CN110148297B - 一种使用班车接驳的停车换乘系统及优化方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种使用班车接驳的停车换乘系统及优化方法，包括自驾段、换乘中心、班车段；换乘中心包括通道连通的地下停车场和地上候车室，候车室接班车专属运行道；自驾段，为乘客自驾车辆往返地下停车场；班车段，包括若干班车线路，为乘客自候车室直达目的地；目的地，包括市区停车点，为写字楼或大型商场的停车场。同时，建立班车发车间隔模型，以乘客候车时间成本、乘客车内时间成本，班车运营成本为指标，并结合约束条件，提高停车换乘的服务水平、减少出行时间、优化发车间隔，以吸引更多出行者选择停车换乘出行模式，减少私家车进入城市中心的比例，缓解城市内部交通压力，提高交通效率，同时降低乘客的出行成本，并起到节能减排的效果。

Description

一种使用班车接驳的停车换乘系统及优化方法

技术领域

本发明涉及一种换乘系统，具体涉及一种使用班车接驳的停车换乘系统及优化方法，属于交通停车换乘系统设计技术领域。

背景技术

随着小汽车保有量逐年攀升和城市郊区化不断发展，城市外围居民出行呈现出行距离不断增长、机动化出行比例不断增加的趋势，随之带来的城市中心交通拥堵、停车困难等问题日益严重。

现有出行方式存在一定的不足：私家车出行成本高、加剧道路拥堵、停车困难；公共交通在服务远距离出行存在时效性差、舒适性低、可达性差等缺点；

停车换乘指的是出行者将私家车开至城市外围停车场，然后换乘公共交通进入城市中心，现有停车换乘系统主要存在停车换乘设施利用率不高、出行吸引力低等缺点及；目前，已有某些公司采用班车接送员工通勤出行，已取得较好成效，但服务人群仅限于公司内部员工，服务范围较窄，且出发点分布范围广，运营成本高，难以向社会推广。

为解决以上问题，需要从以下几个方面进行设计：(1)对停车换乘系统进行合理设计；(2)为出行者规划合理停车换乘流程；(3)将班车接驳理念融入停车换乘系统之中；(4)对融入班车接驳的停车换乘系统进行优化设计。

针对上述问题，现有的解决方案：如专利号CN201710119689.3，提供一种停车换乘路径规划方法和装置：根据用户输入的起终点位置和导航条件确定停车换乘过程的中间换乘点的停车场，规划出具有从停车场至换乘点路线的多条完整的停车换乘路径，从而提升停车换乘的效率。

但该专利只是为出行者从多条停车换乘路线中选择了最优路线，并没有缩短停车换乘过程中的停车时间、换乘时间及换乘公共交通后的出行时间。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种可以缓解交通压力，减少出行时间的使用班车接驳的停车换乘系统及优化方法。

为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：

一种使用班车接驳的停车换乘系统，包括自驾段、换乘中心、班车段；

所述换乘中心包括通道连通的地下停车场和地上候车室，候车室接班车专属运行道；

所述自驾段，为乘客自驾车辆往返地下停车场；

所述班车段，包括若干班车线路，为乘客自候车室直达目的地；所述目的地，包括市区停车点，为写字楼或大型商场的停车场。

上述通道包括并行的步行通道和手扶电梯。

上述换乘中心配置班车专属运行通道。

上述候车室设有播报发车信息的电子屏幕。

上述的一种使用班车接驳的停车换乘系统的优化方法，以乘客候车时间成本X₁、乘客车内时间成本X₂、班车运营成本X₃为指标，建立班车发车间隔模型，包括以下步骤：

S1、乘客等车时间成本X₁：

第k时间段乘客在换乘站的等车时间为：

式1中，λ_k为第k时间段内的乘客到达率，可利用历史调查数据确定(人/min)；t_k为第k时间段的时长(min)；Δt_k为第k时间段内的发车间隔(min/车)；

