CN101650705A - 一种公交换乘网络构建的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种公交换乘网络构建的方法和装置，方法包括：任两个不属于同一公交路线的结点间的距离小于预设标准距离时，将两结点间的弧段设为换乘，得到G1；任两个不属于同一公交路线的结点间的距离小于预设扩展距离时，将两结点间的弧段设为换乘，得到G2；且扩展距离大于标准距离；从G1中选择一结点，获取该结点在G1中可达的第一结点集合和在G2中可达的第二结点集合的交集T；若从该结点到所述交集T中的任意结点，其在G2中的公交路径代价小于在G1中的代价，则将该公交路径在G2中经过的换乘弧段列表中不属于G1的部分加入G1；对所有结点及对应的交集T中的全部路径进行处理后得到G3。本发明有利于提供更佳的出行选择。

Description

一种公交换乘网络构建的方法和装置

技术领域

本发明涉及公交网络构建技术，特别是指一种自适应公交换乘网络构建方法和装置。

背景技术

在城市公交网络中，乘客选择公交线路的主要依据是线路交通出行代价，通常考虑以下几个因素：(1)换乘次数，是指乘客在完成一次出行过程中所换公交车的次数；(2)出行距离，包括车上距离和车外距离，车外距离是指乘客为了换乘而步行的距离；(3)出行时间，是指乘客在一次出行过程中所需的时间，它包括车上时间和车外时间，车外时间是指乘客为了换乘而步行的时间以及在车站等车的时间；(4)出行费用，是指乘客在完成一次出行过程中所花的车费。

不同乘客对于上述各项因素的要求都是不同的，根据调查，乘客在选择出行路径时首先考虑的是换乘次数最小(41.6％)，其次是出行时间最短(30.93％)，出行距离最短(18.6％)。

现有的公交网络中，如图1所示，主要有公交线路、公交站点、公交段以及公交换乘区等要素构成；其中，各公交线路具有唯一编号，并且可将公交线路名称、起点、终点、开始运营以及结束运营时间等信息记录在公交线路的属性数据中；公交站点是指公交线路上的公共交通工具固定的停靠站点，是乘客可以上下车的地点，可通过地理信息系统数据(GIS)模型中的“点”表达；公交段是指城市公交线路的路径信息，可通过地理信息系统数据(GIS)模型中的“线”表达；公交换乘区是由多个公交站点组成，是乘客可以在步行距离内换乘公交线路的公交站点的集合。

如图2所示，通过网络变换，将上述图1所示的实际公交网络，转换成一抽象的公交网络图，上述图1中的公交站点为图2所示网络中的一结点，站点之间的公交段可按连通状态原则抽象为弧段：

a)属于同路线的相邻公交站点之间的公交段，抽象为弧段(类型为乘车)；

b)不同路线但物理位置相同的公交站点，通过原地换乘实现连通，抽象为弧段(类型为换乘)；

c)不同路线但在物理位置上临近的公交站点，通过步行换乘实现连通，抽象为弧段(类型为换乘)；

经过以上网络变换，公交换乘问题就可以抽象为解决如何取得从公交网络有向图的一个结点到另外一个结点的换乘方案问题。

假设公交网络有A与B两个站点，如果要计算从A到B考虑换乘影响的最短路径，可以进行上述的网络变换，消除换乘点步行、等车、公交票价等带来的影响，将有换乘的网络问题变换为没有换乘的一般网络问题。

公交线路之间的换乘关系只能在车站与车站之间发生，一般来说，如果车站和车站空间位置上重合，那么可以认为有换乘关系；其次，如果两个站点之间步行距离在用户忍受范围内，也认为应该有换乘关系。

在现有的公交网络中，基于广度优先的公交换乘搜索算法来确定公交换乘方案，公交换乘方案是一个站点、线路的交替序列，该序列说明从出发地出发乘坐何线路，途中如何换乘，直至到达目的地。

从出发地A到目的地B，公交换乘方案通常超过一条，选择的主要依据是公交线路交通出行代价。公交线路交通出行代价是指乘客在公交线路上出行的出行时间、费用、换乘次数等。基于广度优先算法的公交换乘模型，换乘次数最少是公交乘客出行时考虑的首要因素，基于该因素基础上，考虑人们出行的各种实际情况分析出各种策略。该算法的思想描述如下：

在选择从A站到B站的行车线路时，首先会看经过A站的车是否有直接到B站的，如果有则选择直达车；

如果没有直达车，就会考虑一次换乘的乘车方案：即经过A站的车与经过B站的车是否有公共站点C，如果有，则可以在公共站点C处转车；

如果没有则又要考虑二次换乘的乘车方案，即乘坐经过A点的车到某一站C下车，经过C站点的车与经过B站点的车是否有公共站点D，如果有就再到D转车，两次转车可到达B；

如果没有，则需要三次换乘或三次以上才可到达目的地；

在上述情况中如果存在不止一种的选择方案，则再考虑选择距离、时间、费用等综合因素最高的作为优先的乘车方案。

由上述算法可见，广度优先的公交换乘搜索算法只能以换乘次数为第一目标，在换乘次数相同的情况下才能考虑其它因素。

另外，分析基于广度优先的公交换乘搜索算法可以发现，只有当不同线路之间具有公共站点时才能够进行转车(实际是不同站点，步行一小段距离后，也可以转车，实现换乘)，这样计算出来的结果有时并不符合实际情况，比如在实际出行时只需换乘二次便可到达目的地，但计算出来的结果却需要换乘三次或四次。出现这种情况的原因是忽视了现实生活中人们步行小段距离再转车的现象。具体地说，人们在转车时，并不是下车后直接在下车的站点处转车，往往需要步行一小段距离到附近的站点去转车。考虑实际道路环境的复杂性时，步行距离和空间距离是不对等的。比较经典的例子是两个站点之间被一个主干道隔离，那么用户不得不绕行通过地下通道或者过街天桥来达到相关站点。

