一種基于站點(diǎn)效率計(jì)算的公交快線設(shè)計(jì)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種用于提高公交運(yùn)行效率的基于站點(diǎn)效率計(jì)算的公交快線設(shè)計(jì)方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 跳站快線是指在原有公交線路中只?？磕硯讉€(gè)站點(diǎn)而在其他站點(diǎn)經(jīng)過不停車，跳 過的站點(diǎn)往往是一些上下車客流量較小的站點(diǎn)。由于節(jié)省了在某些站點(diǎn)?？康臅r(shí)間，在減 輕路段交通壓力的同時(shí)使得大部分乘客的旅行時(shí)間縮短，對(duì)乘客十分有利。此外，對(duì)公交公 司而言，縮減了車輛的運(yùn)行周期，可W減小車隊(duì)規(guī)模，節(jié)約運(yùn)行成本。
[0003] 傳統(tǒng)的跳站快線線路設(shè)計(jì)一般由樞紐站點(diǎn)組成，或由調(diào)查得到的0D數(shù)據(jù)選取客 流需求較大的站點(diǎn)。樞紐站點(diǎn)可換乘多條公交線路，但目前城市公交網(wǎng)絡(luò)發(fā)展逐漸完善，很 多站點(diǎn)都存在多條線路經(jīng)過，W至于難W衡量選取。而僅憑0D數(shù)據(jù)作為參考也有可能遺漏 某些關(guān)鍵站點(diǎn)，運(yùn)些站點(diǎn)雖然上下車人數(shù)較少，但占比卻很大。運(yùn)些方法都存在一定的主觀 性，沒有對(duì)站點(diǎn)本身運(yùn)行效率進(jìn)行考慮。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的技術(shù)解決問題：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種適用于跳站運(yùn)行的基于 站點(diǎn)效率計(jì)算的快線設(shè)計(jì)方法，該方法實(shí)用性強(qiáng)，可W提供公交運(yùn)行效率。
[0005] 本發(fā)明的技術(shù)解決方案：一種基于站點(diǎn)效率計(jì)算的公交快線設(shè)計(jì)方法，其特點(diǎn)在 于通過W下步驟實(shí)現(xiàn)：
[0006] -種基于站點(diǎn)效率計(jì)算的公交快線設(shè)計(jì)方法，其特征在于通過W下步驟實(shí)現(xiàn)：
[0007] (1)W現(xiàn)有的公交線路數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，建立公交網(wǎng)絡(luò)并存到文件中；
[0008] (2)將由一卡通刷卡數(shù)據(jù)得到的公交0D數(shù)據(jù)分配至建立的公交網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中，按照每 個(gè)站點(diǎn)不同時(shí)段t的客流分布特征，計(jì)算得到對(duì)應(yīng)時(shí)段的效率et;
[0009] (3)根據(jù)步驟（2)得到的不同時(shí)段的站點(diǎn)效率進(jìn)行加權(quán)，計(jì)算出每個(gè)站點(diǎn)的客流 聚集特征，即綜合評(píng)估后的站點(diǎn)效率e;
[0010] (4)選取客流總量大于給定總量闊值Vth的原線路，對(duì)其中評(píng)估效率低于給定效率 闊值eth的站點(diǎn)進(jìn)行刪除，設(shè)計(jì)與原線路并行的快線線路；
[0011] (5)設(shè)計(jì)新的運(yùn)行方案，在原有運(yùn)力資源下，并行運(yùn)行原線路與快線路并分配新線 路和原線路的發(fā)車間隔，W最優(yōu)化乘客平均節(jié)省的旅行時(shí)間與等待時(shí)間為目標(biāo)建立目標(biāo)函 數(shù)，提高整體運(yùn)行效率。
[0012] 所述步驟（1)中公交網(wǎng)絡(luò)是將現(xiàn)實(shí)中的路網(wǎng)用有向圖來表示，圖的節(jié)點(diǎn)表示為每 一個(gè)公交站點(diǎn)，圖的邊表示為兩個(gè)公交站點(diǎn)存在的線路上的相鄰順序關(guān)系，網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)造方 法即L空間法，W稀疏矩陣的方式存儲(chǔ)表示。
