一種基于時空鏈模型的公交線路評價方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于時空鏈模型的公交線路評價方法，其包括以下步驟：步驟1、建立乘客出行的駐點(diǎn)集合；步驟2、獲取公交車在該相鄰兩公交站點(diǎn)Zi、Zj之間的移動軌跡Sij(t)；步驟3、組成一條完整的乘客出行時空路徑L(t)；步驟4、利用時空間地理學(xué)理論對乘客出行時間路徑L(t)進(jìn)行建模；步驟5、得到一條完整的乘客出行時空路徑評價的數(shù)學(xué)模型S′。本發(fā)明對公交線路及公交出行行為進(jìn)行可視化地評價和表達(dá)，對科學(xué)評價和合理設(shè)置公交線路具有重要價值。
【專利說明】一種基于時空鏈模型的公交線路評價方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及公共交通【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種基于時空鏈模型的公交線路評價方 法。

【背景技術(shù)】
[0002] 城市公交線網(wǎng)的科學(xué)規(guī)劃是吸引市民選擇公交出行的前提，科學(xué)、方便的公交線 網(wǎng)可以提升城市公交系統(tǒng)的運(yùn)行效率、增加公交出行的比例。對公交線網(wǎng)的準(zhǔn)確評價是科 學(xué)規(guī)劃和高效調(diào)度的基礎(chǔ)，目前對公交線網(wǎng)的技術(shù)指標(biāo)評價已經(jīng)較為成熟，如線網(wǎng)密度、線 路長度、重復(fù)系數(shù)、非直線系數(shù)、可達(dá)性、站點(diǎn)密度、客流不均衡系數(shù)等技術(shù)指標(biāo)的計算，已 經(jīng)有了成熟的計算方法。但是結(jié)合技術(shù)指標(biāo)與經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、服務(wù)等指標(biāo)的綜合評價方法，目 前還處于研究階段，尚沒有一個公認(rèn)的、成熟的評價方法。王海涌等（2004)在考慮城市公 交線網(wǎng)的各因素基礎(chǔ)上，應(yīng)用模糊數(shù)學(xué)有關(guān)知識，將城市公交線網(wǎng)評價的內(nèi)容分為"網(wǎng)絡(luò)技 術(shù)性能、服務(wù)水平、效益水平、持續(xù)發(fā)展"為準(zhǔn)則的準(zhǔn)則層以及與各準(zhǔn)則相關(guān)的指標(biāo)層，建立 了城市公交線網(wǎng)評價的多級模糊綜合評價模型；胡啟洲（2006)等基于物元分析模型和灰 色關(guān)聯(lián)模型提出了灰色評價方法，在建立評價等級的基礎(chǔ)上，通過定量分析為主、定性分析 和定量分析相結(jié)合的方法，建立了城市公交網(wǎng)絡(luò)的多層次評價模型，把城市公交網(wǎng)絡(luò)中許 多定性分析轉(zhuǎn)化為定量分析；張超（2007)等提出一種基于宏觀仿真模擬的公交線網(wǎng)評價 模型，應(yīng)用宏觀仿真模擬軟件TransCAD軟件，對公交線網(wǎng)的設(shè)施水平和公交線路客運(yùn)能力 水平評價方法進(jìn)行了探討，給出了評價指標(biāo)計算模型；胡開橋（2009)對公交線網(wǎng)評價指標(biāo) 體系進(jìn)行了研究，提出了以公交線網(wǎng)為要素的城市公共交通評價指標(biāo)體系的評價標(biāo)準(zhǔn)，根 據(jù)科學(xué)性、可比性、可操作性等原則構(gòu)造出公交線網(wǎng)評價指標(biāo)體系，將指標(biāo)由面到線再到點(diǎn) 分為三大類，并對每個指標(biāo)的內(nèi)涵進(jìn)行了說明；葛芳等（2009)提出基于證據(jù)理論和突變理 論對我國大城市公交線網(wǎng)綜合評價的方法并進(jìn)行了研究，通過在北京市公交線網(wǎng)評價中進(jìn) 行應(yīng)用，結(jié)果表明該方法對大城市公交線網(wǎng)的綜合評價是可行的；陳翔等（2009)將臨界簇 模型應(yīng)用于地面公交線網(wǎng)可達(dá)性評價中，該方法也具有一定的實(shí)用性；安新磊等（2012)提 