一種城市擁堵時段的多模式公交換乘方法
【專利摘要】一種城市擁堵時段的多模式公交換乘方法，包括如下步驟：步驟一，根據(jù)實時交通信息，構(gòu)建城市地面道路網(wǎng)絡(luò)，將城市道路的不同路段劃分為擁堵路段和非擁堵路段；步驟二，設(shè)置計算地面公交巴士、地鐵、公共自行車代價的函數(shù)化權(quán)重參數(shù)；步驟三，構(gòu)建城市公交加權(quán)有向換乘網(wǎng)絡(luò)T，步驟四，構(gòu)建城市地鐵有向加權(quán)網(wǎng)絡(luò)S，步驟五，構(gòu)建城市公交巴士與地鐵接駁的加權(quán)有向公共自行車網(wǎng)絡(luò)B；步驟六，結(jié)合T網(wǎng)絡(luò)、S網(wǎng)絡(luò)和B網(wǎng)絡(luò)，計算代價函數(shù)值，采用廣度優(yōu)先算法得到最優(yōu)換乘方案。本發(fā)明考慮了短距離公共自行車和地鐵出行方式不受地面道路擁堵影響的特點，據(jù)此提出的多模式換乘方法可以自動地根據(jù)路面的擁堵情況調(diào)整換乘方案，使擁堵影響最小化。
【專利說明】一種城市擁堵時段的多模式公交換乘方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及網(wǎng)絡(luò)科學(xué)，特別是指一種城市擁堵時段的多模式公交換乘方法。

【背景技術(shù)】
[0002]城市公共交通是與人們現(xiàn)實生活息息相關(guān)的重要基礎(chǔ)設(shè)施，其基本任務(wù)是為乘客提供安全、方便、迅速、準(zhǔn)點、舒適的出行條件。然而，隨著現(xiàn)代化的進(jìn)程和城市化的發(fā)展，城市交通變得十分擁擠。為改善目前的擁堵狀況，目前國內(nèi)許多城市開始致力于地鐵和公共自行車的建設(shè)。一方面是因為地鐵和公共自行車不受交通擁堵狀況的限制，出行者可以快速選擇自己的換乘方式，通過在擁堵區(qū)的邊緣選擇合適的不受交通擁堵限制的交通工具既可以有效的縮短出行時間，又可以在一定程度上節(jié)省出行成本。另一方面，公交車等軌道交通設(shè)施不能實現(xiàn)點對點的運輸，而公共自行車從一定程度上完善了這一缺陷，它的接駁范圍較小，甚至可以與步行交通有交叉。一般情況下，人們騎自行車的時間大約在2公里以內(nèi)，考慮到步行速度大概為1.2m/s，自行車的行駛速度為2.8m/s?4.2m/s，而目前許多城市已經(jīng)或即將設(shè)立許多距離城市擁堵區(qū)的公共自行車租賃點，作為集散工具，方便與其它交通設(shè)施換乘。因此，公共自行車作為一種綠色出行的方式被國內(nèi)外的許多大中城市認(rèn)可并投入建設(shè)使用；而地鐵作為能吸引大流量客源的中心交通工具則承載了大量的出行者的運輸，地鐵的優(yōu)勢不僅在于它的運輸交通量大，還表現(xiàn)在其不受交通擁堵的限制，地理位置比較優(yōu)越，一般設(shè)在比較關(guān)鍵的交通樞紐附近。因此，合理的利用好公交車，地鐵，公共自行車等公共交通工具實現(xiàn)多模式的出行換乘可以在某些程度上提高人們的出行效率。例如，出行者的出發(fā)地點為0，目的地點為D，途中經(jīng)過中心擁堵區(qū)，假設(shè)中心擁堵區(qū)附近的公共交通設(shè)施既有公共自行車，又有地鐵，但必須要穿過中心擁堵區(qū)，此時，不受交通擁堵限制的公共交通設(shè)施就顯得十分重要了。出行者可以選擇乘坐公交車到達(dá)擁堵區(qū)域的邊緣，繼而選擇公共自行車穿過擁堵區(qū)再換乘地鐵或者其他不在擁堵區(qū)的交通工具到達(dá)目的地。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了在城市擁堵情況下，合理的利用城市的各個公共交通運輸工具，盡最大限度減少交通擁堵帶來的影響，本發(fā)明提出了一種城市擁堵時段的多模式公交換乘方法，該方法結(jié)合各大城市的地鐵與公共自行車，和傳統(tǒng)的公交體系(主要是指地面公交巴士)，提出了一種多模式的換乘方案。
