CN113850442A - 一种考虑地铁接驳站点的城市公交线网优化方法 - Google Patents

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Abstract

本发明目的是考虑功能区域内与地铁接驳线路的公交线路优化；公开了一种考虑地铁接驳站点的城市公交线网优化方法，通过POI数据对功能区的划分，计算综合评价指标，同时结合地铁接驳站点的效率评价，基于两者指标数据建立优化模型，不断迭代，最终达到线网优化结果。本发明能够协调城市公交客流需求，通过调整线路走向，延长或减短客流不均匀线路，全面提升公交线网优化程度，优化乘客体验，解决公交与地铁接驳效用不高、线路设置不合理等问题；减少地铁开通后对于城市公交的冲击，达到地铁与城市公交的相辅相成的共同作用，降低公交集团运营成本，提高城市公交竞争力与吸引力。

Description

一种考虑地铁接驳站点的城市公交线网优化方法
技术领域
本发明涉及城市公交运行技术领域，具体是一种考虑地铁接驳站点的城市公交线网优化方法。
背景技术
城市公交是城市基础设施的重要组成部分，直接关系到城市整体功能的发挥。随着城市轨道交通的发展迅速，解决城市公交与地铁接驳优化的问题成为城市公交线网优化的重点。目前，站点覆盖率低，公交线路与地铁重复度高，线路设置不合理等问题都需要对城市公交线网进行深度优化，完善地铁与公交的互通线网。
发明内容
本发明的目的在于提供一种考虑地铁接驳站点的城市公交线网优化方法，基于功能区的划分，对功能区线路的综合评价的基础上，充分考虑地铁接驳站点因素，提高站点覆盖率，调整线路走向，延长或减短客流不均匀线路，解决线路重复率高，线路设置不合理等问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种考虑地铁接驳站点的城市公交线网优化方法，包含以下步骤：
1)划分功能区：利用区域内的POI数据通过区域性质、人口分布、公交站点覆盖进行分类整理，划分区域内不同的功能区。
按照区域性质分为住宅区、商业区、医疗区、学校区、办公区五大区域；基于五种区域进行人口、公交站点划分，根据人口密度，公交站点覆盖率分别赋予权重值，计算出区域便捷度以此为标准进行划分功能区。
2)建立线路评价体系：对于步骤1中的功能区数据进行统计分析，针对已划分的区域，从线网总体布局评价、服务水平评价、运营指标评价三方面进行线路的综合指标评价。线网总体布局评价包括：线路长度、平均站距、站点覆盖率、线路重复系数、线路非直线系数。服务水平评价包括：平均运送速度、平均出行时耗、平均换乘率、高峰小时满载率。运营指标评价包括：客流量、发车趟次、运营车辆数。运用AHP—Delph法对评价指标的权重值进行确定，根据已确定的权重值，计算数据后进行标准差的归一化处理，最终以定量与定性相结合的方式对线路进行量化评价。
3)地铁接驳站点的效率评价：结合步骤2中的评价指标，将地铁接驳的公交站点因素充分考虑至城市公交线网优化之中，基于DEA绩效评价模型中CCR模型对接驳站点进行站点的使用效率评价。将公交站点位置、公交线路数、500米地铁站点范围内公交站点数、站点客流量作为输入变量，以步行距离作为输出变量，对公交站点的接驳能力进行评估，输出最优目标值。模型如下：
minθ
Figure BDA0003291716910000021
Figure BDA0003291716910000022
λJ≥0,S-≥0,S+≥0
其中：j——决策单元；
X——输入变量；
Y——输出变量。
若θ＝1，S+＝S-＝0，则决策单元DEA有效；若θ＝1，S+≠0，或S-≠0，则决策单元弱DEA有效；若θ＜1,则决策单元非DEA有效。
对接驳效率未达到为1.000以上的地铁站点，需进一步调整公交站点的位置及公交线路规划。
4)公交线网优化：综合模块2与模块3所得的公交线路评价及接驳站点评价结果，基于AHP—Delph法确定权重值，基于已确定的权重值，以站点的接驳效率最优，线路评价指标最高作为优化目标建立函数模型，同时采用重力模型法对客流量进行预测，最后将客流量和与优化维度结果进行曲线拟合，针对客流需求与优化维度不匹配的线路进行优化，调整线路站点或更改线路走向至客流量高的功能区，不断迭代，直至满足指标，查询到最优线网即终止。
