一種雙站臺的公交泊位分配優(yōu)化方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種雙站臺的公交泊位分配優(yōu)化方法，首先計算所有公交站路線分配方案的特征值，然后將上述特征值進行分區(qū)，再計算各個子區(qū)間的平均延誤和評價指標(biāo)值，選出最優(yōu)子區(qū)間，在最優(yōu)子區(qū)間中循環(huán)比較多個隨機選擇的公交站路線分配方案的評價指標(biāo)值，最終選出最優(yōu)公交站路線分配方案。本發(fā)明提供的方法在不重建公交站臺的基礎(chǔ)上，合理分配公交泊位，減少公交延誤，緩解公交站臺周圍的交通擁堵。
【專利說明】
-種雙站臺的公交泊位分配優(yōu)化方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種公交泊位優(yōu)化的方法，充分利用現(xiàn)有公交站建設(shè)，合理規(guī)劃公交 泊位，W減少交通擁堵，可W運用于現(xiàn)實公交泊位的優(yōu)化。
【背景技術(shù)】
[0002] 公交泊位是公共交通中一個必不可少的環(huán)節(jié)，公交泊位是否合理，不僅影響公交 車自身的運行速度及運營效率，同時會對公交站臺周圍的通行能力產(chǎn)生影響。
[0003] 公交泊位優(yōu)化是為了緩解公交車站附近的擁擠，現(xiàn)有方法大致可W分為Ξ類，第 一類是建立更多的公交站臺，但隨之而來的問題是如何優(yōu)化運些公交站臺之間的距離;第 二類是重新設(shè)計公交站站臺的幾何布局，例如帶有凹痕的公交站臺，是為了更好的利用空 間；第Ξ類是使公交車之間保持合適的車頭時距，降低兩輛車同時到達公交車站的機會，運 種方法可W減少公交車的延時等待。
[0004] 專利號CN201520063101.3中公開了一種便于社會車輛讓行的公交站臺，在公交站 臺與進站區(qū)之間設(shè)置兩條白色的讓行線，在讓行線區(qū)域內(nèi)設(shè)置"讓行公交"的地面文字消除 了公交車離開公交站臺時與社會車輛發(fā)生沖突事故，而且減少了擁堵，提高了公交車出站 的安全性及公交車的通行能力，但運種方法并沒有解決公交車之間的擁堵延時。
[0005] 運些方法都能夠顯著的減少公交車站附近的擁堵，并減少由此產(chǎn)生的公交車等待 延時。然而，他們都需要相當(dāng)大的財政預(yù)算和很長的施工時間。
[0006] 本發(fā)明基于已建成的具有兩個公交站臺的公交站，提出了一種捜索合適泊位分配 的方法，減緩擁堵。其基本的思想是提出一種優(yōu)化公交泊位分配的方法，減少因公交車相互 區(qū)域的影響導(dǎo)致的泊位閑置。本發(fā)明提供的方法算法簡單、快速，在不同情況下能快速響應(yīng) 出合適的泊位劃分策略。針對目前公交泊位優(yōu)化存在的問題，本發(fā)明設(shè)及一種基于已建成 的公交站臺，針對不同交通情況，優(yōu)化公交泊位的方法，目的在不重建公交站臺的基礎(chǔ)上， 合理分配公交泊位，減少公交延誤，緩解公交站臺周圍的交通擁堵。本發(fā)明提供的捜索合理 公交泊位的方法，其主要觀點是"分而治之"，方法簡單、快速。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種公交泊位分配優(yōu)化方法，具體方案如下： 包括如下步驟:（1)計算公交站所有路線分配方案的特征值：
[000引
[0009]其中X是該公交站的路線分配方案，η是該公交站的公交線路總數(shù)，m是分配到下游 公交泊位的公交線路數(shù)，qbus-i為解決方案X中分配到下游的第i條公交線路的公交數(shù)量； qbus-j為解決方案X中分配到上游的第j條公交線路的公交數(shù)量；
[0010] (2)區(qū)間劃分:根據(jù)步驟（1)得到的所有路線分配方案的特征值中的最大值和最小 值確定一個區(qū)間，按照步長a,將該區(qū)間均分為b個子區(qū)間；
