基于交通仿真的公交线网优化方法、电子设备及存储介质技术

本发明专利技术基于交通仿真的公交线网优化方法、电子设备及存储介质，属于公交线网优化技术领域。包括以下步骤：S1.构建多模式公共交通网络；S2.公共交通流量分配；S3.基于分配结果统计线网指标，识别问题线路，统计线路客流指标，首末步行距离、线路绕行系数等指标，基于指标阈值识别问题线路；S4.基于启发式算法优化公交线网。解决现有技术中存在的无法对部分线路进行优化、服务水平低、预测线路客流流量不精准的技术问题。本发明专利技术缩短迭代优化算法时间、提升乘客出行体验，同时可减少优化算法生成线路的绕行、缩短乘客出行时间。缩短乘客出行时间。缩短乘客出行时间。

【技术实现步骤摘要】
基于交通仿真的公交线网优化方法、电子设备及存储介质


[0001]本申请涉及公交线网优化方法，尤其涉及基于交通仿真的公交线网优化方法、电子设备及存储介质，属于公交线网优化


技术介绍

[0002]近年来，随着城市居民机动化出行需求增加，特别是小汽车出行需求的增长，引发交通拥堵，噪声污染、环境污染等问题。公共交通出行可改善上述问题，然而目前公共交通特别是公交由于准点率较差、换乘距离较长、线路绕行较大且与轨道线路重复度较高等问题导致公交竞争力较差，客流逐年下降，而一个高质量的公交网络规划对提高公交公司服务质量以及减少运营成本至关重要。对公交线网进行合理的规划，可以在有限的资源条件下，充分地发挥出公共交通自身的潜能、改善公共交通的服务水平并且提高公交运营效益，减轻财政补贴压力。目前关于公交线网优化的研究也有许多，但是大多都是重新规划一个公交网络来替代原有的公交网络，而这种方式却并不适合一些大城市。因为对大城市来说不可能用一个全新的公交网络来替代原有的公交网络，这不但会耗费极大的人力物力也会对城市居民的出行造成极大的困扰。因此，设计一个符合现代实际情况的基于现有公交线网进行调整的公交线网优化方法具有重大意义。
[0003]针对上述问题研发人员提供了以下方案：CN109118023B提出一种公共交通线网优化方法，该方法未考虑既有公共交通网络，仅适用于新开发区域公共交通线网规划场景，而目前城市公共交通线路优化调整需考虑线路调整带来的社会影响，仅会对部分线路进行优化调整，保留大部分既有公交线路，减小对居民出行的影响，现有技术对整个公共交通网络进行优化，无法适用于上述部分线网调整的场景。
[0004]CN114564809A提出一种考虑当前线网结构的公交线网优化方法，该方法未考虑公交线网调整对出行需求的影响，导致优化出的公交线网方案在实际运营过程中乘客出行时间较长，服务水平较差，进而导致线路客流数较低，运营效益较差等问题。
[0005]CN113850442A提出一种考虑地铁接驳站点的城市公交线网优化方法，该方法未考虑出行时间、步行距离、换乘距离、换乘次数等因素，模型精度较差，导致预测客流数不准以及目标函数（总体布局、服务水平评价、运营指标、接驳站点效率多目标）与优化评价（客流）不在同一维度，导致优化后的公交线网的各项指标更差。
[0006]因此，亟待一种在保留指标好的路线的基础上提高优化方法服务水平，精准预测各线路客流流量及用户出行时间等指标参数。