出了公交線網(wǎng)服務(wù)水平多級模糊綜合評價方法，在構(gòu)建公交線網(wǎng)服務(wù)水平綜合評價指標(biāo)體 系的基礎(chǔ)上，運(yùn)用層次分析法確定各指標(biāo)的權(quán)重，進(jìn)而運(yùn)用多級模糊理論建立了公交線網(wǎng) 服務(wù)水平綜合評價模型；房晉源（2012)將基尼系數(shù)理論應(yīng)用于城市常規(guī)公交線網(wǎng)評價研 究中，以效率性和公平性為出發(fā)點(diǎn)，建立相關(guān)評價指標(biāo)體系，對中小城市常規(guī)公交線網(wǎng)布局 均衡性評價方法進(jìn)行相關(guān)研究。
[0003] 在專利申請方面，王嘉寅等（2007)采用模糊評價方法，考慮語氣算子的作用，提 出了一種新的公交線路評價方法，該發(fā)明考慮每條路徑的路程、費(fèi)用和耗時三個方面的因 素；翁劍成等（2013)提出一種基于多源動態(tài)數(shù)據(jù)的多維公共交通運(yùn)行指數(shù)評價方法，采用 包括公交便利指數(shù)、公交快捷指數(shù)、公交可靠指數(shù)和公交舒適指數(shù)四個維度的公交出行指 數(shù)計算模型以及公交出行指數(shù)的分級方法，評價乘客選擇公共交通出行的方便程度，以及 在出行過程中公共交通運(yùn)送旅客的快捷程度、可靠程度和舒適程度；孫建平等（2013)提出 一種地面公交運(yùn)行舒適性指數(shù)計算方法，針對地面公交各層級網(wǎng)絡(luò)，以每一個網(wǎng)絡(luò)中每一 個站間的平均車速和斷面客流量為最小單位，以斷面客流量為權(quán)重，計算該網(wǎng)絡(luò)的平均線 網(wǎng)速度，并通過該網(wǎng)絡(luò)速度與舒適性指數(shù)的對應(yīng)關(guān)系，計算該網(wǎng)絡(luò)的舒適性指數(shù)，最后以快 線網(wǎng)和普線網(wǎng)客運(yùn)量進(jìn)行加權(quán)計算，得出地面公交網(wǎng)絡(luò)的快性指數(shù)；高永等（2013)提出了 一種地面公交運(yùn)行快捷性指數(shù)計算方法，針對地面公交各層級網(wǎng)絡(luò)，以每一個網(wǎng)絡(luò)中每一 個站間的平均車速和斷面客流量為最小單位，以斷面客流量為權(quán)重，計算該網(wǎng)絡(luò)的平均線 網(wǎng)速度，并通過該網(wǎng)絡(luò)速度與快捷性指數(shù)的對應(yīng)關(guān)系，計算該網(wǎng)絡(luò)的快捷性指數(shù)，最后進(jìn)行 加權(quán)計算，得出地面公交網(wǎng)絡(luò)的快性指數(shù)。
[0004] 綜上所述，目前針對公交線網(wǎng)的評價方法，均沒有基于乘客出行的時空特征并結(jié) 合乘客乘坐體驗(yàn)進(jìn)行評價，并且以整個城市或區(qū)域的公交線網(wǎng)為評價對象，沒有針對單條 公交線路的評價方法，評價結(jié)果以定性為主，部分定量評價的也缺少可視化的表達(dá)方法。
[0005] 隨著城市規(guī)模不斷擴(kuò)大，交通問題日益成為制約城市發(fā)展的瓶頸，科學(xué)合理地規(guī) 劃和設(shè)置城市公共交通線網(wǎng)，可以有效提高城市交通效率、解決市民出行難題。如何科學(xué)地 對公交線網(wǎng)進(jìn)行評價，是城市公共交通規(guī)劃和管理中遇到的一個重要問題。目前國內(nèi)外采 用的公交線網(wǎng)評價方法主要存在三方面的問題：（1)已有的評價方法主要從線網(wǎng)本身的技 術(shù)指標(biāo)進(jìn)行評價，如線網(wǎng)密度、線路長度、重復(fù)系數(shù)、非直線系數(shù)、可達(dá)性、站點(diǎn)密度、客流不 均衡系數(shù)等，而在實(shí)際應(yīng)用中最能體現(xiàn)公交線網(wǎng)設(shè)置是否科學(xué)合理的最關(guān)鍵評價標(biāo)準(zhǔn)是出 行體驗(yàn)；（2)已有的評價方法主要以城市整體或某個區(qū)域作為評價對象，缺乏針對具體的 某條公交線路進(jìn)行評價，而實(shí)際上交通管理部門在設(shè)置公交線路時，都是要求具體針對某 一條公交線路進(jìn)行評價；（3)已有的評價方法所獲得的結(jié)果大多是一系列的表格和技術(shù)指 標(biāo)數(shù)字，缺乏直觀的表達(dá)和感受。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為了解決上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種基于時空鏈模型的公交線路評價 方法，對公交線路及公交出行行為進(jìn)行可視化地評價和表達(dá)，對科學(xué)評價和合理設(shè)置公交 線路具有重要價值。