发明人在实现本发明的过程中，发现现有技术中至少存在如下问题：

现有技术对确定站点间是否可换乘的原则通常是：如果车站和车站空间位置上重合，那么可以认为有换乘关系；其次如果两个站点之间步行在规定距离内，也可以认为是有换乘关系的，步行距离超过规定距离的站点间则不具备换乘关系。

实际上，以上以步行距离为唯一衡量标准的做法是相当主观的，并不符合多数乘客的出行心理倾向。根据对一些乘客的问卷调查，换乘时候对步行距离的忍耐程度会因为所换乘车辆的不同而不同。以下情况，乘客对步行距离的忍耐程度会高一些：

乘客可以走1到2公里去乘坐地铁，如果是其他换乘其他车辆的话，1到2公里明显超出了用户的忍受范围；

对于乘客来说他们总是期望换乘站点是个“大站”，因为在大站可以选择的车辆很多而减少候车时间；

对乘客而言，在出行路线中换乘次数是关注最多的问题。在公交站点较稀疏导致交通不够便捷的区域(如郊区)，乘客可以容忍换乘步行距离长一些，这样可以换来只要转乘较少路线就能到达目的地。

然而，现有的公交网络中，根据公交站点间的步行距离确定是否具有换乘关系的方法，不能提供更适合乘客需求的换乘方案，不能满足多数乘客的出行需要。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种公交换乘网络构建方法和装置，能够为乘客提供更佳的换乘方案，满足乘客的实际需求。

为解决上述技术问题，本发明的实施例提供技术方案如下：

一方面，提供一种公交换乘网络构建的方法，包括：

步骤一，利用结点表示原始公交网络中的公交站点，弧段表示所述公交站点间的公交段，形成一公交网络图G0；

步骤二，在G0已有结点和弧段的基础上，判断所述公交网络图G0中的任意两个不属于同一条公交路线的结点间的距离是否小于预设的标准距离，若是，则将所述两个结点间的弧段类型设为换乘，得到第一公交换乘网络图G1；

步骤三，在G0已有结点和弧段的基础上，判断所述公交网络图G0中的任意两个不属于同一条公交路线的结点间的距离是否小于预设的扩展距离，若是，则将所述两个结点间的弧段类型设为换乘，得到第二公交换乘网络图G2；其中，所述扩展距离大于所述标准距离，且G2中的结点集合等价于G1中的结点集合；

步骤四，从G1中选择任意一结点，获取该结点在G1中可达的第一结点集合和该结点在G2中可达的第二结点集合的交集T；若从该结点到所述交集T中的任意结点，其公交路径代价在G2中的代价小于在G1中的代价，则将该公交路径在G2中经过的换乘弧段列表中不属于G1的部分加入G1；对所有结点及对应的交集T中的全部路径进行处理后，得到第三公交换乘网络G3。

其中，所述步骤二具体包括：

在G0已有结点和弧段的基础上，判断所述公交网络图G0中任意两个不属于同一条公交路线的结点中至少一结点为地铁站时，所述预设的标准距离为第一标准距离；所述两个结点间的距离小于所述第一标准距离时，在所述两个结点间增加弧段，类型设为换乘；

在G0已有结点和弧段的基础上，判断所述公交网络图G0中任意两个不属于同一条公交路线的结点中至少一结点为公交大站，且另一结点不为地铁站时，所述预设的标准距离为第二标准距离；所述两个结点间的距离小于所述第二标准距离时，在所述两个结点间增加弧段，类型设为换乘；

在G0已有结点和弧段的基础上，判断所述公交网络图G0中任意两个不属于同一条公交路线的结点均为普通公交站点时，所述预设的标准距离为第三标准距离；所述两个结点间的距离小于所述第三标准距离时，在所述两个结点间增加弧段，类型设为换乘。

其中，所述步骤三具体包括：

在G0已有结点和弧段的基础上，判断所述公交网络图G0中任意两个不属于同一条公交路线的结点中至少一结点为地铁站时，所述预设的扩展距离为第一扩展距离；所述两个结点间的距离小于所述第一扩展距离时，在所述两个结点间增加弧段，类型设为换乘；

在G0已有结点和弧段的基础上，判断所述公交网络图G0中任意两个不属于同一条公交路线的结点中至少一结点为公交大站，且另一结点不为地铁站时，所述预设的扩展距离为第二扩展距离；所述两个结点间的距离小于所述第二扩展距离时，在所述两个结点间增加弧段，类型设为换乘；

在G0已有结点和弧段的基础上，判断所述公交网络图G0中任意两个不属于同一条公交路线的结点均为普通公交站点时，所述预设的扩展距离为第三扩展距离；所述两个结点间的距离小于所述第三扩展距离时，在所述两个结点间增加弧段，类型设为换乘。

其中，所述地铁站的确定方法包括：

判断所述结点的地铁属性是否为真，若是，则该结点为地铁站；

其中，所述结点的地铁属性的确定方法包括：

判断该结点所属的公交线路是否为地铁线，若是，则将该结点的地铁属性设为真。

其中，所述公交大站的确定方法包括：

判断所述结点的公交大站属性是否为真，若是，则该第一结点为公交大站；

其中，所述结点的公交大站属性的确定方法包括：

统计所述公交网络图中，与所述结点的坐标相同的公交站点的个数，若超过预设的公交站点个数阈值，则将所述结点及与该结点坐标相同的公交站点的公交大站属性设置为真。

其中，所述步骤四具体包括：

设所述第一公交换乘网络图中类型为换乘的弧段的集合为T1，所述第二公交换乘网络图中类型为换乘的弧段的集合为T2，G1和G2中的结点集合均为P；

从所述被选择的结点出发，在所述第一公交换乘网络图中，使用最短路径算法进行搜索，分别计算出该结点N次换乘可到达的结点集合R，其中N为大于或者等于1的整数；

从所述被选择的结点出发，在所述第二公交换乘网络图中，使用最短路径算法进行搜索，分别计算出M次换乘可到达的结点集合Q，其中M为大于或者等于1的整数；

遍历从所述结点到集合R和集合Q的交集中各结点的公交路径；其中，从所述结点到达所述集合Q中的结点换乘的次数，小于从所述结点到达所述集合R中的结点换乘的次数；

若所述公交路径在第二公交换乘网络图中代价小于该公交路径在所述第一公交换乘网络图中的代价，则将该公交路径在所述第二公交换乘网络图中经过的类型为换乘且在所述集合T1中不存在的弧段，加入到所述集合T1中，直到遍历所有结点结束，获得弧段集合T3，和结点集合P组合，获得所述第三公交换乘网络G3。