[0013] 所述步驟（2)中將由一卡通刷卡數(shù)據(jù)得到的公交0D數(shù)據(jù)計(jì)算得到每個(gè)站點(diǎn)時(shí)段 t的效率et的過程為：根據(jù)一卡通數(shù)據(jù)記錄的起終點(diǎn)W及所乘坐的線路號(hào)計(jì)算時(shí)段t內(nèi)站 點(diǎn)的客流分布，客流分布包括總客流V與起訖客流Vs，則站點(diǎn)時(shí)段t的效率et計(jì)算為：
[0014]
[0015] 其中總客流V是指所有經(jīng)過該站點(diǎn)的客流量總和，起訖客流Vg是指在該站點(diǎn)上下 車的客流量。
[0016] 所述步驟（3)中綜合評(píng)估后的站點(diǎn)效率e計(jì)算為：
[0017]
[001引其中：e康示在時(shí)段t內(nèi)站點(diǎn)的起訖客流與總客流的比值，所述的時(shí)段t包括早高 峰、午平峰、晚高峰、晚平峰W及夜間五個(gè)時(shí)段；
[0019]
樂布表示上述五個(gè)時(shí)段中每個(gè)時(shí)段效率；
[0020]
分別表示上述五個(gè)時(shí)段中每個(gè)時(shí)段效率的 權(quán)重。在計(jì)算每個(gè)站點(diǎn)的綜合站點(diǎn)效率e的基礎(chǔ)上，選取合適的效率闊值eth，刪除效率低 于給定效率闊值的站點(diǎn)，得到高效率站點(diǎn)組成的快線線路。
[002。 所述步驟（4)選取客流總量大于給定流量闊值Vth的線路，對(duì)其中評(píng)估效率小于給 定流量闊值eth的站點(diǎn)進(jìn)行刪除，設(shè)計(jì)與原線路并行的快線線路的具體實(shí)現(xiàn)過程為：
[002引 （1)根據(jù)乘客上下車刷卡數(shù)據(jù)，計(jì)算公交線路集合L: {line}中每一條線路line 所有站點(diǎn)的總客流量Vii。。，選取客流總量大于給定流量闊值Vth的線路，得到線路集合L'， 則有：
[0023] L，：{line |Vi"e>Vth，line G L}
[0024] 似對(duì)于L'中的每一條線路line,其站點(diǎn)序列l(wèi)ine: <Si,S2,…，s?！担罁?jù)計(jì)算得到 每個(gè)站點(diǎn)S的綜合評(píng)估效率e%刪除線路中效率低于給定效率闊值eth的站點(diǎn)，得到快線線 路line'站點(diǎn)序列：
[00幼 line' ：<Sii，Si2,…，Si?！?，其中eth，且站點(diǎn)在新序列中位置先后順序不變。
[0026] 所述步驟巧）中，設(shè)目標(biāo)函數(shù)AT，如下：
[0027]AT=L-T…
[002引 L:新運(yùn)行方案中由于快線運(yùn)行乘客減少的旅行時(shí)間
[0029] 新運(yùn)行方案中由于發(fā)車間隔改變乘客增加的等待時(shí)間
[0030] 所述新運(yùn)行方案中由于快線運(yùn)行乘客減少的旅行時(shí)間為乘坐快線部分的乘客的 旅行時(shí)間相對(duì)于原有旅行時(shí)間減少的總時(shí)間，具體時(shí)間計(jì)算為原站點(diǎn)間行駛時(shí)間與該路段 其他車輛行駛時(shí)間之差，即：
[0031]
[00扣]Ved:od間的客流量[003引ted:od間運(yùn)行時(shí)間
[0034]t。/ :od間快線運(yùn)行速度
[0035]vel"d:od間平均運(yùn)行速度，由公交數(shù)據(jù)計(jì)算得到
[0036]vel。/ :od間平均運(yùn)行速度，即道路速度，由百度地圖服務(wù)數(shù)據(jù)得到；
[0037] tde:站點(diǎn)?？繒r(shí)間
[0038] d i S ted: 0 d站點(diǎn)間距離。
[0039] 所述新運(yùn)行方案中由于發(fā)車間隔改變乘客增加的等待時(shí)間為新方案運(yùn)行平均等 待時(shí)間與原方案平均等待時(shí)間之差，其中由于乘客到達(dá)公交站點(diǎn)時(shí)間呈泊松分布，平均等 待時(shí)間為t=k/f，f為發(fā)車頻率，k與車輛到站時(shí)間有關(guān)，當(dāng)?shù)秸緯r(shí)間呈泊松分布時(shí)，k= 1/2,則有：
[0040]
[00川其中：
[0042]1；新:新方案中乘客總體平均等待時(shí)間
[0043] T"i日:舊方案中乘客總體平均等待時(shí)間
[0044]f快:新方案中快線發(fā)車間隔
[0045]f原:新方案中原線路發(fā)車間隔
[0046]fi日：舊方案中線路的發(fā)車間隔
[0047] v,&:乘坐站點(diǎn)區(qū)間在快線路上的客流量
