CN103258423B - 一路一线直行式公交线路布设与线网优化配置方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种一路一线直行式公交线路布设与线网优化配置方法，该方法包括采集道路网信息和公交客流出行信息、分配公交乘客出行数据、建立并初始化数据库、生成公交线路、判断线路布设是否完成、布设其余公交线路六个步骤。该方法将一路一线直行式公交线路与设常规公交线路相结合，优化了城市公交网络结构，提升了公交系统的整体效能与乘客出行效率。另外，本发明的方法便于计算与实际操作，实用性强，可以快速实现一路一线直行式公交模式下公交线路的布设，具有重要的现实意义。

Description

一路一线直行式公交线路布设与线网优化配置方法

技术领域

本发明涉及公交系统资源优化配置方法，尤其是一路一线直行式公交线路布设与线网优化配置方法。

背景技术

随着我国城镇化进程的加快，私人小汽车大量进入家庭。在快速城镇化、机动化的大背景下，道路交通需求量急剧增长，以交通拥堵为代表的城市交通问题也越来越困扰着城市的发展与交通系统的建设。为此我国政府很早就从国家层面提出了公交优先的发展战略，并且在2006年明确提出了“至2020年城市化人口57%，大城市公交出行率50%以上”的国家战略目标。然而目前的实际情况是，许多城市的公交出行率仅仅为10%甚至更低，并且在与其他机动出行方式的竞争中，公交出行方式往往处于劣势。

经过发明人长期的研究发现，虽然目前许多城市为推广公交优先、提升公交运行效率都做了许多的尝试，诸如构建多模式公交网络、推行公交信号优先、布设公交专用道、优化公交线网等，然而在实际运行时，由于公交网络结构本身的限制，导致在公交客流密集的地区往往集聚有多条公交线路，这反而限制了公交系统的运行，降低了城市交通的出行效率，高峰时极易造成交通拥堵。

为此，东南大学王炜等提出的一路一线直行式公交模式为现代化的城市公交系统建设与发展提出了一种切实可行的新方案。一路一线直行式公交模式是指公交线路设置以道路为基准，一条道路原则上仅布设一条公交线路，公交车辆沿道路直线行驶，公交线网与城市道路网型式基本一致；公交停靠站设置在交叉口处，紧靠停车线，实现不同方向公交线路的“无缝”衔接，便于乘客换乘，在提高公交线网覆盖率的同时降低公交线路重复率，便于乘客出行，提高公交系统运行效率。

但是，上述方法在进行一路一线直行式公交模式线网布设时仅仅给出了基本的布设原则、思路与流程，并没有给出详细地布设技术方法，在实际应用时不仅需要技术人员根据经验进行一路一线直行式公交线网配置，而且若直接完全的采用一路一线直行式公交模式将对现有的公交路线进行较大幅度地调整。

发明内容

发明目的：本发明要提供一种一路一线直行式公交线路布设与线网优化配置方法，该方法通过将一路一线式公交线路和现有公交线路相结合，减少对现有公交路线的调整，从而降低布设新公交系统对城市交通或行人出行的影响，优化城市公交网络结构与公交系统资源配置，提升公交系统的运营效率。

技术方案：本发明的一路一线直行式公交线路布设与线网优化配置方法，包括如下步骤：

步骤一，采集城市道路网络数据和公交乘客出行数据，所述城市道路网络数据包含需要布设公交线网的城市道路网络的GIS数据、路段总数、每个路段的通行能力、城市道路网络中各个交叉口的类型及转向方法；所述公交乘客出行数据为公交乘客出行的OD矩阵；

步骤二，将所述公交乘客出行的OD矩阵直接分配至所述需要布设公交线网的城市道路网络上，并记录OD矩阵分配后所述需要布设公交线网的城市道路网络各个路段的客流流量值；

步骤三，将步骤二中获得的各个路段的客流流量值按大小降序排列，并将排序后的客流流量值所对应的路段依次放入待布设路段数据库；初始化已布设路段数据库，将已布设路段数据库置为空数据库；

