CN111275970A - 一种考虑实时公交信息的最优线路规划方法 - Google Patents

一种考虑实时公交信息的最优线路规划方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111275970A
CN111275970A CN202010096396.XA CN202010096396A CN111275970A CN 111275970 A CN111275970 A CN 111275970A CN 202010096396 A CN202010096396 A CN 202010096396A CN 111275970 A CN111275970 A CN 111275970A
Authority
CN
China
Prior art keywords
station
transfer
starting
line
time
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202010096396.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN111275970B (zh
Inventor
丁建勋
赵振兴
郭宁
雍锐
齐傲
蔡智
夏宇凡
李祥琦
龙建成
石琴
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hefei University of Technology
Original Assignee
Hefei University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hefei University of Technology filed Critical Hefei University of Technology
Priority to CN202010096396.XA priority Critical patent/CN111275970B/zh
Publication of CN111275970A publication Critical patent/CN111275970A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111275970B publication Critical patent/CN111275970B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08G—TRAFFIC CONTROL SYSTEMS
    • G08G1/00—Traffic control systems for road vehicles
    • G08G1/01—Detecting movement of traffic to be counted or controlled
    • G08G1/0104—Measuring and analyzing of parameters relative to traffic conditions
    • G08G1/0125—Traffic data processing
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08G—TRAFFIC CONTROL SYSTEMS
    • G08G1/00—Traffic control systems for road vehicles
    • G08G1/01—Detecting movement of traffic to be counted or controlled
    • G08G1/0104—Measuring and analyzing of parameters relative to traffic conditions
    • G08G1/0137—Measuring and analyzing of parameters relative to traffic conditions for specific applications
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08G—TRAFFIC CONTROL SYSTEMS
    • G08G1/00—Traffic control systems for road vehicles
    • G08G1/09—Arrangements for giving variable traffic instructions
    • G08G1/0962—Arrangements for giving variable traffic instructions having an indicator mounted inside the vehicle, e.g. giving voice messages
    • G08G1/0968—Systems involving transmission of navigation instructions to the vehicle
    • G08G1/096833—Systems involving transmission of navigation instructions to the vehicle where different aspects are considered when computing the route

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)

Abstract

本发明公开了一种考虑实时公交信息的最优线路规划方法，是根据用户出行的出发站点和目的站点，结合实时公交信息，将时间作为虚拟节点获取用户出行的原始公交网络，并基于此网络进行扩展，得到扩展后公交网络后，利用组合动态规划方法，考虑用户在出发站点和中转站点的等待时间权重和站与站之间的行驶权重，从而得到出行时间最短的出行方案；对于晚间出行的用户，可利用此网络反推得到最晚出发时间。本发明能降低用户公共出行的不确定性，使用户出行方案更具有人性化，很大程度上提高用户的时间利用效率。

Description

一种考虑实时公交信息的最优线路规划方法
技术领域
本发明属公共交通领域，具体的说是一种考虑实时公交信息的最优线路规划方法。
背景技术
在公交网络比较成熟的城市，出发点至目的地往往有多条路线，人们会使用现有地图APP选择时间最短的出行路线。
在现有的技术中，地图APP将会根据用户输入的出发点和目的地，在地图中规划多条出行路线，每条路线所需总时间为用户此时位置到达出发站点的步行时间、出发站点到目的站点的行驶时间、目的站点到达目的地的步行时间之和，并按照时间长短进行排序供用户选择。
在现有的技术中，公交地图系统仅考虑抽象的、空间上的站与站之间的联系，在推荐出行路线时往往以步行时间最短、出行总时间最短作为推荐依据。
目前的公交出行路线规划存在以下不足：
路线总时间计算误差较大，未考虑用户在出发站点和中转站点等待车辆到达的时间；
对于换乘路线时间的计算，未考虑前后两条路线之间的衔接，不能反映不同时刻换乘路线时间的波动性；
对于夜间出行的用户，没有较准确的最晚出发时间作为参考。
发明内容
本发明是为了解决上述现有技术存在的不足之处，提出一种考虑实时公交信息的最优线路规划方法，以期能降低用户公共出行的不确定性，使用户出行方案更具有人性化，很大程度上提高了用户的时间利用效率。
本发明为达到上述发明目的，采用如下技术方案：
本发明一种考虑实时公交信息的最优线路规划方法的特点是按如下步骤进行：
步骤一、获取用户出行的原始公交网络：
根据用户出行的起始站点o和目的站点d，得到用户出行的原始公交网络G＝(V,A)，其中V为站点集，且V＝{o,M,d}；M为换乘站点集合，且M＝{M1,M2,…,Mk,…，MK}，其中，Mk为第k个换乘站点，k＝1,2,…,K，K为换乘站点的总数；A为原始公交网络G中的线路集合，且A＝{L,FL,AL}，其中，L为所述起始站点o和目的站点d之间直达的线路集合，且L＝{l1,l2,…,ln,…lN}，ln为所述起始站点o和目的站点d之间的第n条直达线路，n＝1,2,…,N，N为直达线路的总数；FL为从所述起始站点o到换乘站点集合M中各个换乘站点的线路集合，且FL＝{FL1,FL2,…,FLk,…FLK}，其中，FLk为从所述起始站点o到第k个换乘站点Mk的进站线路集，且
Figure BDA0002385381280000021
其中，
Figure BDA0002385381280000022
为从所述起始站点o到第k个换乘站点Mk的第i条进站线路，i＝1,2,…,Ik，Ik为从所述起始站点o到第k个换乘站点Mk的进站线路总数；AL为从换乘站点集合M到目的站点d的出站线路集合，且AL＝{AL1,AL2,…,ALk,…ALK}，ALk为从所述第k个换乘站点Mk到目的站点d的出站线路集合，且
Figure BDA0002385381280000023
其中，
Figure BDA0002385381280000024
为从所述第k个换乘站点Mk到目的站点d的第j条出站线路，j＝1,2,…,Jk，Jk为从k个换乘站点Mk到目的站点d的出站线路总数；
步骤二、基于原始公交网络G获取扩展公交网络：
2.1由所述站点集V得到扩展后的站点集V′＝{O,M′}：
步骤2.1.1将所述线路集合A中从起始站点o出发的第n条直达线路ln和所述从起始站点o到第k个换乘站点Mk的第i条进站线路
Figure BDA0002385381280000025
对应的虚拟出发节点分别记为
Figure BDA0002385381280000026