[0004]為了解決上述技術(shù)問題提出的技術(shù)方案如下:
[0005]一種城市擁堵時段的多模式公交換乘方法，包括如下步驟:
[0006]步驟一:根據(jù)實時交通信息，構(gòu)建城市地面道路網(wǎng)絡(luò)R(V，E)，其中V為道路的交叉點、起點或終點，E為被兩個相鄰交叉口分隔出的路段；設(shè)置一個城市道路平均車速閾值Vt，根據(jù)城市不同區(qū)域道路不同路段的實時平均車速Vm，將城市道路的不同路段劃分為擁堵路段和非擁堵路段，即:如果Vm〈Vt，該路段為擁堵路段，反之則為非擁堵路段；
[0007]步驟二:設(shè)置表示地面公交巴士、地鐵、公共自行車出行代價的函數(shù)化權(quán)重參數(shù):地面公交巴士權(quán)重Yl (a)，此處的權(quán)重根據(jù)是否為擁堵路段可具體分為擁堵和不擁堵兩種情況；公共自行車權(quán)重Y2(b)及地鐵權(quán)重Y3 (c)，分別代表出行者在公交出行中使用公交巴士車前行距離a需要付出的代價、公共自行車前行距離b需要付出的代價及乘坐地鐵距離c需要付出的代價；
[0008]步驟三:構(gòu)建城市地面公交巴士的加權(quán)有向網(wǎng)絡(luò)T:地面公交巴士系統(tǒng)中的一個站點對應(yīng)于T網(wǎng)絡(luò)中的一個節(jié)點，在T網(wǎng)絡(luò)中，兩節(jié)點之間存在連邊當(dāng)且僅當(dāng)至少存在一條公交線路經(jīng)過兩節(jié)點對應(yīng)的地面公交巴士站點，節(jié)點之間的連邊權(quán)值為該公交線路的距離；
[0009]步驟四:構(gòu)建城市地鐵有向加權(quán)網(wǎng)絡(luò)S:S網(wǎng)絡(luò)中的一個節(jié)點對應(yīng)于地鐵網(wǎng)絡(luò)中的一個地鐵站點，在S網(wǎng)絡(luò)中，兩節(jié)點之間存在連邊當(dāng)且僅當(dāng)至少存在一條地鐵線路經(jīng)過兩節(jié)點對應(yīng)的地鐵站點，節(jié)點之間的連邊權(quán)值為該地鐵線路的距離；
[0010]步驟五:構(gòu)建城市公交巴士與地鐵接駁的加權(quán)有向公共自行車網(wǎng)絡(luò)B:B網(wǎng)絡(luò)記錄地面公交巴士和地鐵站點附近距離小于閾值μ的公共自行車站點，在B網(wǎng)絡(luò)中任意兩個站點間存在連邊當(dāng)且僅當(dāng)這兩個節(jié)點間的距離小于一個閾值Γ，該連邊的權(quán)值被定義為公共自行車騎行距離；
[0011]步驟六:上述的T網(wǎng)絡(luò)、B網(wǎng)絡(luò)和S網(wǎng)絡(luò)共同組成城市加權(quán)多模式公交網(wǎng)絡(luò)，在此網(wǎng)絡(luò)中，設(shè)置出行代價函數(shù)為:？ = ￥1(&)+￥2 03)+￥3((:)，采用廣度優(yōu)先算法計算從出發(fā)站點到目的站點的換乘路徑，其中出行代價函數(shù)P最小的路徑即為最優(yōu)換乘方案。
[0012]進(jìn)一步，所述步驟五中，構(gòu)建公共自行車網(wǎng)絡(luò)B的步驟:
[0013](a)遍歷每個地鐵站點，搜尋地鐵站點周圍μ范圍內(nèi)是否存在公共自行車站點，如果存在，則可以作為公共自行車可達(dá)的地鐵網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，同時該節(jié)點也作為公共自行車接駁子網(wǎng)的一個節(jié)點；
[0014](b)遍歷步驟(a)產(chǎn)生的地鐵網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，搜尋半徑為Γ以內(nèi)存在的地面公交巴士站點，若搜尋到該公交巴士站點周圍μ范圍內(nèi)有公共自行車站點，則將該公交巴士站點作為公共自行車可達(dá)的公交巴士網(wǎng)絡(luò)站點，同時該節(jié)點也作為公共自行車接駁子網(wǎng)的一個節(jié)占.
