一种面向不同线路的大站快车与全程车调度方法及系统技术方案

本发明专利技术提供一种面向不同线路的大站快车与全程车调度方法及系统，提取每种公交类型的全部站点，计算每个站点的属性指标；对站点的属性指标进行聚类分析，得到大站快车服务的备选站点；将调度周期离散化为连续均匀的时间区间，设调度周期的决策变量；建立调度仿真模型，基于调度仿真模型求得所有车辆在调度周期内的运行过程；以最小化车辆的运营成本、乘客的出行成本和车辆的可靠性成本为目标函数，构建联合优化模型；设置参数，代入已知数据以及站点备选集，使用联合优化模型进行求解，得到大站快车站点方案、全程车和大站快车发车时间及运行速度结果。本发明专利技术为用户提供便利的同时、提高运营商的综合效益、提高公交的服务质量。提高公交的服务质量。提高公交的服务质量。

【技术实现步骤摘要】
一种面向不同线路的大站快车与全程车调度方法及系统


[0001]本专利技术涉及公共交通调度
，尤其涉及一种面向不同线路的大站快车与全程车调度方法及系统。

技术介绍

[0002]随着机动车保有量快速增加，交通拥堵、环境污染、能量消耗高等问题日益凸显。面对这些交通问题，全面发展公共交通被认为是解决这些难题的重要手段之一。公共交通作为最普遍使用的出行方式之一，存在着到达时间难以被准确预估、运行时间波动大等问题，因此公交运行可靠性备受关注。
[0003]而随着经济的不断发展和城市的进步，乘客的出行需求不断多样化，随之也促进了公交线路类型的不断多样化。对于不同的公交线路类型来说，公交运行可靠性存在一定差异，故如何在不同线路类型基础上进行公交可靠性优化调控变得尤为重要。
[0004]现阶段，城市绝大多数公交运营企业均采用基于基本线路进行定点发车这一最基本的调度方式。而对于部分可靠性影响较大、环境因素较复杂和客流量较大的站点来说，公交调度方式没有针对性，也不能对乘客提供有效率的出行服务，造成公交的运力不能有效的运行，降低人们的出行效率，无法满足乘客的出行需求。