和
Figure BDA0002385381280000027
从而将从起始站点o出发的所有直达线路以及从起始站点o到所有换乘站点的所有进站线路所对应的虚拟出发节点与所述起始站点o共同构成起始站点集O；
步骤2.1.2将所述线路集合A中第k个换乘站点Mk的第i条进站线路
Figure BDA0002385381280000028
对应的虚拟到达节点记为
Figure BDA0002385381280000029
从第k个换乘站点Mk到目的站点d的第j条出站线路
Figure BDA00023853812800000210
对应的虚拟出发节点记为
Figure BDA00023853812800000211
从而将从起始站点o到第k个换乘站点Mk的所有进站线路对应的虚拟到达节点以及从第k个换乘站点Mk到目的站点d的所有出站线路对应的虚拟出发节点构成第k个换乘站点集合M′k；进而得到所有换乘站点集合M′＝{M′k|k＝1,2,…,K}；
2.2构建新的线路集合A′，从而生成扩展公交网络G′＝(V′,A′)：
定义
Figure BDA00023853812800000212
表示以起始站点o为起点，以第n条直达线路ln对应的虚拟出发节点
Figure BDA00023853812800000213
为终点的等待弧；定义
Figure BDA00023853812800000214
表示以起始站点o为起点，以第k个换乘站点Mk的第i条进站线路
Figure BDA00023853812800000215
对应的虚拟出发节点
Figure BDA00023853812800000216
为终点的等待弧；从而得到起始站点集O的等待弧集，记为
Figure BDA00023853812800000217
定义
Figure BDA0002385381280000031
表示以第k个换乘站点Mk的第i条进站线路
Figure BDA0002385381280000032
的虚拟到达节点
Figure BDA0002385381280000033
为起点，以第k个换乘站点Mk的第j条出站线路
Figure BDA0002385381280000034
的虚拟出发节点
Figure BDA0002385381280000035
为终点的等待弧；从而得到第k个换乘站点集合M′k的等待弧集，记为
Figure BDA0002385381280000036
进而得到所有换乘站点集合M′的等待弧集，记为
Figure BDA0002385381280000037
由起始站点集O的等待弧集WLO和所有换乘站点集合M′的等待弧集WLM构成总等待弧集WL，即WL＝{WLO,WLM}；
定义
Figure BDA0002385381280000038
表示以第n条直达线路ln的虚拟出发节点
Figure BDA0002385381280000039
为起点，以目的站点d为终点的行驶弧，从而得到以所有直达线路的虚拟出发节点为起点，以目的站点d为终点的行驶弧集，记为
Figure BDA00023853812800000310
定义
Figure BDA00023853812800000311
表示以第k个换乘站点Mk的第i条进站线路
Figure BDA00023853812800000312
的虚拟出发节点
Figure BDA00023853812800000313
为起点，以第k个换乘站点Mk的第i条进站线路
Figure BDA00023853812800000314
的虚拟到达节点
Figure BDA00023853812800000315
为终点的行驶弧，从而得到以所有换乘站点的所有进站线路的虚拟出发节点为起点，以所有换乘站点的所有进站线路的虚拟到达节点为终点的行驶弧集，记为
Figure BDA00023853812800000316
定义
Figure BDA00023853812800000317
表示以第k个换乘站点Mk的第j条出站线路
Figure BDA00023853812800000318
的虚拟出发节点
Figure BDA00023853812800000319
为起点，以目的站点d为终点的行驶弧，从而得到以所有换乘站点的所有出站线路的虚拟出发节点为起点，以目的站点d为终点的行驶弧集，记为
Figure BDA00023853812800000320
由以所有直达线路的虚拟出发节点为起点以目的站点d为终点的行驶弧集L′、以所有换乘站点的所有进站线路的虚拟出发节点为起点以所有换乘站点的所有进站线路的虚拟到达节点为终点的行驶弧集FL′、以所有换乘站点的所有出站线路的虚拟出发节点为起点以目的站点d为终点的行驶弧集AL′构成总行驶弧集RL，即RL＝{L′,FL′,AL′}；
由总等待弧集WL和总行驶弧集RL构成新的线路集合，记为A′＝{WL,RL}；
步骤三、计算扩展公交网络上等待弧与行驶弧的权重：
步骤3.1、设定用户到达起始站点o的时刻为to，同时将实时公交信息和路况信息添加到扩展公交网络G′＝(V′,A′)中；
步骤3.2、将新的线路集合A′中的行驶弧和等待弧赋予相应的权重ω，从而得到赋权有向图G″＝(V′,A′,ω)，其中权重ω包括：
Figure BDA0002385381280000041
令起始站点集O的等待弧集WLO的权重
Figure BDA0002385381280000042
表示用户乘坐第n条直达线路ln上在时刻to后最先到达起始站点o的公交车所需要等待的时间，即
Figure BDA0002385381280000043
其中，
Figure BDA0002385381280000044
表示在时刻to后第n条直达线路ln上的最先到达起始站点o的公交车到达o的时刻，如果在用户到达起始站点o的时刻to后在第n条直达线路ln上不再有公交车，则令
Figure BDA0002385381280000045
令起始站点集O的等待弧集WLO的权重
Figure BDA0002385381280000046
表示用户乘坐第k个换乘站点Mk的第i条进站线路
Figure BDA0002385381280000047
上最先到达起始站点o的公交车所需要等待的时间，即
Figure BDA0002385381280000048
其中，
Figure BDA0002385381280000049
表示在时刻to后第k个换乘站点Mk的第i条进站线路
Figure BDA00023853812800000410
上最先到达起始站点o的公交车到达o的时刻，如果时刻to后在第k个换乘站点Mk的第i条进站线路
Figure BDA00023853812800000411
上不再有公交车，则令
Figure BDA00023853812800000412
令换乘站点集合M′的等待弧集WLM的权重
Figure BDA00023853812800000413
表示用户乘坐第k个换乘站点Mk的第i条进站线路
Figure BDA00023853812800000414
上的公交车到达Mk后，用户乘坐第k个换乘站点Mk的第j条出站线路
Figure BDA00023853812800000415
上最先到达Mk的公交车所需要等待的时间，即
Figure BDA00023853812800000416
其中，
Figure BDA00023853812800000417
为时刻to后最先到达起始站点o的公交车经过第k个换乘站点Mk的第i条进站线路
Figure BDA00023853812800000418
到达第k个换乘站点Mk的时刻，
Figure BDA00023853812800000419
表示在时刻
Figure BDA00023853812800000420
之后在第k个换乘站点Mk的第j条出站线路
Figure BDA00023853812800000421
上最先到达Mk时刻，如果时刻
Figure BDA00023853812800000422
后不再有到达第k个换乘站点Mk且经过第k个换乘站点Mk的第j条出站线路
Figure BDA00023853812800000423
的公交车，则令
Figure BDA00023853812800000424
令以所有直达线路的虚拟出发节点为起点，以目的站点d为终点的行驶弧集L′的权重
Figure BDA00023853812800000425
表示用户乘坐最先到达起始站点o的公交车在第n条直达线路ln上基于实时路况的行驶时间，即
Figure BDA00023853812800000426
其中，
Figure BDA00023853812800000427
为小汽车基于实时路况下经过第n条直达线路ln的行驶时间，μ为换算系数，且μ＞1，
Figure BDA00023853812800000428
为第n条直达线路ln上的公交车站个数且不包括起始站点o和目的站点d，T为公交车在每个车站的平均停靠时间；
令以所有换乘站点的所有进站线路的虚拟出发节点为起点，以所有换乘站点的所有进站线路的虚拟到达节点为终点的行驶弧集FL′的权重
Figure BDA0002385381280000051
表示用户乘坐最先到达起始站点o的公交车在第k个换乘站点Mk的第i条进站线路
Figure BDA0002385381280000052
上基于实时路况的行驶时间，即
Figure BDA0002385381280000053
其中，
Figure BDA0002385381280000054
为小汽车基于实时路况下经过第k个换乘站点Mk的第i条进站线路
Figure BDA0002385381280000055
的行驶时间，μ为换算系数，且μ＞1，
Figure BDA0002385381280000056
为第k个换乘站点Mk的第i条进站线路
Figure BDA0002385381280000057
上的公交车站个数且不包括起始站点o和第k个换乘站点Mk，T为公交车在每个车站的平均停靠时间；