[0015](C)將步驟(b)存在的地鐵網(wǎng)絡(luò)站點與地面公交巴士網(wǎng)絡(luò)站點形成一條新邊，即公共自行車接駁子網(wǎng)的一條連邊；
[0016](d)依次搜索，即可得到公共自行車接駁網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點和連邊。
[0017]本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思為:作為城市交通的組成部分，公共自行車具有以下優(yōu)勢:①不存在大氣和噪音污染，可為居民和旅游者提供便捷的綠色出行方式，提高城市的綠色競爭力，同時騎車還有助于強(qiáng)身健體，減少城市病的發(fā)生；②為城市提供1-5公里的短途出行解決方案，成為城市交通系統(tǒng)不可或缺的組成部分，提高道路資源的利用率，緩解道路交通擁堵，解決公交出行“最后2公里”難題；③與公共汽車相比。公共自行車具有體量小、操作靈活、可達(dá)性好和投資少的特點?？勺鳛檐壍澜煌ń玉g的輔助性工具，最大限度地促進(jìn)各種交通資源的合理利用，滿足居民多層次的短距離出行以及不同出行目的的交通需求，便捷、高效地集散客流，提高城市交通的整體運行效率。因此，該系統(tǒng)將地鐵、公共自行車等接近零污染，低成本的交通工具考慮在內(nèi)，實現(xiàn)地面公交巴士，公共自行車，地鐵等多模式的換乘方法，具有較高的生態(tài)經(jīng)濟(jì)效益。
[0018]本發(fā)明特別適用于擁堵時段的換乘方案的決策，給出了一種相對合理和高效的換乘方案，適用于出行者合理規(guī)劃路線與商業(yè)軟件的設(shè)計和開發(fā)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1是本發(fā)明的公共自行車網(wǎng)絡(luò)(B網(wǎng)絡(luò))模型的示意圖。

【具體實施方式】
[0020]下面對本發(fā)明做進(jìn)一步這說明。
[0021]參照圖1，一種城市擁堵時段的多模式公交換乘方法，包括如下步驟:
[0022]步驟一:根據(jù)實時交通信息，構(gòu)建城市地面道路網(wǎng)絡(luò)R(V，E)，其中V為道路的交叉點、起點或終點，E為被兩個相鄰交叉口分隔出的路段；設(shè)置一個城市道路平均車速閾值Vt，根據(jù)城市不同區(qū)域道路不同路段的實時平均車速Vm，將城市道路的不同路段劃分為擁堵路段和非擁堵路段，即:如果Vm〈Vt，該路段為擁堵路段，反之則為非擁堵路段；
[0023]步驟二:設(shè)置計算地面公交巴士、地鐵、公共自行車出行代價的函數(shù)化權(quán)重參數(shù):地面公交巴士權(quán)重Yl (a)，此處的權(quán)重根據(jù)是否為擁堵路段可具體分為擁堵和不擁堵兩種情況；公共自行車權(quán)重Y2(b)及地鐵權(quán)重Y3 (c)，分別代表出行者在公交出行中使用公交巴士車前行距離a需要付出的代價、公共自行車前行距離b需要付出的代價及乘坐地鐵距離c需要付出的代價；
[0024]步驟三:構(gòu)建城市地面公交巴士的加權(quán)有向網(wǎng)絡(luò)T。地面公交巴士系統(tǒng)中的一個站點對應(yīng)于T網(wǎng)絡(luò)中的一個節(jié)點，在T網(wǎng)絡(luò)中，兩節(jié)點之間存在連邊當(dāng)且僅當(dāng)至少存在一條公交線路經(jīng)過兩節(jié)點對應(yīng)的地面公交巴士站點，節(jié)點之間的連邊權(quán)值為該公交線路的距離；
[0025]步驟四:構(gòu)建城市地鐵有向加權(quán)網(wǎng)絡(luò)S，S網(wǎng)絡(luò)中的一個節(jié)點對應(yīng)于地鐵網(wǎng)絡(luò)中的一個地鐵站點，在T網(wǎng)絡(luò)中，兩節(jié)點之間存在連邊當(dāng)且僅當(dāng)至少存在一條地鐵線路經(jīng)過兩節(jié)點對應(yīng)的地鐵站點，節(jié)點之間的連邊權(quán)值為該地鐵線路的距離；
[0026]步驟五:構(gòu)建城市公交巴士與地鐵接駁的加權(quán)有向公共自行車網(wǎng)絡(luò)B。B網(wǎng)絡(luò)記錄地面公交巴士和地鐵站點附近距離小于閾值μ的公共自行車站點，在B網(wǎng)絡(luò)中任意兩個站點間存在連邊當(dāng)且僅當(dāng)這兩個節(jié)點間的距離小于一個閾值Γ，該連邊的權(quán)值也被定義為公共自行車騎行距離；
[0027]構(gòu)建B網(wǎng)絡(luò)的示例如下
[0028](a)遍歷每個地鐵站點，搜尋地鐵站點周圍μ范圍內(nèi)是否存在公共自行車站點，如果存在，則可以作為公共自行車可達(dá)的地鐵網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，同時該節(jié)點也作為公共自行車接駁子網(wǎng)的一個節(jié)點；
[0029](b)遍歷步驟(a)產(chǎn)生的地鐵網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，搜尋半徑為Γ以內(nèi)存在的地面公交巴士站點，若搜尋到該公交巴士站點周圍μ范圍內(nèi)有公共自行車站點，則將該公交巴士站點作為公共自行車可達(dá)的公交巴士網(wǎng)絡(luò)站點，同時該節(jié)點也作為公共自行車接駁子網(wǎng)的一個節(jié)占.