[0011] (3)尋找最優(yōu)子區(qū)間：在每個子區(qū)間內(nèi)隨機選取C個路線分配方案，通過仿真平臺 計算出每個子區(qū)間內(nèi)C個路線分配方案的平均延誤，進一步計算得到每個子區(qū)間的評價指 標(biāo)值，評價指標(biāo)值最小的子區(qū)間稱為最優(yōu)子區(qū)間；
[0012] (4)尋找最優(yōu)解:在步驟(3)中得到的最優(yōu)子區(qū)間內(nèi)，再分別計算運C個路線分配方 案各自的評價指標(biāo)值，將最小的評價指標(biāo)值所對應(yīng)的路線分配方案記為最佳解決方案X%
[0013] (5)最優(yōu)解修正:在最優(yōu)子區(qū)間內(nèi)再重新隨機選取C個路線分配方案，通過仿真平 臺得到其各自評價指標(biāo)，最小評價指標(biāo)對應(yīng)的路線分配方案記為χ/，若χ/的評價指標(biāo)值小 于X叩勺評價指標(biāo)值，則用χ/代替X%循環(huán)此步驟，直至沒有新的χ/產(chǎn)生；
[0014] (6)輸出最后得到的χ/，記錄χ/為最終最佳解決方案。
[0015] 優(yōu)選地，步驟(3)中所述平均延誤計算公式為：
[0016] Tdelay = tq+tpst+td,
[0017] mean(Tdelay) =Tdelay/c
[0018] 其中，Tdelay為公交車的延誤，mean(Tdeiay)為平均延誤，tq為進入公交站臺的平均排 隊時間，tpst為平均乘客服務(wù)時間，td為離開公交站臺所需時間。
[0019]優(yōu)選地，步驟(3)(4)中所述評價指標(biāo)值的計算公式為：
[0020]
[0021] 其中，F(xiàn)e為評價指標(biāo)值，化為公交車延誤的方差。
[0022] 針對不同交通情況，優(yōu)化公交泊位的方法，目的在不重建公交站臺的基礎(chǔ)上，合理 分配公交泊位，減少公交延誤，緩解公交站臺周圍的交通擁堵，我們W確定泊位個數(shù)和公交 線路數(shù)的公交站臺為例，則組合方案即解決方案X可W確定;按照本發(fā)明提供方法得到所有 解決方案的特征值，劃分區(qū)間，按照文中所述捜尋方法即可得到最優(yōu)解。
【附圖說明】
[0023] 圖1是本發(fā)明的公交泊位分配優(yōu)化流程圖。
【具體實施方式】
[0024] 一個公交車的延誤Tdelay由W下Ξ部分組成：（1)進入公交站臺的平均排隊時間tq; (2)平均乘客服務(wù)時間（乘客上下車所需時間）tpst; (3)離開公交站臺所需時間td，即：
[0025] Tdelay = tq+tpst+td (1)
[0026] 其中平均排隊時間tq主要由乘客人數(shù)和某個公交路線的流量確定，離開公交站臺 所需時間t注要由交通流量決定，tq與公交泊位的劃分無關(guān)。因此公交泊位的優(yōu)化，就是減 少平均乘客服務(wù)時間（乘客上下車所需時間）tpst,從而減小公交車延誤Tdelay。
[0027] 本發(fā)明基于已建好的兩個泊位的公交站臺，且公交泊位和公交線路及公交的?？?位置確定的基礎(chǔ)上，將道路環(huán)境信息(交通流信息），公交泊位數(shù)，影響乘客上下車時間的因 素，及泊位類型(港灣，長度為30米和非港灣，長度為7米)作為輸入，通過一定的方法，得到 其延誤最小的解決方案，即為已知泊位和公交線路的最佳組合方案，本發(fā)明中把所有的公 交線路和泊位的組合稱為解決方案X，通過發(fā)明中介紹的算法找到的最佳組合方案稱之為 最優(yōu)解
[0028] 在進行算法的仿真之前，用交通流為1600輛A，乘客流量為60人A，公交車發(fā)車頻 次為80輛A，公交泊位的類型為港灣式(長度為30米），隨機選取50個解決方案X，用搭建的 微觀仿真平臺多次仿真，得到其平均延誤和延誤的方差。
