專(zhuān)利名稱(chēng)：一種考慮近距離步行站點(diǎn)對(duì)的參數(shù)化公交換乘方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及網(wǎng)絡(luò)科學(xué)和公共交通領(lǐng)域，特別是指一種考慮近距離步行站點(diǎn)對(duì)的參數(shù)化公交換乘方法。
背景技術(shù)：
城市公共交通系統(tǒng)是城市非常重要的基礎(chǔ)設(shè)施之一，是維持城市合理運(yùn)作的必要工具。當(dāng)前我國(guó)正處于快速發(fā)展期，優(yōu)先發(fā)展城市交通，進(jìn)行合理的交通規(guī) 劃，能夠使城市交通發(fā)展適應(yīng)未來(lái)城市額需求。這其中，城市公共交通于承載了城市中大部分人群的出行，所以?xún)?yōu)化和完善城市公共交通換乘系統(tǒng)，對(duì)緩解城市擁堵和改善乘客出行有著至關(guān)重要的作用。傳統(tǒng)上，城市公共交通的規(guī)劃是根據(jù)統(tǒng)計(jì)城市道路上的車(chē)流、人流按照一定的交通設(shè)計(jì)方法建立的。目前，國(guó)內(nèi)外的學(xué)者開(kāi)始興起使用網(wǎng)絡(luò)的方法來(lái)研究城市交通系統(tǒng)，希望通過(guò)這類(lèi)研究找出交通系統(tǒng)的某些重要特性并據(jù)此優(yōu)化設(shè)計(jì)城市交通。相關(guān)研究已經(jīng)有了很多的理論成果。在國(guó)外，相關(guān)研究的例子=Sienkiewicz和Holyst研究了波蘭22個(gè)城市的公共交通網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)涮匦裕l(fā)現(xiàn)所有這些城市中的公交網(wǎng)絡(luò)都具有明顯的小世界特性和分級(jí)組織特性；Seaton和Hackett同樣利用網(wǎng)絡(luò)理論知識(shí)計(jì)算出兩個(gè)城市列車(chē)線網(wǎng)的平均最短路徑長(zhǎng)度、平均節(jié)點(diǎn)度的聚類(lèi)系數(shù)，并通過(guò)相互之間的比較研究證實(shí)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)對(duì)于小世界特性的影響。在國(guó)內(nèi)楊旭華等研究了北京、上海和杭州三個(gè)城市的公交網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)涮匦?，并通過(guò)對(duì)這三個(gè)城市公交網(wǎng)絡(luò)的對(duì)比研究提出了相關(guān)的優(yōu)化方法；黃海軍、高自友、吳建軍等通過(guò)對(duì)城市交通系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)方面進(jìn)行了很多研究，也發(fā)表了若干關(guān)于城市公交、道路關(guān)于網(wǎng)絡(luò)的交通流研究?jī)?yōu)化上的著作。公交換乘是使用網(wǎng)絡(luò)理論研究城市交通的一個(gè)典型實(shí)例。人們可將公交站點(diǎn)看成網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，將站點(diǎn)間通過(guò)公交車(chē)產(chǎn)生的聯(lián)系看成連邊，抽象得到一張圖，然后使用成熟的Dijkstra算法或Floyd算法即可運(yùn)算得到性能的換乘方案。然而這類(lèi)方法存在很多的不足。首先他們沒(méi)有考慮廣泛存在于實(shí)際公交系統(tǒng)中同時(shí)又對(duì)于公交換乘起到重要作用的近距離站點(diǎn)對(duì)，所謂的近距離站點(diǎn)對(duì)即彼此可通過(guò)短距離步行直接到達(dá)站點(diǎn)對(duì)。在現(xiàn)實(shí)換乘過(guò)程中公交換乘的過(guò)程中，人們有時(shí)會(huì)從某一站行步行至某一鄰近站點(diǎn)，然后再進(jìn)行換乘。傳統(tǒng)的換乘方法沒(méi)有考慮這種因素。其次，他們僅提供單一標(biāo)準(zhǔn)性能指標(biāo)單一結(jié)果的換乘方案，這時(shí)由于Dijkstra算法和Floyd算法本身的特征造成的。