CN103136933A - 一种常规公交与地铁站的换乘协调控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种常规公交与地铁站的换乘协调控制方法，该控制方法包括以下步骤，提取公交地铁单纯换乘出入口集合H，并编号、确定站点集合H中出入口的服务客流方向，并提取地铁到站时刻表、通过计算和实地测量的方法，确定站点乘客进出站时长、公交车辆发送换乘请求，控制中心根据地铁时刻表和GPS定位确认公交车的实时位置、判断能否形成换乘，并对能够形成换乘的公交车辆进行车速指导、公交车辆向乘客发布地铁和公交车速信息。本发明通过常规公交与地铁站点之间协同控制，提高了换乘效率，降低了常规公交与地铁换乘的时间延误，缩短了换乘乘客的候车时间和减少了乘客在公交站点和地铁内部的滞留时间。
Description
技术领域
本发明涉及城市公交运营管理，属于交通管理与控制技术领域，具体涉及一种常规公交与地铁站的换乘协调控制方法。
背景技术
公共交通作为一种运载能力大、运送效率高、运输成本低、环境污染小的交通方式，优先发展公共交通已成为交通需求管理（TDM）的主要策略之一，各国政府都将公交系统的建设与公交吸引力和承载能力的提升作为调整城市交通结构、缓解城市交通压力的重要手段。
当前，常规公交与轨道交通作为公共交通的两大主体，如何实现二者的高效接驳受到了国内外学者的广泛关注，而在中国，北京、上海、广州等特大城市的轨道交通已经形成网络，但轨道交通与常规公交及其他交通方式耦合不足，尤其换乘设施严重缺乏。
目前，城市交通管理部门虽然已经逐步考虑采用合理的规划，来解决公交站点与地铁站点的进一步协调性问题，缩短二者的换乘距离，尽量实现空间上的“零距离”换乘，但是，制约选择公共交通出行者能否及时换乘的主要因素是站点候车时间过长，难以实现时间上的“零距离”，从而给选择公共交通的出行者带来不便。
因此，基于上述问题，本发明提供一种常规公交与地铁站的换乘协调控制方法。
发明内容
发明目的：本发明提供一种常规公交与地铁站的换乘协调控制方法，降低常规公交与地铁换乘的时间延误、提高换乘效率，减少乘客在公交站点及地铁内部的滞留，缩短换乘乘客的候车时间。
技术方案：本发明提供一种常规公交与地铁站的换乘协调控制方法，该控制方法包括以下步骤：
步骤（1）提取公交地铁单纯换乘出入口集合H，并编号。
步骤（2）确定站点集合H中出入口的服务客流方向，并提取地铁到站时刻表。
步骤（3）通过计算和实地测量的方法，确定站点乘客进出站时长。
步骤（4）公交车辆发送换乘请求，控制中心根据地铁时刻表和GPS定位确认公交车的实时位置、判断能否形成换乘，并对能够形成换乘的公交车辆进行车速指导。
步骤（5）公交车辆向乘客发布地铁和公交车速信息。
所述步骤（1）中提取公交地铁单纯换乘出入口集合H、并编号，包括以下步骤，
步骤（1-1）提取单纯地铁站，其中单纯地铁站是指，对于任意一个地铁站，如果只存在一条地铁线路的双向地铁，则定义该地铁站为单纯地铁站，由单纯地铁站组成的集合为单纯地铁站集S。
步骤（1-2）提取公交地铁单纯换乘出入口，其中公交地铁单纯换乘出入口是指，在单纯地铁站集S中，对于任意一个地铁站的任意一个出入口，如果其半径30m内有公交站点，则该出入口可进行公交换乘，定义该出入口为公交地铁单纯换乘出入口，由公交地铁单纯换乘出入口组成的集合为公交地铁单纯换乘出入口集合H。
步骤（1-3）集合H编号，对于每条地铁线，其编号为i（i=1,2,3,…），假定地铁行驶的一方为正方向，另一行驶方向为反方向，沿正方向对属于集合H的站点进行编号j（j=1,2,3,…），则集合H中，处于地铁i号线上的第j个站点的k号出入口编号为Hijk。
所述步骤（2）中确定站点集合H中出入口的服务客流方向、并提取地铁到站时刻表，包括以下步骤，