其中，所述最短路径算法为迪杰斯特拉Dijkstra算法；所述公交路径的代价是指：所述公交路径中各具有换乘属性的弧段和具有乘车属性的弧段的权重总和。

其中，所述具有换乘属性的弧段的权重＝弧段距离×权重A％+(弧段步行时间+平均等车时间)×权重B％+换乘权重C％+费用变化×权重D％；

所述具有乘车属性的弧段的权重＝弧段距离×权重A％+(弧段驾车时间+途经站点的停车时间)×权重B％+费用变化×权重D％；

其中A，B，C和D均为预设值。

另一方面，提供一种公交换乘网络构建的装置，包括：

第一处理单元，用于利用结点表示原始公交网络中的公交站点，弧段表示所述公交站点间的公交段，形成一公交网络图G0；

第二处理单元，用于在G0已有结点和弧段的基础上，判断所述公交网络图G0中的任意两个不属于同一条公交路线的结点间的距离是否小于预设的标准距离，若是，则将所述两个结点间的弧段类型设为换乘，得到第一公交换乘网络图G1；

第三处理单元，用于在G0已有结点和弧段的基础上，判断所述公交网络图G0中的任意两个不属于同一条公交路线的结点间的距离是否小于预设的扩展距离，若是，则将所述两个结点间的弧段类型设为换乘，得到第二公交换乘网络图G2；其中，所述扩展距离大于所述标准距离，且G2中的结点集合等价于G1中的结点集合；

第四处理单元，用于从G1中选择任意一结点，获取该结点在G1中可达的第一结点集合和该结点在G2中可达的第二结点集合的交集T；若从该结点到所述交集T中的任意结点，其公交路径代价在G2中的代价小于在G1中的代价，则将该公交路径在G2中经过的换乘弧段列表中不属于G1的部分加入G1；对所有结点及对应的交集T中的全部路径进行处理后，得到第三公交换乘网络。

其中，所述第四处理单元包括：

设置模块，用于将所述第一公交换乘网络图中类型为换乘的弧段的集合设为T1，将所述第二公交换乘网络图中类型为换乘的弧段的集合设为T2，G1和G2中的结点集合均为P；

第一计算单元，用于从所述被选择的结点出发，在所述第一公交换乘网络图中，使用最短路径算法进行搜索，分别计算出N次换乘可到达的结点集合R，其中N为大于或者等于1的整数；

第二计算单元，用于从所述被选择的结点出发，在所述第二公交换乘网络图中，使用最短路径算法进行搜索，分别计算出M次换乘可到达的结点集合Q，其中M为大于或者等于1的整数；

查找单元，用于遍历从所述结点到集合R和集合Q的交集中各结点的公交路径；其中，从所述结点到达所述集合Q中的结点换乘的次数，小于从所述结点到达所述集合R中的结点换乘的次数；

处理子单元，用于判断若所述公交路径在第二公交换乘网络图中代价小于该公交路径在所述第一公交换乘网络图中的代价，则将该公交路径在所述第二公交换乘网络图中经过的类型为换乘且在所述集合T1中不存在的弧段，加入到所述集合T1中，直到遍历所有结点结束，获得弧段集合T3，和结点集合P组合，获得所述第三公交换乘网络G3。

本发明的实施例具有以下有益效果：

上述方案通过添加换乘关系，使得换乘次数减少的同时降低乘客的出行代价或者使原本不能换乘到达的公交站点之间能够换乘到达，有利于为乘客提供更佳的出行选择。

附图说明

图1为现有的公交网络示意图；

图2为图1所示公交网络进行抽象变换，得到的公交网络图示意图；

图3为本发明的公交换乘网络构建的方法流程示意图；

图4为图3所示方法中，步骤32的具体实施例流程示意图；

图5为图3所示方法中，步骤33的具体实施例流程示意图；

图6为图3所示方法中，步骤34的具体实施例流程示意图；

图7为图3所示方法中，步骤31的执行结果示意图；

图8为图4中步骤321的执行结果的执行结果示意图；

图9为图4中步骤322的执行结果的执行结果示意图；

图10为图8和图9所示流程的执行结果的公交网络示意图；

图11为图6中所述步骤的具体实现流程示意图；

图12为图11中步骤101执行结果对应的公交换乘网络示意图；

图13为图11中步骤102执行结果对应的公交换乘网络示意图；

图14为图11中所有步骤执行结束，最后得到的第三公交换乘网络示意图；

图15为本发明的公交换乘网络构建的装置结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的实施例要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

本发明的实施例针对现有公交网络中，根据公交站点间的步行距离确定是否具有换乘关系的方法，并不能满足多数乘客的出行需要的问题，提供一种能够为乘客提供更佳的换乘方案，满足乘客的实际需求的公交换乘网络构建的方法和装置。

如图3所示，本发明的实施例公交换乘网络构建的方法，包括：

步骤31，利用结点表示原始公交网络中的公交站点，弧段表示所述公交站点间的公交段，形成一公交网络图G0；

步骤32，在G0已有结点和弧段的基础上，判断所述公交网络图G0中的任意两个不属于同一条公交路线的结点间的距离是否小于预设的标准距离，若是，则将所述两个结点间的弧段类型设为换乘，得到第一公交换乘网络图G1；