技术实现思路

[0005]为了克服上述现有技术中的不足，本专利技术提供一种面向不同线路的大站快车与全程车调度方法，方法不仅能很好地解决上述问题、更好地满足乘客的出行需求，还可以提高公交运行过程中的可靠性、提高公交服务水平。而且本专利技术可以得到合理有效的配置方案，并且普适性和可行性较强。
[0006]具体来讲，面向不同线路的大站快车与全程车调度方法包括：
[0007]步骤1：提取每种公交类型的全部站点，计算每个站点的属性指标；
[0008]步骤2：采用K
‑
means++聚类方法的簇内平方误差对站点的属性指标进行聚类分析，根据分析结果选取客流量大于阈值、可靠性满足要求及站点附近设施满足要求的站点作为大站快车服务的备选站点；
[0009]步骤3：将调度周期离散化为连续均匀的时间区间，设调度周期的决策变量为：发车类型、发车频率和车辆路段运行速度；
[0010]步骤4：建立大站快车与全程车联合运行，并结合车辆运行速度建立调度仿真模型，基于调度仿真模型求得所有车辆在调度周期内的运行过程；
[0011]步骤5：以最小化车辆的运营成本、乘客的出行成本和车辆的可靠性成本为目标函数，建立面向不同公交类型的大站快车与全程车组合调度，并结合调速构建联合优化模型；
[0012]步骤6：设置参数，代入已知数据以及站点备选集，使用联合优化模型进行求解，得到大站快车站点方案、全程车和大站快车发车时间及运行速度结果。
[0013]进一步需要说明的是，步骤1中，从客流信息、不同类型公交可靠性影响因素和站
点附近设施三个层面计算每个站点的属性指标；
[0014]客流信息包括：客流集散量、不均衡系数和吸引强度；
[0015]不同类型公交可靠性影响因素包括：道路等级、站点累计经过的车站、地铁站、景点、交通灯个数以及站点相对位置；
[0016]站点附近设施包括：地铁站、车站、商圈、学校、医院和景点。
[0017]进一步需要说明的是，步骤1中，站点i的站点客流集散量Q
i
：表示特定时段内，站点i的上车人数与下车人数之和，具体计算公式如下：
[0018]Q
i
＝β
i
+α
i
#(1)
[0019]式中，β
i
代表站点i的上车人数，人；α
i
代表站点i的下车人数；
[0020]站点i的站点不均衡系数K
i
：表示特定时段内，站点i的客流集散量与该线路所有站点平均客流集散量的比值，具体计算公式如下：
[0021][0022]式中，K
i
代表站点i的不均衡系数；n
s
代表线路的站点总数；
[0023]站点i的站点吸引强度A
i
：表示特定时段内，站点i的上车人数与该线路所有站点平均上车人数的比值，具体计算公式如下：
[0024][0025]进一步需要说明的是，步骤3中，将总运营时间Γ以时间间隔δ进行划分，分为n
k
个时段；
[0026]时段集K表示为{1,2,
…
,k,
…
,n
k
}，设置第一决策变量x
lk
为确定全程车和大站快车发车时刻的决策变量，l∈LS＝{0,1}，LS为大站快车与全程车策略的集合，l＝0表示全程车，l＝1表示大站快车；
[0027]x
0k
＝1表示在时段k发出全程车，x
1k
＝1表示在时段k发出大站快车，x
0k
＝0且x
1k
＝0则不发车；
[0028]设置第二决策变量o
s
为确定站点s是否为大站快车站点的决策变量，o
s
＝0表示站点s不为大站快车站点，o
s
＝1表示站点s为大站快车站点，大站快车站点的决策基于聚类中确定的大站快车站点集，若站点s不在大站快车站点集内，即则o
s
＝0；
[0029]设置第三决策变量y
b,s,v
为确定车次b在第s个路段运行速度的决策变量，v
i
∈V＝{v1,
…
,v
i
,
…
,v
n
}，V为可选速度的集合，发车速度将基于已知速度集进行决策；
[0030]说明车次b在服务站点s后路段的运行速度为v
ii
，否则
[0031]进一步需要说明的是，步骤4还包括：使用调度仿真模型计算所有车辆的发车时间、在各路段的运行速度、各站点的服务时间、乘客上车需求、下车需求、实际上车人数和在车人数，得到所有发出车辆在运营周期内的运行过程；
[0032]设定发车时的公交车次序号为b，并设定车次b的属性变量为j
b
；
[0033]若车次b为全程车，则其属性变量j
b
＝0；
[0034]若车次b为大站快车，则其车辆属性变量j
b
＝1，属性变量则需满足以下公式：
[0035][0036]式中,k
b
代表车次b的发车时段序号，k
b
∈K，通过下式计算；
[0037][0038]分别对全程车和大站快车的运行过程进行监控。
[0039]进一步需要说明的是，步骤4中还涉及分析全程车的公交运行过程：
[0040]分析过程包括发车时刻、到站时刻、离站时刻及站点服务过程中的上下车乘客量；
[0041]对全程车和大站快车的区分方式如下：
[0042]①
计算到站时刻；
[0043]车次b在站点s的到站时刻A本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种面向不同线路的大站快车与全程车调度方法，其特征在于，方法包括：步骤1：提取每种公交类型的全部站点，计算每个站点的属性指标；步骤2：采用K
‑