最后，他們的運(yùn)行時(shí)間較慢，運(yùn)算冗余度較大，由于傳統(tǒng)算法的單次查詢(xún)的時(shí)間復(fù)雜度接近O (η2)，其中η為網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)，所以針對(duì)大型網(wǎng)絡(luò)，就會(huì)出現(xiàn)查詢(xún)相應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)的不足。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服已有的城市公交換乘算法沒(méi)有考慮近距離步行換乘、響應(yīng)速率差、實(shí)時(shí)性較差的不足，本發(fā)明提出了一種考慮了公交系統(tǒng)中公交站點(diǎn)間由公交線路與由近距離步行可達(dá)性產(chǎn)生的聯(lián)系、響應(yīng)速度快、實(shí)時(shí)性良好的考慮近距離步行站點(diǎn)對(duì)的參數(shù)化公交換乘方法。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)具體步驟是一種考慮近距離步行站點(diǎn)對(duì)的參數(shù)化公交換乘方法，包括以下步驟步驟一設(shè)置計(jì)算公交換乘的函數(shù)化權(quán)重參數(shù)公交權(quán)重Pl (xl)、步行權(quán)重P2(x2)及換乘權(quán)重P3(x3)，分別代表使用乘客在公交出行中使用公交車(chē)前行xl物理距離需要付出的代價(jià)、步行前行x2物理距離需要付出的代價(jià)及乘坐x3趟公交車(chē)需要付出的代價(jià)，同時(shí)設(shè)置保留的最優(yōu)換乘方案數(shù)目TN ；步驟二 構(gòu)建城市公交的加權(quán)有向換乘網(wǎng)絡(luò)T，T網(wǎng)絡(luò)中 的一個(gè)節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)于公交系統(tǒng)中的一個(gè)站點(diǎn)T網(wǎng)絡(luò)記錄可以通過(guò)一條公交線路到達(dá)的站點(diǎn)對(duì)信息，在T網(wǎng)絡(luò)中任意兩個(gè)站點(diǎn)間存在連邊當(dāng)且僅當(dāng)這兩個(gè)站點(diǎn)間存在至少一條可以直達(dá)的公交線路；由于站點(diǎn)對(duì)間有時(shí)可通過(guò)多條線路到達(dá)，所以在T網(wǎng)絡(luò)之間從一個(gè)站點(diǎn)到另一個(gè)站點(diǎn)可能會(huì)存在多條連邊，每條連邊代表了從出發(fā)站點(diǎn)到到達(dá)站點(diǎn)可以直達(dá)的一條線路，連邊的權(quán)值為這兩個(gè)站點(diǎn)通過(guò)這條線路經(jīng)過(guò)的物理距離；步驟三構(gòu)建城市公交的加權(quán)有向步行網(wǎng)絡(luò)W，W網(wǎng)絡(luò)記錄可以通過(guò)短距離步行到達(dá)的公交站點(diǎn)對(duì)信息，該W網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)節(jié)點(diǎn)同樣對(duì)應(yīng)于公交系統(tǒng)中的一個(gè)站點(diǎn),在W網(wǎng)絡(luò)中任意兩個(gè)站點(diǎn)間存在連邊當(dāng)且僅當(dāng)這兩個(gè)節(jié)點(diǎn)間的物理步行距離小于一個(gè)閾值Γ，該連邊的權(quán)值也被定義為物理步行距離；步驟四應(yīng)用上述的T網(wǎng)絡(luò)和W網(wǎng)絡(luò)，遍歷每個(gè)站點(diǎn)，應(yīng)用一種改進(jìn)廣度優(yōu)先搜索算法，并根據(jù)由設(shè)置的函數(shù)化權(quán)重參數(shù)Pl (Xl)、P2 (x2)、P3 (x3)定義的代價(jià)函數(shù)以及最終保留的換乘方案數(shù)目TN計(jì)算從該遍歷站點(diǎn)出發(fā)到達(dá)其他站點(diǎn)的換乘方案；改進(jìn)廣度優(yōu)先搜索方法的具體過(guò)程如下4. I)構(gòu)建一個(gè)包含公交站點(diǎn)數(shù)個(gè)元素的數(shù)組，定義數(shù)組中每一個(gè)元素包含以下信息站點(diǎn)編號(hào)及一個(gè)存儲(chǔ)了換乘方案的方案集合，其中該集合中的每條信息表示了從出發(fā)站點(diǎn)S到達(dá)該站點(diǎn)的一種代價(jià)較小的換乘方案；每條信息記錄了該換乘方案是由從站點(diǎn)S到達(dá)該站點(diǎn)的哪一個(gè)站點(diǎn)中的哪種方案經(jīng)過(guò)哪一條線路到達(dá)該站點(diǎn)的基本信息與該換乘法案的代價(jià)，在每個(gè)站點(diǎn)的方案集合中存在代價(jià)最小與代價(jià)最大的較優(yōu)換乘方案，它們分別被記錄為MAXC和MINC ；4. 