令以所有换乘站点的所有出站线路的虚拟出发节点为起点以目的站点d为终点的行驶弧集AL′的权重
Figure BDA0002385381280000058
表示用户乘坐最先到达第k个换乘站点Mk的公交车在第j条出站线路
Figure BDA0002385381280000059
上基于实时路况的行驶时间，即
Figure BDA00023853812800000510
其中，
Figure BDA00023853812800000511
为小汽车基于实时路况下经过第k个换乘站点Mk的第j条出站线路
Figure BDA00023853812800000512
的行驶时间，μ为换算系数，且μ＞1，
Figure BDA00023853812800000513
为第k个换乘站点Mk的第j条出站线路
Figure BDA00023853812800000514
上的公交车站个数，且不包括第k个换乘站点Mk和目的站点d，T为公交车在每个车站的平均停靠时间；
步骤四、使用组合动态规划算法在加载权重信息后的扩展公交网络图G″＝(V′,A′,ω)中寻找从起始站点o至目的站点d的最优路径：
步骤4.0、将赋权有向图G″＝(V′,A′,ω)按照是否存在换乘线路分为直达线路网络和换乘线路网络以及混合线路网络，若赋权有向图G″＝(V′,A′,ω)为直达线路网络，则执行步骤4.1和步骤4.3；若赋权有向图G″＝(V′,A′,ω)为换乘线路网络，则执行步骤4.2和步骤4.3；若赋权有向图G″＝(V′,A′,ω)为混合线路网络，则执行步骤4.1至步骤4.3；
步骤4.1、直达线路网络的最优路径获取：
步骤4.1.1、令a表示当前阶段，令状态变量sa表示当前阶段a之初可能的节点位置，决策变量ua表示当前阶段a之初可能选择的弧，定义指标函数Va(s1,u1,…sa-1,ua-1,sa)为当前阶段a之前选择的所有公交线路对应的等待弧和行驶弧的权重之和，令最优值函数fa(sa)＝min{Va(s1,u1,…sa-1,ua-1,sa)}，定义边界条件f1(s1)＝0；
当a＝1时，初始化sa为起始站点o；
当a＝2时，初始化sa为起始站点o出发的所有直达线路所对应的虚拟出发节点；
当a＝3时，初始化sa为目的站点d；
步骤4.1.2、令n＝1；
步骤4.1.3、计算
Figure BDA0002385381280000061
步骤4.1.4、将n+1赋值给n，判断n＞N是否成立，若成立，执行步骤4.1.5，否则，执行步骤4.1.3；
步骤4.1.5、计算
Figure BDA0002385381280000062
令ln *为
Figure BDA0002385381280000063
中最小元素对应状态变量的线路；
步骤4.2、换乘线路网络的最优路径获取：
步骤4.2.1、令a表示当前阶段，令状态变量sa表示当前阶段a之初可能的节点位置，决策变量ua表示当前阶段a之初可能选择的弧，定义指标函数Va(s1,u1,…sa-1,ua-1,sa)为当前阶段a之前选择的所有公交线路对应的等待弧和行驶弧的权重之和，令最优值函数fa(sa)＝min{Va(s1,u1,…sa-1,ua-1,sa)}，定义边界条件f1(s1)＝0；
当a＝1时，初始化sa为起始站点o；
当a＝2时，初始化sa为从起始站点o到所有换乘站点的所有进站线路所对应的虚拟出发节点；
当a＝3时，初始化sa为从起始站点o到所有换乘站点的所有进站线路所对应的虚拟到达节点；
当a＝4时，初始化sa为从所有换乘站点到目的站的的所有出站线路所对应的虚拟出发节点；
当a＝5时，初始化sa为目的站点d；
步骤4.2.2、令k＝1；
步骤4.2.3、令i＝1；
步骤4.2.4、计算
Figure BDA0002385381280000064
和
Figure BDA0002385381280000065
步骤4.2.5、将i+1赋值给i，判断i＞Ik是否成立，若成立，则执行步骤4.2.6，否则，执行步骤4.2.4；
步骤4.2.6、将k+1赋值给k，判断k＞K是否成立，若成立，则执行步骤4.2.7，否则，执行步骤4.2.3；
步骤4.2.7、令k＝1；
步骤4.2.8、令j＝1；
步骤4.2.9、计算
Figure BDA0002385381280000071
令
Figure BDA0002385381280000072
为
Figure BDA0002385381280000073
中最小元素对应状态变量的进站线路；
步骤4.2.10、将j+1赋值给j，判断j＞Jk是否成立，若成立，则执行步骤4.2.11，否则，执行步骤4.2.9；
步骤4.2.11、将k+1赋值给k，判断k＞K是否成立，若成立，则执行步骤4.2.12，否则，执行步骤4.2.8；
步骤4.2.12、计算
Figure BDA0002385381280000074
令
Figure BDA0002385381280000075
为
Figure BDA0002385381280000076
中最小元素对应状态变量的出站线路；
步骤4.3、综合比较直达线路与换乘线路的行程时间，从而得到将赋权有向图G″＝(V′,A′,ω)的最优路径：
若f3(d)≤f5(d)或赋权有向图G″＝(V′,A′,ω)为直达线路网络时，选择直达线路，最优直达线路为从起始站点o乘坐直达线路ln *上的公交车至目的站点d，记为
Figure BDA0002385381280000077
若f3(d)＞f5(d)或赋权有向图G″＝(V′,A′,ω)为换乘线路网络时，选择换乘线路，最优换乘线路为从起始站点o乘坐第k个换乘站点第i条进站线路
Figure BDA0002385381280000078
上的公交车至第k个换乘站点Mk换乘，然后乘坐第j条出站线路
Figure BDA0002385381280000079
上的公交车至目的站点d，记为
Figure BDA00023853812800000710
若f3(d)＝f5(d)＝+∞时，则最优线路为空，表明基于用户到达起始站点o的时刻to出发，用户无法赶上末班车，进而无法完成本次出行，并执行步骤五；
步骤五、最优路径为空时计算最晚出发时间
Figure BDA00023853812800000711
5.0若赋权有向图G″＝(V′,A′,ω)为直达线路网络，则执行步骤5.1；若赋权有向图G″＝(V′,A′,ω)为换乘线路网络，则执行步骤5.2；若赋权有向图G″＝(V′,A′,ω)为混合线路网络，则执行步骤5.1至步骤5.3；
5.1乘坐直达线路的最晚出发时刻：
定义直达的线路集合L中第n条直达线路ln的末班公交车到达起始站点o的时刻为
Figure BDA0002385381280000081
计算直达的线路集合L中所有直达线路的末班公交车到达起始站点o的时刻最大值即为乘坐直达线路时的最晚出发时刻
Figure BDA0002385381280000082
5.2乘坐换乘线路的最晚出发时刻：
5.2.1初始化k＝1；
5.2.2定义以第k个换乘站点Mk的出站线路集合ALk中第j条线路的末班公交车到达第k个换乘站点Mk的时刻为
Figure BDA0002385381280000083
计算以第k个换乘站点Mk的出站线路集合ALk中所有线路的末班公交车到达第k个换乘站点Mk的时刻的最大值
Figure BDA0002385381280000084
5.2.3令i＝1；
5.2.4若
Figure BDA0002385381280000085
则将第i条进站线路
Figure BDA0002385381280000086
放入备选集合A中；
5.2.5将i+1赋值给i，判断i＞Ik是否成立，若成立，则执行步骤5.2.6，否则，执行步骤5.2.4；
5.2.6比较备选集合A中所有进站线路的末班公交车到达起始站点o的时刻，并取最大值记为
Figure BDA0002385381280000087
5.2.7将k+1赋值给k，判断k＞K是否成立，若成立，则执行步骤5.2.8，否则，执行步骤5.2.2；
5.2.8计算乘坐换乘线路时的最晚出发时刻
Figure BDA0002385381280000088
5.3综合比较换乘线路和直达线路的最晚出发时刻：
计算最晚出发时刻为
Figure BDA0002385381280000089
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1.目前的地图公交系统通过用户此时位置到达出发站点的步行时间、出发站点到目的站点的行驶时间、目的站点到达目的地的步行时间之和计算规划路线总时间，本发明进一步考虑了用户等待车辆到达的时间和换乘路线前后两条路线之间的衔接，根据用户输入的出发点进而目的地，通过建立一个原始公交网络，并基于此网络进行扩展，以时间作为虚拟节点，使其可以反映出等待车辆到达的时间，并能够换乘路线的前后两条路线建立清晰地联系，从而能更为准确的计算路线总时间，降低了误差；
2.本发明通过将乘客等待时间加入到公交网络中，也就是等待弧，由此将出发点和等待站点扩充至点集，再更新原有的公交网络，由此将等待时间的计算增加到公交网络中，使得最短时间的计算得以量化，提高了公交时间计算的准确度，同时降低了计算的复杂度。
3.本发明通过对整个公交网络计算的逆推，考虑最优情况，计算最迟出发时间的过程中，将乘客等待时间当做零计算，即乘客恰好赶上公交车，由此计算出乘客出发的最晚时间，而不是公交车到站的最迟时间，为乘客提供最晚出发时间，以便于人们对时间更好的安排，同时最大程度避免了赶到换乘站恰好错过最后一班车的情况发生。
附图说明
图1为本发明用户出行原始路线网络图；
图2为本发明获取用户出行原始公交网络流程图；
图3为本发明基于原始网络的扩展公交网络示意图；
图4为本发明方法总流程图。
具体实施方式