与现有技术相比，本发明的优点是：能够协调城市公交客流需求，通过调整线路走向，延长或减短客流不均匀线路，全面提升公交线网优化程度，优化乘客体验，解决公交与地铁接驳效用不高、线路设置不合理等问题。减少地铁开通后对于城市公交的冲击，达到地铁与城市公交的相辅相成的共同作用，降低公交集团运营成本，提高城市公交竞争力与吸引力。
附图说明
图1为一种考虑地铁接驳站点的城市公交线网优化方法的流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
请参阅图1，一种考虑地铁接驳站点的城市公交线网优化方法，包含以下步骤：
1.划分功能区：利用区域内的POI数据通过区域性质、人口分布、公交站点覆盖进行分类整理，划分区域内不同的功能区。
按照区域性质分为住宅区、商业区、医疗区、学校区、办公区五大区域；基于五种区域进行人口、公交站点划分，根据人口密度，公交站点覆盖率分别赋予权重值(经数据验证，设权重值：人口密度0.6，公交站点覆盖率为0.4)，计算出区域便捷度以此为标准进行划分功能区，划分标准如表1所示：
表1
Figure BDA0003291716910000031
2.建立线路评价体系：对于步骤1中的功能区数据进行统计分析，针对已划分的区域，从线网总体布局评价、服务水平评价、运营指标评价三方面进行线路的综合指标评价。
线网总体布局评价包括：线路长度、平均站距、站点覆盖率、线路重复系数、线路非直线系数。
服务水平评价包括：平均运送速度、平均出行时耗、平均换乘率、高峰小时满载率。
运营指标评价包括：客流量、发车趟次、运营车辆数。
运用AHP-Delph法对评价指标的权重值进行确定，权重值如下表2所示：
表2
Figure BDA0003291716910000041
AHP-Delph法:
Index＝(100*N1+80*N2+60*N3+40*N4+20*N5)/Nall
其中：Nall是所有反馈意见专家的人数。
根据已确定的权重值，计算数据后进行标准差的归一化处理，最终以定量与定性相结合的方式对线路进行量化评价。
3.地铁接驳站点的效率评价：结合步骤2中的评价指标，将地铁接驳的公交站点因素充分考虑至城市公交线网优化之中，基于DEA绩效评价模型中CCR模型对接驳站点进行站点的使用效率评价。
将公交站点位置、公交线路数、500米地铁站点范围内公交站点数、站点客流量作为输入变量，以步行距离作为输出变量，对公交站点的接驳能力进行评估，输出最优目标值。模型如下：
minθ
Figure BDA0003291716910000051
Figure BDA0003291716910000052
λJ≥0,S-≥0,S+≥0
其中：j--决策单元；
X--输入变量；
Y--输出变量。
若θ＝1，S+＝S-＝0，则决策单元DEA有效；若θ＝1，S+≠0，或S-≠0，则决策单元弱DEA有效；若θ＜1,则决策单元非DEA有效。
对接驳效率未达到为1.000以上的地铁站点，需进一步调整公交站点的位置及公交线路规划。
4.公交线网优化：综合步骤2与步骤3所得的公交线路评价及接驳站点评价结果，基于AHP-Delph法确定权重值，以站点的接驳效率最优，线路评价指标最高作为优化目标建立函数模型。
权重值如下表3所示：
表3
Figure BDA0003291716910000053
函数模型可表达为：
Z＝(0.13*A+0.26*B+0.29*C)*W*0.32
其中：Z--目标函数
A--总体布局
B--服务水平
C--运营指标
W--接驳站点效率
采用重力模型法对客流量进行预测，模型如下：
Figure BDA0003291716910000061
其中：Qab--功能区a到功能区b的客流量；
Figure BDA0003291716910000062
--待定系数；
Pa--a功能区人口总数；
Pb--b功能区人口总数；
dab--功能区a到功能区b的距离。
最后将Qab与Z值进行曲线拟合，针对客流需求与优化维度不匹配的线路进行优化，调整线路站点或更改线路走向至客流量高的功能区，不断迭代，直至满足指标，查询到最优线网即终止。
本发明考虑的线路为功能区域内与地铁接驳线路的公交线路优化，能够协调城市公交客流需求，减少地铁开通后对于城市公交的冲击，达到地铁与城市公交的相辅相成的共同作用，降低公交集团运营成本，提高城市公交竞争力与吸引力。
上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (7)