[0030](C)將步驟(b)存在的地鐵網(wǎng)絡(luò)站點與地面公交巴士網(wǎng)絡(luò)站點形成一條新邊，即公共自行車接駁子網(wǎng)的一條連邊；
[0031](d)依次搜索，即可得到公共自行車接駁網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點和連邊；
[0032]步驟六:上述的T網(wǎng)絡(luò)、B網(wǎng)絡(luò)和S網(wǎng)絡(luò)共同組成城市加權(quán)多模式公交網(wǎng)絡(luò)。在此網(wǎng)絡(luò)中，設(shè)置出行代價函數(shù)為:p = Yl(a)+Y2(b)+Y3(c)，采用廣度優(yōu)先算法計算從出發(fā)站點到目的站點的換乘路徑，其中出行代價函數(shù)P最小的路徑即為最優(yōu)換乘方案。
[0033]步驟六中所述的廣度優(yōu)先算法(BFS)，是一種圖論中的搜索算法，又稱為寬度優(yōu)先算法或橫向優(yōu)先算法。廣度優(yōu)先算法是從搜索樹的根節(jié)點開始，沿著樹的寬度逐個遍歷樹每一層的節(jié)點，若發(fā)現(xiàn)目的節(jié)點，算法則終止?；舅枷肴缦?
[0034](a)從網(wǎng)絡(luò)的起始節(jié)點VO開始,并訪問該節(jié)點；
[0035](b)從VO出發(fā)，依次訪問VO的各個沒有被訪問的鄰居節(jié)點U1，U2，…，Uk，然后再依次訪問Ul，U2，…，Uk各自的未被訪問的鄰居節(jié)點；
[0036](C)重復(fù)步驟(b)，直到搜尋到目的節(jié)點和代價函數(shù)值較小的路徑或者返回搜尋不到結(jié)果；
[0037]如圖1所示，構(gòu)建公共自行車網(wǎng)絡(luò)的過程如下:地面公交巴士網(wǎng)絡(luò)站點S3附近有三個公共自行車站點B1、B2和B3，地鐵網(wǎng)絡(luò)站點T2附近有兩個公共自行車站點B4和B5，此處的公交網(wǎng)絡(luò)站點和地鐵網(wǎng)絡(luò)站點與自行車站點之間小于設(shè)定的閾值μ，并且假定兩個站點的公共自行車站點相距較近并且小于步驟五中的閾值Γ，那么從站點S3到Τ2可以直接乘坐公共自行車到達(dá)。在B網(wǎng)絡(luò)中，假如兩個站點附近的公共自行車之間的距離在實際網(wǎng)絡(luò)中相距較近并且小于步驟五中的閾值Γ，那么這兩個站點之間連一條邊。
[0038]如上所述，本實施的具體實現(xiàn)步驟使本發(fā)明更加清晰。在本發(fā)明的精神和權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)，對本發(fā)明作出的任何修改和改變，都落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種城市擁堵時段的多模式公交換乘方法，其特征在于:所述換乘方法包括如下步驟: 步驟一:根據(jù)實時交通信息，構(gòu)建城市地面道路網(wǎng)絡(luò)R(v，E)，其中V為道路的交叉點、起點或終點，E為被兩個相鄰交叉口分隔出的路段；設(shè)置一個城市道路平均車速閾值Vt，根據(jù)城市不同區(qū)域道路不同路段的實時平均車速Vm，將城市道路的不同路段劃分為擁堵路段和非擁堵路段，即:如果Vm〈Vt，該路段為擁堵路段，反之則為非擁堵路段； 步驟二:設(shè)置表示地面公交巴士、地鐵、公共自行車出行代價的函數(shù)化權(quán)重參數(shù):地面公交巴士權(quán)重Yl (a)，此處的權(quán)重根據(jù)是否為擁堵路段可具體分為擁堵和不擁堵兩種情況；公共自行車權(quán)重Y2 (b)及地鐵權(quán)重Y3 (c)，分別代表出行者在公交出行中使用公交巴士車前行距離a需要付出的代價、公共自行車前行距離b需要付出的代價及乘坐地鐵距離c需要付出的代價； 