CN102737129A - 一种公交车辆区域行车时刻表编制的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种公交车辆区域行车时刻表编制的方法，该方法首先调查区域范围内的公交线路数、公交站点数、换乘站点数、换乘站点上的换乘乘客流量，统计每条公交线路的公交车辆发车间隔、发车时刻、最小发车间隔、站点间行程时间；然后计算各条公交线路上的公交车辆到达换乘站点的时间；接下来计算在换乘站点的乘客完成换乘需要等待的总时间；最后以区域范围内换乘乘客的等待总时间最小为目标计算公交线路上公交车辆的时刻表时间调整值，得到调整后的行车时刻表。本发明的优点是充分考虑换乘乘客抵达换乘站点时的真实情况，同步换乘的表达更加实际。

Description

一种公交车辆区域行车时刻表编制的方法

技术领域

本发明涉及一种公共交通的管理方法，具体涉及一种编制公交车辆区域行车时刻表的方法。

背景技术

公交车辆的行车时刻表是指导公交车辆进行运营的基本文件，其编制是城市公交企业管理的基础工作之一，也是公交车辆行车计划编制的重要一环。根据车辆运营调度形式的不同可将行车时刻表分为线路行车时刻表和区域行车时刻表。前者通常是指单条线路上公交车辆的行车时刻表；后者是指区域范围内多条公交线路上公交车辆的行车时刻表，可以说，前者是后者的一种特殊形式。

在我国，传统公交车辆运营调度是以线路调度为核心的，所以通常制定车辆行车时刻表时只是编制线路行车时刻表，从而忽略了乘客换乘和公交车辆利用效率问题。由于公交线网布设的局限性，乘客为到达目的地在不同线路之间的换乘不可避免：当乘客乘坐公交车辆从出发点到目的地之间没有直达线路时，就需要在不同的公交线路间进行换乘。已有研究证明区域车辆调度方式对资源的使用效率要高于线路车辆调度方式。区域内公交车辆行车时刻表的编制与单条线路公交车辆时刻表的编制相比，一个重要的不同之处，就是公交车辆的区域调度在确定各条线路的发车间隔或频率之后，还要尽可能地考虑乘客在区域内不同线路间换乘的方便性，从而编制出能够最大限度减少乘客在不同线路交汇处换乘等待时间的公交车辆区域行车时刻表。

经发明人长期研究，当乘客选择换乘时，需要换乘的乘客在乘坐前一路公交车到达换乘站点后需下车，步行一段距离到后一路公交车停靠位置处再上车。至于是否需要步行、步行距离长度则受公交站点空间几何设计影响。需要换乘的乘客抵达换乘站点时，通常有4种情况：刚好赶上，刚好错过，等待换乘，换乘竞争。同步换乘不能简单理解为车辆同时到达，因为还有乘客完成换乘的过程，这部分时间是不应计入乘客等待时间的。因此，有换乘需求的乘客，完成换乘本身需要在前一路公交车到站时刻与后一路公交车到站时刻之间耗费一定时间，称之为“换乘时间”。

发明内容

本发明的目的是考虑了区域范围内的公交线路数、公交站点数、换乘站点数、换乘站点上换乘乘客流量、每条线路公交车辆发车间隔、发车时刻、最小发车间隔、站点间行程时间对各条公交线路上的公交车辆到达换乘站点时间的影响，并考虑了乘客的实际“换乘时间”，提出一种充分考虑换乘乘客抵达换乘站点时的真实情况、同步换乘的表达更加实际的编制公交车辆区域行车时刻表的方法。