[004引 vg :乘坐站點(diǎn)區(qū)間不在快線路上的客流量
[0049] V總:線路的總客流量
[0050] 所述步驟（5)設(shè)計(jì)新的運(yùn)行方案，在原有運(yùn)力資源下，并行運(yùn)行原線路與快線路 并分配新線路和原線路的發(fā)車間隔的具體實(shí)現(xiàn)過程為：
[0051] (1)對(duì)于原有運(yùn)力資源，即車隊(duì)規(guī)模Num，提出新設(shè)計(jì)的快線路與原線路并行運(yùn)行 的方案，新方案中車隊(duì)規(guī)模應(yīng)該不大于舊方案中的車隊(duì)規(guī)模，假設(shè)分配給快線路的車輛數(shù) 為Num快，分配給原線路的車輛數(shù)為Num原，則有：
[0052] Num快+Num原《Num ;
[0053] (2)車隊(duì)規(guī)模N與車輛發(fā)車頻率F、線路運(yùn)行周期T之間關(guān)系如下式：
[0054] N=F*T
[0055] 則結(jié)合步驟（1)可得新運(yùn)行方案中快線發(fā)車頻率與原線路發(fā)車頻率存在W下關(guān) 系：
[005引 T原*f舊> T快*f快巧原*f原
[0057] T原:原線路運(yùn)行周期
[005引 T快:快線路運(yùn)行周期。
[0059] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)在于：
[0060] (1)本發(fā)明針對(duì)真實(shí)的城市公交出行數(shù)據(jù)，建立一個(gè)W公交線路網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的網(wǎng) 絡(luò)節(jié)點(diǎn)傳輸效率評(píng)價(jià)模型，實(shí)現(xiàn)W流量分布特征為導(dǎo)向設(shè)計(jì)快速公交線路，減少線路中效 率低的站點(diǎn)，從而縮減乘客的旅行時(shí)間，提高公交運(yùn)行的效率。
[0061] (2)本發(fā)明計(jì)算方便，實(shí)用性強(qiáng)。由于充分考慮線路運(yùn)行中站點(diǎn)的效率，去除低效 率站點(diǎn)，降低旅行時(shí)間，縮減了車輛的運(yùn)行周期，節(jié)約運(yùn)行成本。同時(shí)在考慮其他乘客的出 行需求下，設(shè)置了新方案運(yùn)行新舊線路，W最優(yōu)化總體旅行時(shí)間和等待時(shí)間為目標(biāo)，提高了 車輛整體的運(yùn)行效率。
【附圖說明】
[0062] 圖1為本發(fā)明實(shí)現(xiàn)流程圖；
[0063] 圖2為原線路與快線線路路線對(duì)比，其中星形和圓形標(biāo)記物為公交站點(diǎn)，星型為 跳過的站點(diǎn)而圓形為新線路的站點(diǎn)。標(biāo)記物中間的實(shí)線軌跡為原線路，虛線為新線路運(yùn)行 軌跡。
【具體實(shí)施方式】
[0064] W下W北京市公交線路，如圖1所示為例說明本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)步驟：
[0065] 1.建立路網(wǎng)組織結(jié)構(gòu)并存到文件中
[0066] 從原始線路文件中讀取公交線路數(shù)據(jù)，建立公交線路網(wǎng)絡(luò)，并W稀疏矩陣的形式 存儲(chǔ)。
[0067] 2.根據(jù)一卡通刷卡數(shù)據(jù)得到五個(gè)時(shí)段的站點(diǎn)客流分布特征，分別是：
[0068] 早高峰ti:5 :00-10 :00 ;
[0069] 日平峰t2:10 :00-17 :00 ;
[0070] 晚高峰 *3:17 :00-20 :00 ;
[0071] 晚平峰 *4:20 :00-23 :00 ;
[0072]夜間ts:23 :00-5 :00.
[0073] 對(duì)于某個(gè)站點(diǎn)P，其五個(gè)時(shí)段的日均總客流V和起訖客流V,及對(duì)應(yīng)效率et分別為：
[0074] ti: 1589, 684,0. 4305 ;
[00巧]t2:2768, 763,0. 2757;
[0076] t3:1282, 527,0. 4111 ;
[0077] t4:1328, 384,0. 2892 ;
[0078] t5：89,24, 0. 2697 ；
[0079] 五個(gè)時(shí)段的效率權(quán)重W={0. 35, 0. 2, 0. 25, 0. 15, 0. 0引（由時(shí)段內(nèi)單位時(shí)間客流 量比例得到），