2).構(gòu)建一棵類(lèi)樹(shù)用于遍歷，定義類(lèi)樹(shù)中每一個(gè)節(jié)點(diǎn)包含以下信息節(jié)點(diǎn)編號(hào)、節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)站點(diǎn)編號(hào)、父節(jié)點(diǎn)編號(hào)，設(shè)置當(dāng)前層為第一層，所述第一層只包含出發(fā)站點(diǎn)對(duì)應(yīng)的根節(jié)點(diǎn)；4. 3).遍歷當(dāng)前層的所有節(jié)點(diǎn)，對(duì)于遍歷到節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的站點(diǎn)A，遍歷它在T網(wǎng)絡(luò)和W網(wǎng)絡(luò)中的所有鄰居站點(diǎn)；對(duì)于任意遍歷到的站點(diǎn)B，如果站點(diǎn)S到站點(diǎn)A的方案集合的MINC小于站點(diǎn)S到站點(diǎn)B的方案集合的MAXC，那么就進(jìn)一步遍歷站點(diǎn)A的方案集合；在這一遍歷中，使用由對(duì)應(yīng)的從站點(diǎn)S到站點(diǎn)A的某一較優(yōu)換乘方案再通過(guò)步行或公交線路到站點(diǎn)B的換乘方案生成一些從站點(diǎn)S到站點(diǎn)B的候補(bǔ)換乘方案；如果這些方案不包含重復(fù)站點(diǎn)同時(shí)代價(jià)又小于站點(diǎn)B的換乘集合的MAXC，那么就將方案加入站點(diǎn)B的換乘集合，同時(shí)更新站點(diǎn)B的MINC和MAXC,并進(jìn)一步給類(lèi)樹(shù)的當(dāng)前遍歷節(jié)點(diǎn)添加一個(gè)子節(jié)點(diǎn)，子節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)于站點(diǎn)B ;4.4).設(shè)置樹(shù)遍歷當(dāng)前層為該層的子層，如果當(dāng)前層不為空，則重復(fù)步驟3)，否則進(jìn)行下一步；4. 5).截取每個(gè)站點(diǎn)的換乘方案換乘集合，最多保留從出發(fā)站點(diǎn)S出發(fā)到任意其他站點(diǎn)的出行代價(jià)最小的前TN種換乘方案。作為優(yōu)選的一種方案，所述步驟四中，將得到的換乘方案存入數(shù)據(jù)庫(kù)。所述參數(shù)化公交換乘方法還包括以下步驟步驟五對(duì)于任意給定的起始站點(diǎn)和目的站點(diǎn)，在數(shù)據(jù)庫(kù)中查 找他們之間的換乘方案，并將換乘方案返回給用戶(hù)。進(jìn)一步，所述步驟四中，所述代價(jià)函數(shù)表示為Cij=Pl (xl)+P2(x2)+P3(x3)其中，Cij為代價(jià)。本發(fā)明的有益效果為考慮了公交系統(tǒng)中公交站點(diǎn)間由公交線路與由近距離步行可達(dá)性產(chǎn)生的聯(lián)系、響應(yīng)速度快、實(shí)時(shí)性良好。


圖I為一個(gè)公交網(wǎng)絡(luò)從站點(diǎn)I出發(fā)到其他站點(diǎn)的換乘方案計(jì)算過(guò)程示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。