[0007] 為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是：
[0008] -種基于時空鏈模型的公交線路評價方法，其包括以下步驟：
[0009] 步驟1、建立乘客出行的駐點(diǎn)集合，所述駐點(diǎn)集合由公交站點(diǎn)按時間先后排列而形 成的有限序列集合：
[0010] Z = {(Zs, . . . , Zi, Zj, ..., zE) I ts<. . . <ti<tj<. . . <tE} (I)
[0011] 其中，Z為公交車每次停留的公交站點(diǎn)；ZS、ZE*別是乘客的上車站點(diǎn)和下車站點(diǎn)； ts、tE分別是乘客到達(dá)上車站點(diǎn)和下車站點(diǎn)的時間點(diǎn)；Zi、分別為位于Zs、Z e之間的公交 站點(diǎn)，且Zi和Zj為相鄰公交站點(diǎn)，j = i+1, Zi = Z (t) = Pi, Pi是公交站點(diǎn)Zi對應(yīng)的空間 點(diǎn)，h是乘客到達(dá)公交站點(diǎn)Zi的時間點(diǎn)；
[0012] 步驟2、連接相鄰兩公交站點(diǎn)成一直線，獲取公交車在該相鄰兩公交站點(diǎn)Zp Zj之間的移動軌跡S u(t):
[0013] Sij(t) = (l-a)Xi+aXj (2)
[0014] 其中，Xp 分別為公交站點(diǎn)Zp 對應(yīng)的空間點(diǎn)的經(jīng)度，t為公交車在公交站點(diǎn) Zi、Zj之間的實(shí)時時間點(diǎn)，;a為所述直線的斜率，且：

【權(quán)利要求】
1. 一種基于時空鏈模型的公交線路評價方法，其特征在于，其包括以下步驟： 步驟1、建立乘客出行的駐點(diǎn)集合，所述駐點(diǎn)集合由公交站點(diǎn)按時間先后排列而形成的 有限序列集合： Z = {(Zs,. . . , Zi, Zj,. . . , ZE) I ts<. . . . . <tE} (I) 其中，Z為公交車每次停留的公交站點(diǎn)；Zs、Ze分別是乘客的上車站點(diǎn)和下車站點(diǎn)；ts、 tE分別是乘客到達(dá)上車站點(diǎn)和下車站點(diǎn)的時間點(diǎn)；Zi、分別為位于Zs、Z e之間的公交站點(diǎn)， 且Zi和Zj為相鄰公交站點(diǎn)，j = i+1, Zi = Z (ti) = Pi, Pi是公交站點(diǎn)Zi對應(yīng)的空間點(diǎn)，ti 是乘客到達(dá)公交站點(diǎn)Zi的時間點(diǎn)； 步驟2、連接相鄰兩公交站點(diǎn)成一直線，獲取公交車在該相鄰兩公交站點(diǎn)ZpZj之 間的移動軌跡Si Jt): SijU) = (I-B)X^aXj (2) 其中，Xp 分別為公交站點(diǎn)Zp 對應(yīng)的空間點(diǎn)的經(jīng)度，t為公交車在公交站點(diǎn)Zp Zj之間的實(shí)時時間點(diǎn)，;a為所述直線的斜率，且：
步驟3、將步驟1中的駐點(diǎn)集合以及步驟2中的相鄰兩公交站點(diǎn)之間的移動軌跡連接， 組成一條完整的乘客出行時空路徑L(t):
步驟4、利用時空間地理學(xué)理論對乘客出行時間路徑L(t)進(jìn)行建模，其包括任一公交 站點(diǎn)的時空信息和任一相鄰兩公交站點(diǎn)之間移動軌跡的時空模型； 其中，公交站點(diǎn)Zi的時空信息包括該公交站點(diǎn)Zi對應(yīng)的經(jīng)緯度坐標(biāo)（Xi, Yi)以及時間 點(diǎn)h : Zi = (Xi, Yi, ti) (5) 相鄰兩公交站點(diǎn)Zp 移動軌跡的時空模型為： Sij = (Xi, Yi, Xj, Yj ^i, tj} (6)； 步驟5、得到一條完整的乘客出行時空路徑評價的數(shù)學(xué)模型S':