步骤（2-1）确定集合H中出入口的服务客流方向，首先根据步骤（1-3）确定的地铁行驶方向和乘客进出站类别，则将集合H的出入口Hijk分为四种客流，正向进站客流、反向进站客流、正向出站客流、反向出站客流，然后根据地铁运营不同时段地铁视频监测的四种客流数据，确定每小时四种客流中流量最大的客流为该小时的服务客流。
步骤（2-2）提取集合H的地铁到站时刻表，将集合H的出入口Hijk按照地铁公司地铁运营时刻表，分别提取该站点正向到站时刻组成的集合t正和反向到站时刻组成的集合t反。
所述步骤（3）中通过计算和实地测量的方法，确定站点乘客进出站时长，包括以下步骤，
步骤（3-1）以天计算，将站点乘客进出站时间预测分为平峰时段和高峰时段，其中高峰时段为：7:00-9:00、17:00-19:00，平峰时段为：除去高峰时段后剩下的所有时间段。
其中，高峰时段的乘客进出站时间预测方法为，首先随机选取50个出行者，测量其沿服务客流方向从公交站点至地铁列车候车点（或从地铁列车候车点至公交站点）的步行时间，然后计算50个出行者的平均值即为高峰时段乘客进出站时间T高，平峰时段的乘客进出站时间预测方法为，首先测量该地铁出入口与邻近公交站点的水平距离L1和出入口与地铁列车最远候车点的水平距离L2，正常行人的步行平均速度V1=1.25m/s，地铁站内的步行平均速度为V2=1m/s，则出入口Hijk的平峰行驶时间T平为：T平=L1/V1+L2/V2。
所述步骤（4）中公交车辆发送换乘请求，控制中心根据地铁时刻表和GPS定位确认公交车的实时位置、判断能否形成换乘，并对能够形成换乘的公交车辆进行车速指导，包括以下步骤，
步骤（4-1）公交车发送换乘请求，其中对于任意一辆在集合H半径30m内公交站点停靠的公交车，当公交车辆沿接近该公交站点方向行驶且距离公交站点1km时，发送换乘请求至控制中心。
步骤（4-2）控制中心判断能否形成换乘，控制中心根据GPS定位，实时确定发送请求公交车与公交站点的距离D，5秒更新一次，设定公交车最高行驶速度Vmax=40km/h，最低行驶速度Vmin=20km/h，当服务客流方向的地铁到站时刻集合t正/t反的元素在判断区间范围内时，则形成换乘，进入步骤（4-3），其中落在判断区间的元素记为t，否则，不能形成换乘，直接进入步骤（5），其中当服务客流为进站客流时，
平峰时段的判断区间：[T+D/Vmax+T平，T+D/Vmin+T平]
高峰时段的判断区间：[T+D/Vmax+T高，T+D/Vmin+T高]
当服务客流为出站客流时,
平峰时段的判断区间：[T+D/Vmax-T平，T+D/Vmin-T平]
高峰时段的判断区间：[T+D/Vmax-T高，T+D/Vmin-T高]
T为对应距离D的实时更新时间。
步骤（4-3）对形成换乘的公交车辆进行车速指导，其中，控制中心反馈给公交车建议车速，5秒更新一次，建议车速V建议的计算公式如下：
当服务客流为进站客流时：
平峰时段：
（1）高峰时段：
（2）
当服务客流为出站客流时：
平峰时段：
(3)高峰时段： (4)
所述步骤（5）中公交车辆通过车辆内的LED显示屏和语音提示向乘客发布地铁和公交车速信息，其中发布的信息包括换乘信息、建议公交车行驶的速度、所在公交车与公交站点的实时距离、地铁到达换乘站的时刻、建议的地铁入口。
所述“公交车与公交站点的实时距离”为D，5秒更新一次，“建议的地铁入口”为距离公交站点最近的地铁入口，其中对形成换乘的公交车，“建议行驶速度”为步骤（4-3）中计算出的建议车速，5秒更新一次，对不能形成换乘的公交车，“建议行驶速度”为以下信息，“无建议行驶速度，按正常速度行驶”。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明的一种常规公交与地铁站的换乘协调控制方法，该控制方法解决了传统方法只考虑空间便捷性、忽视了时间便捷性的瓶颈，通过智能交通控制方式，根据地铁到站时刻表，实施公交车速指导，提高了换乘效率，从而减少乘客候车时长和乘客在公交站点及地铁内部的滞留，有助于维护站内秩序与疏导客流，解决高峰期拥堵优势明显。同时，通过公交车内部的LED显示屏和语音系统，发布所在公交车与公交站点的实时距离、地铁到达换乘站的时刻、建议的地铁入口等信息，为换乘出行者提供了必要的出行信息，减少了乘客徘徊、决策的时间，丰富了换乘信息，指导出行者理性换乘。