步驟三:構(gòu)建城市地面公交巴士的加權(quán)有向網(wǎng)絡(luò)T:地面公交巴士系統(tǒng)中的一個站點對應(yīng)于T網(wǎng)絡(luò)中的一個節(jié)點，在T網(wǎng)絡(luò)中，兩節(jié)點之間存在連邊當(dāng)且僅當(dāng)至少存在一條公交線路經(jīng)過兩節(jié)點對應(yīng)的地面公交巴士站點，節(jié)點之間的連邊權(quán)值為該公交線路的距離； 步驟四:構(gòu)建城市地鐵有向加權(quán)網(wǎng)絡(luò)S:S網(wǎng)絡(luò)中的一個節(jié)點對應(yīng)于地鐵網(wǎng)絡(luò)中的一個地鐵站點，在S網(wǎng)絡(luò)中，兩節(jié)點之間存在連邊當(dāng)且僅當(dāng)至少存在一條地鐵線路經(jīng)過兩節(jié)點對應(yīng)的地鐵站點，節(jié)點之間的連邊權(quán)值為該地鐵線路的距離； 步驟五:構(gòu)建城市公交巴士與地鐵接駁的加權(quán)有向公共自行車網(wǎng)絡(luò)B:B網(wǎng)絡(luò)記錄地面公交巴士和地鐵站點附近距離小于閾值μ的公共自行車站點，在B網(wǎng)絡(luò)中任意兩個站點間存在連邊當(dāng)且僅當(dāng)這兩個節(jié)點間的距離小于一個閾值Γ，該連邊的權(quán)值被定義為公共自行車騎行距離； 步驟六:上述的T網(wǎng)絡(luò)、B網(wǎng)絡(luò)和S網(wǎng)絡(luò)共同組成城市加權(quán)多模式公交網(wǎng)絡(luò)，在此網(wǎng)絡(luò)中，設(shè)置出行代價函數(shù)為:P = Yl(a)+Y2(b)+Y3(c)，采用廣度優(yōu)先算法計算從出發(fā)站點到目的站點的換乘路徑，其中出行代價函數(shù)P最小的路徑即為最優(yōu)換乘方案。
2.如權(quán)利要求1所述的一種城市擁堵時段的多模式公交換乘方法，其特征在于:所述步驟五中，構(gòu)建公共自行車網(wǎng)絡(luò)B的步驟: (a)遍歷每個地鐵站點，搜尋地鐵站點周圍μ范圍內(nèi)是否存在公共自行車站點，如果存在，則可以作為公共自行車可達(dá)的地鐵網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，同時該節(jié)點也作為公共自行車接駁子網(wǎng)的一個節(jié)點； (b)遍歷步驟(a)產(chǎn)生的地鐵網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，搜尋半徑為Γ以內(nèi)存在的地面公交巴士站點，若搜尋到該公交巴士站點周圍μ范圍內(nèi)有公共自行車站點，則將該公交巴士站點作為公共自行車可達(dá)的公交巴士網(wǎng)絡(luò)站點，同時該節(jié)點也作為公共自行車接駁子網(wǎng)的一個節(jié)點； (C)將步驟(b)存在的地鐵網(wǎng)絡(luò)站點與地面公交巴士網(wǎng)絡(luò)站點形成一條新邊，即公共自行車接駁子網(wǎng)的一條連邊； (d)依次搜索，即可得到公共自行車接駁網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點和連邊。
【文檔編號】G06Q10/04GK104200650SQ201410427995
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年8月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月27日
【發(fā)明者】楊旭華, 趙久強(qiáng), 程之 申請人:浙江工業(yè)大學(xué)