參照?qǐng)D1，一種考慮近距離步行站點(diǎn)對(duì)的參數(shù)化公交換乘方法，包括以下步驟步驟一設(shè)置計(jì)算公交換乘的函數(shù)化權(quán)重參數(shù)公交權(quán)重Pl (xl)、步行權(quán)重P2(x2)及換乘權(quán)重P3(x3)，分別代表使用乘客在公交出行中使用公交車(chē)前行xl物理距離需要付出的代價(jià)、步行前行x2物理距離需要付出的代價(jià)及乘坐x3趟公交車(chē)需要付出的代價(jià)，同時(shí)設(shè)置保留的最優(yōu)換乘方案數(shù)目TN ；步驟二 構(gòu)建城市公交的加權(quán)有向換乘網(wǎng)絡(luò)T，T網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)于公交系統(tǒng)中的一個(gè)站點(diǎn)，T網(wǎng)絡(luò)記錄可以通過(guò)一條公交線路到達(dá)的站點(diǎn)對(duì)信息，在T網(wǎng)絡(luò)中任意兩個(gè)站點(diǎn)間存在連邊當(dāng)且僅當(dāng)這兩個(gè)站點(diǎn)間存在至少一條可以直達(dá)的公交線路；由于站點(diǎn)對(duì)間有時(shí)可通過(guò)多條線路到達(dá)，所以在T網(wǎng)絡(luò)之間從一個(gè)站點(diǎn)到另一個(gè)站點(diǎn)可能會(huì)存在多條連邊，每條連邊代表了從出發(fā)站點(diǎn)到到達(dá)站點(diǎn)可以直達(dá)的一條線路，連邊的權(quán)值為這兩個(gè)站點(diǎn)通過(guò)這條線路經(jīng)過(guò)的物理距離；步驟三構(gòu)建城市公交的加權(quán)有向步行網(wǎng)絡(luò)W，W網(wǎng)絡(luò)記錄可以通過(guò)短距離步行到達(dá)的公交站點(diǎn)對(duì)信息，該W網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)節(jié)點(diǎn)同樣對(duì)應(yīng)于公交系統(tǒng)中的一個(gè)站點(diǎn),在W網(wǎng)絡(luò)中任意兩個(gè)站點(diǎn)間存在連邊當(dāng)且僅當(dāng)這兩個(gè)節(jié)點(diǎn)間的物理步行距離小于一個(gè)閾值Γ，該連邊的權(quán)值也被定義為物理步行距離；步驟四應(yīng)用上述的T網(wǎng)絡(luò)和W網(wǎng)絡(luò)，遍歷每個(gè)站點(diǎn)，應(yīng)用一種改進(jìn)廣度優(yōu)先搜索算法，并根據(jù)由設(shè)置的函數(shù)化權(quán)重參數(shù)Pl (Xl)、P2 (x2)、P3 (x3)定義的代價(jià)函數(shù)以及最終保留的換乘方案數(shù)目TN計(jì)算從該遍歷站點(diǎn)出發(fā)到達(dá)其他站點(diǎn)的換乘方案；改進(jìn)廣度優(yōu)先搜索方法的具體過(guò)程如下4. I)構(gòu)建一個(gè)包含公交站點(diǎn)數(shù)個(gè)元素的數(shù)組，定義數(shù)組中每一個(gè)元素包含以下信息站點(diǎn)編號(hào)及一個(gè)存儲(chǔ)了換乘方案的方案集合，其中該集合中的每條信息表示了從出發(fā)站點(diǎn)S到達(dá)該站點(diǎn)的一種代價(jià)較小的換乘方案；每條信息記錄了該換乘方案是由從站點(diǎn)S到達(dá)該站點(diǎn)的哪一個(gè)站點(diǎn)中的哪種方案經(jīng)過(guò)哪一條線路到達(dá)該站點(diǎn)的基本信息與該換乘法案的代價(jià)，在每個(gè)站點(diǎn)的方案集合中存在代價(jià)最小與代價(jià)最大的較優(yōu)換乘方案，它們分別被記錄為MAXC和MINC ；4. 2).構(gòu)建一棵類(lèi)樹(shù)用于遍歷，定義類(lèi)樹(shù)中每一個(gè)節(jié)點(diǎn)包含以下信息節(jié)點(diǎn)編號(hào)、節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)站點(diǎn)編號(hào)、父節(jié)點(diǎn)編號(hào)，設(shè)置當(dāng)前層為第一層，所述第一層只包含出發(fā)站點(diǎn)對(duì)應(yīng)的根節(jié)點(diǎn)；4. 3).