一種規(guī)避擁堵路段的彈性公交線路設(shè)計方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種規(guī)避擁堵路段的彈性公交線路設(shè)計方法，該設(shè)計方法中考慮了路網(wǎng)拓撲、交通控制、道路交通流、擇路行為等關(guān)乎道路交通系統(tǒng)組成元素(路、車、人)的整體作用，針對相同編號公交線路，在不變更起訖點和大部分行駛路徑的前提下，在途中就某些擁堵路段增設(shè)車輛變遷站點，得到有效替代公交線路網(wǎng)絡(luò)，并在有效替代公交線路網(wǎng)絡(luò)中選擇一條最優(yōu)有效替代公交線作為彈性公交線路來取代原始公交線路，使公交車輛在運營過程中可以自主的避開擁堵路段，減小乘客在公交車內(nèi)的出行時長并保證乘客最少地面走行增加值；優(yōu)點是提高了公交運營系統(tǒng)的運行效率和服務(wù)水平。
【專利說明】一種規(guī)避擁堵路段的彈性公交線路設(shè)計方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種公交線路設(shè)計方法，尤其是涉及一種規(guī)避擁堵路段的彈性公交線 路設(shè)計方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 公交運營系統(tǒng)是目前城市生活中必不可少的重要交通運輸系統(tǒng)，公交運營系統(tǒng)中 的各公交車輛按照既定的公交線路途徑各站點運送乘客。由于我國城市化步伐快，人口密 度、車流量和客流量均較大，在實際的公交運營過程中，很多公交線路經(jīng)常會出現(xiàn)道路堵塞 情況，公交車輛不能依照道路交通狀況靈活變更行駛路徑，由此增加了公交車輛的運輸時 間和乘客出行時長，公交運營系統(tǒng)運行效率急劇下降。
[0003] 根據(jù)公交出行意愿調(diào)查，47. 6%的私家車擁有者在非高峰時段愿意乘坐公交， 12%的私家車擁有者在高峰時段愿意乘坐公交，在高峰時段不愿乘坐公交車的調(diào)查對象給 出了如下解釋：高峰時段公交車輛在中心城區(qū)途經(jīng)的一些站點非常擁堵，造成時間的浪費， 因此更愿意選擇私家車繞開擁堵路段來減少出行時長。
[0004] 鑒此，設(shè)計一種規(guī)避擁堵路段的彈性公交線路設(shè)計方法，使公交車輛在運營過程 中可以自主地避開擁堵路段，對提高公交運營系統(tǒng)的運行效率和服務(wù)水平，倡導(dǎo)公交綠色 環(huán)保出行具有重要意義。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種規(guī)避擁堵路段的彈性公交線路設(shè)計方法， 該方法使用彈性公交線路取代既定的原始公交線路，使公交車輛在運營過程中可以自主的 避開擁堵路段，提高了公交運營系統(tǒng)的運行效率和服務(wù)水平。
[0006] 本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為：一種規(guī)避擁堵路段的彈性公交線 路設(shè)計方法，包括如下步驟：
[0007] 步驟1 :通過OpenStreetMap開源網(wǎng)站下載城市拓撲路網(wǎng)的Shapefile矢量文 件；通過視頻檢測器獲取城市各個路段的當(dāng)前交通流量，路段的當(dāng)前交通流量指該路段 從當(dāng)前時間開始過去15分鐘內(nèi)的交通流量；從城市規(guī)劃局獲取城市的動態(tài)交通需求；將 Shapefile矢量文件、各路段的當(dāng)前交通流量和動態(tài)交通需求輸入VISTA軟件中，運行 VISTA軟件得到各個路段的未來動態(tài)交通分配流量，如公式（1)所示：
[0008]

【權(quán)利要求】