步骤四，采用搜索算法按照降序顺序对所述待布设路段数据库中的路段进行匹配搜索，当所述待布设路段数据库中当前搜索路段出现以下某一情况时，完成对应该情况的后续操作，之后跳转至步骤五；否则将搜索算法的指针后移一个位置，将所述待布设路段数据库中当前搜索路段的后一个路段作为新的当前搜索路段，继续搜索；初始时，设定所述待布设路段数据库中的第一个路段为当前搜索路段；

1）所述待布设路段数据库中当前搜索路段与当前搜索路段之前的某唯一路段在所述需要布设公交线网的城市道路网络中属于同一条道路时，则将该道路沿线以当前搜索路段为起点，所述当前搜索路段之前的某唯一路段为终点的所有路段从所述待布设路段数据库中取出，并放入已布设路段数据库中；

2）所述待布设路段数据库中当前搜索路段与所述已布设路段数据库的某路段在所述需要布设公交线网的城市道路网络中属于同一条道路时，则将该条道路沿线以当前搜索路段为起点，所述已布设路段数据库的某路段为终点的所有路段从所述待布设路段数据库中取出，并放入已布设路段数据库中；

步骤五，当所述待布设路段数据库中的路段个数小于预设值时，一路一线直行式公交线路的布设已经完成；否则转步骤四继续生成一路一线直行式公交线路；

步骤六，在步骤五判断一路一线直行式公交线网的布设已经完成后，采用常规的公交线网布设及优化方法，对所述待布设路段数据库中的路段布设常规公交线路，完成公交线网的优化配置。

所述步骤三中待布设路段数据库采用双向链表存储路段数据。所述步骤三中已布设路段数据库采用二维数组加双向链表的方式存储路段数据，其格式可表示为：

其中，k为公交线路的序号，part_kx为第k个公交线路经过的第x个路段的序号，part_kx＝1,2...N，初始化时，该数组为空。

在所述步骤四中，判断两个路段是否属于同一条道路的方法是：以所述当前搜索路段为起点路段，在所述城市道路网络中向另一个路段的方向搜索，当遇到交叉口时，选取交通流量最大的下游路段继续搜索；若最终可以搜索到另一个路段，则两个路段属于同一条道路；否则，两个路段不属于同一条道路。

在所述步骤四中，当发现所述待布设路段数据库中当前搜索路段与所述已布设路段数据库的某路段均属于所述需要布设公交线网的城市道路网络中的同一条道路，若所述已布设路段数据库中存在多条路段与所述待布设路段数据库中当前搜索路段均属于同一条道路，则按照优先选取距离近的路段的原则选取所述已布设路段数据库中距离当前搜索路段直线距离最近的路段作为所述已布设路段数据库的某路段。

在所述步骤四中，将路段数据放入已布设路段数据库中，根据路段是否属于已布设路段数据库分情况处理的具体步骤为：

当需要放入所述已布设路段数据库的所有路段数据均不属于所述已布设路段数据库时，在所述已布设路段数据库中新增一行，将所有路段数据全部存放于新增行中；

当需要放入所述已布设路段数据库的路段数据中存在某路段数据属于所述已布设路段数据库时，则搜索该属于所述已布设路段数据库中的某路段数据所在行，并将除该路段以外的所有需要放入所述已布设路段数据库的路段数据全部存放于该路段数据所在行中。

步骤五中的所述预设值为所述路段总数的80%。采用小票法采集公交乘客出行的OD矩阵数据。

有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下优点：本发明可以有效选取出公交出行需求大的路段并相应的布设一路一线直行式公交线路，可以很好的疏解该类交通流量大的路段的公交车流，实施效果好；在设计公交线网方案按时，本发明充分考虑乘客的出行分布与出行需求，在公交出行大的区域采用一路一线直行式公交模式，在其余区域则采用常规公交模式，合理的配置公交线网，降低新型的公交线网模式对乘客出行的影响。