遍歷當(dāng)前層的所有節(jié)點(diǎn)，對(duì)于遍歷到節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的站點(diǎn)A，遍歷它在T網(wǎng)絡(luò)和W網(wǎng)絡(luò)中的所有鄰居站點(diǎn)；對(duì)于任意遍歷到的站點(diǎn)B，如果站 點(diǎn)S到站點(diǎn)A的方案集合的MINC小于站點(diǎn)S到站點(diǎn)B的方案集合的MAXC，那么就進(jìn)一步遍歷站點(diǎn)A的方案集合；在這一遍歷中，使用由對(duì)應(yīng)的從站點(diǎn)S到站點(diǎn)A的某一較優(yōu)換乘方案再通過(guò)步行或公交線路到站點(diǎn)B的換乘方案生成一些從站點(diǎn)S到站點(diǎn)B的候補(bǔ)換乘方案；如果這些方案不包含重復(fù)站點(diǎn)同時(shí)代價(jià)又小于站點(diǎn)B的換乘集合的MAXC，那么就將方案加入站點(diǎn)B的換乘集合，同時(shí)更新站點(diǎn)B的MINC和MAXC,并進(jìn)一步給類(lèi)樹(shù)的當(dāng)前遍歷節(jié)點(diǎn)添加一個(gè)子節(jié)點(diǎn)，子節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)于站點(diǎn)B;4.4).設(shè)置樹(shù)遍歷當(dāng)前層為該層的子層，如果當(dāng)前層不為空，則重復(fù)步驟3)，否則進(jìn)行下一步；4. 5).截取每個(gè)站點(diǎn)的換乘方案換乘集合，最多保留從出發(fā)站點(diǎn)S出發(fā)到任意其他站點(diǎn)的出行代價(jià)最小的前TN種換乘方案。作為優(yōu)選的一種方案，所述步驟四中，將得到的換乘方案存入數(shù)據(jù)庫(kù)；所述參數(shù)化公交換乘方法還包括以下步驟步驟五對(duì)于任意給定的起始站點(diǎn)和目的站點(diǎn)，在數(shù)據(jù)庫(kù)中查找他們之間的換乘方案，并將換乘方案返回給用戶(hù)。進(jìn)一步，所述步驟四中，所述代價(jià)函數(shù)表示為Cij=Pl (xl)+P2(x2)+P3(x3)其中，Cij為代價(jià)。本實(shí)施例中，使用網(wǎng)絡(luò)模型來(lái)計(jì)算公交換乘。網(wǎng)絡(luò)模型中包含了 2種表征公交系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)T網(wǎng)絡(luò)和W網(wǎng)絡(luò)。T網(wǎng)絡(luò)記錄了可以通過(guò)一條公交線路到達(dá)的站點(diǎn)對(duì)信息，W網(wǎng)絡(luò)記錄了可以通過(guò)短距離步行到達(dá)的站點(diǎn)對(duì)信息。這兩種網(wǎng)絡(luò)相輔相成，比較完整地體現(xiàn)了公交系統(tǒng)涉及換乘的基本信息，使得換乘算法克服了傳統(tǒng)算法中沒(méi)有考慮近距離步行換乘的缺點(diǎn)。再者，定義了函數(shù)化權(quán)重參數(shù)公交權(quán)重Pl (xl)、步行權(quán)重Ρ2(χ2)及換乘權(quán)重Ρ3(χ3)，用來(lái)描述從一個(gè)站點(diǎn)到另一個(gè)站點(diǎn)所經(jīng)過(guò)的路徑上的換乘代價(jià)大小和便捷程度。對(duì)于從站點(diǎn)i出發(fā)到達(dá)站點(diǎn)j的一種換乘方案，如果該方案所走路徑涉及了 xl物理距離的公交行駛、x2物理距離的步行與x3次不同路線的公交車(chē)乘坐即(x3-l)次換乘，那么該換乘方案的代價(jià)Cu就可以表示成以下形式Cij=Pl (xl)+P2(x2)+P3(x3)方法中計(jì)算換乘方案算法的目的就是要找到任意站點(diǎn)i出發(fā)到達(dá)任意站點(diǎn)j的所有換乘方案中Cu值最小的TN種換乘方案，即尋找多種針對(duì)特定快捷性指標(biāo)的較優(yōu)換乘方案。實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，方法可以通過(guò)調(diào)整Pl(xl)、P2(x2)和P3(x3)的函數(shù)來(lái)使得換乘算法具有很好的靈活性，例如調(diào)整使P2 (x2)的重要性增大，那么得到的換乘方案是盡量考慮步行距離短的換乘方案；調(diào)整使Pl (xl)和P2(x2)的重要性增大，那么得到的換乘方案是盡量考慮路徑距離短的換乘方案；調(diào)整使P3(x3)的重要性增大，那么得到的換乘方案是盡量考慮換乘次數(shù)少的換乘方案。設(shè)計(jì)了一種改進(jìn)廣度優(yōu)先搜索算法(MBFSA)。