CN105679076A

CN105679076A - 一种城市公交车换乘协调调度方法

Info

Publication number: CN105679076A
Application number: CN201610172809.1A
Authority: CN
Inventors: 沈国江; 杜建波; 吴佳浩
Original assignee: Zhejiang University of Technology ZJUT
Current assignee: Zhejiang University of Technology ZJUT
Priority date: 2016-03-24
Filing date: 2016-03-24
Publication date: 2016-06-15

Abstract

本发明涉及一种城市公交车换乘协调调度方法，针对我国城市人口数量大、人均占用道路少等特点，在确保公交企业利益的前提下，通过公交调度的协调实现城市居民的便利出行。本发明根据实时或历史的客流情况，计算公交车辆的发车间隔、各线路换乘车辆之间的总换乘等候时间，从而确定各线路各班次车辆发车时间。通过协调各线路各班次车辆到达换乘站点的时间，避免公交车空驶和乘客候车时间较长的问题。本发明能有效降低公交企业的成本并提高公交服务水平，应用效果优于传统发车间隔固定的调度方法，为城市公交车辆协调调度提供了有效的解决方法。

Description

一种城市公交车换乘协调调度方法

技术领域

本发明涉及智慧交通领域，尤其涉及一种城市公交车换乘协调调度方法。

背景技术

随着我国社会经济的发展和人民生活水平的提高，私家车的数量急剧增加，导致了交通事故、交通拥堵、环境污染和能源消耗等问题日趋严重，影响了市民的日常生活，阻碍了经济的发展。

城市公交与家庭小汽车相比，具有明显的优势：公交车辆的载客量大、运输效率高、相对污染少、运输成本低、人均占用道路少。

实现城市公交车辆的协调调度，根据乘客出行需求，通过合理安排行车计划让公交车辆尽可能同时达到换乘站点，以此减少公交车辆的空跑时间、乘客的候车时间，实现公交企业效益和公交服务水平的最优化，对城市公共交通的发展具有重要的意义，是解决城市交通问题的首选方式。

作为一种高效的城市公交调度方法，城市公交协调调度具有以下特点：1.保证居民出行需求的前提下减少发车次数，从而减少公交企业的成本；2.高峰时段发车较多，从而提高公共交通的运输能力；3.负载均衡，车上乘客过多会影响乘客乘车的舒适度，车上乘客过少会导致车辆的利用率过低；4.公交车辆之间的换乘机会增多，乘客出行候车时间缩短，提高了公交服务水平；5.吸引更多的居民选择用公交代替私家车出行，侧面改善了交通拥挤状况。

1)国外城市公交调度的方法已经有了研究成果。如：Ceder研究了在发车间隔不变的前提条件下，通过协调各线路的发车时刻，使得区域范围内公交车辆尽可能同时到达换乘站点，以此来达到增加公交车辆间可换乘次数的目的，从而减少区域内乘客换乘等待时间。AnithaEranki认为两公交车辆同时达到换乘站点的条件过于苛刻，而且乘客到达换乘站点后乘客上下车还需要部分时间，因此提出换乘等待时间的阀值问题。他认为只要两辆公交的到站时间之差小于换乘等待时间阀值，那这两辆车之间存在换乘关系，研究的目标仍然是时间段内公交车辆之间换乘次数最多。

发明内容

本发明为克服上述的不足之处，目的在于提供一种城市公交车换乘协调调度方法，本方法通过计算公交车辆的发车间隔、各线路换乘车辆之间的总换乘等候时间，从而确定各线路各班次车辆的发车时间，通过协调各线路各班次车辆到达换乘站点的时间，避免公交车空驶和乘客候车时间较长的问题；本发明能有效降低公交企业的成本并提高公交服务水平，应用效果优于传统发车间隔固定的调度方法，为城市公交车辆协调调度提供了一种有效的解决方法。

本发明是通过以下技术方案达到上述目的：一种城市公交车换乘协调调度方法，包括步骤如下：

(1)设a线路发车间隔分别为b线路本时间段内的发车间隔分别为

(2)分别计算得到a线路第i趟公交发车时间为b线路第j趟公交发车时间为其中，x、y分别为a线路和b线路的起始发车的时间；

(3)分别计算a线路第i趟公交到达k换乘站点时间为b线路第j趟公交到达k换乘站点时间为其中，t_ak、t_bk分别表示a线路和b线路从起点到换乘站点k的行驶时间；

