一種規避擁堵路段的彈性公交線路設計方法
2023-09-21 00:41:10 4
一種規避擁堵路段的彈性公交線路設計方法
【專利摘要】本發明公開了一種規避擁堵路段的彈性公交線路設計方法，該設計方法中考慮了路網拓撲、交通控制、道路交通流、擇路行為等關乎道路交通系統組成元素(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車輛變遷站點，得到有效替代公交線路網絡，並在有效替代公交線路網絡中選擇一條最優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的出行時長並保證乘客最少地面走行增加值；優點是提高了公交運營系統的運行效率和服務水平。
【專利說明】一種規避擁堵路段的彈性公交線路設計方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種公交線路設計方法，尤其是涉及一種規避擁堵路段的彈性公交線 路設計方法。
【背景技術】
[0002] 公交運營系統是目前城市生活中必不可少的重要交通運輸系統，公交運營系統中 的各公交車輛按照既定的公交線路途徑各站點運送乘客。由於我國城市化步伐快，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，很多公交線路經常會出現道路堵塞 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，公交運營系統運行效率急劇下降。
[0003] 根據公交出行意願調查，47. 6%的私家車擁有者在非尖峰時段願意乘坐公交， 12%的私家車擁有者在尖峰時段願意乘坐公交，在尖峰時段不願乘坐公交車的調查對象給 出了如下解釋：尖峰時段公交車輛在中心城區途經的一些站點非常擁堵，造成時間的浪費， 因此更願意選擇私家車繞開擁堵路段來減少出行時長。
[0004] 鑑此，設計一種規避擁堵路段的彈性公交線路設計方法，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的運行效率和服務水平，倡導公交綠色 環保出行具有重要意義。
【發明內容】
[0005] 本發明所要解決的技術問題是提供一種規避擁堵路段的彈性公交線路設計方法， 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的運行效率和服務水平。
[0006] 本發明解決上述技術問題所採用的技術方案為：一種規避擁堵路段的彈性公交線 路設計方法，包括如下步驟：
[0007] 步驟1 :通過OpenStreetMap開源網站下載城市拓撲路網的Shapefile矢量文 件；通過視頻檢測器獲取城市各個路段的當前交通流量，路段的當前交通流量指該路段 從當前時間開始過去15分鐘內的交通流量；從城市規劃局獲取城市的動態交通需求；將 Shapefile矢量文件、各路段的當前交通流量和動態交通需求輸入VISTA軟體中，運行 VISTA軟體得到各個路段的未來動態交通分配流量，如公式（1)所示：
[0008]
【權利要求】
1. 一種規避擁堵路段的彈性公交線路設計方法，其特徵在於包括如下步驟： 步驟1 :通過OpenStreetMap開源網站下載城市拓撲路網的Shapefile矢量文件；通過 視頻檢測器獲取城市各個路段的當前交通流量，路段的當前交通流量指該路段從當前時間 開始過去15分鐘內的交通流量；從城市規劃局獲取城市的動態交通需求；將Shapefile矢 量文件、各路段的當前交通流量和動態交通需求輸入VISTA軟體中，運行VISTA軟體得到各 個路段的未來動態交通分配流量，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從當前時間開始未來第1個時段至第t個時段內的動態交通分 配流量，xa為路段a的當前交通流量，qu，T表示未來第t個時段從起訖點對《產生的動 態交通需求；/: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《出發的 需求中在未來第t個時段到達路段a的數量，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矩陣，由VISTA軟體運行得到；W表示起訖點對集合，W 從城市的動態交通需求中獲取； 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個時段內路段a上車輛的單位長度出行時間，單位是秒/公裡；ua為路段a上的自由流出行時間，單位是秒 /公裡；J是延誤參數，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上的車流服務水
步驟3 :循環所有原始公交起訖點對，根據步驟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垂直距離為v米的區域範 圍內囊括的道路網絡作為備選公交線路的基礎網絡，將備選公交線路的基礎網絡稱為備選 路網，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 :將擁堵係數記為P，P為常數且100秒/公裡<P< 200秒/公裡，如 果某一路段的出行時間大於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為0 ; 步驟3. 2. 3 :修正備選路網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計算得到的對應擁堵路段的單位長度出行時間的計算值與M相加後的值作為 該擁堵路段修正後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於原 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於每條備選 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於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量； 步驟3. 4:將排序後的備選路網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於原 始公交線路的出行時間且當前備選公交線路排序數小於J，則進行後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；當第K條備選公交線路的出 行時間大於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等於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絡； 其中1 <K<G，J為大於等於3且小於等於7的常數； 步驟3. 5 :將有效替代公交線路網絡中每條有效替代公交線路與原始公交線路分別進 行關聯分析，擇取具有最優關聯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，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的變迀站 點，通過比較以下三種變迀方案額外產生的乘客走行時間，將最小額外乘客走行時間對應 的站點作為最優變迀站點： (1)有效替代公交線路上離原始公交線路相應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站點走行時間最少的交叉口，（3)即屬於原始公交 線路又屬於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 車乘客數相乘得到比較數列Dy，Di，s={Du，D2，s，…，DK，S}，該站點平均上下車乘客數從公 交營運公司的資料庫中獲取，針對原始公交線路的原始站點s對應的Dy採用下式歸一化：
其中，"/"為除運算符號，△為所有有效替代公交線路的比較數列中的最小值，▽為所 有有效替代公交線路的比較數列中的最大值，得出第i條有效替代公交線路第s個站點對 應關聯繫數Ii;s如下式：
其中，m是分辨係數，為0?1之間的常數； 步驟3. 5. 3 :將第i條有效替代公交線路的關聯度記為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絡中ri最大的那條有效替代公交線路作為要採 用的彈性公交線路。
2.根據權利要求一種規避擁堵路段的彈性公交線路設計方法，其特徵在於在彈性公交 線路確定好後，通過智能公交系統通過公交車司機按照彈性公交線路運行，並在彈性公交 線路不再經過的原始公交線路站點位置，提前一個發車間隔時間由電子顯示標誌發布公交 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 優先權日:2014年12月3日
【發明者】黃正鋒, 鄭彭軍 申請人:寧波大學