本实施例中，一种考虑实时公交信息的最优线路规划方法，是通过考虑出发站点和换乘站点等待车辆到达的时间、换乘路线前后两条路线之间的衔接，从而能更为准确的计算路线总时间，降低误差；并给出一个最晚出发参考时间，以降低用户公共出行的不确定性，使用户出行方案更具有人性化，具体的说，如图4所示，是按如下步骤进行：
步骤一、获取用户出行的原始公交网络：
根据用户出行的起始站点o和目的站点d，得到用户出行的原始公交网络G＝(V,A)，其中V为站点集，且V＝{o,M,d}；M为换乘站点集合，且M＝{M1,M2,…,Mk,…，MK}，其中，Mk为第k个换乘站点，k＝1,2,…,K，K为换乘站点的总数；如图2所示，由用户输入的起始站点和目的站点，得到起始站点和目的站点间所有得直达线路和换乘线路集合，得到原始公交网络。A为原始公交网络G中的线路集合，且A＝{L,FL,AL}，其中，L为起始站点o和目的站点d之间直达的线路集合，且L＝{l1,l2,…,ln,…lN}，ln为起始站点o和目的站点d之间的第n条直达线路，n＝1,2,…,N，N为直达线路的总数；FL为从起始站点o到换乘站点集合M中各个换乘站点的线路集合，且FL＝{FL1,FL2,…,FLk,…FLK}，其中，FLk为从起始站点o到第k个换乘站点Mk的进站线路集，且
Figure BDA0002385381280000101
其中，
Figure BDA0002385381280000102
为从起始站点o到第k个换乘站点Mk的第i条进站线路，i＝1,2,…,Ik，Ik为从起始站点o到第k个换乘站点Mk的进站线路总数；AL为从换乘站点集合M到目的站点d的出站线路集合，且AL＝{AL1,AL2,…,ALk,…ALK}，ALk为从第k个换乘站点Mk到目的站点d的出站线路集合，且
Figure BDA0002385381280000103
其中，
Figure BDA0002385381280000104
为从第k个换乘站点Mk到目的站点d的第j条出站线路，j＝1,2,…,Jk，Jk为从k个换乘站点Mk到目的站点d的出站线路总数；如图1所示，即为获得的原始公交网络图。
步骤二、基于原始公交网络G获取扩展公交网络：
2.1由站点集V得到扩展后的站点集V′＝{O,M′}：
步骤2.1.1将线路集合A中从起始站点o出发的第n条直达线路ln和从起始站点o到第k个换乘站点Mk的第i条进站线路
Figure BDA0002385381280000105
对应的虚拟出发节点分别记为
Figure BDA0002385381280000106
和
Figure BDA0002385381280000107
设置该虚拟出发节点是为了方便后文中计算等待时间权重，从而将从起始站点o出发的所有直达线路以及从起始站点o到所有换乘站点的所有进站线路所对应的虚拟出发节点与起始站点o共同构成起始站点集O；
步骤2.1.2将线路集合A中第k个换乘站点Mk的第i条进站线路
Figure BDA0002385381280000108
对应的虚拟到达节点记为
Figure BDA0002385381280000109
从第k个换乘站点Mk到目的站点d的第j条出站线路
Figure BDA00023853812800001010
对应的虚拟出发节点记为
Figure BDA00023853812800001011
由虚拟到达节点
Figure BDA00023853812800001012
和虚拟出发节点
Figure BDA00023853812800001013
可以构建新的网络，将换乘等待时间量化计算。从而将从起始站点o到第k个换乘站点Mk的所有进站线路对应的虚拟到达节点以及从第k个换乘站点Mk到目的站点d的所有出站线路对应的虚拟出发节点构成第k个换乘站点集合M′k；进而得到所有换乘站点集合M′＝{M′k|k＝1,2,…,K}；
2.2构建新的线路集合A′，从而生成扩展公交网络G′＝(V′,A′)：
定义
Figure BDA00023853812800001014
表示以起始站点o为起点，以第n条直达线路ln对应的虚拟出发节点
Figure BDA00023853812800001015
为终点的等待弧；定义
Figure BDA00023853812800001016
表示以起始站点o为起点，以第k个换乘站点Mk的第i条进站线路
Figure BDA0002385381280000111
对应的虚拟出发节点
Figure BDA0002385381280000112
为终点的等待弧；表示乘客等待公交到达起始站点o，从而得到起始站点集O的等待弧集，记为
Figure BDA0002385381280000113
定义
Figure BDA0002385381280000114
表示以第k个换乘站点Mk的第i条进站线路
Figure BDA0002385381280000115
的虚拟到达节点
Figure BDA0002385381280000116
为起点，以第k个换乘站点Mk的第j条出站线路
Figure BDA0002385381280000117
的虚拟出发节点
Figure BDA0002385381280000118
为终点的等待弧；表示乘客到达虚拟到达节点
Figure BDA0002385381280000119
之后等待换乘公交到达虚拟出发节点
Figure BDA00023853812800001110
从而得到第k个换乘站点集合M′k的等待弧集，记为
Figure BDA00023853812800001111
进而得到所有换乘站点集合M′的等待弧集，记为
Figure BDA00023853812800001112
由起始站点集O的等待弧集WLO和所有换乘站点集合M′的等待弧集WLM构成总等待弧集WL，即WL＝{WLO,WLM}；
定义
Figure BDA00023853812800001113
表示以第n条直达线路ln的虚拟出发节点
Figure BDA00023853812800001114
为起点，以目的站点d为终点的行驶弧，即公交车从出发站点到目的站点的行驶过程，从而得到以所有直达线路的虚拟出发节点为起点，以目的站点d为终点的行驶弧集，记为
Figure BDA00023853812800001115
定义
Figure BDA00023853812800001116
表示以第k个换乘站点Mk的第i条进站线路
Figure BDA00023853812800001117
的虚拟出发节点
Figure BDA00023853812800001118
为起点，以第k个换乘站点Mk的第i条进站线路
Figure BDA00023853812800001119
的虚拟到达节点
Figure BDA00023853812800001120
为终点的行驶弧，即公交车从出发站点到换乘站点的行驶过程，从而得到以所有换乘站点的所有进站线路的虚拟出发节点为起点，以所有换乘站点的所有进站线路的虚拟到达节点为终点的行驶弧集，记为
Figure BDA00023853812800001121
定义
Figure BDA00023853812800001122
表示以第k个换乘站点Mk的第j条出站线路
Figure BDA00023853812800001123
的虚拟出发节点
Figure BDA00023853812800001124
为起点，以目的站点d为终点的行驶弧，即公交车从出发站点到换乘站点的行驶过程，从而得到以所有换乘站点的所有出站线路的虚拟出发节点为起点，以目的站点d为终点的行驶弧集，记为
Figure BDA00023853812800001125
由以所有直达线路的虚拟出发节点为起点以目的站点d为终点的行驶弧集L′、以所有换乘站点的所有进站线路的虚拟出发节点为起点以所有换乘站点的所有进站线路的虚拟到达节点为终点的行驶弧集FL′、以所有换乘站点的所有出站线路的虚拟出发节点为起点以目的站点d为终点的行驶弧集AL′构成总行驶弧集RL，即RL＝{L′,FL′,AL′}；
由总等待弧集WL和总行驶弧集RL构成新的线路集合，记为A′＝{WL,RL}；
步骤三、计算扩展公交网络上等待弧与行驶弧的权重；
步骤3.1、设定用户到达起始站点o的时刻为to，同时将实时公交信息和路况信息加载到扩展公交网络G′＝(V′,A′)中；
步骤3.2、将新的线路集合A′中的行驶弧和等待弧赋予相应的权重ω，从而得到赋权有向图G″＝(V′,A′,ω)，其中权重ω包括：
Figure BDA0002385381280000121
令起始站点集O的等待弧集WLO的权重
Figure BDA0002385381280000122
表示用户乘坐第n条直达线路ln上在时刻to后最先到达起始站点o的公交车所需要等待的时间，即
Figure BDA0002385381280000123
其中，
Figure BDA0002385381280000124
表示在时刻to后第n条直达线路ln上的最先到达起始站点o的公交车到达o的时刻，如果在用户到达起始站点o的时刻to后在第n条直达线路ln上不再有公交车，则令
Figure BDA0002385381280000125
令起始站点集O的等待弧集WLO的权重
Figure BDA0002385381280000126
表示用户乘坐第k个换乘站点Mk的第i条进站线路
Figure BDA0002385381280000127
上最先到达起始站点o的公交车所需要等待的时间，即
Figure BDA0002385381280000128
其中，
Figure BDA0002385381280000129
表示在时刻to后第k个换乘站点Mk的第i条进站线路
Figure BDA00023853812800001210
上最先到达起始站点o的公交车到达o的时刻，如果时刻to后在第k个换乘站点Mk的第i条进站线路
Figure BDA00023853812800001211
上不再有公交车，则令
Figure BDA00023853812800001212
令换乘站点集合M′的等待弧集WLM的权重