本发明采用的技术方案为：一种公交车辆区域行车时刻表编制的方法，包括以下步骤：

1．）调查区域范围内的公交线路数、公交站点数、换乘站点数、换乘站点上的换乘乘客流量，

2．）统计公交线路的公交车辆发车间隔、发车时刻、最小发车间隔、站点间行程时间，

3．）计算两条公交线路情况下的公交车辆到达换乘站点的时刻和

4．）计算两条线路情况下在换乘站点的乘客完成换乘需要等待的总时间 ${\mathrm{\ΔT}}_{\mathrm{\α\β}}^l,$

5．）当有多条公交线路的公交车辆停靠换乘站点s_l时，对任意一条可换乘的线路L_β，计算换乘乘客的等待总时间

6．）根据某个换乘站点上换乘乘客的等待总时间

计算整个区域内所有换乘站点的乘客换乘等待总时间ΔT_换，

7．）以换乘乘客的等待总时间最小为目标，以完成换乘过程、时刻表调整的内部限制为约束条件，求解出公交线路的时刻表时间调整值。

本发明方法具体计算方法为：

1．考虑了区域范围内的公交线路数、公交站点数、换乘站点数、换乘站点上换乘乘客流量对各条公交线路上的公交车辆到达换乘站点时间的影响，具体为：

1.）区域范围内共有A条公交线路，L_α代表公交线路α，α＝1,...,A，

2.)区域范围内共有S个公交站点，S'为换乘站点个数，

3.)换乘站点上的换乘乘客流量：

表示在站点s_l从线路L_α换乘到线路L_β的乘客数。

2．考虑了每条线路公交车辆发车间隔、发车时刻、最小发车间隔、站点间行程时间对各条公交线路上的公交车辆到达换乘站点时间的影响，具体为：

1.）公交线路的公交车辆发车间隔：t_αk表示线路L_α上第k-1班次车辆与第k班次车辆间的发车间隔，k=1,...,j；Bus表示公交车辆，

表示线路L_α从始发站开出的第j班次车辆，

2.）发车时刻：

表示线路L_α第j班次车辆在公交站点s_l的发车时刻，

3.）最小发车间隔：t_αmin表示线路L_α上相邻两个班次车辆间的最小间隔，

4.）站点间行程时间：

表示线路L_α上第j班次公交车辆从始发站到换乘站点公交站点s_l所需的行驶时间。

3．确定各条公交线路上的公交车辆到达换乘站点时间，具体为：

1.）确定两条公交线路（L_α和L_β上）公交车辆的首班次发车时间（

和

）、发车间隔时间（

和

）、前一站点至换乘站点的行驶时间（

和

）、线路公交车辆的时刻表时间调整值（A_α和A_β），

2.）计算公交车辆

到达公交站点s_l的时刻 $T_{\mathrm{\α}}^{j_1,l}=T_{\mathrm{\α}{j}_1}^1+t_{\mathrm{\α}{j}_1}^l+A_{\mathrm{\α}}=T_{\mathrm{\α}1}^1+\underset{k=1}{\overset{j_1-1}{\mathrm{\Σ}}}{t}_{\mathrm{\αk}}+t_{{\mathrm{\αj}}_1}^l+A_{\mathrm{\α}},$ 公交车辆

到达公交站点s_l的时刻 $T_{\mathrm{\β}}^{j_2,l}=T_{\mathrm{\β}{j}_2}^1+t_{\mathrm{\β}{j}_3}^l+A_{\mathrm{\β}}=T_{\mathrm{\β}1}^1+\underset{k=1}{\overset{j_2-1}{\mathrm{\Σ}}}{t}_{\mathrm{\βk}}+t_{{\mathrm{\βj}}_2}^l+A_{\mathrm{\β}}.$

4.考虑了乘客的实际“换乘时间”，具体为：

1.）统计两条公交线路上的换乘乘客流量

计算换乘线路上公交车辆的到站时间差，

2.）确定换乘乘客的平均换乘时间ConsT，假设等于1分钟，

3.）计算站点s_l从线路L_α换乘到线路L_β的乘客等待总时间 ${\mathrm{\ΔT}}_{\mathrm{\α\β}}^l=C_{\mathrm{\α\β}}^l[T_{\mathrm{\β}}^{j_2,l}-T_{\mathrm{\α}}^{j_1,l}-\mathrm{ConsT}].$