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于時空鏈模型的公交線路評價方法，其特征在于，所述基 于時空鏈模型的公交線路評價方法進(jìn)一步包括增加乘客體驗(yàn)指數(shù)E以對數(shù)學(xué)模型S'進(jìn)行 優(yōu)化，獲取一條完整的乘客出行時空路徑評價的數(shù)學(xué)優(yōu)化模型S :
其中，Ei(i+1) = Eij為乘客在公交站點(diǎn)Zp Zj之間的乘客體驗(yàn)指數(shù)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于時空鏈模型的公交線路評價方法，其特征在于，影響乘 客體驗(yàn)的因素指數(shù)包括擁擠程度c，車廂環(huán)境d以及行車狀況r : Eij = CijXO. 7+djjXO. 2+rjjXO. I (9) 式中，(^、dp 分別在公交站點(diǎn)之間的擁擠程度，車廂環(huán)境以及行車狀況。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于時空鏈模型的公交線路評價方法，其特征在于，所述擁 擠程度c分為五個等級： I級：有座，值為1 ; II級：無座、站立乘客無身體接觸，值為0. 8 ; III級：無座、站立乘客有輕微身體接觸，值為0. 5 ; IV級：無座、站立乘客較為擁擠，值為0. 3 ; V級：無座、車廂擁擠、上車?yán)щy或無法上車，值為0。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于時空鏈模型的公交線路評價方法，其特征在于，所述車 廂環(huán)境d分為四個等級： I級：新車、有空調(diào)、清潔，值為1 ; II級：舊車、有空調(diào)、清潔，值為0. 8 ; III級：舊車、有空調(diào)、不清潔，值為0. 5 ; IV級：舊車、無空調(diào)、不清潔，值為0. 3。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于時空鏈模型的公交線路評價方法，其特征在于，所述行 車狀況r分為四個等級： I級：路況良好、駕駛平穩(wěn)，值為1 ; II級：路況良好、駕駛不平穩(wěn)，值為0. 8 ; III級：路況較差、駕駛平穩(wěn)，值為0. 5 ; IV級：路況較差、駕駛不平穩(wěn)，值為0. 3。
7. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于時空鏈模型的公交線路評價方法，其特征在于，所述基 于時空鏈模型的公交線路評價方法進(jìn)一步根據(jù)數(shù)學(xué)優(yōu)化模型S繪制乘客出行時空路徑的 時空信息表達(dá)模型，以對乘客出行時空路徑做一直觀的評價。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于時空鏈模型的公交線路評價方法，其特征在于，所述時 空信息表達(dá)模型包括X軸和Y軸組成的公交站點(diǎn)的經(jīng)緯度二維空間坐標(biāo)以及Z軸為時間維 坐標(biāo)而形成的三維立體評價模型，任兩相鄰公交站點(diǎn)在該三維立體評價模型中對應(yīng)的時空 坐標(biāo)之間的連線以粗細(xì)或不同顏色以區(qū)分不同的乘客體驗(yàn)指數(shù)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述的基于時空鏈模型的公交線路評價方法，其特征在 于，以公交線路起始站點(diǎn)Z1和終點(diǎn)站點(diǎn)Zn分別代替乘客的上、下車站點(diǎn)Zs和Z e可對整條公 交線路進(jìn)行評價。
【文檔編號】G06Q50/30GK104361543SQ201410568794
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年10月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月22日
【發(fā)明者】李勇, 唐光良, 楊驥 申請人:廣州地理研究所