Figure BDA00023853812800001213
表示用户乘坐第k个换乘站点Mk的第i条进站线路
Figure BDA00023853812800001214
上的公交车到达Mk后，用户乘坐第k个换乘站点Mk的第j条出站线路
Figure BDA00023853812800001215
上最先到达Mk的公交车所需要等待的时间，即
Figure BDA00023853812800001216
其中，
Figure BDA00023853812800001217
为时刻to后最先到达起始站点o的公交车经过第k个换乘站点Mk的第i条进站线路
Figure BDA00023853812800001218
到达第k个换乘站点Mk的时刻，
Figure BDA00023853812800001219
表示在时刻
Figure BDA00023853812800001220
之后在第k个换乘站点Mk的第j条出站线路
Figure BDA00023853812800001221
上最先到达Mk时刻，如果时刻
Figure BDA00023853812800001222
后不再有到达第k个换乘站点Mk且经过第k个换乘站点Mk的第j条出站线路
Figure BDA00023853812800001223
的公交车，则令
Figure BDA00023853812800001224
令以所有直达线路的虚拟出发节点为起点，以目的站点d为终点的行驶弧集L′的权重
Figure BDA0002385381280000131
表示用户乘坐最先到达起始站点o的公交车在第n条直达线路ln上基于实时路况的行驶时间，即
Figure BDA0002385381280000132
其中，
Figure BDA0002385381280000133
为小汽车基于实时路况下经过第n条直达线路ln的行驶时间，μ为换算系数，且μ＞1，
Figure BDA0002385381280000134
为第n条直达线路ln上的公交车站个数且不包括起始站点o和目的站点d，T为公交车在每个车站的平均停靠时间；
令以所有换乘站点的所有进站线路的虚拟出发节点为起点，以所有换乘站点的所有进站线路的虚拟到达节点为终点的行驶弧集FL′的权重
Figure BDA0002385381280000135
表示用户乘坐最先到达起始站点o的公交车在第k个换乘站点Mk的第i条进站线路
Figure BDA0002385381280000136
上基于实时路况的行驶时间，即
Figure BDA0002385381280000137
其中，
Figure BDA0002385381280000138
为小汽车基于实时路况下经过第k个换乘站点Mk的第i条进站线路
Figure BDA0002385381280000139
的行驶时间，μ为换算系数，且μ＞1，
Figure BDA00023853812800001310
为第k个换乘站点Mk的第i条进站线路
Figure BDA00023853812800001311
上的公交车站个数且不包括起始站点o和第k个换乘站点Mk，T为公交车在每个车站的平均停靠时间；
令以所有换乘站点的所有出站线路的虚拟出发节点为起点以目的站点d为终点的行驶弧集AL′的权重
Figure BDA00023853812800001312
表示用户乘坐最先到达第k个换乘站点Mk的公交车在第j条出站线路
Figure BDA00023853812800001313
上基于实时路况的行驶时间，即
Figure BDA00023853812800001314
其中，
Figure BDA00023853812800001315
为小汽车基于实时路况下经过第k个换乘站点Mk的第j条出站线路
Figure BDA00023853812800001316
的行驶时间，μ为换算系数，且μ＞1，
Figure BDA00023853812800001317
为第k个换乘站点Mk的第j条出站线路
Figure BDA00023853812800001318
上的公交车站个数，且不包括第k个换乘站点Mk和目的站点d，T为公交车在每个车站的平均停靠时间；得到扩展公交网络图，如图3所示。
步骤四、使用组合动态规划算法在加载权重信息后的扩展公交网络图G″＝(V′,A′,ω)中寻找从起始站点o至目的站点d的最优路径：
步骤4.0、将赋权有向图G″＝(V′,A′,ω)按照是否存在换乘线路分为直达线路网络和换乘线路网络以及混合线路网络，若赋权有向图G″＝(V′,A′,ω)为直达线路网络，则执行步骤4.1和步骤4.3；若赋权有向图G″＝(V′,A′,ω)为换乘线路网络，则执行步骤4.2和步骤4.3；若赋权有向图G″＝(V′,A′,ω)为混合线路网络，则执行步骤4.1至步骤4.3；
步骤4.1、直达线路网络的最优路径获取：
步骤4.1.1、令a表示当前阶段，令状态变量sa表示当前阶段a之初可能的节点位置，决策变量ua表示当前阶段a之初可能选择的弧，定义指标函数Va(s1,u1,…sa-1,ua-1,sa)为当前阶段a之前选择的所有公交线路对应的等待弧和行驶弧的权重之和，令最优值函数fa(sa)＝min{Va(s1,u1,…sa-1,ua-1,sa)}，定义边界条件f1(s1)＝0；到达目的站点，方便循环计算。
当a＝1时，初始化sa为起始站点o；
当a＝2时，初始化sa为起始站点o出发的所有直达线路所对应的虚拟出发节点；
当a＝3时，初始化sa为目的站点d；
步骤4.1.2、令n＝1；
步骤4.1.3、计算
Figure BDA0002385381280000141
步骤4.1.4、将n+1赋值给n，判断n＞N是否成立，若成立，执行步骤4.1.5，否则，执行步骤4.1.3；该步骤将所有直达线路的虚拟出发节点全部遍历。
步骤4.1.5、计算
Figure BDA0002385381280000142
令ln *为
Figure BDA0002385381280000143
中最小元素对应状态变量的线路；
步骤4.2、换乘线路网络的最优路径获取：
步骤4.2.1、令a表示当前阶段，令状态变量sa表示当前阶段a之初可能的节点位置，决策变量ua表示当前阶段a之初可能选择的弧，定义指标函数Va(s1,u1,…sa-1,ua-1,sa)为当前阶段a之前选择的所有公交线路对应的等待弧和行驶弧的权重之和，令最优值函数fa(sa)＝min{Va(s1,u1,…sa-1,ua-1,sa)}，定义边界条件f1(s1)＝0；
当a＝1时，初始化sa为起始站点o；
当a＝2时，初始化sa为从起始站点o到所有换乘站点的所有进站线路所对应的虚拟出发节点；
当a＝3时，初始化sa为从起始站点o到所有换乘站点的所有进站线路所对应的虚拟到达节点；
当a＝4时，初始化sa为从所有换乘站点到目的站的的所有出站线路所对应的虚拟出发节点；
当a＝5时，初始化sa为目的站点d；
步骤4.2.2、令k＝1；
步骤4.2.3、令i＝1；
步骤4.2.4、计算
Figure BDA0002385381280000151
和
Figure BDA0002385381280000152
步骤4.2.5、将i+1赋值给i，判断i＞Ik是否成立，若成立，则执行步骤4.2.6，否则，执行步骤4.2.4；该步骤将所有换乘线路中的起始站点集O中的虚拟出发节点全部遍历。
步骤4.2.6、将k+1赋值给k，判断k＞K是否成立，若成立，则执行步骤4.2.7，否则，执行步骤4.2.3；由步骤4.2.5和步骤4.2.6将所有换乘线路中起始站点集O中的虚拟出发节点和换乘站点集M'中虚拟到达节点全部遍历。
步骤4.2.7、令k＝1；
步骤4.2.8、令j＝1；
步骤4.2.9、计算
Figure BDA0002385381280000153
令
Figure BDA0002385381280000154
为
Figure BDA0002385381280000155
中最小元素对应状态变量的进站线路；
步骤4.2.10、将j+1赋值给j，判断j＞Jk是否成立，若成立，则执行步骤4.2.11，否则，执行步骤4.2.9；
步骤4.2.11、将k+1赋值给k，判断k＞K是否成立，若成立，则执行步骤4.2.12，否则，执行步骤4.2.8；由步骤4.2.10和步骤4.2.10将所有换乘线路中换乘站点集M'中虚拟出发节点全部遍历。
步骤4.2.12、计算
Figure BDA0002385381280000156
令
Figure BDA0002385381280000157
为
Figure BDA0002385381280000158
中最小元素对应状态变量的出站线路；
步骤4.3、综合比较直达线路与换乘线路的行程时间，从而得到将赋权有向图G″＝(V′,A′,ω)的最优路径：
若f3(d)≤f5(d)或赋权有向图G″＝(V′,A′,ω)为直达线路网络时，选择直达线路，最优直达线路为从起始站点o乘坐直达线路ln *上的公交车至目的站点d，记为
Figure BDA0002385381280000159
若f3(d)＞f5(d)或赋权有向图G″＝(V′,A′,ω)为换乘线路网络时，选择换乘线路，最优换乘线路为从起始站点o乘坐第k个换乘站点第i条进站线路fli k*上的公交车至第k个换乘站点Mk换乘，然后乘坐第j条出站线路
Figure BDA0002385381280000161
上的公交车至目的站点d，记为
Figure BDA0002385381280000162
若f3(d)＝f5(d)＝+∞时，则最优线路为空，表明基于用户到达起始站点o的时刻to出发，用户无法赶上末班车，进而无法完成本次出行，并执行步骤五；
步骤五、最优路径为空时计算最晚出发时间
Figure BDA0002385381280000163
5.0若赋权有向图G″＝(V′,A′,ω)为直达线路网络，则执行步骤5.1；若赋权有向图G″＝(V′,A′,ω)为换乘线路网络，则执行步骤5.2；若赋权有向图G″＝(V′,A′,ω)为混合线路网络，则执行步骤5.1至步骤5.3；
