CN105679076A - 一种城市公交车换乘协调调度方法 - Google Patents

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杜建波
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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,tak、tbk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;Imin为时间段内发车间隔的最小值,Imax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 { &Sigma; k = 1 p &lsqb; &Sigma; j = 1 n + 1 &Sigma; i = 1 m + 1 w a b k &times; T i j + &Sigma; i = 1 m + 1 &Sigma; j = 1 n + 1 w b a k &times; T j i &rsqb; }
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;Tij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;Tji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;Imin为时间段内发车间隔的最小值,Imax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,tak、tbk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 = &lsqb; y + &Sigma; f = 1 j - 1 I f b + t b k &rsqb; - &lsqb; x + &Sigma; e = 1 i - 1 I e a + t a k &rsqb;
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 = &lsqb; x + &Sigma; e = 1 i - 1 I e a + t a k &rsqb; - &lsqb; y + &Sigma; f = 1 j - 1 I f b + t b k &rsqb;
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 { &Sigma; k = 1 p &lsqb; &Sigma; j = 1 n + 1 &Sigma; i = 1 m + 1 w a b k &times; T i j + &Sigma; i = 1 m + 1 &Sigma; j = 1 n + 1 w b a k &times; T j i &rsqb; }
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;Tij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;Tji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 (5)

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:
(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,tak、tbk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。
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
其中,T为优化时间段的时长,以分为单位;Imin为时间段内发车间隔的最小值,Imax为时间段内发车间隔的最大值。
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:
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。
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 { &Sigma; k = 1 p &lsqb; &Sigma; j = 1 n + 1 &Sigma; i = 1 m + 1 w a b k &times; T i j + &Sigma; i = 1 m + 1 &Sigma; j = 1 n + 1 w b a k &times; T j i &rsqb; }
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;Tij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;Tji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。
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。
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