一种基于时变客流的城市公交运营协调方法与装置

摘要

本发明公开了城市公交管理技术领域中的一种基于时变客流的城市公交运营协调方法与装置。该装置利用公交动态客流量和公交实时GPS数据，基于公交运营受实时路况随机扰动的实际，以运营商成本、拥挤里程比例和换乘乘客平均候车时间为目标，构建基于公交时变数据的多变量运营协调总表达式，通过基于快速分类的非支配遗传算法寻求最优的动态运营协调方案。本发明有利于改善城市公交系统的资源利用和有效衔接。

主权项

1.一种基于时变客流的城市公交运营协调方法，其特征是该方法包括以下步骤：步骤1：利用公交GPS数据对车辆行程时间进行预测，推算出车辆在换乘站的到站时间间隔；(1)基于指数平滑法的方法预测：${\hat{y}}_{t+1}=\alpha y_t+(1-\alpha ){\hat{y}}_t$式中：为第t+1个行程时间的预测值；y_t为第t个行程时间的实测值；为第t个行程时间的预测值；α为修正系数，且0＜α＜1；(2)基于时间点指数法的方法预测：${\hat{y}}_t=y_t^{*}\times I_t$式中：为某线路第t个行程时间；为第t个行程时间的趋势值；I_t为t时段的修正系数；步骤2：根据动态客流量，确定公交运营的拥挤里程比例表达式；$Z_2^t=\frac{\underset{v=1}{\overset{m}{\Sigma }}\underset{k=1}{\overset{n}{\Sigma }}{Q}_{\mathrm{vk}}^t\times l_{\mathrm{vk}}}{\underset{v=1}{\overset{m}{\Sigma }}\underset{w=1}{\overset{N}{\Sigma }}{Q}_{\mathrm{vw}}^t\times l_{\mathrm{vw}}}\times 100\%$式中：为t时段内公交线路的拥挤里程比例，以百分比表示；k，w为断面编号；n，N分别为拥挤断面和线路总的站点个数；m为线路数；为t时段第v条公交线路第k个满载率超过阈值上限的断面客流量，单位人次；为t时段第v条公交线路第w个断面的客流量，单位人次；l_vk为第v条公交线路第k个断面所属的站间距，单位公里；l_vw为第v条公交线路第w个断面所属的站间距，单位公里；步骤3：根据步骤1得到的车辆在换乘站的到站时间间隔，建立换乘乘客平均候车时间表达式；$Z_3^t=T_{r-b}^t+T_{b-r}^t$其中：为换乘乘客平均候车时间；为t时段轨道交通换乘常规公交平均候车时间；为t时段常规公交换乘轨道交通候车时间；步骤4：对运营商成本进行分析，进而完成公交调度协调总表达式的建立；模型目标一：$\min Z_1^t:$$Z_1^t=\underset{r=1}{\overset{2}{\Sigma }}\underset{v=1}{\overset{n}{\Sigma }}{\mu }_{\mathrm{vr}}\times l_{\mathrm{vr}}\times n_{\mathrm{vr}}^t$模型目标二：$\min Z_2^t:$$Z_2^t=\frac{\underset{v=1}{\overset{m}{\Sigma }}\underset{k=1}{\overset{n}{\Sigma }}{Q}_{\mathrm{vk}}^t\times l_{\mathrm{vk}}}{\underset{v=1}{\overset{m}{\Sigma }}\underset{w=1}{\overset{N}{\Sigma }}{Q}_{\mathrm{vw}}^t\times l_{\mathrm{vw}}}\times 100\%$模型目标三：$\min Z_3^1:$$Z_3^t=T_{r-b}^t+T_{b-r}^t$约束条件：因变量：为t时段运营商成本，单位元；为t时段拥挤里程比例，以百分比表示；为换乘乘客平均候车时间，单位秒；自变量：为常规公交第v条线路r方向t时段内的发车数，单位辆；参数：r为公交线路走行方向，r＝1为上行方向，r＝2为下行方向；μ_ir为公交第i条线路单位距离的成本，单位元/公里；l_vr为公交第v条线路r方向的线路长度，单位公里；为公交第i条线路上行方向t时段内场站内车辆数，单位辆；为公交第i条线路下行方向t时段到达上行场站内的车辆数，单位辆；k，w为公交线路断面编号；n为拥挤断面个数；m为协调优化的公交线路数；N为公交线路总的站点数；i，j为站点编号；为t时段从站点i上车到站点j下车的客流量，单位人；为t时段第v条线路第k个拥挤断面客流量，单位人；为t时段第v条线路第w个断面客流量，单位人；l_vk为第v条线路第k个断面所属的站间距，单位公里；v为公交线路编号；为t时段从站点i上车到站点j下车的客流量所能接受的拥挤数；为t时段某条公交线路第k个断面的状态，为0-1变量；步骤5：采用基于快速分类的非支配遗传算法对步骤4的公交调度协调总表达式求解，输出所选择线路的运营协调方案；步骤6：通过网络将运营协调方案发送至公共交通网络调度指挥中心。