5.考虑乘客在区域内不同线路间的换乘，具体为：

1.）计算当多条公交线路的公交车辆停靠站点s_l时，对任意一条属于可换乘的线路L_β，换乘乘客的等待总时间为

2.）区域范围内所有换乘站点的乘客换乘等待总时间是

6.以区域内乘客在不同公交线路间换乘等待总时间最小为目标，以线路车辆调整时间为模型变量，建立公交车辆的区域行车时刻表优化模型，具体为：

1.）模型的目标为区域范围内两条公交线路之间乘客的换乘等待总时间最小，即

2.）要保证前一辆公交车到达换乘站点的时间与乘客换乘时间之和要比后一辆公交车到达换乘站点的时间早，即 $(T_{\mathrm{\β}1}^1+\underset{k=1}{\overset{j_2-1}{\mathrm{\Σ}}}{t}_{\mathrm{\βk}}+t_{{\mathrm{\βj}}_2}^l+A_{\mathrm{\β}})-(T_{\mathrm{\α}1}^1+\underset{k=1}{\overset{j_1-1}{\mathrm{\Σ}}}{t}_{\mathrm{\αk}}+t_{{\mathrm{\αj}}_1}^l+A_{\mathrm{\α}})\≥\mathrm{ConsT},$

3.）当公交车行车时刻表调整时，调整的值不能影响线路正常的发车间隔，所以 $\left|A_{\mathrm{\α}}\right|\≤\left|\frac{t_{\mathrm{\α}\min }}{2}\right|,\left|A_{\mathrm{\β}}\right|\≤\left|\frac{t_{\mathrm{\β}\min }}{2}\right|,$

4.）当公交车行车时刻表调整时，调整的值应为整数，所以A_α、A_β均为整数。

本发明提出的公交车辆区域行车时刻表编制方法，在对我国公交车辆行车时刻表编制方法现有研究成果进行分析的基础上，考虑了乘客的换乘，并给出“换乘时间”定义。首先调查区域范围内的公交线路数、公交站点数、换乘站点数、换乘站点上的换乘乘客流量，统计每条公交线路的公交车辆发车间隔、发车时刻、最小发车间隔、站点间行程时间；然后计算各条公交线路上的公交车辆到达换乘站点的时间；接下来计算在换乘站点的乘客完成换乘需要等待的总时间；最后以区域范围内换乘乘客的等待总时间最小为目标计算公交线路上公交车辆的时刻表时间调整值，得到调整后的行车时刻表。本方法充分考虑换乘乘客抵达换乘站点时的真实情况，同步换乘的表达更加实际，具有较高的实用价值。

有益效果：本发明与现有技术相比具有以下优点：

1.）在我国，传统的公交车辆运营调度室以线路调度为核心的，因此通常制定的车辆行车时刻表只是针对单条线路而言的。本发明从车辆调度的角度考虑，通过乘客的换乘来“衔接”区域内的多条公交线路，根据区域所辖线路不同时段的客流情况，编制区域车辆行车时刻表。并在公交车辆运营的过程中，根据车辆运营实时位置、载客情况，结合预测的乘客客流情况、公交车辆行程时间预测情况，对区域内公交车辆的安排进一步进行调整。

2.）由于公交线网布设的局限性，乘客为到达目的地在不同线路之间的换乘不可避免：当乘客乘坐公交车辆从出发点到目的地之间没有直达车辆时，就需要在不同的公交线路间进行换乘。当乘客换乘前后两路车不是同时到达换乘站点时，必然产生乘客在换乘点的等待时间，乘客利益受到损失。有换乘需求的乘客，完成换乘本身需要在前一路公交车到站时刻与后一路公交车到站时刻之间耗费一定时间，这部分时间是不能计入乘客等待时间的，本发明称之为“换乘时间”，充分考虑换乘乘客抵达换乘站点时的真实情况，同步换乘的表达更加实际。