[0029] 對于不同的解決方案，當(dāng)平均延誤相差不大時，延誤的方差有可能相差很大，因為 方差代表穩(wěn)定性，即相同解決方案多次仿真的延誤有很大差別，方案本身不穩(wěn)定，風(fēng)險較 大，所W我們在考慮一個方案是否是最優(yōu)方案時，平均延誤和延誤的方差作為評價指標(biāo)， 即：
[0030] (2)
[0031] 則評價指標(biāo)函數(shù)Fe由兩部分構(gòu)成，且要求方案的穩(wěn)定性在評價指標(biāo)中的權(quán)重約為 10%，即：
[0032]
[0033] 本發(fā)明經(jīng)過大量的實驗發(fā)現(xiàn)，在一個確定的解決方案中，公交車的平均延誤大于 延誤方差的標(biāo)準差的2倍，因此我們?nèi)ˇ?0.2, W保證評價指標(biāo)（2)滿足穩(wěn)定性權(quán)重（3)要 求。
[0034] 我們選取兩個泊位的公交站臺為例，公交線路為η條，有兩個泊位的公交站臺，一 共有2"種組合方式即解決方案，對于一個解決方案X，計算其特征值R(x)
[003引
<^4)
[0036] 其中m是分配到下游公交泊位的公交線路數(shù)，qbus-i為解決方案X中分配到下游的第 i條公交線路的公交數(shù)量;qbus-j為解決方案X中分配到上游的第j條公交線路的公交數(shù)量。
[0037] 根據(jù)W前的研究發(fā)現(xiàn)，上下游的公交總數(shù)不會相差較大，太大的時候方案會失衡， 即RW的值一般在0.05到2.35之間。W0.5為半徑劃分區(qū)間，則區(qū)間長度為0.1，一共24個子 區(qū)間，計算案例中所有解決方案的特征值R(x)。
[0038] 每個子區(qū)間內(nèi)都存在解，且每個子區(qū)間內(nèi)解的評價指標(biāo)相差不大，因此可W說明 區(qū)間的合理性，且區(qū)間內(nèi)的任意解均可代表該區(qū)間。
[0039] 尋找最優(yōu)子區(qū)間：
[0040] 在每個子區(qū)間內(nèi)隨機選取5個解代表該區(qū)間，對每個解通過搭建的微觀仿真平臺 算出內(nèi)個區(qū)間內(nèi)的平均延誤，進而得到每個子區(qū)間的評價指標(biāo)，則評價指標(biāo)最小的子區(qū)間 稱為最優(yōu)子區(qū)間（SOI)。
[0041] 尋找最優(yōu)解
[0042] 1)在最優(yōu)子區(qū)間（SOI)內(nèi)計算5個解的評價指標(biāo)，則最小的評價指標(biāo)所對應(yīng)的解記 為最佳解決方案
[0043] 2)在最優(yōu)子區(qū)間（SOI)內(nèi)再隨機選取5個解，通過仿真平臺得到其各自評價指標(biāo)， 最小評價指標(biāo)對應(yīng)的解記為χ/，若χ/的評價指標(biāo)小于X叩勺評價指標(biāo)，則用χ/代替X%
[0044] 3)再次隨機選取5個解，重復(fù)步驟2)，直到?jīng)]有產(chǎn)生新的χ/，則得到最佳解決方案。
[0045] W兩站臺公交泊位一共有12條公交線路為例；對于兩個泊位的公交站臺，有公交 線路12條，2?2 = 4096個組合，即4096個解決方案。根據(jù)公式(4)計算所有解決方案對應(yīng)的特 征值R(x);劃分區(qū)間，區(qū)間長度為0.1，根據(jù)已知R(x)的合理范圍可劃分成24個子區(qū)間；在每 個子區(qū)間內(nèi)隨機選取5個解，計算其評價指標(biāo);已搭建好的仿真平臺，根據(jù)案例不同，平臺可 W設(shè)置不同參數(shù)的交通流量、泊位長度、發(fā)車頻次、輸入公交和線路的組合方案即解決方 案，可仿真得到平均延誤，根據(jù)公式(2)計算其評價指標(biāo)。尋找最優(yōu)子區(qū)間:在每個子區(qū)間內(nèi) 隨機選取5個解代表該區(qū)間，對每個解通過搭建的微觀仿真平臺算出子區(qū)間內(nèi)的平均延誤， 進而得到每個子區(qū)間的評價指標(biāo)，則評價指標(biāo)最小的子區(qū)間稱為最優(yōu)子區(qū)間（SOI)。