在K个k时段内，乘客总的等车时间成本X₁为：

式2中，γ为单位乘客等待时间损失费用，可由城市居民的人均日工资折算为人均每分钟的费用损失得到(元/人·min)；K为时间段个数；

S2、乘客车内时间成本X₂：

乘客的车内费用总和＝乘客车内时间*单位乘客车内费用，可知，在班车中途不停靠的情况下，乘客的车内时间为乘客从停车换乘点到目的地的车内时间，即：

式3中，T_L为班车在线路上平均运行时间，可结合具体班车线路总长度及班车平均运行速度确定(min)；

S3、班车公司运营成本X₃：

运营成本以可变成本计，包括直接费用和间接费用；直接费用包括驾驶员工资、燃油、车辆折旧；间接费用包括管理费用、维护费用等。

所述可变成本以单车成本为函数计；

所述单车成本再以单车行驶距离为函数计，即：

式4中，F_k为第k时间段内的发车次数，

μ为公交车每公里运营成本，包括了燃油费、工作人员工资、车辆折旧费、维修费用以及其他费用(元/km)，运营者可提供相应数据；L为班车线路总长度(km)；

上述的一种使用班车接驳的停车换乘系统的优化方法，还包括约束条件：

所述约束条件包括班车发车间隔约束、班车平均满载率约束、运营收入约束；

A1、发车间隔约束

班车的发车时间包括早高峰、晚高峰及平峰阶段，各阶段发车间隔不同。

参考《城市公共汽电车客运服务》，

考虑到早高峰、晚高峰阶段等车乘客较多，发车间隔时间过长易造成乘客损失，故Δt_max应取一个较小的值，综合考虑班车运营公司以及乘客的利益，推荐Δt_max＝8min；

平峰阶段，等车乘客较少，Δt_max取值可适当增大，推荐Δt_max＝15min；考虑班车公司运营收入，班车发车间隔不可能趋近于无限小，推荐Δt_min＝2min。在实际应用过程中，可参考实际运营状况，对发车间隔范围做出相应修正，即：

Δt_kmin≤Δt_k≤Δt_kmax (式5)

式5中，Δt_kmin为第k时间段内的发车间隔最小值(min)；Δt_kmax为第k时间段内的发车间隔最大值(min)；

A2、平均满载率约束

为保证班车运营公司的运营成本，在调度周期内，所有班车的平均满载率不低于期望平均满载率，参考现有公交车期望满载率为50％，定制公交期望满载率为70％，推荐班车的期望平均满载率ψ＝60％；

运营者可综合考虑自身利益以及乘客乘车体验对期望平均满载率进行调整，在平峰阶段，可适当降低取值，即：

式6中，Q为每辆班车可提供的座位数；ψ为期望平均满载率；

A3、运营收入约束

班车运营公司的运营成本至少与其收益平衡，即：

式7中，δ为单位乘客票价(元)；

A4、基于班车发车间隔模型，考虑乘客和班车运营公司的双重利益，以乘客等车时间成本最小、乘客车内时间成本最小、班车公司运营成本至少与收益平衡为目标，加权最小为目标函数；

在模型中引入加权系数ω，保证ω₁+ω₂+ω₃＝1，计算侧重不同利益主体时的发车时间间隔：

ω₁+ω₂权重值较大时，以保障乘客利益为主，缩短乘客等车时间，减少乘客等待成本；

ω₃值较大时，在调度中侧重考虑企业经济效益；

赋予ω不同权重，通过遗传算法对下列多目标函数进行求解，可得到不同权重下最优班车发车方案，即：

minX＝ω₁X₁+ω₂X₂+ω₃X₃ (式8)

本发明的有益之处在于：

本发明的一种使用班车接驳的停车换乘系统及优化方法，基于现有城市的拓展，外围郊区住宅化，市中心商业、办公集中化的趋势，以自驾、换乘中心结合直达班车的模式，构成班车接驳的停车换乘系统；以吸引更多出行者选择停车换乘出行模式，减少私家车进入城市中心的比例，缓解城市内部交通压力，提高交通效率，同时降低乘客的出行成本，并起到节能减排的效果。