3.）区域内公交车辆行车时刻表的编制与单条线路公交车辆时刻表的编制相比，一个重要的不同之处，就是公交车辆的区域调度在确定各条线路的发车间隔或频率之后，还要尽可能地考虑乘客在区域内不同线路间换乘的方便性，从而编制出能够最大限度减少乘客在不同线路交汇处换乘等待时间的公交车辆区域行车时刻表。而多条线路换乘时对换乘线路的选择情况比较复杂，换乘客流的OD分配很难获取。本发明以乘客在站点等待时间成本最小作为乘客选择线路时的判断准则，以区域内乘客在不同公交线路间换乘等待总时间最小为目标，以线路调整时间为模型变量，建立了公交车辆的区域行车时刻表优化模型。

附图说明

图1为本发明的公交车辆区域行车时刻表编制的方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。

编制公交车辆区域行车时刻表的方法在对我国公交车辆行车时刻表编制方法现有研究成果进行分析的基础上，考虑了乘客的换乘，并给出“换乘时间”定义。

编制公交车辆区域行车时刻表的具体方法为：首先调查区域范围内的公交线路数、公交站点数、换乘站点数、换乘站点上的换乘乘客流量，统计每条公交线路的公交车辆发车间隔、发车时刻、最小发车间隔、站点间行程时间；然后计算各条公交线路上的公交车辆到达换乘站点的时间；接下来计算在换乘站点的乘客完成换乘需要等待的总时间；最后以区域范围内换乘乘客的等待总时间最小为目标计算公交线路上公交车辆的时刻表时间调整值，得到调整后的行车时刻表。

上述步骤中的一些参数的计算方法和细则具体为：

1．）调查区域范围内的公交线路数：区域范围内共有A条公交线路，L_α代表公交线路α，α＝1,...,A；公交站点数、换乘站点数：区域范围内共有S个公交站点，S'为换乘站点个数；换乘站点上的换乘乘客流量：

表示在站点s_l从线路L_α换乘到线路L_β的乘客数。

2．）统计公交线路的公交车辆发车间隔：t_αk表示线路L_α上第k-1班次车辆与第k班次车辆间的发车间隔，k=1,...,j；Bus表示公交车辆，

表示线路L_α从始发站开出的第j班次车辆；发车时刻：

表示线路L_α第j班次车辆在公交站点s_l的发车时刻；最小发车间隔：t_αmin表示线路L_α上相邻两个班次车辆间的最小间隔；站点间行程时间：

表示线路L_α上第j班次公交车辆从始发站到换乘站点公交站点s_l所需的行驶时间。

3．）根据两条公交线路（L_α和L_β）上公交车辆的首班次发车时间（

和

）、发车间隔时间（

和

）、前一站点至换乘站点的行驶时间（

和

）、线路公交车辆的时刻表时间调整值（A_α和A_β）得到两条线路上公交车辆到达换乘站点的时刻（

和

）。公交车辆

到达公交站点s_l的时刻 $T_{\mathrm{\α}}^{j_1,l}=T_{\mathrm{\α}{j}_1}^1+t_{\mathrm{\α}{j}_1}^l+A_{\mathrm{\α}}=T_{\mathrm{\α}1}^1+\underset{k=1}{\overset{j_1-1}{\mathrm{\Σ}}}{t}_{\mathrm{\αk}}+t_{{\mathrm{\αj}}_1}^l+A_{\mathrm{\α}},$ 公交车辆

到达公交站点s_l的时刻 $T_{\mathrm{\β}}^{j_2,l}=T_{\mathrm{\β}{j}_2}^1+t_{\mathrm{\β}{j}_3}^l+A_{\mathrm{\β}}=T_{\mathrm{\β}1}^1+\underset{k=1}{\overset{j_2-1}{\mathrm{\Σ}}}{t}_{\mathrm{\βk}}+t_{{\mathrm{\βj}}_2}^l+A_{\mathrm{\β}}.$

4．）根据两条公交线路上换乘乘客流量

换乘乘客的平均换乘时间ConsT，和换乘线路上公交车辆的到站时间差，计算得到两条线路情况下换乘乘客等待总时间

站点s_l从线路L_α换乘到线路L_β的乘客等待总时间 ${\mathrm{\ΔT}}_{\mathrm{\α\β}}^l=C_{\mathrm{\α\β}}^l[T_{\mathrm{\β}}^{j_2,l}-T_{\mathrm{\α}}^{j_1,l}-\mathrm{ConsT}],$ 其中，ConsT假设等于1分钟。