means++聚类方法的簇内平方误差对站点的属性指标进行聚类分析，根据分析结果选取客流量大于阈值、可靠性满足要求及站点附近设施满足要求的站点作为大站快车服务的备选站点；步骤3：将调度周期离散化为连续均匀的时间区间，设调度周期的决策变量为：发车类型、发车频率和车辆路段运行速度；步骤4：建立大站快车与全程车联合运行，并结合车辆运行速度建立调度仿真模型，基于调度仿真模型求得所有车辆在调度周期内的运行过程；步骤5：以最小化车辆的运营成本、乘客的出行成本和车辆的可靠性成本为目标函数，建立面向不同公交类型的大站快车与全程车组合调度，并结合调速构建联合优化模型；步骤6：设置参数，代入已知数据以及站点备选集，使用联合优化模型进行求解，得到大站快车站点方案、全程车和大站快车发车时间及运行速度结果。2.根据权利要求1所述的面向不同线路的大站快车与全程车调度方法，其特征在于，步骤1中，从客流信息、不同类型公交可靠性影响因素和站点附近设施三个层面计算每个站点的属性指标；客流信息包括：客流集散量、不均衡系数和吸引强度；不同类型公交可靠性影响因素包括：道路等级、站点累计经过的车站、地铁站、景点、交通灯个数以及站点相对位置；站点附近设施包括：地铁站、车站、商圈、学校、医院和景点。3.根据权利要求2所述的面向不同线路的大站快车与全程车调度方法，其特征在于，步骤1中，站点i的站点客流集散量Q
i
：表示特定时段内，站点i的上车人数与下车人数之和，具体计算公式如下：Q
i
＝β
i
+α
i #(1)式中，β
i
代表站点i的上车人数，人；α
i
代表站点i的下车人数；站点i的站点不均衡系数K
i
：表示特定时段内，站点i的客流集散量与该线路所有站点平均客流集散量的比值，具体计算公式如下：式中，K
i
代表站点i的不均衡系数；n
S
代表线路的站点总数；站点i的站点吸引强度A
i
：表示特定时段内，站点i的上车人数与该线路所有站点平均上车人数的比值，具体计算公式如下：4.根据权利要求1或2所述的面向不同线路的大站快车与全程车调度方法，其特征在于，
步骤3中，将总运营时间厂以时间间隔δ进行划分，分为n
k
个时段；时段集K表示为{1，2，...，k，...，n
k
}，设置第一决策变量x
lk
为确定全程车和大站快车发车时刻的决策变量，l∈LS＝{0，1}，LS为大站快车与全程车策略的集合，l＝0表示全程车，l＝1表示大站快车；x
0k
＝1表示在时段k发出全程车，x
1k
＝1表示在时段k发出大站快车，x
0k
＝0且x
1k
＝0则不发车；设置第二决策变量o
s
为确定站点s是否为大站快车站点的决策变量，o
s
＝0表示站点s不为大站快车站点，o
s
＝1表示站点s为大站快车站点，大站快车站点的决策基于聚类中确定的大站快车站点集，若站点s不在大站快车站点集内，即则o
s
＝0；设置第三决策变量y
b，s，v
为确定车次b在第s个路段运行速度的决策变量，v
i
∈V＝{v1，...，v
i
，...，v
n
}，V为可选速度的集合，发车速度将基于已知速度集进行决策；说明车次b在服务站点s后路段的运行速度为v
i
，否则5.根据权利要求1或2所述的面向不同线路的大站快车与全程车调度方法，其特征在于，步骤4还包括：使用调度仿真模型计算所有车辆的发车时间、在各路段的运行速度、各站点的服务时间、乘客上车需求、下车需求、实际上车人数和在车人数，得到所有发出车辆在运营周期内的运行过程；设定发车时的公交车次序号为b，并设定车次b的属性变量为j
b
；若车次b为全程车，则其属性变量j
b
＝0；若车次b为大站快车，则其车辆属性变量j
b
＝1，属性变量则需满足以下公式：式中，k
b
代表车次b的发车时段序号，k
b
∈K，通过下式计算；分别对全程车和大站快车的运行过程进行监控。6.根据权利要求5所述的面向不同线路的大站快车与全程车调度方法，其特征在于，步骤4中还涉及分析全程车的公交运行过程：分析过程包括发车时刻、到站时刻、离站时刻及站点服务过程中的上下车乘客量；对全程车和大站快车的区分方式如下：
①
计算到站时刻；车次b在站点s的到站时刻A
b，s
分为到达站点1和其他站点两种情况：车次b到达站点1时，其到站时间为开始运营时间t0与车次b在首站发车时累积经过的时段之和；车次b到达其他站点s时为车次b在前一站点s
‑
1的离站时刻D
b，s
‑1与从站点s
‑
1到站点s的路段运行时间T
b，s
‑1之和；
②
计算路段运行时间；路段运行时间T
b，s
：为站点s到站点s+1的路段长度d
s
与路段运行速度的比值；
③
计算离站时刻；车次b在站点s的离站时刻D
b，s
：车次到站时刻A
b，s
、停站延误W
s
与到该站点的停站时间U
b，s
之和；D
b，s
＝A
b，s
+W
s
+U
b，s #(8)
④
延误时间；各车次在站点s的进出站延误时间W
s
设为服从均匀分布的定值σ：W
s
＝σ #(9)式中，σ代表在站点公交车加速与减速的时间总和；
⑤
计算服务时间；车次b在站点s的停站时间U
b，s
为乘客上车时间与下车时间中的较大值；式中，τ
b
代表乘客平均上车时间；τ
a
代表乘客平均下车时间；代表在站点s车次b的实际上车乘客数；α
b，s
代表在站点s车次b的实际下车乘客数。7.根据权利要求5所述的面向不同线路的大站快车与全程车调度方法，其特征在于，步骤4中还涉及分析大站快车的公交运行过程：
①
计算到站时刻；大站快车与全程车的到站时刻一致，如下式
②
计算路段运行时间；大站快车的路段运行时间T
b，s
计算方法与全程车一致，大站快车的运行速度在大站快车站点间保持一致，即式中，e代表站点序号，通过判断站点s为大站快车站点或全程车站点来确定；若站点s为大站快车站点，则e与s一致；若站点s是全程车站点，其路段的运行速度将与其下游第一个大站快车站点前的路段运行速度保持一致，即
③
计算离站时刻；
车次b在站点s的离站时刻D
b，s
：若站点s为大站快车站点，则车次b在站点s的离站时刻D
b，s
为车次到站时刻A
b，s
、停站延误W
s
与到该站点s的停站时间U
b，s
之和；若站点s是全程车站点，则车次b在站点s的离站时刻D
b，s
与车次到站时刻A
b，s
相等；D
b，s
＝A
b，s
+(W
s

【专利技术属性】
技术研发人员：毕军，赵小梅，谢东繁，
申请(专利权)人：山东数升网络科技服务有限公司，
类型：发明
国别省市：