1. 一種規(guī)避擁堵路段的彈性公交線路設(shè)計方法，其特征在于包括如下步驟： 步驟1 :通過OpenStreetMap開源網(wǎng)站下載城市拓撲路網(wǎng)的Shapefile矢量文件；通過 視頻檢測器獲取城市各個路段的當(dāng)前交通流量，路段的當(dāng)前交通流量指該路段從當(dāng)前時間 開始過去15分鐘內(nèi)的交通流量；從城市規(guī)劃局獲取城市的動態(tài)交通需求；將Shapefile矢 量文件、各路段的當(dāng)前交通流量和動態(tài)交通需求輸入VISTA軟件中，運行VISTA軟件得到各 個路段的未來動態(tài)交通分配流量，如公式（1)所示：
公式（1)中，E為求和運算符號，" ?"為乘運算符號，將當(dāng)前時間開始未來每15分鐘 作為一個時段，ya，t為路段a從當(dāng)前時間開始未來第1個時段至第t個時段內(nèi)的動態(tài)交通分 配流量，xa為路段a的當(dāng)前交通流量，qu，T表示未來第t個時段從起訖點對《產(chǎn)生的動 態(tài)交通需求；/:是組成交通分配矩陣的元素，表示未來第t個時段從起訖點對《出發(fā)的 需求中在未來第t個時段到達路段a的數(shù)量，交通分配矩陣表示某個時段路段交通流量來 自特定時段起訖點對交通流量的對應(yīng)矩陣，由VISTA軟件運行得到；W表示起訖點對集合，W 從城市的動態(tài)交通需求中獲??； 步驟2 :從城市交通委獲取各路段的自由流出行時間、理論通行能力和交叉口信號燈 綠信比，計算未來各個時段車輛在各個路段上運行的單位長度出行時間，計算公式如公式 (2)所示：
公式（2)中，" ?"為乘運算符號，"/"為除運算符號，Ta，t為未來第t個時段內(nèi)路段a上車輛的單位長度出行時間，單位是秒/公里；ua為路段a上的自由流出行時間，單位是秒 /公里；J是延誤參數(shù)，J=pXk，p為延誤致因元素的密集度，p在Shapefile矢量文件中 獲取，k表示車輛到達和服務(wù)過程的隨機性水平，在非信號交叉口k取值為1，在信號交叉口 k取值為0. 5 ;S為流量分析時間長度，為1小時；為第t個時段路段a上的車流服務(wù)水
步驟3 :循環(huán)所有原始公交起訖點對，根據(jù)步驟2得到的未來各個時段車輛在各個路 段上運行的單位長度出行時間，為所有原始公交線路構(gòu)建替代公交線路，具體過程如下所 述： 步驟3. 1 :以原始公交線路為基線，選取該原始公交線路兩側(cè)垂直距離為v米的區(qū)域范 圍內(nèi)囊括的道路網(wǎng)絡(luò)作為備選公交線路的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)，將備選公交線路的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)稱為備選 路網(wǎng)，500彡v彡1000 ; 步驟3. 2 :依照擁堵路段懲罰原則修正備選路網(wǎng)中各條備選公交線路含有的所有擁堵 路段的單位長度出行時間，具體過程為： 步驟3. 2. 1 :將擁堵系數(shù)記為P，P為常數(shù)且100秒/公里<P< 200秒/公里，如 果某一路段的出行時間大于p，就判斷該條路段為擁堵路段，否則為非擁堵路段； 步驟3. 2. 2 :將原始公交線路中含有的所有非擁堵路段的單位長度出行時間設(shè)為0 ; 步驟3. 2. 3 :修正備選路網(wǎng)中備選公交線路含有的所有擁堵路段的單位長度出行時 間：將步驟2計算得到的對應(yīng)擁堵路段的單位長度出行時間的計算值與M相加后的值作為 該擁堵路段修正后的單位長度出行時間，M= 1000 ; 步驟3. 3 :針對原始公交線路的起訖點，在備選路網(wǎng)上選取所有備選公交線路，計算原 始公交線路的出行時間和每條備選公交線路的出行時間，原始公交線路的出行時間等于原 始公交線路包含的所有路段的出行時間之和，每條備選公交線路的出行時間等于每條備選 公交線路包含的所有路段的出行時間之和，每條路段的出行時間等于該條路段的單位長度 出行時間乘以該條路段的長度；將備選路網(wǎng)中所有備選公交線路按照出行時間從小到大進 行排序，依次記為第1條備選公交線路、第2條備選公交線路、第3條備選公交線路、……， 第G條備選公交線路，其中G為備選公交線路的總數(shù)量； 步驟3. 