5．）当有多条公交线路的公交车辆停靠换乘站点s_l时，对任意一条可换乘的线路L_β，计算换乘乘客的等待总时间

根据某个换乘站点上换乘乘客的等待总时间

计算整个区域内所有换乘站点的乘客换乘等待总时间ΔT_换。当多条公交线路的公交车辆停靠站点s_l时，对任意一条属于可换乘的线路L_β，换乘乘客的等待总时间为

区域范围内所有换乘站点的乘客换乘等待总时间是

6．）以换乘乘客的等待总时间最小为目标，以完成换乘过程、时刻表调整的内部限制为约束条件，求解出公交线路的时刻表时间调整值。

a.模型的目标为区域范围内两条公交线路之间乘客的换乘等待总时间最小，即

b.要保证前一辆公交车到达换乘站点的时间与乘客换乘时间之和要比后一辆公交车到达换乘站点的时间早，即 $(T_{\mathrm{\β}1}^1+\underset{k=1}{\overset{j_2-1}{\mathrm{\Σ}}}{t}_{\mathrm{\βk}}+t_{{\mathrm{\βj}}_2}^l+A_{\mathrm{\β}})-(T_{\mathrm{\α}1}^1+\underset{k=1}{\overset{j_1-1}{\mathrm{\Σ}}}{t}_{\mathrm{\αk}}+t_{{\mathrm{\αj}}_1}^l+A_{\mathrm{\α}})\≥\mathrm{ConsT};$

c．当公交车行车时刻表调整时，调整的值不能影响线路正常的发车间隔，所以 $\left|A_{\mathrm{\α}}\right|\≤\left|\frac{t_{\mathrm{\α}\min }}{2}\right|,\left|A_{\mathrm{\β}}\right|\≤\left|\frac{t_{\mathrm{\β}\min }}{2}\right|;$

d．当公交车行车时刻表调整时，调整的值应为整数，所以A_α、A_β均为整数。

应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。

Claims (2)

1.一种公交车辆区域行车时刻表编制的方法，其特征在于：包括以下步骤：

1．）调查区域范围内的公交线路数、公交站点数、换乘站点数、换乘站点上的换乘乘客流量；

2．）统计公交线路的公交车辆发车间隔、发车时刻、最小发车间隔、站点间行程时间；

3．）计算两条公交线路情况下的公交车辆到达换乘站点的时刻；

4．）计算两条线路情况下在换乘站点的乘客完成换乘需要等待的总时间；

5．）当有多条公交线路的公交车辆停靠换乘站点时，对任意一条可换乘的线路，计算换乘乘客的等待总时间；

6．）根据某个换乘站点上换乘乘客的等待总时间，计算整个区域内所有换乘站点的乘客换乘等待总时间；

7．）以换乘乘客的等待总时间最小为目标，以完成换乘过程、时刻表调整的内部限制为约束条件，求解出公交线路的时刻表时间调整值。

2.根据权利要求1所述的一种公交车辆区域行车时刻表编制的方法，其特征在于：该方法的具体计算方法为：

1．）调查区域范围内的公交线路数：区域范围内共有A条公交线路，L_α代表公交线路α，α＝1,...,A；公交站点数、换乘站点数：区域范围内共有S个公交站点，S'为换乘站点个数；换乘站点上的换乘乘客流量：

