pi的横坐标和纵坐标，βqi、lqi、λqi分别为乘客qi的年龄权重、出行目的权重、支付意愿权重、预约上车时间相对于推荐上车时间的权重值。


5.根据权利要求1所述的响应型接驳公交分时段协调优化方法，其特征在于，所述步骤c1中车辆运营成本优化模型为：
U＝U1+U2+U3+U4+U5；
其中U1、U2、U3、U4、U5分别为车辆启动成本、路段行驶成本、车辆停靠成本、车辆早到停靠点等待乘客的成本以及车辆晚到停靠点的惩罚成本；
具体的：
车辆启动成本U1通过如下公式计算得出：



其中：n为发车间隔数；R为车辆总数量；Rl为线路l上的运营车辆数；εVr为车型vr的车辆数；ξVr为车型vr的启动成本；为0或者1变量，若车型Vr在k时段被启动，则否则
路段行驶成本U2通过如下公式计算得出：



其中：Lk为k时段的班次数...

【专利技术属性】
技术研发人员：王正武，田奇，郝威，
申请(专利权)人：长沙理工大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43