步骤33，在G0已有结点和弧段的基础上，判断所述公交网络图G0中的任意两个不属于同一条公交路线的结点间的距离是否小于预设的扩展距离，若是，则将所述两个结点间的弧段类型设为换乘，得到第二公交换乘网络图G2；这里由于G1和G2均是从上述公交网络图转换而来，因此，G1和G2的结点是相同的，即G2中的结点集合等价于G1中的结点集合；其中，所述扩展距离大于所述标准距离；

步骤34，从G1中选择任意一结点，获取该结点在G1中可达的第一结点集合和该结点在G2中可达的第二结点集合的交集T(该结点的可达结点交集)；若从该结点到所述交集T中的任意结点，其公交路径代价在G2中的代价小于在G1中的代价，则将该公交路径在G2中经过的换乘弧段列表中不属于G1的部分加入G1；对所有结点及对应的交集T中的全部路径进行处理后，得到第三公交换乘网络G3，该G3是本发明所构建的最终公交换乘网络。

该实施例中，其中公交站点间的公交段是指属于同公交线路的相邻公交站点间的公交段，该公交段的类型为乘车，且每一个公交段对应的弧段的权重，可采用如下公式计算：

公交弧段权重＝弧段距离×权重A％+(弧段驾车时间+途经站点的停车时间)×权重B％+费用变化×权重D％；

在该实施例所述方法中，设置两个距离阈值，其中一个是标准距离，一个是扩展距离，且扩展距离大于标准距离；

上述步骤32实现时，如图4所示，包括：

步骤321，在G0已有结点和弧段的基础上，判断所述公交网络图G0中任意两个不属于同一条公交路线的结点中至少一结点为地铁站时，所述预设的标准距离为第一标准距离；所述两个结点间的距离小于所述第一标准距离时，在所述两个结点间增加弧段，类型设为换乘；

其中，该结点为地铁站的确定方法包括：

判断所述结点的地铁属性是否为真，若是，则该结点为地铁站；

其中，任一结点的地铁属性的确定方法包括：

判断该结点所属的公交线路是否为地铁线，若是，则将该结点的地铁属性设为真。

步骤322，在G0已有结点和弧段的基础上，判断所述公交网络图G0中任意两个不属于同一条公交路线的结点中至少一结点为公交大站，且另一结点不为地铁站时，所述预设的标准距离为第二标准距离；所述两个结点间的距离小于所述第二标准距离时，在所述两个结点间增加弧段，类型设为换乘；

其中，该结点为公交大站的确定方法包括：判断所述结点的公交大站属性是否为真，若是，则该结点为公交大站；

其中，任一结点的公交大站属性的确定方法包括：

统计所述公交网络图中，与所述结点的坐标相同的公交站点的个数，若超过预设的公交站点个数阈值，则将所述结点及与该结点坐标相同的公交站点的公交大站属性设置为真。

步骤323，在G0已有结点和弧段的基础上，判断所述公交网络图G0中任意两个不属于同一条公交路线的结点均为普通公交站点时，所述预设的标准距离为第三标准距离；所述两个结点间的距离小于所述第三标准距离时，在所述两个结点间增加弧段，类型设为换乘。该普通公交站点为除地铁站、公交大站外的其它公交站点；当然，如岛屿上的公交站点、施工路段的公交站点等这类公交站点要通过出租车、轮渡、临时接驳等方式到达，此类公交站点不在本方法考虑范围之内。

上述步骤321，322，323结束后，得到的网络为第一公交换乘网络图G1。

另外，上述步骤33在实现时，如图5所示，可具体包括：

步骤331，在G0已有结点和弧段的基础上，判断所述公交网络图G0中任意两个不属于同一条公交路线的结点中至少一结点为地铁站时，所述预设的扩展距离为第一扩展距离；所述两个结点间的距离小于所述第一扩展距离时，在所述两个结点间增加弧段，类型设为换乘；

其中，该结点为地铁站的确定方法与上述步骤321中结点为地铁站的确定方法相同，也同样是通过判断该结点的地铁属性是否为真，确定该结点对应的站点是否为地铁站。

步骤332，在G0已有结点和弧段的基础上，判断所述公交网络图G0中任意两个不属于同一条公交路线的结点中至少一结点为公交大站，且另一结点不为地铁站时，所述预设的扩展距离为第二扩展距离；所述两个结点间的距离小于所述第二扩展距离时，在所述两个结点间增加弧段，类型设为换乘；

其中，该结点为公交大站的确定方法与上述步骤322中公交大站的确定方法相同，也同样是通过判断与一公交站点坐标相同的站点的个数来确定。

步骤333，在G0已有结点和弧段的基础上，判断所述公交网络图G0中任意两个不属于同一条公交路线的结点均为普通公交站点时，所述预设的扩展距离为第三扩展距离；所述两个结点间的距离小于所述第三扩展距离时，在所述两个结点间增加弧段，类型设为换乘；其中，该普通公交站点的概念与上述步骤323中普通公交站点的概念相同。优选的，在实际实现时，该第一扩展距离、第二扩展距离以及第三扩展可以相同，如均以第一扩展距离为准，这样G2会包括更多的换乘弧段。

上述步骤331，332，333结束后，得到的网络为第二公交换乘网络图G2。

在上述步骤34具体实现时，如图6所示，可具体包括：

首先设所述第一公交换乘网络图G1中类型为换乘的弧段的集合为T1，所述第二公交换乘网络图G2中类型为换乘的弧段的集合为T2，G1和G2中的结点集合均为P；

步骤341，从所述G1中被选择的结点出发，在所述第一公交换乘网络图G1中，使用最短路径算法进行搜索，分别计算出N次换乘可到达的结点集合R，其中N为大于或者等于1的整数；其中，该最短路径算法优选可以使用迪杰斯特拉Dijkstra算法，这样计算出的N次换乘可到达的结点集合R之间是互不相交的；

步骤342，从所述G1中被选择的结点出发，在所述第二公交换乘网络图G2中，使用最短路径算法进行搜索，分别计算出M次换乘可到达的结点集合Q，其中M为大于或者等于1的整数；其中，该最短路径算法同样可以使用迪杰斯特拉Dijkstra算法，这样计算出的M次换乘可到达的结点集合Q之间也是互不相交的；