尋找最 優(yōu)解:在最優(yōu)子區(qū)間（SOI)內(nèi)計算5個解的評價指標(biāo)，則最小的評價指標(biāo)所對應(yīng)的解記為最 佳解決方案在最優(yōu)子區(qū)間（SOI)內(nèi)再隨機選取5個解，通過仿真平臺得到其各自評價指 標(biāo)，最小評價指標(biāo)對應(yīng)的解記為χ/，若χ/的評價指標(biāo)小于勺評價指標(biāo)，則用χ/代替X%再次 隨機選取5個解，重復(fù)步驟，直到不出現(xiàn)新的χ/，則得到最佳解決方案χ/。
【主權(quán)項】
1. 一種公交泊位分配優(yōu)化方法，尤其涉及一種雙站臺的公交泊位分配優(yōu)化方法，其特 征在于，包括如下步驟： (1) 計算公交站所有路線分配方案的特征值：其中X是該公交站的路線分配方案，η是該公交站的公交線路總數(shù)，m是分配到下游公交 泊位的公交線路數(shù)，qbuu為解決方案X中分配到下游的第i條公交線路的公交數(shù)量;qbusi為 解決方案X中分配到上游的第j條公交線路的公交數(shù)量； (2) 區(qū)間劃分:根據(jù)步驟（1)得到的所有路線分配方案的特征值中的最大值和最小值確 定一個區(qū)間，按照步長a，將該區(qū)間均分為b個子區(qū)間； (3) 尋找最優(yōu)子區(qū)間：在每個子區(qū)間內(nèi)隨機選取c個路線分配方案，通過仿真平臺計算 出每個子區(qū)間內(nèi)c個路線分配方案的平均延誤，進一步計算得到每個子區(qū)間的評價指標(biāo)值， 評價指標(biāo)值最小的子區(qū)間稱為最優(yōu)子區(qū)間； (4) 尋找最優(yōu)解:在步驟(3)中得到的最優(yōu)子區(qū)間內(nèi)，再分別計算這c個路線分配方案各 自的評價指標(biāo)值，將最小的評價指標(biāo)值所對應(yīng)的路線分配方案記為最佳解決方案X% (5) 最優(yōu)解修正:在最優(yōu)子區(qū)間內(nèi)再重新隨機選取c個路線分配方案，通過仿真平臺得 到其各自評價指標(biāo)，最小評價指標(biāo)對應(yīng)的路線分配方案記為X'，若X'的評價指標(biāo)值小于f 的評價指標(biāo)值，則用V代替循環(huán)此步驟，直至沒有新的V產(chǎn)生； (6) 輸出最后得到的Y，記錄Y為最終解決方案。2. 如權(quán)利要求1所述的一種雙站臺的公交泊位分配優(yōu)化方法，其特征在于：步驟(3)中 所述平均延誤計算公式為： Tdelay- tq+tpst+td ? mean ( Tdelay ) - Tdelay/c 其中，Tdelay為公交車的延誤，mean (Tdelay)為平均延誤，tq為進入公交站臺的平均排隊時 間，tpst為平均乘客服務(wù)時間，td為離開公交站臺所需時間。3. 如權(quán)利要求1和2所述的一種雙站臺的公交泊位分配優(yōu)化方法，其特征在于:步驟(3) (4)中所述評價指標(biāo)值的計算公式為： Fe - mean(TdPi.v) + ε^ν〇.γ(Τ,Μ^) 其中，F(xiàn)e為評價指標(biāo)值，g^var (7^?)為公交車延誤的方差。
【文檔編號】G06Q10/04GK106067078SQ201610390687
【公開日】2016年11月2日
【申請日】2016年6月6日 公開號201610390687.3, CN 106067078 A, CN 106067078A, CN 201610390687, CN-A-106067078, CN106067078 A, CN106067078A, CN201610390687, CN201610390687.3
【發(fā)明人】譚墍元, 李力, 李志恒, 路鷺, 蘇躍龍, 尹凱莉
【申請人】北方工業(yè)大學(xué), 清華大學(xué)