附图说明

图1是本发明的流程图。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

图1所示为一种一路一线直行式公交线路布设与线网优化配置方法的总体流程图。下面结合图1对本发明作进一步的说明。

一种“一路一线直行式”公交线路布设与线网优化配置方法，该方法包含采集城市道路网络数据及公交乘客出行数据、公交乘客出行数据分配、数据库建立与初始化、逐步生成公交线路、判断线路布设是否完成、布设其余公交线路六个步骤：

步骤一，采集城市道路网络数据及公交乘客出行数据。所述城市道路网络数据包含：需要布设公交线网的城市道路网络的GIS数据、路段总数N、第i个路段的通行能力C_i、城市道路网络中各个交叉口的类型及转向设计，其中，N为所述需要布设公交线网的城市道路网络的路段总数，i为所述需要布设公交线网的城市道路网络的路段的序号，i＝1,2...N，C_i为所述需要布设公交线网的城市道路网络的第i个路段的通行能力；所述公交乘客出行数据为公交乘客出行的OD矩阵；

步骤一为本发明方法的数据采集步骤，该步骤将为后续步骤提供数据上的支持。其中，城市道路网络数据可以直接从该城市的交通警察支队、建设局、交通局、测绘局及国土局获取，公交乘客出行数据则需要通过调查获取，适合获取公交乘客出行的OD矩阵的方法包括居民出行调查法、公交随车调查法、小票调查法、摄像法等，本发明推荐采用小票法采集数据，该方法可以采集更为精确的公交乘客出行站点OD矩阵。

步骤二，公交乘客出行数据分配。将所述公交乘客出行的OD矩阵直接分配至所述需要布设公交线网的城市道路网络上，并记录OD矩阵分配后所述需要布设公交线网的城市道路网络各个路段的客流流量值；

步骤二对于OD矩阵的分配通常利用软件实现，如Transcad、Vissum、交运之星等，本发明推荐采用交运之星软件，该软件由东南大学研发，具有我国自主知识产权，并且该软件的功能模块更加适合中国的交通环境。

步骤三，数据库建立与初始化。将步骤二中获得的各个路段的客流流量值按大小降序排列，并将排序后客流流量值所对应的路段依次放入待布设路段数据库，并初始化已布设路段数据库；

步骤三建立了两个数据库，即待布设路段数据库与已布设路段数据库。待布设路段数据库采用常规的双向链表存储路段数据。而已布设路段数据库采用二维数组加双向链表的方式存储路段数据，其格式可表示为：

其中，k为公交线路的序号，part_kx为第k个公交线路经过的第x个路段的序号，part_kx＝1,2...N。初始化时，该数组为空。

步骤四，逐步生成公交线路。采用搜索算法按照降序顺序对所述待布设路段数据库中的路段进行匹配搜索，当发现所述待布设路段数据库中当前搜索路段与所述待布设路段数据库中当前搜索路段之前的某唯一路段均属于所述需要布设公交线网的城市道路网络中的同一条道路，则在所述需要布设公交线网的城市道路网络中的同一条道路上将当前搜索路段为起点，所述当前搜索路段之前的某唯一路段为终点的所有路段从所述待布设路段数据库中取出，并放入已布设路段数据库中；或者当发现所述待布设路段数据库中当前搜索路段与所述已布设路段数据库的某路段均属于所述需要布设公交线网的城市道路网络中的同一条道路，则在所述需要布设公交线网的城市道路网络中的同一条道路上将当前搜索路段为起点，所述已布设路段数据库的某路段为终点的所有路段从所述待布设路段数据库中取出，并放入已布设路段数据库中；若上述情况均布满足，则将搜索算法的指针后移一个位置，将所述待布设路段数据库中当前搜索路段的后一个路段作为新的当前搜索路段，继续搜索；初始时，设定所述待布设路段数据库中的第一个路段为当前搜索路段。