步骤343，遍历从所述结点到集合R和集合Q的交集中各结点的公交路径；其中，从所述结点到达所述集合Q中的结点换乘的次数M，小于从所述结点到达所述集合R中的结点换乘的次数N；

步骤344，若所述公交路径在第二公交换乘网络图G2中代价小于该公交路径在所述第一公交换乘网络图G1中的代价，则将该公交路径在所述第二公交换乘网络图G2中经过的类型为换乘且在所述集合T1中不存在的弧段，加入到所述集合T1中，直到遍历所有结点结束，获得弧段集合T3，和结点集合P组合，获得所述第三公交换乘网络G3。

其中，所述公交路径的代价是指：所述公交路径中各具有换乘属性的弧段和具有乘车属性的弧段的权重总和，而具有换乘属性的弧段的权重可以采用如下公式计算：

具有换乘属性的弧段的权重＝弧段距离×权重A％+(弧段步行时间+平均等车时间)×权重B％+换乘权重C％+费用变化×权重D％；

具有乘车属性的弧段的权重＝弧段距离×权重A％+(弧段驾车时间+途经站点的停车时间)×权重B％+费用变化×权重D％；

其中A，B，C和D均为预设值。

在当弧段距离、弧段步行时间为零时，为原地换乘情况；即

原地换乘弧段权重＝平均等车时间×权重B％+换乘权重C％+费用变化×权重D％。

以上处理过程，通过添加换乘关系，使得换乘次数减少的同时降低乘客的出行代价或者使原本不能换乘到达的公交站点之间能够换乘到达，有利于为乘客提供更佳的出行选择。

下面结合具体的公交网络示意图对上述方法进行详细描述：

如图7所示，该公交网络示意图为上述图3中的步骤31的执行结果，将原始公交网络中的站点，如21路中山路站或者10路中山路站或者地铁1号线南丹路站等，均被抽象成公交网络图中的一个结点，而任两个相邻的站点之间的公交段抽象为一个弧段，弧段的类型有两种，一种是“乘车”，一种是“换乘”，当两个站点同属于一条公交线路中的相邻两个站点，那么这两个站点之间的弧段的类型为“乘车”，当两个站点不属于同一公交线路时，但这两个站点具有换乘关系，则这两个站点的弧段的类型为“换乘”。

如图8所示，该公交网络示意图为上述图4中步骤321的执行结果，判断上述公交网络中各结点的地铁属性是否为真，若是，则该结点对应的公交站点为地铁站，由于地铁站与其它公交站点实现换乘时，换乘时乘客可容忍的地铁站到其它公交站点步行距离较长，因此，需要单独将地铁站确定出来；地铁站的确定方法包括：如果该公交站点所属的公交线路是地铁或轻轨，则该公交站点的地铁属性设置为真，否则设置为假。

如图9所示，该公交网络示意图为上述图4中的步骤322的执行结果，判断上述公交网络各结点的公交大站属性是否为真，若是，则该结点对应的公交站点为公交大站；其中公交大站的确定方法包括：统计和当前公交站点坐标相同的公交站点数，如超过预先设定的站点个数，则把当前公交站点及和它坐标相同的公交站点的大站属性设置为真，否则设置为假。实际中每个城市用于判定大站属性的站点个数不同，可按照大站数目不超过公交站点总数百分之十五的比例设定站点个数。

如图10所示，该公交网络示意图为：通过上述图8和图9的判断，确定公交站点间的步行换乘关系，根据预先设定的换乘区距离(按照每个可换乘公交站点是否为地铁或大站有所不同)，对每个公交站点以及它的多个可换乘站点两两间建立换乘关系，并把换乘关系抽象为弧段(类型为换乘)；

其中上述预先设定的换乘区距离包括：标准距离和扩展距离，且扩展距离大于标准距离；该标准距离就是指上述步骤32中，将公交网络图转换成第一公交换乘网络图的标准距离；如可以对地铁站设置标准距离(即上述图4中的步骤321中的第一标准距离)为1500米，对公交大站设置标准距离(即上述图4中的步骤322中的第二标准距离)为800米，对普通站点设置标准距离(即上述图4中的步骤333中的第三标准距离)为600米；也就是说，当一公交站点与一地铁站之间的距离小于1500米，则认为该公交站点与该地铁站之间具有换乘关系，那么该公交站点与该地铁站之间的弧段的类型应该设置为“换乘”；同样的道理，对于公交大站和普通站点之间，用类似的原理进行推算。

另外，该扩展距离就是指上述步骤33中，将公交网络图转换成第二公交换乘网络图的扩展距离；如可以对地铁站、公交大站和普通站点的扩展距离均设置为2000米，即上述图5中的第一扩展距离、第二扩展距离和第三扩展距离均为2000米，当然，这三个扩展距离也可以设为不同；这样，公交网络中任意两站点之间的距离若小于2000米，就应当具有换乘关系，无论该站点是地铁站、公交大站还是普通站点。

因此，该图10中，就是按照上述标准距离和扩展距离，设置站点之间的换乘关系示意图，该图中的D1表示标准距离，D2表示扩展距离；这样，21路中山路站与地铁1号线南丹路站，按照D1(地铁站的第一标准距离)，具有换乘关系；21路中山路站与10路南丹路站，按照D1(大站的第二标准距离)，具有换乘关系；21路中山路站与10路中山路站，按照D1(普通站点的第三标准距离)，具有换乘关系；

同样，21路中山路站与地铁1号线南丹路站，21路中山路站与10路南丹路站，以及21路中山路站与10路中山路站，按照D2(扩展距离)，均具有换乘关系。

但上述图10中，若10路南丹路站或者21路南丹路站不是大站，则21路中山路站与10路南丹路站，按照D1(标准距离)不具有换乘关系，但按照D2(扩展距离)就具有换乘关系。