综上所述本发明实现了城市公共交通中公交与地铁的“零距离换乘”，提高了公共交通系统的整体服务水平与竞争力。
附图说明
图1为本发明实施例的流程示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明所述的一种常规公交与地铁站的换乘协调控制方法做详细说明：
如图1所示的一种常规公交与地铁站的换乘协调控制方法，该控制方法包括以下步骤：
步骤（1）提取公交地铁单纯换乘出入口集合H，并编号。
步骤（2）确定站点集合H中出入口的服务客流方向，并提取地铁到站时刻表。
步骤（3）通过计算和实地测量的方法，确定站点乘客进出站时长。
步骤（4）公交车辆发送换乘请求，控制中心根据地铁时刻表和GPS定位确认公交车的实时位置、判断能否形成换乘，并对能够形成换乘的公交车辆进行车速指导。
步骤（5）公交车辆向乘客发布地铁和公交车速信息。
其中，步骤（1）中提取公交地铁单纯换乘出入口集合H、并编号，包括以下步骤，
步骤（1-1）提取单纯地铁站，其中单纯地铁站是指，对于任意一个地铁站，如果只存在一条地铁线路的双向地铁，则定义该地铁站为单纯地铁站，由单纯地铁站组成的集合为单纯地铁站集S。
步骤（1-2）提取公交地铁单纯换乘出入口，其中公交地铁单纯换乘出入口是指，在单纯地铁站集S中，对于任意一个地铁站的任意一个出入口，如果其半径30m内有公交站点，则该出入口可进行公交换乘，定义该出入口为公交地铁单纯换乘出入口，由公交地铁单纯换乘出入口组成的集合为公交地铁单纯换乘出入口集合H。
步骤（1-3）集合H编号，对于每条地铁线，其编号为i（i=1,2,3,…），假定地铁行驶的一方为正方向，另一行驶方向为反方向，沿正方向对属于集合H的站点进行编号j（j=1,2,3,…），则集合H中，处于地铁i号线上的第j个站点的k号出入口编号为Hijk。
其中，步骤（2）中确定站点集合H中出入口的服务客流方向、并提取地铁到站时刻表，包括以下步骤，
步骤（2-1）确定集合H中出入口的服务客流方向，首先根据步骤（1-3）确定的地铁行驶方向和乘客进出站类别，则将集合H的出入口Hijk分为四种客流，正向进站客流、反向进站客流、正向出站客流、反向出站客流，然后根据地铁运营不同时段地铁视频监测的四种客流数据，确定每小时四种客流中流量最大的客流为该小时的服务客流。
步骤（2-2）提取集合H的地铁到站时刻表，将集合H的出入口Hijk按照地铁公司地铁运营时刻表，分别提取该站点正向到站时刻组成的集合t正和反向到站时刻组成的集合t反。
其中，步骤（3）中通过计算和实地测量的方法，确定站点乘客进出站时长，包括以下步骤，
步骤（3-1）以天计算，将站点乘客进出站时间预测分为平峰时段和高峰时段，其中高峰时段为：7:00-9:00、17:00-19:00，平峰时段为：除去高峰时段后剩下的所有时间段。
高峰时段的乘客进出站时间预测方法为，首先随机选取50个出行者，测量其沿服务客流方向从公交站点至地铁列车候车点（或从地铁列车候车点至公交站点）的步行时间，然后计算50个出行者的平均值即为高峰时段乘客进出站时间T高，平峰时段的乘客进出站时间预测方法为，首先测量该地铁出入口与邻近公交站点的水平距离L1和出入口与地铁列车最远候车点的水平距离L2，正常行人的步行平均速度V1=1.25m/s，地铁站内的步行平均速度为V2=1m/s，则出入口Hijk的平峰行驶时间T平为：T平=L1/V1+L2/V2。
其中，步骤（4）中公交车辆发送换乘请求，控制中心根据地铁时刻表和GPS定位确认公交车的实时位置、判断能否形成换乘，并对能够形成换乘的公交车辆进行车速指导，包括以下步骤，
步骤（4-1）公交车发送换乘请求，其中对于任意一辆在集合H半径30m内公交站点停靠的公交车，当公交车辆沿接近该公交站点方向行驶且距离公交站点1km时，发送换乘请求至控制中心。