步骤四为本发明中最为重要部分，该步骤将充分利用前述数据，通过搜索匹配实现“一路一线直行式”公交线路的生成。该步骤中，判断两个路段是否属于同一条道路的方法基于深度优先搜索，具体为：以所述当前搜索路段为起点路段，在所述城市道路网络中向另一个路段的方向搜索，当遇到交叉口时，若此交叉口为十字交叉口，则选择直行方向的下游路段继续搜索；若此交叉口为其他类型交叉口时，则选取交通流量最大的下游路段继续搜索。若最终可以搜索到另一个路段，则两个路段属于同一条道路；否则，两个路段不属于同一条道路。

进一步，当发现所述待布设路段数据库中当前搜索路段与所述已布设路段数据库的某路段均属于所述需要布设公交线网的城市道路网络中的同一条道路，若所述已布设路段数据库中存在多条路段与所述待布设路段数据库中当前搜索路段均属于同一条道路，则按照优先选取距离近的路段的原则选取所述已布设路段数据库中距离当前搜索路段直线距离最近的路段作为所述已布设路段数据库的某路段。

进一步，将路段数据放入已布设路段数据库中，根据路段是否属于已布设路段数据库分情况处理，具体为：

当需要放入所述已布设路段数据库的所有路段数据均不属于所述已布设路段数据库时，在所述已布设路段数据库中新增一行，将所有路段数据全部存放于新增行中。

当需要放入所述已布设路段数据库的路段数据中存在某路段数据属于所述已布设路段数据库时，则搜索该属于所述已布设路段数据库中的某路段数据所在行，并将除该路段以外的所有需要放入所述已布设路段数据库的路段数据全部存放于该路段数据所在行中。

步骤五，判断线路布设是否完成。当所述待布设路段数据库中的路段个数小于所述路段总数N的80%时，“一路一线直行式”公交线路的布设已经完成；否则转步骤四继续生成“一路一线直行式”公交线路；

步骤六，采用常规的公交线网布设及优化方法，布设其余公交线路。在步骤五判断“一路一线直行式”公交线网的布设已经完成后，采用常规的公交线网布设及优化方法，对所述待布设路段数据库中的路段布设其余常规公交线路，完成公交线网的优化配置。

结合“一路一线直行式”公交模式的线路特征，发明人认为，通过构建一种“一路一线直行式”与常规公交模式相结合的公交系统，可以在最大程度发挥“一路一线直行式”公交模式优势的同时降低公交系统布设对城市交通的影响，优化公交系统的资源配置，提高城市公交系统的运营效率。发明方法充分考虑公交乘客的出行分布与公交网络的结构特征，通过OD分配后的公交乘客分布确定“一路一线直行式”公交线路，进而布设其余常规公交线路。通过本发明方法对公交线网的优化配置，提升了公交系统的整体效能与乘客出行效率。另外，本发明方法是一种公交系统的资源优化配置方法，该方法仅需要采集城市的路网信息与乘客的公交出行数据，不需要进行软件与硬件的二次投入，实施成本低。

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。

Claims (7)

1.一种一路一线直行式公交线路布设与线网优化配置方法，其特征在于，包括如下步骤 ：

步骤一，采集城市道路网络数据和公交乘客出行数据，所述城市道路网络数据包含需要布设公交线网的城市道路网络的 GIS 数据、路段总数（N）、每个路段的通行能力（C_i）、城市道路网络中各个交叉口的类型及转向方法 ；所述公交乘客出行数据为公交乘客出行的OD 矩阵 ；

步骤二，将所述公交乘客出行的 OD 矩阵直接分配至所述需要布设公交线网的城市道路网络上，并记录 OD 矩阵分配后所述需要布设公交线网的城市道路网络各个路段的客流流量值 ；

步骤三，将步骤二中获得的各个路段的客流流量值按大小降序排列，并将排序后的客流流量值所对应的路段依次放入待布设路段数据库 ；初始化已布设路段数据库，将已布设路段数据库置为空数据库 ；