1.一种考虑地铁接驳站点的城市公交线网优化方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)划分功能区：利用区域内的POI数据通过区域性质、人口分布、公交站点覆盖进行分类整理，划分区域内不同的功能区；按照区域性质分为住宅区、商业区、医疗区、学校区、办公区五大区域；基于五种区域进行人口、公交站点划分，根据人口密度，公交站点覆盖率分别赋予权重值，计算出区域便捷度以此为标准进行划分功能区；
(2)建立线路评价体系：对于步骤(1)中的功能区数据进行统计分析，针对已划分的区域，从线网总体布局评价、服务水平评价、运营指标评价三方面进行线路的综合指标评价；运用AHP-Delph法对评价指标的权重值进行确定，根据已确定的权重值，计算数据后进行标准差的归一化处理，最终以定量与定性相结合的方式对线路进行量化评价；
(3)地铁接驳站点的效率评价：结合步骤(2)中的评价指标，将地铁接驳的公交站点因素充分考虑至城市公交线网优化之中，基于DEA绩效评价模型中CCR模型对接驳站点进行站点的使用效率评价；
(4)公交线网优化：综合步骤(2)与步骤(3)所得的公交线路评价及接驳站点评价结果，基于AHP-Delph法确定权重值，基于已确定的权重值，以站点的接驳效率最优，线路评价指标最高作为优化目标建立函数模型，同时采用重力模型法对客流量进行预测，最后将客流量和与优化维度结果进行曲线拟合，针对客流需求与优化维度不匹配的线路进行优化，调整线路站点或更改线路走向至客流量高的功能区，不断迭代，直至满足指标，查询到最优线网即终止。
2.根据权利要求1所述的一种考虑地铁接驳站点的城市公交线网优化方法，其特征在于，所述线网总体布局评价包括：线路长度、平均站距、站点覆盖率、线路重复系数、线路非直线系数；服务水平评价包括：平均运送速度、平均出行时耗、平均换乘率、高峰小时满载率；运营指标评价包括：客流量、发车趟次、运营车辆数。
3.根据权利要求1所述的一种考虑地铁接驳站点的城市公交线网优化方法，其特征在于，所述步骤(3)中的模型中，将公交站点位置、公交线路数、500米地铁站点范围内公交站点数、站点客流量作为输入变量，以步行距离作为输出变量，对公交站点的接驳能力进行评估，输出最优目标值。
4.根据权利要求1所述的一种考虑地铁接驳站点的城市公交线网优化方法，其特征在于，所述模型如下：
minθ
Figure FDA0003291716900000021
Figure FDA0003291716900000022
λJ≥0,S-≥0,S+≥0
其中：j--决策单元；
X--输入变量；
Y--输出变量；
若θ＝1，S+＝S-＝0，则决策单元DEA有效；若θ＝1，S+≠0，或S-≠0，则决策单元弱DEA有效；若θ＜1,则决策单元非DEA有效。
5.根据权利要求4所述的一种考虑地铁接驳站点的城市公交线网优化方法，其特征在于，对接驳效率未达到为1.000以上的地铁站点，需进一步调整公交站点的位置及公交线路规划。
6.根据权利要求1所述的一种考虑地铁接驳站点的城市公交线网优化方法，其特征在于，所述步骤(4)中的函数模型能够表达为：
Z＝(0.13*A+0.26*B+0.29*C)*W*0.32
其中：Z-目标函数；A-总体布局；B-服务水平；C-运营指标；W-接驳站点效率。
7.根据权利要求1所述的一种考虑地铁接驳站点的城市公交线网优化方法，其特征在于，所述重力模型如下：
Figure FDA0003291716900000023
其中：Qab-功能区a到功能区b的客流量；
Figure FDA0003291716900000024
-待定系数；Pa-a功能区人口总数；Pb-b功能区人口总数；dab-功能区a到功能区b的距离。
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