本发明的优化方法以乘客候车时间、乘客车内时间以及班车运营成本为指标，结合约束条件，以达到减少了出行者停车、步行、候车、乘车的时间，提高停车换乘系统的整体服务水平，并在保证班车公司收益的同时，降低出行者的出行成本；通过对停车换乘系统、对停车换乘流程和班车发车间隔进行模型设计，在一定程度上提高出行两端的停车、上车效率、优化发车间隔、减少出行时间、降低出行成本、提高出行舒适度，从而增加停车换乘出行的吸引力，缓解城市交通压力。

附图说明

图1为本发明的一种使用班车接驳的停车换乘系统及优化方法的示意图。

图2为本发明的一种使用班车接驳的停车换乘系统的示意图。

图3为本发明的商业中心换乘点的示意图。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明作具体的介绍。

出行者(乘客)根据自己将要前往的目的地，自驾车至就近的换乘点，在地下停车场停车后，通过步行通道和手扶电梯至地上候车室，在候车室的候车区休息，通过电子屏幕获得班车的发车信息，班车到来后排队、依次检票上车。

班车从主干道经过匝道驶入换乘中心，沿班车专属运行通道行驶至候车室门口，待乘客上车完毕后，继续沿班车专属运行通道行驶至换乘中心出入口匝道，进而汇入主干道，行驶过程中无停靠，直接将乘客运送至目的地，运输途中无停靠。

到达城市中心后，借助市中心大型商场或大型写字楼停车，该停车点辐射周围片区的乘客需求。与大型商场或大型写字楼合作共赢，既充分利用现有的场地资源及其交通优势，同时又为商场或写字楼提高人流量。

乘客在返程时，先到达大型商场或写字楼的班车停靠点候车，待班车到达后，乘坐班车直接到达换乘中心，后到达停车场，取车后自驾往返程。

在班车运营方面，以乘客等车时间成本、乘客车内时间成本以及班车运营成本为指标，并将这些指标转化为实际成本作为班车发车间隔模型的目标函数；以成本最小作为优化目标，以班车发车间隔、班车平均满载率以及运营成本为约束条件，确定出班车发车间隔并规划发车时刻表；

班车发车间隔模型的目标函数的表达为：

minX＝ω₁X₁+ω₂X₂+ω₃X₃ (式8)

在模型中引入加权系数ω，保证ω₁+ω₂+ω₃＝1，计算侧重不同利益主体时的发车时间间隔：ω₁+ω₂权重值较大时，以保障乘客利益为主，缩短乘客等车时间，减少乘客等待成本；ω₃值较大时，在调度中侧重考虑企业经济效益。赋予ω不同权重，通过遗传算法对下列多目标函数进行求解，可得到不同权重下最优班车发车方案。通过以上技术方案，班车发车间隔得到优化，出行者侯车、乘车所耗费的时间大大减少，同时班车运营公司收益得到保障。

考虑乘客的舒适度、方便及安全，全车一人一座，坐满即禁止上车，车内具备空调、WIFI、充电端口等设施，快速直达，中间无停靠，班车往返于停车换乘中心及市内大型商场或写字楼之间，满足出行者下车后可立刻到达目的地的需求。

在分析调度实际过程的基础上，由于班车调度受多种环境因素的影响，因此在进行模型的建立时，需要对外部的环境进行理想化概括，包括如下假设：

1)、班车车型一致，换乘中心的候车环境基本相同；

2)、道路环境畅通，无交通事故的发生，班车按时刻表依次发车，依次到达；

3)、在给定的时间段内，班车发车间隔时间固定；

4)、在给定的时间段内，乘客均能成功搭乘班车，不存在二次候车现象；

5)、客流需求独立于发车频率，不受发车频率的影响；

6)、线路客流需求独立，不受相邻线路运行状况的影响。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (2)

1.一种使用班车接驳的停车换乘系统的优化方法，其特征在于，针对某一条班车线路，以乘客候车时间成本X₁、乘客车内时间成本X₂，及班车运营成本X₃为指标，建立班车发车间隔模型，包括以下步骤：