步骤（4-2）控制中心判断能否形成换乘，控制中心根据GPS定位，实时确定发送请求公交车与公交站点的距离D，5秒更新一次，设定公交车最高行驶速度Vmax=40km/h，最低行驶速度Vmin=20km/h，当服务客流方向的地铁到站时刻集合t正/t反的元素在判断区间范围内时，则形成换乘，进入步骤（4-3），其中落在判断区间的元素记为t，否则，不能形成换乘，直接进入步骤（5），其中当服务客流为进站客流时，
平峰时段的判断区间：[T+D/Vmax+T平，T+D/Vmin+T平]
高峰时段的判断区间：[T+D/Vmax+T高，T+D/Vmin+T高]
当服务客流为出站客流时,
平峰时段的判断区间：[T+D/Vmax-T平，T+D/Vmin-T平]
高峰时段的判断区间：[T+D/Vmax-T高，T+D/Vmin-T高]
T为对应距离D的实时更新时间。
步骤（4-3）对形成换乘的公交车辆进行车速指导，其中，控制中心反馈给公交车建议车速，5秒更新一次，建议车速V建议的计算公式如下：
当服务客流为进站客流时：
平峰时段： （1）高峰时段：
（2）
当服务客流为出站客流时：
平峰时段： (3)高峰时段： (4)
其中，步骤（5）中公交车辆通过车辆内的LED显示屏和语音提示向乘客发布地铁和公交车速信息，发布的信息包括换乘信息、建议公交车行驶的速度、所在公交车与公交站点的实时距离、地铁到达换乘站的时刻、建议的地铁入口。
其中，“公交车与公交站点的实时距离”为D，5秒更新一次，“建议的地铁入口”为距离公交站点最近的地铁入口，其中对形成换乘的公交车，“建议行驶速度”为步骤（4-3）中计算出的建议车速，5秒更新一次，对不能形成换乘的公交车，“建议行驶速度”为以下信息，“无建议行驶速度，按正常速度行驶”。
以上所述仅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，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种常规公交与地铁站的换乘协调控制方法，其特征在于：该控制方法包括如下步骤，
步骤（1）提取公交地铁单纯换乘出入口集合H，并编号。
步骤（2）确定站点集合H中出入口的服务客流方向，并提取地铁到站时刻表。
步骤（3）通过计算和实地测量的方法，确定站点乘客进出站时长。
步骤（4）公交车辆发送换乘请求，控制中心根据地铁时刻表和GPS定位确认公交车的实时位置、判断能否形成换乘，并对能够形成换乘的公交车辆进行车速指导。
步骤（5）公交车辆向乘客发布地铁和公交车速信息。
2.根据权利要求1所述的一种常规公交与地铁站的换乘协调控制方法，其特征在于：所述步骤（1）中提取公交地铁单纯换乘出入口集合H、并编号，包括以下步骤，
步骤（1-1）提取单纯地铁站，其中单纯地铁站是指，对于任意一个地铁站，如果只存在一条地铁线路的双向地铁，则定义该地铁站为单纯地铁站，由单纯地铁站组成的集合为单纯地铁站集S。
步骤（1-2）提取公交地铁单纯换乘出入口，其中公交地铁单纯换乘出入口是指，在单纯地铁站集S中，对于任意一个地铁站的任意一个出入口，如果其半径30m内有公交站点，则该出入口可进行公交换乘，定义该出入口为公交地铁单纯换乘出入口，由公交地铁单纯换乘出入口组成的集合为公交地铁单纯换乘出入口集合H。
步骤（1-3）集合H编号，对于每条地铁线，其编号为i（i=1,2,3,…），假定地铁行驶的一方为正方向，另一行驶方向为反方向，沿正方向对属于集合H的站点进行编号j（j=1,2,3,…），则集合H中，处于地铁i号线上的第j个站点的k号出入口编号为Hijk。
3.根据权利要求1所述的一种常规公交与地铁站的换乘协调控制方法，其特征在于：所述步骤（2）中确定站点集合H中出入口的服务客流方向、并提取地铁到站时刻表，包括以下步骤，