一般情况下，对扩展距离的选择，应保证城市内99％以上的公交站点两两之间最多通过三次换乘即可到达。

如图11所示，上述图6中的步骤341，342，343和344的具体实现过程包括：假设上述图4中得到的第一换乘网络图为G1，且G1中，类型为换乘的弧段的集合设为T1，上述图5中得到的第二换乘网络图为G2，且G2中，类型为换乘的弧段的集合设为T2，G1和G2中的结点集合均为P；

步骤101、在G1中，从当前G1中被选择的结点S出发，使用Dijkstra算法进行搜索，在G1的所有公交线路中，分别计算出一次换乘可到达的结点集合R1，两次换乘可到达的结点集合R2，三次换乘可到达的结点集合R3，和四次及以上可到达结点集合R4，剩余的结点为不可到达结点，其组成的集合设为R5(R5中所有结点的代价设为无穷大)；根据Dijkstra算法，R1，R2，R3，R4，R5两两之间均不相交。当然，在该G1中，也可以再计算出五次换乘可到达的结点集合，六次换乘到达的结点集合，不限于上述四次，也可以只计算出三次换乘可到达的结点，该步骤中，可以根据公交网络的实际情况，计算具有实际意义的结点集合；

该步骤的执行结果参见图12，图12是公交换乘网络G1中结点S及其所能到达结点集合的示意图(R3，R4，R5省略)。

步骤102，在G2中，从所述被选择的结点S出发使用Dijkstra算法进行搜索，从G2中的所有公交线路分别计算出一次换乘可到达的结点集合Q1，两次换乘可到达的结点集合Q2，剩余的站点为三次以上可达集合，设为Q3；根据Dijkstra算法，Q1，Q2，Q3两两之间均不相交。该步骤中，也可以根据公交网络的实际情况进行，计算具有实际意义的结点集合个数；

该步骤的执行结果参见图13，图13是公交换乘网络G2中结点S及其所能到达结点集合的示意图(Q2，Q3省略)。

步骤103，考察每条从结点S到R2和Q1交集中各结点之间的公交路径(该路径在G2中只需一次换乘，在G1中则需两次换乘)。如该路径在G2中代价小于G1中代价，则将该路径在G2中经过的类型为换乘且在T1中不存在的弧段，加入到T1；在本步骤中添加的换乘关系进一步有利于为乘客提供更佳的出行选择。

步骤104，按照上述步骤103的操作，对以下集合做同样处理：

R3和Q1(该路径在G2中只需一次换乘，在G1中则需三次换乘)；

R3和Q2(该路径在G2中只需二次换乘，在G1中则需三次换乘)；

R4和Q1(该路径在G2中只需一次换乘，在G1中则需四次及以上换乘)；

R4和Q2(该路径在G2中只需二次换乘，在G1中则需三次及以上换乘)；

R4和Q3(该路径在G2中需要三次及以上换乘，在G1中则需四次及以上换乘)；

R5和Q1(该路径在G2中需要一次换乘，在G1中不能到达)；

R5和Q2(该路径在G2中需要两次换乘，在G1中不能到达)；

R5和Q3(该路径在G2中需要三次及以上换乘，在G1中不能到达)。

步骤105，通过上述步骤104的操作，判断是否已经遍历所有结点，若是，获得弧段集合T3，和结点集合P组合，获得所述第三公交换乘网络G3，则结束该流程，否则，回到步骤101继续进行。

参见图14，图14是自适应调整后第三公交换乘网络G3中结点S及其所能到达结点集合的示意图(R2，R3，R4，R5省略)。

以上处理过程中，通过添加换乘关系，使得换乘次数减少的同时降低乘客的出行代价或者使原本不能换乘到达的公交站点之间能够换乘到达，有利于为乘客提供更佳的出行选择。如预设换乘步行距离阀值为600米，即站点间步行距离小于该距离的站点间应建立换乘关系；设经加权后等车时间等价于步行300米；设有不同公交线路上的两个站点A，B，其步行距离为700米；设乘客的出发地为C，目的地为D；不考虑站点A，B间可换乘时，从C到D的最佳出行路径必须经过两次换乘先由C到达A，经过A-E换乘，E-B换乘，再由B到D，其中换乘站A-E的步行距离为400米，E-B换乘站的步行距离为500米；考虑站点A，B间可换乘时，从C到D的最佳出行路径只需经过一次A到B的换乘，即从C出发，先到达A，经过A-B换乘，直接由B到达D；为简化讨论，设以上两种出行方案的车辆行驶距离相等(如有差异，可将差值通过加权转化)；考虑站点A，B间可换乘时的一次换乘代价为步行1000米(一次换乘等车时间换算为300米，步行700米)，不考虑站点A，B间可换乘时的二次换乘代价为步行1500米(两次换乘等车时间换算为300*2＝600米，步行900米)，可见设定站点A，B间可换乘有利于为乘客提供更佳的出行选择。

如图15所示，本发明的实施例还提供一种公交换乘网络构建的装置15，包括：

第一处理单元151，用于利用结点表示原始公交网络中的公交站点，弧段表示所述公交站点间的公交段，形成一公交网络图G0；

第二处理单元152，用于在G0已有结点和弧段的基础上，判断所述公交网络图G0中的任意两个不属于同一条公交路线的结点间的距离是否小于预设的标准距离，若是，则将所述两个结点间的弧段类型设为换乘，得到第一公交换乘网络图G1；

第三处理单元153，用于在G0已有结点和弧段的基础上，判断所述公交网络图G0中的任意两个不属于同一条路线的结点间的距离是否小于预设的扩展距离，若是，则将所述两个结点间的弧段类型设为换乘，得到第二公交换乘网络图G2；其中，所述扩展距离大于所述标准距离，且G2中的结点集合等价于G1中的结点集合；

第四处理单元154，用于从G1中选择任意一结点，获取该结点在G1中可达的第一结点集合和该结点在G2中可达的第二结点集合的交集T；若从该结点到所述交集T中的任意结点，其公交路径代价在G2中的代价小于在G1中的代价，则将该公交路径在G2中经过的换乘弧段列表中不属于G1的部分加入G1；对所有结点及对应的交集T中的全部路径进行处理后，得到第三公交换乘网络。