MBFSA根據(jù)由預(yù)先設(shè)置好的Pl (xl)、P2(x2),P3(x3)定義的代價(jià)函數(shù)與最終保留的換乘方案數(shù)TN計(jì)算從一個(gè)出發(fā)站點(diǎn)到達(dá)其他站點(diǎn)的較優(yōu)換乘方案。采用了將計(jì)算得到的換乘方案存入數(shù)據(jù)庫(kù)的方法來(lái)縮短用戶(hù)查詢(xún)響應(yīng)時(shí)間。眾所周知，在算法研究過(guò)程中，大部分情況下是不能同時(shí)保證時(shí)間復(fù)雜度與空間復(fù)雜度的同時(shí)優(yōu)化的，即如果要求程序運(yùn)算時(shí)間短，那么往往需要程序占用大量存儲(chǔ)空間 ，而如果要求程序占用較小存儲(chǔ)空間，那么往往又需要犧牲運(yùn)算速度。從用戶(hù)的角度出發(fā)，他們需要快速響應(yīng)的公交換乘查詢(xún)系統(tǒng)，所以本換乘方法選擇了數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)，將預(yù)運(yùn)算得到所有站點(diǎn)對(duì)間的換乘方案存入數(shù)據(jù)庫(kù)的方案。這樣用戶(hù)在查詢(xún)時(shí)就不需要計(jì)算機(jī)進(jìn)行相對(duì)較慢的計(jì)算換乘運(yùn)算，而直接通過(guò)查詢(xún)數(shù)據(jù)庫(kù)快速得到結(jié)果。同時(shí)這一方案也大大降低了預(yù)運(yùn)算過(guò)程的計(jì)算冗余。結(jié)合圖I說(shuō)明本實(shí)施例中的MBFSA算法的過(guò)程圖I的左子圖顯示了范例公交網(wǎng)絡(luò)從站點(diǎn)I出發(fā)按照算法得到的遍歷類(lèi)樹(shù)，其中每條連邊上的文字顯示了從一個(gè)站點(diǎn)到另一個(gè)站點(diǎn)的具體方式與代價(jià)；圖I的右子圖顯示了相應(yīng)的在每一層的遍歷過(guò)后，各站點(diǎn)換乘方案集合的變化，其中代表每個(gè)站點(diǎn)的方框中的文字顯示了具體的方案集合。具體來(lái)說(shuō)算法首先從站點(diǎn)I出發(fā)進(jìn)行MBFSA的第一層遍歷，由于從站點(diǎn)I出發(fā)，能夠通過(guò)乘坐I趟公交車(chē)或步行直接到達(dá)站點(diǎn)2、站點(diǎn)3和站點(diǎn)4(例如，從站點(diǎn)I可以通過(guò)步行、乘坐I號(hào)線或者乘坐2號(hào)線到達(dá)站點(diǎn)2)，所以他們的換乘方案集合被得到了更新。之后算法進(jìn)行了相同的第二、第三層的遍歷。需要注意的是，算法只把經(jīng)由上一層站點(diǎn)的某一換乘方案、再經(jīng)過(guò)一路公家車(chē)(或直接步行)到達(dá)站點(diǎn)、且總代價(jià)小于站點(diǎn)方案集合的MAXC的換乘方案加入站點(diǎn)方案集合。例如，在第2層遍歷時(shí)，假設(shè)從站點(diǎn)4可乘坐一趟公交車(chē)到達(dá)站點(diǎn)2，但是由于其代價(jià)太大，所以最終算法拋棄了經(jīng)由從站點(diǎn)I到站點(diǎn)4，再到站點(diǎn)2的換乘方案加入站點(diǎn)2的方案集合，同時(shí)在左子圖的遍歷類(lèi)樹(shù)中也就沒(méi)有出現(xiàn)了連接第二層中站點(diǎn)4與第三層中站點(diǎn)2的連邊。在第3層遍歷之后，由于更新后遍歷類(lèi)樹(shù)不存在第4層，所以遍歷過(guò)程結(jié)束。在遍歷完成后就得到了各站點(diǎn)的相關(guān)方案集合。每一個(gè)站點(diǎn)的方案集合中的每條記錄代表了從起始站點(diǎn)到該站點(diǎn)的一種優(yōu)化換乘方案。例如站點(diǎn)2的方案集合的最后一條記錄代表了一條從站點(diǎn)I出發(fā)通過(guò)步行到達(dá)站點(diǎn)3，再通過(guò)3號(hào)線到達(dá)站點(diǎn)2的總代價(jià)為3. 5的優(yōu)化換乘方案。在最后，算法截取了各站點(diǎn)的換乘方案集合，只保留其中代價(jià)最小的前TN種換乘方案。例如對(duì)于站點(diǎn)5只保留了其方案集合中的第一和第四種換乘方案。如上所述，本實(shí)施的具體實(shí)現(xiàn)步驟使本發(fā)明更加清晰。