4:將排序后的備選路網(wǎng)中的備選公交線路依次與原始公交線路進行比較，確 定有效替代公交線路，具體過程為： 步驟3. 4. 1 :針對每個起訖點對，從第1條備選公交線路開始，依次將備選公交線路的 出行時間與原始公交線路的出行時間進行比較，如果該條備選公交線路的出行時間小于原 始公交線路的出行時間且當(dāng)前備選公交線路排序數(shù)小于J，則進行后一條備選公交線路的 出行時間與原始公交線路的出行時間的對比操作，依此類推；當(dāng)?shù)贙條備選公交線路的出 行時間大于原始公交線路的出行時間或者第K條備選公交線路的排序數(shù)等于J時停止，則 停止比較，將第K條備選公交線路之前的K-1條備選公交線路作為有效替代公交線路網(wǎng)絡(luò)； 其中1 <K<G，J為大于等于3且小于等于7的常數(shù)； 步驟3. 5 :將有效替代公交線路網(wǎng)絡(luò)中每條有效替代公交線路與原始公交線路分別進 行關(guān)聯(lián)分析，擇取具有最優(yōu)關(guān)聯(lián)度的有效替代公交線路作為彈性公交線路，具體步驟如下 所述； 步驟3. 5. 1 :針對原始公交線路的原始站點s，s= 1，2, 3,…，n，其中，n為原始公交 線路的站點總數(shù)，原始公交線路的原始站點s在有效替代公交線路中都具有對應(yīng)的變迀站 點，通過比較以下三種變迀方案額外產(chǎn)生的乘客走行時間，將最小額外乘客走行時間對應(yīng) 的站點作為最優(yōu)變迀站點： (1)有效替代公交線路上離原始公交線路相應(yīng)站點走行時間最少的公交站點，（2)有 效替代公交線路上離原始公交線路相應(yīng)站點走行時間最少的交叉口，（3)即屬于原始公交 線路又屬于繞行線路的走行時間最少的公交站點； 步驟3. 5. 2 :從Shapefile矢量文件中輸出原始公交線路的原始站點s到第i條有效 替代公交線路的變迀站點的最短走行時長，其中i= 1，2,…，K-1，將其和該站點平均上下 車乘客數(shù)相乘得到比較數(shù)列Dy，Di，s={Du，D2，s，…，DK，S}，該站點平均上下車乘客數(shù)從公 交營運公司的數(shù)據(jù)庫中獲取，針對原始公交線路的原始站點s對應(yīng)的Dy采用下式歸一化：
其中，"/"為除運算符號，△為所有有效替代公交線路的比較數(shù)列中的最小值，▽為所 有有效替代公交線路的比較數(shù)列中的最大值，得出第i條有效替代公交線路第s個站點對 應(yīng)關(guān)聯(lián)系數(shù)Ii;s如下式：
其中，m是分辨系數(shù)，為0?1之間的常數(shù)； 步驟3. 5. 3 :將第i條有效替代公交線路的關(guān)聯(lián)度記為i= 1，2,…，K-1，&求解公 式如下：
步驟3. 5. 4 :選取有效替代公交線路網(wǎng)絡(luò)中ri最大的那條有效替代公交線路作為要采 用的彈性公交線路。
2.根據(jù)權(quán)利要求一種規(guī)避擁堵路段的彈性公交線路設(shè)計方法，其特征在于在彈性公交 線路確定好后，通過智能公交系統(tǒng)通過公交車司機按照彈性公交線路運行，并在彈性公交 線路不再經(jīng)過的原始公交線路站點位置，提前一個發(fā)車間隔時間由電子顯示標(biāo)志發(fā)布公交 線路站點變更通知。
【文檔編號】G06F17/50GK104484514SQ201410723005
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年12月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月3日
【發(fā)明者】黃正鋒, 鄭彭軍 申請人:寧波大學(xué)