5.1乘坐直达线路的最晚出发时刻：
定义直达的线路集合L中第n条直达线路ln的末班公交车到达起始站点o的时刻为
Figure BDA0002385381280000164
计算直达的线路集合L中所有直达线路的末班公交车到达起始站点o的时刻最大值即为乘坐直达线路时的最晚出发时刻
Figure BDA0002385381280000165
5.2乘坐换乘线路的最晚出发时刻：
5.2.1初始化k＝1；
5.2.2定义以第k个换乘站点Mk的出站线路集合ALk中第j条线路的末班公交车到达第k个换乘站点Mk的时刻为
Figure BDA0002385381280000166
计算以第k个换乘站点Mk的出站线路集合ALk中所有线路的末班公交车到达第k个换乘站点Mk的时刻的最大值
Figure BDA0002385381280000167
5.2.3令i＝1；
5.2.4若
Figure BDA0002385381280000168
则将第i条进站线路
Figure BDA0002385381280000169
放入备选集合A中；
5.2.5将i+1赋值给i，判断i＞Ik是否成立，若成立，则执行步骤5.2.6，否则，执行步骤5.2.4；
5.2.6比较备选集合A中所有进站线路的末班公交车到达起始站点o的时刻，并取最大值记为
Figure BDA00023853812800001610
5.2.7将k+1赋值给k，判断k＞K是否成立，若成立，则执行步骤5.2.8，否则，执行步骤5.2.2；
5.2.8计算乘坐换乘线路时的最晚出发时刻
Figure BDA0002385381280000171
5.3综合比较换乘线路和直达线路的最晚出发时刻：
计算最晚出发时刻为
Figure BDA0002385381280000172

Claims (1)

1.一种考虑实时公交信息的最优线路规划方法，其特征是按如下步骤进行：
步骤一、获取用户出行的原始公交网络：
根据用户出行的起始站点o和目的站点d，得到用户出行的原始公交网络G＝(V,A)，其中V为站点集，且V＝{o,M,d}；M为换乘站点集合，且M＝{M1,M2,…,Mk,…，MK}，其中，Mk为第k个换乘站点，k＝1,2,…,K，K为换乘站点的总数；A为原始公交网络G中的线路集合，且A＝{L,FL,AL}，其中，L为所述起始站点o和目的站点d之间直达的线路集合，且L＝{l1,l2,…,ln,…lN}，ln为所述起始站点o和目的站点d之间的第n条直达线路，n＝1,2,…,N，N为直达线路的总数；FL为从所述起始站点o到换乘站点集合M中各个换乘站点的线路集合，且FL＝{FL1,FL2,…,FLk,…FLK}，其中，FLk为从所述起始站点o到第k个换乘站点Mk的进站线路集，且
Figure FDA0002385381270000011
其中，
Figure FDA0002385381270000012
为从所述起始站点o到第k个换乘站点Mk的第i条进站线路，i＝1,2,…,Ik，Ik为从所述起始站点o到第k个换乘站点Mk的进站线路总数；AL为从换乘站点集合M到目的站点d的出站线路集合，且AL＝{AL1,AL2,…,ALk,…ALK}，ALk为从所述第k个换乘站点Mk到目的站点d的出站线路集合，且
Figure FDA0002385381270000013
其中，
Figure FDA0002385381270000014
为从所述第k个换乘站点Mk到目的站点d的第j条出站线路，j＝1,2,…,Jk，Jk为从k个换乘站点Mk到目的站点d的出站线路总数；
步骤二、基于原始公交网络G获取扩展公交网络：
2.1由所述站点集V得到扩展后的站点集V′＝{O,M′}：
步骤2.1.1将所述线路集合A中从起始站点o出发的第n条直达线路ln和所述从起始站点o到第k个换乘站点Mk的第i条进站线路
Figure FDA0002385381270000015
对应的虚拟出发节点分别记为
Figure FDA0002385381270000016
和
Figure FDA0002385381270000017
从而将从起始站点o出发的所有直达线路以及从起始站点o到所有换乘站点的所有进站线路所对应的虚拟出发节点与所述起始站点o共同构成起始站点集O；
步骤2.1.2将所述线路集合A中第k个换乘站点Mk的第i条进站线路
Figure FDA0002385381270000018
对应的虚拟到达节点记为
Figure FDA0002385381270000019
从第k个换乘站点Mk到目的站点d的第j条出站线路
Figure FDA00023853812700000110
对应的虚拟出发节点记为
Figure FDA00023853812700000111
从而将从起始站点o到第k个换乘站点Mk的所有进站线路对应的虚拟到达节点以及从第k个换乘站点Mk到目的站点d的所有出站线路对应的虚拟出发节点构成第k个换乘站点集合M′k；进而得到所有换乘站点集合M′＝{M′k|k＝1,2,…,K}；
2.2构建新的线路集合A′，从而生成扩展公交网络G′＝(V′,A′)：
定义
Figure FDA0002385381270000021
表示以起始站点o为起点，以第n条直达线路ln对应的虚拟出发节点
Figure FDA0002385381270000022
为终点的等待弧；定义
Figure FDA0002385381270000023
表示以起始站点o为起点，以第k个换乘站点Mk的第i条进站线路
Figure FDA0002385381270000024
对应的虚拟出发节点
Figure FDA0002385381270000025
为终点的等待弧；从而得到起始站点集O的等待弧集，记为
Figure FDA0002385381270000026
定义
Figure FDA0002385381270000027
表示以第k个换乘站点Mk的第i条进站线路
Figure FDA0002385381270000028
的虚拟到达节点
Figure FDA0002385381270000029
为起点，以第k个换乘站点Mk的第j条出站线路
Figure FDA00023853812700000210
的虚拟出发节点
Figure FDA00023853812700000211
为终点的等待弧；从而得到第k个换乘站点集合M′k的等待弧集，记为
Figure FDA00023853812700000212
进而得到所有换乘站点集合M′的等待弧集，记为
Figure FDA00023853812700000213
由起始站点集O的等待弧集WLO和所有换乘站点集合M′的等待弧集WLM构成总等待弧集WL，即WL＝{WLO,WLM}；
定义
Figure FDA00023853812700000214
表示以第n条直达线路ln的虚拟出发节点
Figure FDA00023853812700000215
为起点，以目的站点d为终点的行驶弧，从而得到以所有直达线路的虚拟出发节点为起点，以目的站点d为终点的行驶弧集，记为
Figure FDA00023853812700000216
定义
Figure FDA00023853812700000217
表示以第k个换乘站点Mk的第i条进站线路
Figure FDA00023853812700000218
的虚拟出发节点
Figure FDA00023853812700000219
为起点，以第k个换乘站点Mk的第i条进站线路
Figure FDA00023853812700000220
的虚拟到达节点
Figure FDA00023853812700000221
为终点的行驶弧，从而得到以所有换乘站点的所有进站线路的虚拟出发节点为起点，以所有换乘站点的所有进站线路的虚拟到达节点为终点的行驶弧集，记为
Figure FDA00023853812700000222
定义
Figure FDA00023853812700000223
表示以第k个换乘站点Mk的第j条出站线路
Figure FDA00023853812700000224
的虚拟出发节点
Figure FDA00023853812700000225
为起点，以目的站点d为终点的行驶弧，从而得到以所有换乘站点的所有出站线路的虚拟出发节点为起点，以目的站点d为终点的行驶弧集，记为
Figure FDA00023853812700000226
由以所有直达线路的虚拟出发节点为起点以目的站点d为终点的行驶弧集L′、以所有换乘站点的所有进站线路的虚拟出发节点为起点以所有换乘站点的所有进站线路的虚拟到达节点为终点的行驶弧集FL′、以所有换乘站点的所有出站线路的虚拟出发节点为起点以目的站点d为终点的行驶弧集AL′构成总行驶弧集RL，即RL＝{L′,FL′,AL′}；
由总等待弧集WL和总行驶弧集RL构成新的线路集合，记为A′＝{WL,RL}；
步骤三、计算扩展公交网络上等待弧与行驶弧的权重：
步骤3.1、设定用户到达起始站点o的时刻为to，同时将实时公交信息和路况信息添加到扩展公交网络G′＝(V′,A′)中；
步骤3.2、将新的线路集合A′中的行驶弧和等待弧赋予相应的权重ω，从而得到赋权有向图G″＝(V′,A′,ω)，其中权重ω包括：
Figure FDA0002385381270000031
令起始站点集O的等待弧集WLO的权重
Figure FDA0002385381270000032
表示用户乘坐第n条直达线路ln上在时刻to后最先到达起始站点o的公交车所需要等待的时间，即
Figure FDA0002385381270000033
其中，
Figure FDA0002385381270000034
表示在时刻to后第n条直达线路ln上的最先到达起始站点o的公交车到达o的时刻，如果在用户到达起始站点o的时刻to后在第n条直达线路ln上不再有公交车，则令