S1、乘客等车时间成本X₁：

第k时间段乘客在换乘站的等车时间为：

式1中，λ_k为第k时间段内的乘客到达率，可利用历史调查数据确定，单位为人/min；t_k为第k时间段的时长，单位为min；Δt_k为第k时间段内的发车间隔，单位为min/车；

在K个k时段内，乘客的总等车时间成本X₁为：

式2中，γ为单位乘客时间损失费用，可由城市居民的人均日工资折算为人均每分钟的费用损失得到，单位为元/人·min；K为时间段个数；

S2、乘客车内时间成本X₂：

乘客的车内费用总和＝乘客车内时间*单位乘客车内费用，可知，在班车中途不停靠的情况下，乘客的车内时间为乘客从停车换乘点到目的地的车内时间，即：

式3中，T_L为班车在线路上平均运行时间，可结合具体班车线路长度及班车平均运行速度确定，单位为min；

S3、班车公司运营成本X₃：

运营成本以可变成本计，包括直接费用和间接费用；直接费用包括驾驶员工资、燃油、车辆折旧；间接费用包括管理费用、维护费用；

所述可变成本以单车成本为函数计；

所述单车成本再以单车行驶距离为函数计，即：

式4中，F_k为第k时间段内的发车次数，

μ为公交车每公里运营成本，包括燃油费、工作人员工资、车辆折旧费、维修费用，单位为元/km；L为班车线路总长度，单位为km。

2.根据权利要求1所述的一种使用班车接驳的停车换乘系统的优化方法，其特征在于，还包括约束条件：

所述约束条件包括班车发车间隔约束、班车平均满载率约束、运营收入约束；

A1、发车间隔约束

班车的发车时间包括早高峰、晚高峰及平峰阶段，各阶段发车间隔不同；

早高峰、晚高峰阶段等车乘客较多，发车间隔时间过长易造成乘客损失，Δt_max应取一个较小的值，综合考虑班车运营公司以及乘客的利益，推荐Δt_max＝8min；

平峰阶段，等车乘客较少，Δt_max取值可适当增大，推荐Δt_max＝15min；考虑班车公司运营收入，班车发车间隔不可能趋近于无限小，推荐Δt_min＝2min；在实际应用过程中，可参考实际运营状况，对发车间隔范围做出相应修正，即：

Δt_kmin≤Δt_k≤Δt_kmax (式5)

式5中，Δt_kmin为第k时间段内的发车间隔最小值，单位为min；Δt_kmax为第k时间段内的发车间隔最大值，单位为min；

A2、平均满载率约束

为保证班车运营公司的运营成本，在调度周期内，所有班车的平均满载率不低于期望平均满载率，参考现有公交车期望满载率为50％，定制公交期望满载率为70％，推荐班车的期望平均满载率ψ＝60％；

运营者可综合考虑自身利益以及乘客乘车体验对期望平均满载率进行调整，在平峰阶段，可适当降低取值，即：

式6中，Q为每辆班车可提供的座位数；ψ为期望平均满载率；

A3、运营收入约束

班车运营公司的运营成本至少与其收益平衡，即：

式7中，δ为单位乘客票价(元)；

A4、基于班车发车间隔模型，考虑乘客和班车运营公司的双重利益，以乘客等车时间成本最小、乘客车内时间成本最小、班车公司运营成本至少与收益平衡为目标，加权最小为目标函数；

在模型中引入加权系数ω，保证ω₁+ω₂+ω₃＝1，计算侧重不同利益主体时的发车时间间隔：

ω₁+ω₂权重值较大时，以保障乘客利益为主，缩短乘客等车时间，减少乘客等待成本；

ω₃值较大时，在调度中侧重考虑企业经济效益；

赋予ω不同权重，通过遗传算法对下列多目标函数进行求解，可得到不同权重下最优班车发车方案，即：

min X＝ω₁X₁+ω₂X₂+ω₃X₃ (式8)

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