在本發(fā)明的精神和權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)，對(duì)本發(fā)明作出的任何修改和改變，都落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種考慮近距離步行站點(diǎn)對(duì)的參數(shù)化公交換乘方法，其特征在于包括以下步驟步驟一設(shè)置計(jì)算公交換乘的函數(shù)化權(quán)重參數(shù)公交權(quán)重？1(11)、步行權(quán)重？2(12)及換乘權(quán)重P3 (x3)，分別代表使用乘客在公交出行中使用公交車(chē)前行Xl物理距離需要付出的代價(jià)、步行前行x2物理距離需要付出的代價(jià)及乘坐x3趟公交車(chē)需要付出的代價(jià)，同時(shí)設(shè)置保留的最優(yōu)換乘方案數(shù)目TN ； 步驟二 構(gòu)建城市公交的加權(quán)有向換乘網(wǎng)絡(luò)T，T網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)于公交系統(tǒng)中的一個(gè)站點(diǎn)，T網(wǎng)絡(luò)記錄可以通過(guò)一條公交線路到達(dá)的站點(diǎn)對(duì)信息，在T網(wǎng)絡(luò)中任意兩個(gè)站點(diǎn)間存在連邊當(dāng)且僅當(dāng)這兩個(gè)站點(diǎn)間存在至少一條可以直達(dá)的公交線路；由于站點(diǎn)對(duì)間有時(shí)可通過(guò)多條線路到達(dá)，所以在T網(wǎng)絡(luò)之間從一個(gè)站點(diǎn)到另一個(gè)站點(diǎn)可能會(huì)存在多條連邊，每條連邊代表了從出發(fā)站點(diǎn)到到達(dá)站點(diǎn)可以直達(dá)的一條線路，連邊的權(quán)值為這兩個(gè)站點(diǎn)通過(guò)這條線路經(jīng)過(guò)的物理距離； 步驟三構(gòu)建城市公交的加權(quán)有向步行網(wǎng)絡(luò)W，W網(wǎng)絡(luò)記錄可以通過(guò)短距離步行到達(dá)的公交站點(diǎn)對(duì)信息，該W網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)節(jié)點(diǎn)同樣對(duì)應(yīng)于公交系統(tǒng)中的一個(gè)站點(diǎn),在W網(wǎng)絡(luò)中任意兩個(gè)站點(diǎn)間存在連邊當(dāng)且僅當(dāng)這兩個(gè)節(jié)點(diǎn)間的物理步行距離小于一個(gè)閾值Γ，該連邊的權(quán)值也被定義為物理步行距離； 步驟四應(yīng)用上述的T網(wǎng)絡(luò)和W網(wǎng)絡(luò)，遍歷每個(gè)站點(diǎn)，應(yīng)用一種改進(jìn)廣度優(yōu)先搜索算法，并根據(jù)由設(shè)置的函數(shù)化權(quán)重參數(shù)Pl (Xl)、P2 (x2)、P3 (x3)定義的代價(jià)函數(shù)以及最終保留的換乘方案數(shù)目TN計(jì)算從該遍歷站點(diǎn)出發(fā)到達(dá)其他站點(diǎn)的換乘方案； 改進(jìn)廣度優(yōu)先搜索方法的具體過(guò)程如下 · 4.I)構(gòu)建一個(gè)包含公交站點(diǎn)數(shù)個(gè)元素的數(shù)組，定義數(shù)組中每一個(gè)元素包含以下信息站點(diǎn)編號(hào)及一個(gè)存儲(chǔ)了換乘方案的方案集合，其中該集合中的每條信息表示了從出發(fā)站點(diǎn)S到達(dá)該站點(diǎn)的一種代價(jià)較小的換乘方案；每條信息記錄了該換乘方案是由從站點(diǎn)S到達(dá)該站點(diǎn)的哪一個(gè)站點(diǎn)中的哪種方案經(jīng)過(guò)哪一條線路到達(dá)該站點(diǎn)的基本信息與該換乘法案的代價(jià)，在每個(gè)站點(diǎn)的方案集合中存在代價(jià)最小與代價(jià)最大的較優(yōu)換乘方案，它們分別被記錄為MAXC和MINC ； · 4.2).構(gòu)建一棵類(lèi)樹(shù)用于遍歷，定義類(lèi)樹(shù)中每一個(gè)節(jié)點(diǎn)包含以下信息節(jié)點(diǎn)編號(hào)、節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)站點(diǎn)編號(hào)、父節(jié)點(diǎn)編號(hào)，設(shè)置當(dāng)前層為第一層，所述第一層只包含出發(fā)站點(diǎn)對(duì)應(yīng)的根節(jié)占. · 4.3).