步骤（2-1）确定集合H中出入口的服务客流方向，首先根据步骤（1-3）确定的地铁行驶方向和乘客进出站类别，则将集合H的出入口Hijk分为四种客流，正向进站客流、反向进站客流、正向出站客流、反向出站客流，然后根据地铁运营不同时段地铁视频监测的四种客流数据，确定每小时四种客流中流量最大的客流为该小时的服务客流。
步骤（2-2）提取集合H的地铁到站时刻表，将集合H的出入口Hijk按照地铁公司地铁运营时刻表，分别提取该站点正向到站时刻组成的集合t正和反向到站时刻组成的集合t反。
4.根据权利要求1所述的一种常规公交与地铁站的换乘协调控制方法，其特征在于：所述步骤（3）中通过计算和实地测量的方法，确定站点乘客进出站时长，包括以下步骤，
步骤（3-1）以天计算，将站点乘客进出站时间预测分为平峰时段和高峰时段，其中高峰时段为：7:00-9:00、17:00-19:00，平峰时段为：除去高峰时段后剩下的所有时间段。
其中，高峰时段的乘客进出站时间预测方法为，首先随机选取50个出行者，测量其沿服务客流方向从公交站点至地铁列车候车点（或从地铁列车候车点至公交站点）的步行时间，然后计算50个出行者的平均值即为高峰时段乘客进出站时间T高，平峰时段的乘客进出站时间预测方法为，首先测量该地铁出入口与邻近公交站点的水平距离L1和出入口与地铁列车最远候车点的水平距离L2，正常行人的步行平均速度V1=1.25m/s，地铁站内的步行平均速度为V2=1m/s，则出入口Hijk的平峰行驶时间T平为：T平=L1/V1+L2/V2。
5.根据权利要求1所述的一种常规公交与地铁站的换乘协调控制方法，其特征在于：所述步骤（4）中公交车辆发送换乘请求，控制中心根据地铁时刻表和GPS定位确认公交车的实时位置、判断能否形成换乘，并对能够形成换乘的公交车辆进行车速指导，包括以下步骤，
步骤（4-1）公交车发送换乘请求，其中对于任意一辆在集合H半径30m内公交站点停靠的公交车，当公交车辆沿接近该公交站点方向行驶且距离公交站点1km时，发送换乘请求至控制中心。
步骤（4-2）控制中心判断能否形成换乘，控制中心根据GPS定位，实时确定发送请求公交车与公交站点的距离D，5秒更新一次，设定公交车最高行驶速度Vmax=40km/h，最低行驶速度Vmin=20km/h，当服务客流方向的地铁到站时刻集合t正/t反的元素在判断区间范围内时，则形成换乘，进入步骤（4-3），其中落在判断区间的元素记为t，否
则，不能形成换乘，直接进入步骤（5），其中当服务客流为进站客流时，
平峰时段的判断区间：[T+D/Vmax+T平，T+D/Vmin+T平]
高峰时段的判断区间：[T+D/Vmax+T高，T+D/Vmin+T高]
当服务客流为出站客流时,
平峰时段的判断区间：[T+D/Vmax-T平，T+D/Vmin-T平]
高峰时段的判断区间：[T+D/Vmax-T高，T+D/Vmin-T高]
T为对应距离D的实时更新时刻。
步骤（4-3）对形成换乘的公交车辆进行车速指导，其中，控制中心反馈给公交车建议车速，5秒更新一次，建议车速V建议的计算公式如下：
当服务客流为进站客流时：
平峰时段：
（1）高峰时段：
（2）
当服务客流为出站客流时：
平峰时段：
（3）高峰时段： （4）。
6.根据权利要求1所述的一种常规公交与地铁站的换乘协调控制方法，其特征在于：所述步骤（5）中公交车辆通过车辆内的LED显示屏和语音提示向乘客发布地铁和公交车速信息，其中发布的信息包括换乘信息、建议公交车行驶的速度、所在公交车与公交站点的实时距离、地铁到达换乘站的时刻、建议的地铁入口。
7.根据权利要求6所述的一种常规公交与地铁站的换乘协调控制方法，其特征在于：所述“公交车与公交站点的实时距离”为D，5秒更新一次，“建议的地铁入口”为距离公交站点最近的地铁入口，其中对形成换乘的公交车，“建议行驶速度”为步骤（4-3）中计算出的建议车速，5秒更新一次，对不能形成换乘的公交车，“建议行驶速度”为以下信息，“无建议行驶速度，按正常速度行驶”。
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