表示在站点s_l从线路L_α换乘到线路L_β的乘客数；

2．）统计公交线路的公交车辆发车间隔：t_αk表示线路L_α上第k-1班次车辆与第k班次车辆间的发车间隔，k=1,...,j；Bus表示公交车辆，

表示线路L_α从始发站开出的第j班次车辆；发车时刻：

表示线路L_α第j班次车辆在公交站点s_l的发车时刻；最小发车间隔：t_αmin表示线路L_α上相邻两个班次车辆间的最小间隔；站点间行程时间：

表示线路L_α上第j班次公交车辆从始发站到换乘站点公交站点s_l所需的行驶时间；

3．）根据两条公交线路（L_α和L_β）上公交车辆的首班次发车时间（

和

）、发车间隔时间（

和

）、前一站点至换乘站点的行驶时间（和

）、线路公交车辆的时刻表时间调整值（A_α和A_β）得到两条线路上公交车辆到达换乘站点的时刻（

和

）；公交车辆

到达公交站点s_l的时刻 $T_{\mathrm{\α}}^{j_1,l}=T_{\mathrm{\α}{j}_1}^1+t_{\mathrm{\α}{j}_1}^l+A_{\mathrm{\α}}=T_{\mathrm{\α}1}^1+\underset{k=1}{\overset{j_1-1}{\mathrm{\Σ}}}{t}_{\mathrm{\αk}}+t_{{\mathrm{\αj}}_1}^l+A_{\mathrm{\α}},$ 公交车辆

到达公交站点s_l的时刻 $T_{\mathrm{\β}}^{j_2,l}=T_{\mathrm{\β}{j}_2}^1+t_{\mathrm{\β}{j}_3}^l+A_{\mathrm{\β}}=T_{\mathrm{\β}1}^1+\underset{k=1}{\overset{j_2-1}{\mathrm{\Σ}}}{t}_{\mathrm{\βk}}+t_{{\mathrm{\βj}}_2}^l+A_{\mathrm{\β}}.$

4．）根据两条公交线路上换乘乘客流量

换乘乘客的平均换乘时间ConsT，和换乘线路上公交车辆的到站时间差，计算得到两条线路情况下换乘乘客等待总时间站点s_l从线路L_α换乘到线路L_β的乘客等待总时间 ${\mathrm{\ΔT}}_{\mathrm{\α\β}}^l=C_{\mathrm{\α\β}}^l[T_{\mathrm{\β}}^{j_2,l}-T_{\mathrm{\α}}^{j_1,l}-\mathrm{ConsT}],$ 其中，ConsT假设等于1分钟；

5．）当有多条公交线路的公交车辆停靠换乘站点s_l时，对任意一条可换乘的线路L_β，计算换乘乘客的等待总时间根据某个换乘站点上换乘乘客的等待总时间

计算整个区域内所有换乘站点的乘客换乘等待总时间ΔT_换；当多条公交线路的公交车辆停靠站点s_l时，对任意一条属于可换乘的线路L_β，换乘乘客的等待总时间为

区域范围内所有换乘站点的乘客换乘等待总时间是

6．）以换乘乘客的等待总时间最小为目标，以完成换乘过程、时刻表调整的内部限制为约束条件，求解出公交线路的时刻表时间调整值；

a.模型的目标为区域范围内两条公交线路之间乘客的换乘等待总时间最小，即

b.要保证前一辆公交车到达换乘站点的时间与乘客换乘时间之和要比后一辆公交车到达换乘站点的时间早，即 $(T_{\mathrm{\β}1}^1+\underset{k=1}{\overset{j_2-1}{\mathrm{\Σ}}}{t}_{\mathrm{\βk}}+t_{{\mathrm{\βj}}_2}^l+A_{\mathrm{\β}})-(T_{\mathrm{\α}1}^1+\underset{k=1}{\overset{j_1-1}{\mathrm{\Σ}}}{t}_{\mathrm{\αk}}+t_{{\mathrm{\αj}}_1}^l+A_{\mathrm{\α}})\≥\mathrm{ConsT};$

c．当公交车行车时刻表调整时，调整的值不能影响线路正常的发车间隔，所以 $\left|A_{\mathrm{\α}}\right|\≤\left|\frac{t_{\mathrm{\α}\min }}{2}\right|,\left|A_{\mathrm{\β}}\right|\≤\left|\frac{t_{\mathrm{\β}\min }}{2}\right|;$

d．当公交车行车时刻表调整时，调整的值应为整数，所以A_α、A_β均为整数。

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