步骤四，采用搜索算法按照降序顺序对所述待布设路段数据库中的路段进行匹配搜索，当所述待布设路段数据库中当前搜索路段出现以下某一情况时，完成对应该情况的后续操作，之后跳转至步骤五 ；否则将搜索算法的指针后移一个位置，将所述待布设路段数据库中当前搜索路段的后一个路段作为新的当前搜索路段，继续搜索 ；初始时，设定所述待布设路段数据库中的第一个路段为当前搜索路段 ；

1）所述待布设路段数据库中当前搜索路段与当前搜索路段之前的某唯一路段在所述需要布设公交线网的城市道路网络中属于同一条道路时，则将该道路沿线以当前搜索路段为起点，所述当前搜索路段之前的某唯一路段为终点的所有路段从所述待布设路段数据库中取出，并放入已布设路段数据库中 ；

2）所述待布设路段数据库中当前搜索路段与所述已布设路段数据库的某路段在所述

需要布设公交线网的城市道路网络中属于同一条道路时，则将该条道路沿线以当前搜索路

段为起点，所述已布设路段数据库的某路段为终点的所有路段从所述待布设路段数据库中

取出，并放入已布设路段数据库中 ；

步骤五，当所述待布设路段数据库中的路段个数小于预设值时，一路一线直行式公交线路的布设已经完成 ；否则转步骤四继续生成一路一线直行式公交线路 ；

步骤六，在步骤五判断一路一线直行式公交线网的布设已经完成后，采用常规的公交线网布设及优化方法，对所述待布设路段数据库中的路段布设常规公交线路，完成公交线网的优化配置。

2.根据权利要求 1 所述的一路一线直行式公交线路布设与线网优化配置方法，其特征在于，所述步骤三中待布设路段数据库采用双向链表存储路段数据。

3.根据权利要求 1 所述的一路一线直行式公交线路布设与线网优化配置方法，其特征在于，在所述步骤四中，判断两个路段是否属于同一条道路的方法是 ：以所述当前搜索路段为起点路段，在所述城市道路网络中向另一个路段的方向搜索，当遇到交叉口时，选取交通流量最大的下游路段继续搜索 ；若最终可以搜索到另一个路段，则两个路段属于同一条道路 ；否则，两个路段不属于同一条道路。

4.根据权利要求 1 所述的一路一线直行式公交线路布设与线网优化配置方法，其特征在于，在所述步骤四中，当发现所述待布设路段数据库中当前搜索路段与所述已布设路段数据库的某路段均属于所述需要布设公交线网的城市道路网络中的同一条道路，若所述已布设路段数据库中存在多条路段与所述待布设路段数据库中当前搜索路段均属于同一条道路，则按照优先选取距离近的路段的原则选取所述已布设路段数据库中距离当前搜索路段直线距离最近的路段作为所述已布设路段数据库的某路段。

5.根据权利要求 1 所述的一路一线直行式公交线路布设与线网优化配置方法，其特征在于，所述步骤四中将路段数据放入已布设路段数据库中，根据路段是否属于已布设路段数据库分情况处理的具体步骤为 ：当需要放入所述已布设路段数据库的所有路段数据均不属于所述已布设路段数据库时，在所述已布设路段数据库中新增一行，将所有路段数据全部存放于新增行中 ；当需要放入所述已布设路段数据库的路段数据中存在某路段数据属于所述已布设路段数据库时，则搜索该属于所述已布设路段数据库中的某路段数据所在行，并将除该路段

以外的所有需要放入所述已布设路段数据库的路段数据全部存放于该路段数据所在行中。

6.根据权利要求 1 所述的一路一线直行式公交线路布设与线网优化配置方法，其特征在于，步骤五中的所述预设值为所述路段总数（N）的 80%。

7.根据权利要求 1 所述的一路一线直行式公交线路布设与线网优化配置方法，其特征在于，采用小票法采集公交乘客出行的 OD 矩阵数据。