(4)分别计算在换乘站点k，a线路第i趟车换乘b线路第j趟的换乘候车时间为b线路第j趟车换乘a线路第i趟车的换乘候车时间为

(5)以a、b线路间乘客总换乘等待时间最小为目标建立公交调度优化模型，求解优化模型得到a、b线路各班次的发车间隔，完成调度。

作为优选，所述步骤(2)计算a线路第i趟公交发车时间与b线路第j趟公交发车时间时服从约束条件，如下所示：

T = I_{1}^{a} + I_{2}^{a} + I_{3}^{a} + ..... + I_{m}^{a}; I_{\min} < I_{1}^{a}, I_{2}^{a} ... ... I_{m}^{a} < I_{m a x}

T = I_{1}^{b} + I_{2}^{b} + I_{3}^{b} + ..... + I_{n}^{b}; I_{\min} < I_{1}^{b}, I_{2}^{b} ... ... I_{n}^{b} < I_{m a x}

其中，T为优化时间段的时长，以分为单位；I_min为时间段内发车间隔的最小值，I_max为时间段内发车间隔的最大值。

作为优选，所述步骤(4)计算在换乘候车时间时服从约束条件，约束条件如下：

1)当a线路第i次车换乘b线路第j次车时，当j＜＝n时，当j＝n+1时，

2)当b线路第j次车换乘a线路第i次车时，当i＜＝m时，当i＝m+1时，

其中，m、n分别表示a线路和b线路的发车次数。

作为优选，所述步骤(5)建立的公交调度优化模型如下：

m i n {Σ_{k = 1}^{p} [Σ_{j = 1}^{n + 1} Σ_{i = 1}^{m + 1} w_{a b}^{k} \times T_{i j} + Σ_{i = 1}^{m + 1} Σ_{j = 1}^{n + 1} w_{b a}^{k} \times T_{j i}]}

其中，p表示两线路间可换乘的站点数；m、n分别表示a线路和b线路的发车次数；为a线路的车辆在换乘站点k换乘b线路的车辆的权重，由客流统计确定；T_ij表示a线路第i趟车换乘b线路第j趟车的乘客换乘等待时间；T_ji表示b线路第j趟车换乘a线路第i趟车的乘客换乘等待时间。

作为优选，所述步骤(1)中a线路、b线路的发车间隔根据实时或历史客流数据设定。

本发明的有益效果在于：本发明可以减少乘客换乘等待时间，对公交企业发展和改善整个城市的交通状况具有重要意义。

附图说明

图1是本发明实施例中a、b两线路的站点信息图；

图2是本发明实施例中a、b两线路的换乘示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于此：

实施例：如图1所示，线路a共有五个站点分别为站点1、站点2、站点3、站点4、站点5，线路b也有五个站点分别为站点6、站点7、站点8、站点9、站点10，其中a线路的站点2和b线路的站点7为同一站点，a线路的站点4和b线路的站点9为也同一站点，即a线路的站点2和b线路的站点7为可换乘站点，a线路的站点4和b线路的站点9也为可换乘站点。

一种城市公交车换乘协调调度方法为根据历史的乘客出行情况，计算各线路各个班次的发车间隔，减少线路间公交换乘总等待时间，实现公交车辆的协调调度；步骤如下：

1)本时间段内采用非等间隔发车；

a线路本时间段内的发车间隔分别为：

b线路本时间段内的发车间隔分别为：

a线路第i趟公交发车时间：

b线路第j趟公交发车时间

约束条件：

T = I_{1}^{a} + I_{2}^{a} + I_{3}^{a} + ..... + I_{m}^{a}; I_{\min} < I_{1}^{a}, I_{2}^{a} ... ... I_{m}^{a} < I_{m a x}

T = I_{1}^{b} + I_{2}^{b} + I_{3}^{b} + ..... + I_{n}^{b}; I_{\min} < I_{1}^{b}, I_{2}^{b} ... ... I_{n}^{b} < I_{m a x}

其中，x、y分别为a线路和b线路的起始发车的时间，为了方便计算可将本时间段内起始时刻辆车的发车时间转化为00:00；i、j分别表示时间段内a线路和b线路的发车班次；T为优化时间段的时长，例如优化时间段为7:00--8:00，那么T＝60min；I_min为时间段内发车间隔的最小值，I_max为时间段内发车间隔的最大值。