遍歷當(dāng)前層的所有節(jié)點(diǎn)，對(duì)于遍歷到節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的站點(diǎn)A，遍歷它在T網(wǎng)絡(luò)和W網(wǎng)絡(luò)中的所有鄰居站點(diǎn)；對(duì)于任意遍歷到的站點(diǎn)B，如果站點(diǎn)S到站點(diǎn)A的方案集合的MINC小于站點(diǎn)S到站點(diǎn)B的方案集合的MAXC，那么就進(jìn)一步遍歷站點(diǎn)A的方案集合； 在這一遍歷中，使用由對(duì)應(yīng)的從站點(diǎn)S到站點(diǎn)A的某一較優(yōu)換乘方案再通過(guò)步行或公交線路到站點(diǎn)B的換乘方案生成一些從站點(diǎn)S到站點(diǎn)B的候補(bǔ)換乘方案；如果這些方案不包含重復(fù)站點(diǎn)同時(shí)代價(jià)又小于站點(diǎn)B的換乘集合的MAXC，那么就將方案加入站點(diǎn)B的換乘集合，同時(shí)更新站點(diǎn)B的MINC和MAXC,并進(jìn)一步給類(lèi)樹(shù)的當(dāng)前遍歷節(jié)點(diǎn)添加一個(gè)子節(jié)點(diǎn)，子節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)于站點(diǎn)B ； ·4.4).設(shè)置樹(shù)遍歷當(dāng)前層為該層的子層，如果當(dāng)前層不為空，則重復(fù)步驟3)，否則進(jìn)行下一步； ·4.5).截取每個(gè)站點(diǎn)的換乘方案換乘集合，最多保留從出發(fā)站點(diǎn)S出發(fā)到任意其他站點(diǎn)的出行代價(jià)最小的前TN種換乘方案。
2.如權(quán)利要求I所述的考慮近距離步行站點(diǎn)對(duì)的參數(shù)化公交換乘方法，其特征在于所述步驟四中，將得到的換乘方案存入數(shù)據(jù)庫(kù)。
3.如權(quán)利要求I或2所述的考慮近距離步行站點(diǎn)對(duì)的參數(shù)化公交換乘方法，其特征在 于所述參數(shù)化公交換乘方法還包括以下步驟 步驟五對(duì)于任意給定的起始站點(diǎn)和目的站點(diǎn)，在數(shù)據(jù)庫(kù)中查找他們之間的換乘方案，并將換乘方案返回給用戶(hù)。
進(jìn)一步，所述步驟四中，所述代價(jià)函數(shù)表示為Cij=Pl (xl)+P2(x2)+P3(x3) 其中，Cij為代價(jià)。
全文摘要
一種考慮近距離步行站點(diǎn)對(duì)的參數(shù)化公交換乘方法，包括以下步驟步驟一設(shè)置計(jì)算公交換乘的函數(shù)化權(quán)重參數(shù)；步驟二構(gòu)建城市公交的加權(quán)有向換乘網(wǎng)絡(luò)T；步驟三構(gòu)建城市公交的加權(quán)有向步行網(wǎng)絡(luò)W，步驟四應(yīng)用上述的T網(wǎng)絡(luò)和W網(wǎng)絡(luò)，遍歷每個(gè)站點(diǎn)，應(yīng)用一種改進(jìn)廣度優(yōu)先搜索算法，并根據(jù)由設(shè)置的函數(shù)化權(quán)重參數(shù)P1(x1)、P2(x2)、P3(x3)定義的代價(jià)函數(shù)以及最終保留的換乘方案數(shù)目TN計(jì)算從該遍歷站點(diǎn)出發(fā)到達(dá)其他站點(diǎn)的換乘方案。本發(fā)明考慮了公交系統(tǒng)中公交站點(diǎn)間由公交線路與由近距離步行可達(dá)性產(chǎn)生的聯(lián)系，并根據(jù)這個(gè)概念使用網(wǎng)絡(luò)模型方法生成了換乘網(wǎng)絡(luò)T和步行網(wǎng)絡(luò)W、響應(yīng)速度快、實(shí)時(shí)性良好。
文檔編號(hào)G06F17/30GK102880641SQ201210297508
公開(kāi)日2013年1月16日 申請(qǐng)日期2012年8月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月20日
發(fā)明者楊旭華, 張永振, 陳 光 申請(qǐng)人:浙江工業(yè)大學(xué)