其中，上述图4所示具体实现方式同样适用于该第二处理单元152；图5所示具体实现方式同样适用于该第三处理单元153；图6所示具体实现方式同样适用于该第四处理单元154。在此不再赘述。

另外，针对上述图6所示的具体实现流程，该第四处理单元154包括：

设置模块，用于将所述第一公交换乘网络图中类型为换乘的弧段的集合设为T1，将所述第二公交换乘网络图中类型为换乘的弧段的集合设为T2，G1和G2中的结点集合均为P；

第一计算单元，用于从所述被选择的结点出发，在所述第一公交换乘网络图中，使用最短路径算法进行搜索，分别计算出N次换乘可到达的结点集合R，其中N为大于或者等于1的整数；

如在上述第一公交换乘网络G1中，从当前结点S出发使用Dijkstra算法进行搜索，从公交网络中的所有公交线路中，分别计算出一次换乘可到达的结点集合R1，两次换乘可到达的结点集合R2，三次换乘可到达的结点集合R3，和四次及以上可到达结点集合R4，剩余的结点为不可到达结点，其组成的集合设为R5(R5中所有结点的代价设为无穷大)；根据Dijkstra算法，R1，R2，R3，R4，R5两两之间均不相交。

第二计算单元，用于从所述被选择的结点出发，在所述第二公交换乘网络图中，使用最短路径算法进行搜索，分别计算出M次换乘可到达的结点集合Q，其中M为大于或者等于1的整数；

如在上述第二公交换乘网络在G2中，从当前结点S出发使用Dijkstra算法进行搜索，从公交网络中的所有公交线路分别计算出一次换乘可到达的结点集合Q1，两次换乘可到达的结点集合Q2，剩余的站点为三次以上可达集合，设为Q3；根据Dijkstra算法，Q1，Q2，Q3两两之间均不相交。

查找单元，用于遍历从所述结点到集合R和集合Q的交集中各结点的公交路径；其中，从所述结点到达所述集合Q中的结点换乘的次数，小于从所述结点到达所述集合R中的结点换乘的次数；

如考察每条从当前结点S到R2和Q1交集中各结点之间的公交路径(该路径在G2中只需一次换乘，在G1中则需两次换乘)；

R3和Q1(该路径在G2中只需一次换乘，在G1中则需三次换乘)；

R3和Q2(该路径在G2中只需二次换乘，在G1中则需三次换乘)；

R4和Q1(该路径在G2中只需一次换乘，在G1中则需四次及以上换乘)；

R4和Q2(该路径在G2中只需二次换乘，在G1中则需三次及以上换乘)；

R4和Q3(该路径在G2中需要三次及以上换乘，在G1中则需四次及以上换乘)；

R5和Q1(该路径在G2中需要一次换乘，在G1中不能到达)；

R5和Q2(该路径在G2中需要两次换乘，在G1中不能到达)；

R5和Q3(该路径在G2中需要三次及以上换乘，在G1中不能到达)。

处理子单元，用于判断若所述公交路径在第二公交换乘网络图G2中代价小于该公交路径在所述第一公交换乘网络图G1中的代价，则将该公交路径在所述第二公交换乘网络图G2中经过的类型为换乘且在所述集合T1中不存在的弧段，加入到所述集合T1中，直到遍历所有结点结束，获得弧段集合T3，和结点集合P组合，获得所述第三公交换乘网络G3，该G3就是本发明构建的能够为乘客提供更佳出行选择的公交换乘网络。

以上处理过程中，通过添加换乘关系，使得换乘次数减少的同时降低乘客的出行代价或者使原本不能换乘到达的公交站点之间能够换乘到达，有利于为乘客提供更佳的出行选择。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种公交换乘网络构建的方法，其特征在于，包括：

步骤一，利用结点表示原始公交网络中的公交站点，弧段表示所述公交站点间的公交段，形成一公交网络图G0；

步骤二，在G0已有结点和弧段的基础上，判断所述公交网络图G0中的任意两个不属于同一条公交路线的结点间的距离是否小于预设的标准距离，若是，则将所述两个结点间的弧段类型设为换乘，得到第一公交换乘网络图G1；

步骤三，在G0已有结点和弧段的基础上，判断所述公交网络图G0中的任意两个不属于同一条公交路线的结点间的距离是否小于预设的扩展距离，若是，则将所述两个结点间的弧段类型设为换乘，得到第二公交换乘网络图G2；其中，所述扩展距离大于所述标准距离，且G2中的结点集合等价于G1中的结点集合；

步骤四，从G1中选择任意一结点，获取该结点在G1中可达的第一结点集合和该结点在G2中可达的第二结点集合的交集T；若从该结点到所述交集T中的任意结点，其公交路径代价在G2中的代价小于在G1中的代价，则将该公交路径在G2中经过的换乘弧段列表中不属于G1的部分加入G1；对所有结点及对应的交集T中的全部路径进行处理后，得到第三公交换乘网络G3。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤二具体包括：

在G0已有结点和弧段的基础上，判断所述公交网络图G0中任意两个不属于同一条公交路线的结点中至少一结点为地铁站时，所述预设的标准距离为第一标准距离；所述两个结点间的距离小于所述第一标准距离时，在所述两个结点间增加弧段，类型设为换乘；

在G0已有结点和弧段的基础上，判断所述公交网络图G0中任意两个不属于同一条公交路线的结点中至少一结点为公交大站，且另一结点不为地铁站时，所述预设的标准距离为第二标准距离；所述两个结点间的距离小于所述第二标准距离时，在所述两个结点间增加弧段，类型设为换乘；

在G0已有结点和弧段的基础上，判断所述公交网络图G0中任意两个不属于同一条公交路线的结点均为普通公交站点时，所述预设的标准距离为第三标准距离；所述两个结点间的距离小于所述第三标准距离时，在所述两个结点间增加弧段，类型设为换乘。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤三具体包括：