2)公交车到站时间计算：

a线路第i趟公交到达k换乘站点时间：

b线路第j趟公交到达k换乘站点时间：

其中，t_ak、t_bk分别表示a线路和b线路从起点到换乘站点k的行驶时间；

3)换乘等待时间计算，如图2所示：

a线路第i趟车在换乘站点k换乘b线路第j趟的换乘候车时间：

T_{i j} = [y + Σ_{f = 1}^{j - 1} I_{f}^{b} + t_{b k}] - [x + Σ_{e = 1}^{i - 1} I_{e}^{a} + t_{a k}]

b线路第j趟车在换乘站点k换乘a线路第i趟车的换乘候车时间：

T_{j i} = [x + Σ_{e = 1}^{i - 1} I_{e}^{a} + t_{a k}] - [y + Σ_{f = 1}^{j - 1} I_{f}^{b} + t_{b k}]

约束条件：

a线路第i次车换成b线路第j次车时，当j＜＝n时，当j＝n+1时，

b线路第j次车换成a线路第i次车时，当i＜＝m时，当i＝m+1时，

4)两条线路间乘客总换乘等待时间最小为目标建立公交调度优化模型，求解a、b线路各班次的发车间隔，可重新计算为：

m i n {Σ_{k = 1}^{p} [Σ_{j = 1}^{n + 1} Σ_{i = 1}^{m + 1} w_{a b}^{k} \times T_{i j} + Σ_{i = 1}^{m + 1} Σ_{j = 1}^{n + 1} w_{b a}^{k} \times T_{j i}]}

式中：p表示两线路间可换乘的站点数；m、n分别表示a线路和b线路本时间段内的发车次数，不包括起始时刻那班车；为a线路的车辆在换乘站点k换乘b线路的车辆的权重，由客流统计确定；T_ij表示a线路第i趟车换乘b线路第j趟车的乘客换乘等待时间；T_ji表示b线路第j趟车换乘a线路第i趟车的乘客换乘等待时间；

根据优化模型，求解即得到a线路和b线路优化后的各班次发车间隔，以此得到a线路和b线路的发车时刻表，实现公交调度的协调。本模型的特点是在发车时间段内如7:00--8:00，那么起始时刻和结束时刻即7:00和8:00都刚好有公交车发出。

在实际运用中，公交车的发车间隔要合理，发车间隔太小容易造成交通拥堵、串车等情况且不利于公交企业的成本控制，发车间隔不宜过大，否则可能造成乘客候车时间过长，不能满足乘客的出行需求。

以上的所述乃是本发明的具体实施例及所运用的技术原理，若依本发明的构想所作的改变，其所产生的功能作用仍未超出说明书及附图所涵盖的精神时，仍应属本发明的保护范围。

Claims

1.一种城市公交车换乘协调调度方法，其特征在于，包括步骤如下：

2.根据权利要求1所述的一种城市公交车换乘协调调度方法，其特征在于：所述步骤(2)计算a线路第i趟公交发车时间与b线路第j趟公交发车时间时服从约束条件，如下所示：

T = I_{1}^{a} + I_{2}^{a} + I_{3}^{a} + ..... + I_{m}^{a}; I_{\min} < I_{1}^{a}, I_{2}^{a} ..... I_{m}^{a} < I_{\max}

T = I_{1}^{b} + I_{2}^{b} + I_{3}^{b} + ..... + I_{n}^{b}; I_{\min} < I_{1}^{b}, I_{2}^{b} ...... I_{n}^{b} < I_{\max}

3.根据权利要求1所述的一种城市公交车换乘协调调度方法，其特征在于：所述步骤(4)计算在换乘候车时间时服从约束条件，约束条件如下：

其中，m、n分别表示a线路和b线路的发车次数。

4.根据权利要求1所述的一种城市公交车换乘协调调度方法，其特征在于：所述步骤(5)建立的公交调度优化模型如下：

\min {Σ_{k = 1}^{p} [Σ_{j = 1}^{n + 1} Σ_{i = 1}^{m + 1} w_{a b}^{k} \times T_{i j} + Σ_{i = 1}^{m + 1} Σ_{j = 1}^{n + 1} w_{b a}^{k} \times T_{j i}]}

5.根据权利要求1所述的一种城市公交车换乘协调调度方法，其特征在于：所述步骤(1)中a线路、b线路的发车间隔根据实时或历史客流数据设定。