Figure FDA0002385381270000035
令起始站点集O的等待弧集WLO的权重
Figure FDA0002385381270000036
表示用户乘坐第k个换乘站点Mk的第i条进站线路
Figure FDA0002385381270000037
上最先到达起始站点o的公交车所需要等待的时间，即
Figure FDA0002385381270000038
其中，
Figure FDA0002385381270000039
表示在时刻to后第k个换乘站点Mk的第i条进站线路
Figure FDA00023853812700000310
上最先到达起始站点o的公交车到达o的时刻，如果时刻to后在第k个换乘站点Mk的第i条进站线路
Figure FDA00023853812700000311
上不再有公交车，则令
Figure FDA00023853812700000312
令换乘站点集合M′的等待弧集WLM的权重
Figure FDA00023853812700000313
表示用户乘坐第k个换乘站点Mk的第i条进站线路
Figure FDA00023853812700000314
上的公交车到达Mk后，用户乘坐第k个换乘站点Mk的第j条出站线路
Figure FDA00023853812700000315
上最先到达Mk的公交车所需要等待的时间，即
Figure FDA00023853812700000316
其中，
Figure FDA00023853812700000317
为时刻to后最先到达起始站点o的公交车经过第k个换乘站点Mk的第i条进站线路
Figure FDA00023853812700000318
到达第k个换乘站点Mk的时刻，
Figure FDA00023853812700000319
表示在时刻
Figure FDA00023853812700000320
之后在第k个换乘站点Mk的第j条出站线路
Figure FDA00023853812700000321
上最先到达Mk时刻，如果时刻
Figure FDA00023853812700000322
后不再有到达第k个换乘站点Mk且经过第k个换乘站点Mk的第j条出站线路
Figure FDA00023853812700000323
的公交车，则令
Figure FDA00023853812700000324
令以所有直达线路的虚拟出发节点为起点，以目的站点d为终点的行驶弧集L′的权重
Figure FDA0002385381270000041
表示用户乘坐最先到达起始站点o的公交车在第n条直达线路ln上基于实时路况的行驶时间，即
Figure FDA0002385381270000042
其中，
Figure FDA0002385381270000043
为小汽车基于实时路况下经过第n条直达线路ln的行驶时间，μ为换算系数，且μ＞1，
Figure FDA0002385381270000044
为第n条直达线路ln上的公交车站个数且不包括起始站点o和目的站点d，T为公交车在每个车站的平均停靠时间；
令以所有换乘站点的所有进站线路的虚拟出发节点为起点，以所有换乘站点的所有进站线路的虚拟到达节点为终点的行驶弧集FL′的权重
Figure FDA0002385381270000045
表示用户乘坐最先到达起始站点o的公交车在第k个换乘站点Mk的第i条进站线路
Figure FDA0002385381270000046
上基于实时路况的行驶时间，即
Figure FDA0002385381270000047
其中，
Figure FDA0002385381270000048
为小汽车基于实时路况下经过第k个换乘站点Mk的第i条进站线路
Figure FDA0002385381270000049
的行驶时间，μ为换算系数，且μ＞1，
Figure FDA00023853812700000410
为第k个换乘站点Mk的第i条进站线路
Figure FDA00023853812700000411
上的公交车站个数且不包括起始站点o和第k个换乘站点Mk，T为公交车在每个车站的平均停靠时间；
令以所有换乘站点的所有出站线路的虚拟出发节点为起点以目的站点d为终点的行驶弧集AL′的权重
Figure FDA00023853812700000412
表示用户乘坐最先到达第k个换乘站点Mk的公交车在第j条出站线路
Figure FDA00023853812700000413
上基于实时路况的行驶时间，即
Figure FDA00023853812700000414
其中，
Figure FDA00023853812700000415
为小汽车基于实时路况下经过第k个换乘站点Mk的第j条出站线路
Figure FDA00023853812700000416
的行驶时间，μ为换算系数，且μ＞1，
Figure FDA00023853812700000417
为第k个换乘站点Mk的第j条出站线路
Figure FDA00023853812700000418
上的公交车站个数，且不包括第k个换乘站点Mk和目的站点d，T为公交车在每个车站的平均停靠时间；
步骤四、使用组合动态规划算法在加载权重信息后的扩展公交网络图G″＝(V′,A′,ω)中寻找从起始站点o至目的站点d的最优路径：
步骤4.0、将赋权有向图G″＝(V′,A′,ω)按照是否存在换乘线路分为直达线路网络和换乘线路网络以及混合线路网络，若赋权有向图G″＝(V′,A′,ω)为直达线路网络，则执行步骤4.1和步骤4.3；若赋权有向图G″＝(V′,A′,ω)为换乘线路网络，则执行步骤4.2和步骤4.3；若赋权有向图G″＝(V′,A′,ω)为混合线路网络，则执行步骤4.1至步骤4.3；
步骤4.1、直达线路网络的最优路径获取：
步骤4.1.1、令a表示当前阶段，令状态变量sa表示当前阶段a之初可能的节点位置，决策变量ua表示当前阶段a之初可能选择的弧，定义指标函数Va(s1,u1,…sa-1,ua-1,sa)为当前阶段a之前选择的所有公交线路对应的等待弧和行驶弧的权重之和，令最优值函数fa(sa)＝min{Va(s1,u1,…sa-1,ua-1,sa)}，定义边界条件f1(s1)＝0；
当a＝1时，初始化sa为起始站点o；
当a＝2时，初始化sa为起始站点o出发的所有直达线路所对应的虚拟出发节点；
当a＝3时，初始化sa为目的站点d；
步骤4.1.2、令n＝1；
步骤4.1.3、计算
Figure FDA0002385381270000051
步骤4.1.4、将n+1赋值给n，判断n＞N是否成立，若成立，执行步骤4.1.5，否则，执行步骤4.1.3；
步骤4.1.5、计算
Figure FDA0002385381270000052
令ln *为
Figure FDA0002385381270000053
中最小元素对应状态变量的线路；
步骤4.2、换乘线路网络的最优路径获取：
步骤4.2.1、令a表示当前阶段，令状态变量sa表示当前阶段a之初可能的节点位置，决策变量ua表示当前阶段a之初可能选择的弧，定义指标函数Va(s1,u1,…sa-1,ua-1,sa)为当前阶段a之前选择的所有公交线路对应的等待弧和行驶弧的权重之和，令最优值函数fa(sa)＝min{Va(s1,u1,…sa-1,ua-1,sa)}，定义边界条件f1(s1)＝0；
当a＝1时，初始化sa为起始站点o；
当a＝2时，初始化sa为从起始站点o到所有换乘站点的所有进站线路所对应的虚拟出发节点；
当a＝3时，初始化sa为从起始站点o到所有换乘站点的所有进站线路所对应的虚拟到达节点；
当a＝4时，初始化sa为从所有换乘站点到目的站的的所有出站线路所对应的虚拟出发节点；
当a＝5时，初始化sa为目的站点d；
步骤4.2.2、令k＝1；
步骤4.2.3、令i＝1；
步骤4.2.4、计算
Figure FDA0002385381270000061
和
Figure FDA0002385381270000062
步骤4.2.5、将i+1赋值给i，判断i＞Ik是否成立，若成立，则执行步骤4.2.6，否则，执行步骤4.2.4；
步骤4.2.6、将k+1赋值给k，判断k＞K是否成立，若成立，则执行步骤4.2.7，否则，执行步骤4.2.3；
步骤4.2.7、令k＝1；
步骤4.2.8、令j＝1；
步骤4.2.9、计算
Figure FDA0002385381270000063
令
Figure FDA0002385381270000064
为
Figure FDA0002385381270000065
中最小元素对应状态变量的进站线路；
步骤4.2.10、将j+1赋值给j，判断j＞Jk是否成立，若成立，则执行步骤4.2.11，否则，执行步骤4.2.9；
步骤4.2.11、将k+1赋值给k，判断k＞K是否成立，若成立，则执行步骤4.2.12，否则，执行步骤4.2.8；
步骤4.2.12、计算
Figure FDA0002385381270000066
令
Figure FDA0002385381270000067
为
Figure FDA0002385381270000068
中最小元素对应状态变量的出站线路；
步骤4.3、综合比较直达线路与换乘线路的行程时间，从而得到将赋权有向图G″＝(V′,A′,ω)的最优路径：
若f3(d)≤f5(d)或赋权有向图G″＝(V′,A′,ω)为直达线路网络时，选择直达线路，最优直达线路为从起始站点o乘坐直达线路ln *上的公交车至目的站点d，记为
Figure FDA0002385381270000069
若f3(d)＞f5(d)或赋权有向图G″＝(V′,A′,ω)为换乘线路网络时，选择换乘线路，最优换乘线路为从起始站点o乘坐第k个换乘站点第i条进站线路
Figure FDA00023853812700000610
上的公交车至第k个换乘站点Mk换乘，然后乘坐第j条出站线路
Figure FDA00023853812700000611