技术实现思路

[0007]在下文中给出了关于本专利技术的简要概述，以便提供关于本专利技术的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本专利技术的穷举性概述。它并不是意图确定本专利技术的关键或重要部分，也不是意图限定本专利技术的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，
以此作为稍后论述的更详细描述的前序。
[0008]鉴于此，为解决现有技术中存在的无法对部分线路进行优化、服务水平低、预测线路客流流量不精准的技术问题，本专利技术提供基于交通仿真的公交线网优化方法、电子设备及存储介质。
[0009]方案一、基于交通仿真的公交线网优化方法，包括以下步骤：S1.构建多模式公共交通网络；S2.公共交通流量分配，包括以下步骤：S21.基于GTFS线路排班表生成线路断面容量数据字典及线路途径站点数据字典；S22.将个体需求按OD及15分钟时间片聚类进行集计统计；S23.将OD按照首次到站时间片进行排序（确定到站优先级）；S24.将排序好的OD交通量按照预设的迭代总次数n
s
，均匀的分成n
s
份；S25.在每一次迭代过程n中，获取每份OD路径数据，通过多进程并行处理，筛选路径方案（若方案出行时间大于1.5倍最短路径，删除路径方案），统计出行方案广义出行成本，并考虑线路断面满载率（多次换乘以最小断面容量为约束），若可达路径方案断面容量均大于容量约束，则向后推迟一个时间片，并增加候车时间成本，然后利用logit模型将每一份OD交通量分配到公共交通网络中。每次迭代都会将OD之间的交通量分配到OD之间的出行成本最小的路径上；S26.根据交通量的分布情况，进行交通流量加载，得到各线路断面的满载率，更新各线路路段的出行成本；S27.在下一次迭代过程n+1中，继续分配新的一份OD交通量，根据更新后的线路路段出行成本利用logit模型生成选择概率及选择路径方案的交通需求量，并根据选择路径交通量进行交通的分配；S28.循环迭代直到迭代次数达到最大迭代次数n
s
，所有交通量完成了路径分配；S3.基于分配结果统计线网指标，识别问题线路；S4.基于启发式算法优化公交线网。
[0010]优选的，S3所述基于分配结果统计线网指标，识别问题线路的方法是：包括以下步骤：S31.统计线路百公里客流指标，若<150，判定为问题线路；S32.统计线路的运营效益指标，若运营效益<
‑
15%，判定为问题线路；S33.统计线路非直线系数R，若非直线系数>1.6，判定为问题线路；S34.基于分配结果统计首末步行距离大于1公里的OD需求，判定为受影响OD；S35.将问题线路从线网中删除，再进行一次流量分配，统计无可达路径的OD需求，判定为受影响OD；S36.统计换乘次数>2的OD需求，判定为受影响OD；S37.统计首末步行距离大于1公里的OD需求，判定为受影响OD。
[0011]优选的，S4所述基于启发式算法优化公交线网方法是：包括以下步骤S41.基于最近邻搜索算法搜索受影响OD附近最近的公交站点，作为乘客乘坐公交线路的上下车站点pd点；
S42.基于A*算法计算O点（Origin起点）至p点(pickup,上车点)集合的步行距离，d点（delivery 下车点）点至D点（Destination 终点）的步行距离，筛选步行距离小于700米的pd站点作为乘客潜在备选上下车站点；S43.基于A*算法遍历计算乘客潜在备选上车p点集合至备选下车d点集合的自驾最短路径，保留路径行程时间最短的pd对，作为乘车上下车站点，即新线路开通需途径的站点，确保乘客步行距离较小且上下车pd点路径绕行较小；S44.构建目标函数：目标函数=乘客出行成本+运营成本乘客出行成本：其中，表示已服务成本，，表示从到乘坐公交的在途时间，表示从到的需求量；表示单位时间价值，公表示交出行价值系数, 表示公交拥堵在途时间，表示公交非拥堵在途时间；表示未服务出行需求时间成本，，表示从到自驾在途时间，表示从到的需求量，表示单位时间价值，表示小汽车出行价值系数, 表示小汽车拥堵在途时间，表示小汽车公交非拥堵在途时间；表示已服务的出行需求的在途时间成本系数；表示未服务出行需求的点到点时间成本；表示每个订单包含的pd_demand；运营成本：其中，表示线路的发车频率，表示线路的服务时间，表示公交车使用成本，表示小汽车使用成本，，表示公交及小汽车线路长度；S45.设置约束条件线路数约束：<=线路非直线系数约束：本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于交通仿真的公交线网优化方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.构建多模式公共交通网络；S2.公共交通流量分配，包括以下步骤：S21.基于线路排班表生成线路断面容量数据字典；S22.将个体需求按OD及15分钟时间片聚类进行集计统计；S23.将OD按照首次到站时间片进行排序；S24.将排序好的OD交通量按照预设的迭代总次数n
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，均匀的分成n
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份；S25.在每一次迭代过程n中，获取每份OD路径数据，通过多进程并行处理，筛选路径方案，统计出行方案广义出行成本，并考虑线路断面满载率，若可达路径方案断面容量均大于容量约束，则向后推迟一个时间片，并增加候车时间成本，然后利用logit模型将每一份OD交通量分配到公共交通网络中，每次迭代都会将OD之间的交通量分配到OD之间的出行成本最小的路径上；S26.根据交通量的分布情况，进行交通流量加载，得到各线路断面的满载率，更新各线路路段的出行成本；S27.在下一次迭代过程n+1中，继续分配新的一份OD交通量，根据更新后的线路路段出行成本利用logit模型生成选择概率及选择路径方案的交通需求量，并根据选择路径交通量进行交通的分配；S28.循环迭代直到迭代次数达到最大迭代次数n
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，所有交通量完成了路径分配；S3.基于分配结果统计线网指标，识别问题线路；S4.基于启发式算法优化公交线网。2.根据权利要求1所述的基于交通仿真的公交线网优化方法，其特征在于，S3所述基于分配结果统计线网指标，识别问题线路的方法是：包括以下步骤：S31.统计线路百公里客流指标，若<150，判定为问题线路；S32.统计线路的运营效益指标，若运营效益<
‑
15%，判定为问题线路；S33.统计线路非直线系数R，若非直线系数>1.6，判定为问题线路；S34.基于分配结果统计首末步行距离大于1公里的OD需求，判定为受影响OD；S35.将问题线路从线网中删除，再进行一次流量分配，统计无可达路径的OD需求，判定为受影响OD；S36.统计换乘次数>2的OD需求，判定为受影响OD；S37.统计首末步行距离大于1公里的OD需求，判定为受影响OD。3.根据权利要求2所述的基于交通仿真的公交线网优化方法，其特征在于，S4所述基于启发式算法优化公交线网方法是：包括以下步骤S41.基于最近邻搜索算法搜索受影响OD附近的公交站点集合，作为乘客乘坐公交线路的上下车站点pd点；S42.基于A*算法计算起点O至上车点p集合的步行距离，下车点d至终点D的步行距离，筛选步行距离小于700米的pd站点作为乘客潜在备选上下车站点；S43.基于A*算法遍历计算乘客潜在备选上车p点集合至备选下车d点集合的自驾最短路径，保留路径行程时间最短的pd对，作为乘车上下车站点，即新线路开通需途径的...

【专利技术属性】
技术研发人员：张晓春，王卓，陈振武，周勇，吴若乾，黎旭成，刘星，杨一帆，
申请(专利权)人：深圳市城市交通规划设计研究中心股份有限公司，
类型：发明
国别省市：