在G0已有结点和弧段的基础上，判断所述公交网络图G0中任意两个不属于同一条公交路线的结点中至少一结点为地铁站时，所述预设的扩展距离为第一扩展距离；所述两个结点间的距离小于所述第一扩展距离时，在所述两个结点间增加弧段，类型设为换乘；

在G0已有结点和弧段的基础上，判断所述公交网络图G0中任意两个不属于同一条公交路线的结点中至少一结点为公交大站，且另一结点不为地铁站时，所述预设的扩展距离为第二扩展距离；所述两个结点间的距离小于所述第二扩展距离时，在所述两个结点间增加弧段，类型设为换乘；

在G0已有结点和弧段的基础上，判断所述公交网络图G0中任意两个不属于同一条公交路线的结点均为普通公交站点时，所述预设的扩展距离为第三扩展距离；所述两个结点间的距离小于所述第三扩展距离时，在所述两个结点间增加弧段，类型设为换乘。

4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述地铁站的确定方法包括：

判断所述结点的地铁属性是否为真，若是，则该结点为地铁站；

其中，所述结点的地铁属性的确定方法包括：

判断该结点所属的公交线路是否为地铁线，若是，则将该结点的地铁属性设为真。

5.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述公交大站的确定方法包括：

判断所述结点的公交大站属性是否为真，若是，则该第一结点为公交大站；

其中，所述结点的公交大站属性的确定方法包括：

统计所述公交网络图中，与所述结点的坐标相同的公交站点的个数，若超过预设的公交站点个数阈值，则将所述结点及与该结点坐标相同的公交站点的公交大站属性设置为真。

6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤四具体包括：

设所述第一公交换乘网络图中类型为换乘的弧段的集合为T1，所述第二公交换乘网络图中类型为换乘的弧段的集合为T2，G1和G2中的结点集合均为P；

从所述被选择的结点出发，在所述第一公交换乘网络图中，使用最短路径算法进行搜索，分别计算出该结点N次换乘可到达的结点集合R，其中N为大于或者等于1的整数；

从所述被选择的结点出发，在所述第二公交换乘网络图中，使用最短路径算法进行搜索，分别计算出M次换乘可到达的结点集合Q，其中M为大于或者等于1的整数；

遍历从所述结点到集合R和集合Q的交集中各结点的公交路径；其中，从所述结点到达所述集合Q中的结点换乘的次数，小于从所述结点到达所述集合R中的结点换乘的次数；

若所述公交路径在第二公交换乘网络图中代价小于该公交路径在所述第一公交换乘网络图中的代价，则将该公交路径在所述第二公交换乘网络图中经过的类型为换乘且在所述集合T1中不存在的弧段，加入到所述集合T1中，直到遍历所有结点结束，获得弧段集合T3，和结点集合P组合，获得所述第三公交换乘网络G3。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述最短路径算法为迪杰斯特拉Dijkstra算法；所述公交路径的代价是指：所述公交路径中各具有换乘属性的弧段和具有乘车属性的弧段的权重总和。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述具有换乘属性的弧段的权重＝弧段距离×权重A％+(弧段步行时间+平均等车时间)×权重B％+换乘权重C％+费用变化×权重D％；

所述具有乘车属性的弧段的权重＝弧段距离×权重A％+(弧段驾车时间+途经站点的停车时间)×权重B％+费用变化×权重D％；

其中A，B，C和D均为预设值。

9.一种公交换乘网络构建的装置，其特征在于，包括：

第一处理单元，用于利用结点表示原始公交网络中的公交站点，弧段表示所述公交站点间的公交段，形成一公交网络图G0；

第二处理单元，用于在G0已有结点和弧段的基础上，判断所述公交网络图G0中的任意两个不属于同一条公交路线的结点间的距离是否小于预设的标准距离，若是，则将所述两个结点间的弧段类型设为换乘，得到第一公交换乘网络图G1；

第三处理单元，用于在G0已有结点和弧段的基础上，判断所述公交网络图G0中的任意两个不属于同一条公交路线的结点间的距离是否小于预设的扩展距离，若是，则将所述两个结点间的弧段类型设为换乘，得到第二公交换乘网络图G2；其中，所述扩展距离大于所述标准距离，且G2中的结点集合等价于G1中的结点集合；

第四处理单元，用于从G1中选择任意一结点，获取该结点在G1中可达的第一结点集合和该结点在G2中可达的第二结点集合的交集T；若从该结点到所述交集T中的任意结点，其公交路径代价在G2中的代价小于在G1中的代价，则将该公交路径在G2中经过的换乘弧段列表中不属于G1的部分加入G1；对所有结点及对应的交集T中的全部路径进行处理后，得到第三公交换乘网络G3。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述第四处理单元包括：

设置模块，用于将所述第一公交换乘网络图中类型为换乘的弧段的集合设为T1，将所述第二公交换乘网络图中类型为换乘的弧段的集合设为T2，G1和G2中的结点集合均为P；

第一计算单元，用于从所述被选择的结点出发，在所述第一公交换乘网络图中，使用最短路径算法进行搜索，分别计算出N次换乘可到达的结点集合R，其中N为大于或者等于1的整数；

第二计算单元，用于从所述被选择的结点出发，在所述第二公交换乘网络图中，使用最短路径算法进行搜索，分别计算出M次换乘可到达的结点集合Q，其中M为大于或者等于1的整数；

查找单元，用于遍历从所述结点到集合R和集合Q的交集中各结点的公交路径；其中，从所述结点到达所述集合Q中的结点换乘的次数，小于从所述结点到达所述集合R中的结点换乘的次数；

处理子单元，用于判断若所述公交路径在第二公交换乘网络图中代价小于该公交路径在所述第一公交换乘网络图中的代价，则将该公交路径在所述第二公交换乘网络图中经过的类型为换乘且在所述集合T1中不存在的弧段，加入到所述集合T1中，直到遍历所有结点结束，获得弧段集合T3，和结点集合P组合，获得所述第三公交换乘网络G3。

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