上的公交车至目的站点d，记为
Figure FDA00023853812700000612
若f3(d)＝f5(d)＝+∞时，则最优线路为空，表明基于用户到达起始站点o的时刻to出发，用户无法赶上末班车，进而无法完成本次出行，并执行步骤五；
步骤五、最优路径为空时计算最晚出发时间
Figure FDA0002385381270000071
5.0若赋权有向图G″＝(V′,A′,ω)为直达线路网络，则执行步骤5.1；若赋权有向图G″＝(V′,A′,ω)为换乘线路网络，则执行步骤5.2；若赋权有向图G″＝(V′,A′,ω)为混合线路网络，则执行步骤5.1至步骤5.3；
5.1乘坐直达线路的最晚出发时刻：
定义直达的线路集合L中第n条直达线路ln的末班公交车到达起始站点o的时刻为
Figure FDA0002385381270000072
计算直达的线路集合L中所有直达线路的末班公交车到达起始站点o的时刻最大值即为乘坐直达线路时的最晚出发时刻
Figure FDA0002385381270000073
5.2乘坐换乘线路的最晚出发时刻：
5.2.1初始化k＝1；
5.2.2定义以第k个换乘站点Mk的出站线路集合ALk中第j条线路的末班公交车到达第k个换乘站点Mk的时刻为
Figure FDA0002385381270000074
计算以第k个换乘站点Mk的出站线路集合ALk中所有线路的末班公交车到达第k个换乘站点Mk的时刻的最大值
Figure FDA0002385381270000075
5.2.3令i＝1；
5.2.4若
Figure FDA0002385381270000076
则将第i条进站线路
Figure FDA0002385381270000077
放入备选集合A中；
5.2.5将i+1赋值给i，判断i＞Ik是否成立，若成立，则执行步骤5.2.6，否则，执行步骤5.2.4；
5.2.6比较备选集合A中所有进站线路的末班公交车到达起始站点o的时刻，并取最大值记为
Figure FDA0002385381270000078
5.2.7将k+1赋值给k，判断k＞K是否成立，若成立，则执行步骤5.2.8，否则，执行步骤5.2.2；
5.2.8计算乘坐换乘线路时的最晚出发时刻
Figure FDA0002385381270000079
5.3综合比较换乘线路和直达线路的最晚出发时刻：
计算最晚出发时刻为
Figure FDA00023853812700000710
CN202010096396.XA 2020-02-17 2020-02-17 一种考虑实时公交信息的最优线路规划方法 Active CN111275970B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010096396.XA CN111275970B (zh) 2020-02-17 2020-02-17 一种考虑实时公交信息的最优线路规划方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010096396.XA CN111275970B (zh) 2020-02-17 2020-02-17 一种考虑实时公交信息的最优线路规划方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111275970A true CN111275970A (zh) 2020-06-12
CN111275970B CN111275970B (zh) 2020-12-29

Family

ID=71000286

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010096396.XA Active CN111275970B (zh) 2020-02-17 2020-02-17 一种考虑实时公交信息的最优线路规划方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111275970B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112419128A (zh) * 2020-12-16 2021-02-26 武汉元光科技有限公司 一种线路规划方法以及相关设备

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008075496A1 (ja) * 2006-12-18 2008-06-26 Mitsubishi Electric Corporation ナビゲーション装置
CN105678410A (zh) * 2015-12-31 2016-06-15 哈尔滨工业大学 一种考虑网络连通性时变特征的公交系统时空可达性建模方法
CN109272267A (zh) * 2018-08-14 2019-01-25 顺丰科技有限公司 一种配送路径规划方法、装置及设备、存储介质
CN109753694A (zh) * 2018-12-13 2019-05-14 东南大学 基于全过程出行感知时间的中小城市公交线网设计方法
CN110674974A (zh) * 2019-08-28 2020-01-10 南京理工大学 一种城市轨道交通乘客出行的有效路径集生成方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008075496A1 (ja) * 2006-12-18 2008-06-26 Mitsubishi Electric Corporation ナビゲーション装置
CN105678410A (zh) * 2015-12-31 2016-06-15 哈尔滨工业大学 一种考虑网络连通性时变特征的公交系统时空可达性建模方法
CN109272267A (zh) * 2018-08-14 2019-01-25 顺丰科技有限公司 一种配送路径规划方法、装置及设备、存储介质
CN109753694A (zh) * 2018-12-13 2019-05-14 东南大学 基于全过程出行感知时间的中小城市公交线网设计方法
CN110674974A (zh) * 2019-08-28 2020-01-10 南京理工大学 一种城市轨道交通乘客出行的有效路径集生成方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112419128A (zh) * 2020-12-16 2021-02-26 武汉元光科技有限公司 一种线路规划方法以及相关设备
CN112419128B (zh) * 2020-12-16 2024-03-05 武汉元光科技有限公司 一种线路规划方法以及相关设备

Also Published As

Publication number Publication date
CN111275970B (zh) 2020-12-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Cats et al. Effect of real-time transit information on dynamic path choice of passengers
CN109034465B (zh) 考虑充电站选址与出行路径耦合的充电站两层规划方法
CN107036617B (zh) 一种出租车与地铁组合的出行路线规划方法及系统
CN111582750B (zh) 一种轨道交通反向乘客识别及乘车班次确定方法及系统
CN111311002B (zh) 一种考虑乘客在途主动换乘的公交出行规划方法
CN115547052B (zh) 改进自适应大邻域算法的动态需求响应电动公交调度方法
CN109612488B (zh) 基于大数据微服务的混合出行方式路径规划系统及方法
CN110599760B (zh) 一种多模式交通网络下的出行行为模拟方法
CN111879329B (zh) 基于a*算法的定制公交可通行最短路径计算方法
CN110309962A (zh) 基于时间扩展模型的铁路行程路线规划方法及装置
CN107092986B (zh) 基于站点及共线运行的公交乘客出行路径选择方法
CN111898793B (zh) 一种组合出行方式下考虑用户感知差异性的路径选择方法
JP2012058157A (ja) 経路探索装置及びプログラム
CN108932561A (zh) 一种考虑非线性充电函数的电动汽车充电路径选择方法
CN111046576B (zh) 一种考虑双网信息的电动私家车充电负荷预测方法
Grubwinkler et al. A modular and dynamic approach to predict the energy consumption of electric vehicles
CN111275970B (zh) 一种考虑实时公交信息的最优线路规划方法
CN108806235B (zh) 按需服务的智能公交调度方法
CN116663811A (zh) 一种城际客运的往返动态拼车的调度匹配方法和装置
CN115222156A (zh) 基于分时对偶路网考虑用户需求响应的汽车充电调度方法
CN107545314B (zh) 公共出行路线的排序方法及装置
CN113390430B (zh) 面向多经停点出行的电动汽车动态路径规划及充电方法
CN112465222A (zh) 一种基于充电站服务水平预测的最佳充电站选择方法
CN112149906A (zh) 一种计及充电时间的电动车出行线路综合优化方法
CN115099569A (zh) 基于模糊逻辑控制器的乘客与出租车匹配方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant