CN113724523B - 一种结合驻站控制的低频公交到站时刻表设置方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种结合驻站控制的低频公交到站时刻表设置方法，基于历史进出站数据以及发车数据，将一天划分为四个时间区间；根据四个时间区间内历史停站时间期望值以及发车频率均值确定每个时间区间的发车频率设置值；以每个时间区间内历史站间运行时间的期望值，作为站间运行时间的设置值；根据四个时间区间内各站点停站时间的波动幅度，将历史停站时间90％累积概率值或均值确定为各站点的停站时间设置值；遵循使各驻站分布均匀的原则，确定最终驻站以及驻站站间运行时间的设置值；基于上述发车频率设置值、站间运行时间设置值、停站时间设置值、驻站间运行时间设置值，生成时刻表。本发明在缩短乘客出行时间、提高乘客出行体验方面具有显著效果。

Description

一种结合驻站控制的低频公交到站时刻表设置方法
技术领域
本发明涉及一种结合驻站控制的低频公交到站时刻表设置方法，属于城市常规公交运营技术领域。
背景技术
随着经济的发展和私家车保有量的增多，化石燃料消耗、交通拥堵和噪音污染等问题日益严重，我国的城市交通正面临着严峻的挑战。在此背景下，许多城市积极落实绿色出行理念和公交优先发展战略，但由于部分公交车辆到站时间不稳定，乘客的出行时间无法得到保障。低频公交线路通常发车间隔在15分钟以上，更需要着重关注其车辆到站的可靠性以改善公交整体服务水平。
相关研究表明，拥有一个合适的到站时刻表是提高低频公交到站可靠性的有效方法。现有研究主要关注的是公交发车频率、站间运行时间、停站时间。然而，客流量会影响发车频率，但已有的发车频率设置方法主要是通过研究历史发车频率确定，存在未充分挖掘历史数据、结合实际客流的情况，尚有待优化，驻站策略也未充分应用到公交时刻表的制定过程中，因此即使制定了到站时刻表，车辆真实到站时间与时刻表之间的误差也会随着车辆的持续运行而不断增大。对于公交运行历史数据的挖掘还有待加强。
发明内容
本发明针对低频公交到站可靠性有待提高、真实到站时间与时刻表之间的误差随着车辆的运行而增大的问题，为克服现有低频公交到站的不稳定性，提供了一种结合驻站控制的低频公交到站时刻表设置方法。
本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：
一种结合驻站控制的低频公交到站时刻表设置方法，包括以下步骤：
步骤1，获取历史进出站数据以及发车数据，提取历史站间运行时间和各站点停站时间。
步骤2，计算每小时内的历史停站时间均值，并以此为基础，将一天划分早高峰、白天平峰、晚高峰和夜间平峰四个时间区间，并分别计算四个时间区间内历史停站时间期望值。
进一步，可以通过绘制以小时为横坐标、历史停站时间均值为纵坐标的坐标图，根据明显呈现出来的峰值，来划分时间区间。也可以根据直接设定的停站时间阈值，来划分时间区间。
步骤3，根据步骤1获取的历史发车数据，分别计算四个时间区间内的历史发车频率均值。
步骤4，若四个时间区间内的历史停站时间期望值与历史发车频率均值呈线性关系，则以四个时间区间内历史发车频率均值的最大值和最小值分别作为对应时间区间的发车频率设定值，进而依据历史停站时间期望值等比例插值得到另两个时间区间的发车频率设置值；否则，选取四个时间区间内历史发车频率均值相近的三个时间区间内历史停站时间期望值为中位数的时间区间，以所选取的时间区间和剩下的第四个时间区间的历史发车频率均值分别作为对应时间区间的发车频率设置值，进而依据历史停站时间期望值等比例插值得到另两个时间区间的发车频率设置值。
以历史停站时间期望值代表客流需求的大小，由于发车频率应满足客流需求，故可认为发车频率设置值与历史停站时间期望值应成正比关系，结合插值法确定发车频率设置值，此处的插值法分两种情况讨论：
①若不同时间区间内的发车频率均值与该时间区间的历史停站时间期望值二者之间呈现线性关系或近似的线性关系，则取历史发车频率均值的最大值和最小值为对应时间区间的发车频率设置值，另外两个时间区间的发车频率设置值则按照与历史停站时间期望值呈等比例的关系插值。例如四个时间区间内历史停站时间期望值为16、28、40、53s，历史发车频率均值为1.5、2.1、2.8、3.5班/h，则取历史发车频率均值的最大值3.5班/h和最小值1.5班/h分别为对应时间区间的发车频率设置值，另外两个时间区间的发车频率设置值则在3.5班/h、1.5班/h这两个值之间，按照与历史停站时间期望值呈等比例的关系插值。
②若四个时间区间内，有三个区间的历史发车频率均值非常近似，此时取这三个时间区间内，历史停站时间期望值为中位数的时间区间所对应的历史发车频率均值，与剩下的一个时间区间的历史发车频率均值，作为对应两个时间区间内的发车频率设置值，另外两个时间区间的发车频率设置值则按照与历史停站时间期望值呈等比例的关系插值。例如，四个时间区间内历史停站时间期望值为16、28、40、53s，历史发车频率均值为1.5、2.1、2.2、2.1班/h，历史发车频率均值的后三个值(2.1、2.2、2.1班/h)相近，此时取三个值(2.1、2.2、2.1班/h)对应的时间区间中历史停站时间期望值(28、40、53s)为中位数(40s)的时间区间，以该时间区间与剩下的第四个时间区间的历史发车频率均值作为对应时间区间的发车频率设置值(2.2班/h、1.5班/h)，另外两个时间区间的发车频率以2.2班/h、1.5班/h这两个值为参考，按照与历史停站时间的值呈等比例的关系插值。
步骤5，分别计算四个时间区间内历史站间运行时间的期望值，作为每个时间区间内站间运行时间的设置值。
步骤6，根据四个时间区间内各站点停站时间的波动幅度，确定各站点的停站时间设置值。其中，每个时间区间内各站点停站时间的波动幅度为该时间区间内各站点停站时间的90％累积概率值
Figure BDA0003202196310000031
和最小值
Figure BDA0003202196310000032
之差。
进一步，各站点的停站时间设置值的确定方式如下：
若
Figure BDA0003202196310000033
则站点的停站时间设置值为
Figure BDA0003202196310000034
若
Figure BDA0003202196310000035
则站点的停站时间设置值为对应时间区间内的历史停站时间期望值。
步骤7，根据四个时间区间内各站点停站时间的波动幅度，将满足
Figure BDA0003202196310000036
的站点设为备选驻站，遵循使各驻站分布均匀的原则，确定最终驻站。进而，若一条线路总共有18个站点，即使第17号站点停站时间的90％累积概率值
Figure BDA0003202196310000037
与最小值
Figure BDA0003202196310000038
之差大于0.5分钟，由于它与终点站之间只隔了一站的距离，在此处设置驻站作用并不大，故不选取17号站点作为驻站。
步骤8，根据历史驻站站间运行时间，确定驻站站间运行时间的设置值为历史驻站站间运行时间的80％累积概率值。
步骤9，基于步骤4得到的发车频率设定值、步骤5得到的站间运行时间的设置值、步骤6得到的停站时间设置值、步骤8得到的驻站站间运行时间的设置值，生成时刻表。
本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：本发明建立在低频公交到站可靠性有待提高的基础上，针对真实到站值与时刻表之间的误差随着车辆的运行而增大的问题，以结合驻站策略进行时刻表的制定为技术手段，合理地设置各个参数阈值，减少车辆运行产生的累积误差。本发明可以在不过度增加线路运营的时间成本的情况下，保证车辆到站时在站点等候的乘客大多都能乘上车，满足乘客需求。同时本发明为乘客提供了详细精准的出行参考信息，在缩短乘客出行时间、提高乘客出行体验方面具有显著效果。
附图说明
图1是本发明的方法流程图；
图2是本发明实施例中的线路示意图；
图3是本发明实施例线路中公交在不同时段内运行时的停站时间均值。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：
如图1所示，一种结合驻站控制的低频公交到站时刻表设置方法，包括以下步骤：
步骤1，获取历史进出站数据以及发车数据，提取历史站间运行时间和各站点停站时间；
步骤2，计算每小时内的历史停站时间均值，并以此为基础，将一天划分早高峰、白天平峰、晚高峰和夜间平峰四个时间区间，并分别计算四个时间区间内历史停站时间期望值；
步骤3，根据步骤1获取的历史发车数据，分别计算四个时间区间内的历史发车频率均值；
步骤4，若四个时间区间内的历史停站时间期望值与历史发车频率均值呈线性关系，则以历史发车频率均值的最大值和最小值分别作为对应时间区间的发车频率设置值，并依据历史停站时间期望值等比例插值得到另两个时间区间的发车频率设置值；否则，以历史发车频率均值相近的三个值的中间值以及第四个值分别作为对应时间区间的发车频率设置值，并依据历史停站时间期望值等比例插值得到另两个时间区间的发车频率设置值；
步骤5，分别计算四个时间区间内历史站间运行时间的期望值，作为每个时间区间内站间运行时间的设置值；
步骤6，根据四个时间区间内各站点停站时间的波动幅度，确定各站点的停站时间设置值；
步骤7，根据四个时间区间内各站点停站时间的波动幅度，选择备选驻站，遵循使各驻站分布均匀的原则，确定最终驻站；
步骤8，根据历史驻站站间运行时间，确定驻站站间运行时间的设置值；
步骤9，基于步骤4得到的发车频率设定值、步骤5得到的站间运行时间的设置值、步骤6得到的停站时间设置值、步骤8得到的驻站站间运行时间的设置值，生成时刻表。
下面用具体实施例来进一步说明本发明的技术方案。
本实施例的研究对象为南京公交45路下行方向(南京站·南广场西至宁工新寓)，沿途总共有18个站点，如图2所示。数据记录的时间为2020年6月15日至2020年6月21日。获取的进出站数据如表1所示，实际发车数据如表2所示。
表1进出站数据
Figure BDA0003202196310000051
表2实际发车数据
线路编号 线路名称 车辆编号 方向 实际发车时间
450 45路 JN3-2780 下行 2020/6/17 6：25：00
450 45路 JN3-2921 下行 2020/6/17 6：50：00
1.提取45路进出站数据，计算各个时段内45路下行线路的停站时间均值，结果如图3所示。考虑峰值或停站时间均值将全天的运行时间分为四个时间区间：
第一区间：6：00-8：30，早高峰；
第二区间：8：30-16：30，白天平峰；
第三区间：16：30-18：30，晚高峰；
第四区间：18：30-23：00，晚间平峰。
2.分别计算四个时间区间内的45路历史发车频率均值，如表3所示。其中，早高峰以及晚间平峰的发车频率与客流需求较为吻合，取早高峰和晚间平峰的历史发车频率为发车频率设置值，采用插值法计算其它两个时间区间的发车频率设置值。
3.以白天平峰的发车频率计算为例，假设45路下行在白天平峰的发车频率设置值为x班/h，则
Figure BDA0003202196310000052
解得x＝1.6
表3不同时间区间内的停站时间均值以及发车频率设定值
Figure BDA0003202196310000053
4.计算不同时间区间内45路站间运行时间的期望值，作为不同时间区间内站间运行时间的设置值，如表4所示。
表4历史站间运行时间平均值暨时刻表站间运行时间设定值(单位：s)
运行路段 6：00-8：30 8：30-16：30 16：30-18：30 18：30-23：00
1-2号 84 94 106 71
2-3号 48 46 48 37
3-4号 106 101 93 87
4-5号 203 182 186 167
5-6号 89 83 81 71
6-7号 82 82 105 78
7-8号 116 103 106 94
8-9号 59 34 48 27
9-10号 133 106 139 101
10-11号 133 137 145 120
11-12号 151 139 179 145
12-13号 69 61 58 54
13-14号 54 47 66 38
14-15号 94 75 145 89
15-16号 175 172 180 154
16-17号 115 123 137 113
17-18号 82 81 98 84
5.计算不同时间区间内各站点停站时间的90％累积概率值
Figure BDA0003202196310000061
及最小值
Figure BDA0003202196310000062
各站点的停站时间设置值的确定方式如下：
若
Figure BDA0003202196310000063
则站点的停站时间设置值为
Figure BDA0003202196310000064
若
Figure BDA0003202196310000065
则站点的停站时间设置值为对应时间区间内的历史停站时间期望值。
如表5所示，其中加下划线的部分为差值大于0.5分钟的站点，停站时间设定为历史停站时间期望值。
表5停站时间设定值(单位：s)
站点序号 6：00-8：30 8：30-16：30 16：30-18：30 18：30-23：00
2 32 20 24 17
3 <u>32</u> <u>15</u> 24 27
4 18 16 16 15
5 <u>35</u> 43 34 38
6 36 17 30 18
7 25 20 16 21
8 45 31 33 27
9 <u>38</u> <u>37</u> <u>47</u> <u>33</u>
10 16 16 15 15
11 18 18 <u>26</u> 18
12 19 19 19 20
13 17 15 15 14
14 15 15 15 14
15 38 36 37 26
16 39 50 <u>62</u> 40
17 30 32 <u>37</u> 34
6.满足
Figure BDA0003202196310000071
的站点设为备选驻站，遵循使各驻站分布均匀的原则，确定最终驻站。根据历史驻站站间运行时间，确定驻站站间运行时间的设置值。
满足
Figure BDA0003202196310000072
的站点为3号、5号、9号、11号、16号、17号，由于17号站点为考虑停站时间的最后一个站点，设其为驻站作用不大；3号和9号站点的停站时间在不止一个时间区间内出现了较大的浮动，有必要设其为驻站；结合驻站在整条线路上分布的均匀性，选择16号站点为第三个驻站。故最终的驻站为3号、9号、16号站点。
为保证驻站站点间运行时间可以满足大多数情况下的运行时间要求，将其设置为历史驻站站点间运行时间的80％累积概率值，如表6所示。
表6驻站站点间运行时间设定值(单位：s)
6：00-8：30 8：30-16：30 16：30-18：30 18：30-23：00
1号出站至3号出站 232 220 221 160
3号出站至9号出站 949 760 833 727
9号出站至16号出站 968 954 1178 919
16号出站至18号出站 265 254 298 258
7.基于时刻表制定所需的发车频率、站间运行时间、停站时间、驻站站间运行时间参数，就可以计算出各个站点的车辆到达时间和离站时间，进而生成时刻表。表7为南京市45路公交下行线路到站时刻表的部分内容。
若未采用驻站策略，站点3的离站时间应为6：02：44+00：00：32＝6：03：16，但由于站点3为驻站，所以站点3的离站时间为站点1的离站时间6:00:00+驻站站点间运行时间设定值00:03:52(即表6中的232s)＝6:03:52。站点9、站点16的离站时间亦因为驻站策略的应用而有所延长。
表7部分时刻表
站点序号 到站时间 离站时间
1 / 6:00:00
2 6:01:24 6:01:56
3 6:02:44 6:03:52
4 6:05:38 6:05:56
5 6:09:19 6:09:54
6 6:11:23 6:11:59
7 6:13:21 6:13:46
8 6:15:42 6:16:27
9 6:17:26 6:19:41
10 6:21:54 6:22:10
11 6:24:23 6:24:41
12 6:27:12 6:27:31
13 6:28:40 6:28:57
14 6:29:51 6:30:06
15 6:31:40 6:32:18
16 6:35:13 6:35:49
17 6:37:44 6:38:14
18 6:39:36 /
以上所述，仅为本发明中的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内，可理解想到的变换或替换，都应涵盖在本发明的包含范围之内，因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种结合驻站控制的低频公交到站时刻表设置方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，获取历史进出站数据以及发车数据，提取历史站间运行时间和各站点停站时间；
步骤2，计算每小时内的历史停站时间均值，并以此为基础，将一天划分早高峰、白天平峰、晚高峰和夜间平峰四个时间区间，并分别计算四个时间区间内历史停站时间期望值；
步骤3，根据步骤1获取的历史发车数据，分别计算四个时间区间内的历史发车频率均值；
步骤4，若四个时间区间内的历史停站时间期望值与历史发车频率均值呈线性关系，则以四个时间区间内历史发车频率均值的最大值和最小值分别作为对应时间区间的发车频率设置值，进而依据历史停站时间期望值等比例插值得到另两个时间区间的发车频率设置值；否则，选取四个时间区间内历史发车频率均值相近的三个时间区间内历史停站时间期望值为中位数的时间区间，以所选取的时间区间和剩下的第四个时间区间的历史发车频率均值分别作为对应时间区间的发车频率设置值，进而依据历史停站时间期望值等比例插值得到另两个时间区间的发车频率设置值；
步骤5，分别计算四个时间区间内历史站间运行时间的期望值，作为每个时间区间内站间运行时间的设置值；
步骤6，根据四个时间区间内各站点停站时间的波动幅度，确定各站点的停站时间设置值；
步骤7，根据四个时间区间内各站点停站时间的波动幅度，选择备选驻站，遵循使各驻站分布均匀的原则，确定最终驻站；
步骤8，根据历史驻站站间运行时间，确定驻站站间运行时间的设置值；
步骤9，基于步骤4得到的发车频率设置值、步骤5得到的站间运行时间的设置值、步骤6得到的停站时间设置值、步骤8得到的驻站站间运行时间的设置值，生成时刻表。
2.如权利要求1所述的一种结合驻站控制的低频公交到站时刻表设置方法，其特征在于，步骤6和7中，每个时间区间内各站点停站时间的波动幅度为该时间区间内各站点停站时间的90％累积概率值
Figure FDA0003813254680000011
和最小值
Figure FDA0003813254680000012
之差。
3.如权利要求2所述的一种结合驻站控制的低频公交到站时刻表设置方法，其特征在于，步骤6中，各站点的停站时间设置值的确定方式如下：
若
Figure FDA0003813254680000013
分钟，则站点的停站时间设置值为
Figure FDA0003813254680000014
若
Figure FDA0003813254680000015
分钟，则站点的停站时间设置值为对应时间区间内的历史停站时间期望值。
4.如权利要求2所述的一种结合驻站控制的低频公交到站时刻表设置方法，其特征在于，步骤7中，将满足
Figure FDA0003813254680000021
分钟的站点设为备选驻站。
5.如权利要求1所述的一种结合驻站控制的低频公交到站时刻表设置方法，其特征在于，步骤7中还包括：若某驻站与终点站仅相隔一站，则删去该驻站。
6.如权利要求1所述的一种结合驻站控制的低频公交到站时刻表设置方法，其特征在于，步骤8中，驻站站点间运行时间的设置值为历史驻站站间运行时间的80％累积概率值。
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