本發(fā)明涉及城市公共交通運輸組織，尤其涉及一種過飽和地鐵網(wǎng)絡(luò)接駁公交服務(wù)設(shè)計與車輛調(diào)度優(yōu)化方法。

背景技術(shù)：

1、城市公共交通在居民日常通勤中承擔著重要的角色，持續(xù)完善公共交通系統(tǒng)不僅有助于優(yōu)化城市空間布局、緩解城市交通擁堵，更能有效改善居民生活質(zhì)量，成為推動綠色智慧城市建設(shè)、促進城市可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵途徑。作為公共交通系統(tǒng)的骨干，城市軌道交通以其準點率高、安全可靠和運載能力強的特點得到了廣大乘客的青睞。然而，隨著乘客需求與日俱增，地鐵系統(tǒng)內(nèi)部也面臨著嚴重的過飽和問題。為了應(yīng)對早晚高峰時段地鐵站臺的極端擁堵，地鐵運營管理部門通常在人流密集的車站采取客流控制措施，通過限制進站人數(shù)，將站臺上的乘客聚集水平維持在安全的范圍內(nèi)以保障運營安全。據(jù)北京交通發(fā)展年報顯示，2020年北京市軌道交通全路網(wǎng)中，有96座車站實施了常態(tài)化限流措施，占地鐵線網(wǎng)車站總數(shù)的21.3％。盡管限流措施在一定程度上緩解了地鐵的擁堵情況，但同時也給部分被迫滯留站外的乘客帶來了諸多不便，嚴重影響其出行體驗。因此，在地鐵高峰時段，如何進行高效的運輸組織來緩解地鐵運力供給與客運需求之間的矛盾，在確保運營安全的同時為乘客提供更好的服務(wù)保障，已然成為地鐵系統(tǒng)亟待解決的難題。

2、另一方面，作為城市公共交通系統(tǒng)的另一重要組成部分，公交車輛憑借其靈活機動的特點，能夠覆蓋地鐵線網(wǎng)難以服務(wù)的區(qū)域，為居民提供多樣化的出行選擇。在公交優(yōu)先政策的積極推動下，眾多大城市通過設(shè)置公交專用道，有效減輕了公交車輛因道路擁堵而受到的影響，從而確保了公交系統(tǒng)的高效運轉(zhuǎn)。以北京為例，自全國首條公交專用道在北京長安街啟用以來，北京的公交專用道建設(shè)持續(xù)大力推進，目前總長度已突破1000公里。隨著公交優(yōu)先戰(zhàn)略的逐步實施，公交服務(wù)的整體水平得到了顯著提升。然而，隨著城市規(guī)劃的調(diào)整、私家車保有量的增長以及軌道交通、網(wǎng)約車、共享單車等多種出行方式的涌現(xiàn)，部分地區(qū)的公交專用道出現(xiàn)了利用率低下的問題，對社會車輛造成了一定程度的不便，亟待通過加強管理來提高其運行效率。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明提供一種過飽和地鐵網(wǎng)絡(luò)接駁公交服務(wù)設(shè)計與車輛調(diào)度優(yōu)化方法，以解決上述問題。

2、本發(fā)明提供一種過飽和地鐵網(wǎng)絡(luò)接駁公交服務(wù)設(shè)計與車輛調(diào)度優(yōu)化方法，包括：基于地鐵線網(wǎng)數(shù)據(jù)、列車時刻表數(shù)據(jù)和車站間地面公交的運行數(shù)據(jù)構(gòu)建乘客分配時空網(wǎng)絡(luò)，基于公交車場位置及公交調(diào)度相關(guān)數(shù)據(jù)構(gòu)建公交車輛調(diào)度時空網(wǎng)絡(luò)；根據(jù)客流分布及道路條件，設(shè)定備選接駁路線、可行車頭時距及時刻表調(diào)整參數(shù)，并生成乘客分配時空網(wǎng)絡(luò)中的服務(wù)弧和公交車輛調(diào)度時空網(wǎng)絡(luò)中的任務(wù)弧及初始調(diào)度方案集合；根據(jù)乘客分配時空網(wǎng)絡(luò)和公交車輛調(diào)度時空網(wǎng)絡(luò)，建立考慮地鐵客流控制策略的接駁公交服務(wù)設(shè)計與車輛調(diào)度協(xié)同優(yōu)化模型；采用基于拉格朗日松弛與列生成相結(jié)合的啟發(fā)式求解算法，借助拉格朗日松弛技術(shù)對接駁公交服務(wù)設(shè)計與車輛調(diào)度協(xié)同優(yōu)化模型進行分解，同時基于列生成算法框架，構(gòu)建一系列定價子問題用以動態(tài)生成公交服務(wù)方案和車輛調(diào)度方案；根據(jù)計算結(jié)果，確定最優(yōu)的公交服務(wù)開行方案、車輛調(diào)度方案及精細化的客流控制策略，同時將實時客流分布情況可視化顯示，輔助運營管理人員進行動態(tài)決策。

3、本發(fā)明的過飽和地鐵網(wǎng)絡(luò)接駁公交服務(wù)設(shè)計與車輛調(diào)度優(yōu)化方法，考慮到時變的客流需求，基于時空網(wǎng)絡(luò)的建模方式，以乘客出行成本和公交運營成本最小化為優(yōu)化目標，建立了一個整數(shù)線性規(guī)劃模型，該模型能夠同時優(yōu)化地鐵客流控制策略和公交接駁服務(wù)；同時，還探索了一種一體化優(yōu)化方法，綜合考慮公交運營規(guī)劃過程中不同階段的決策問題，從而在服務(wù)水平與運營成本之間實現(xiàn)最優(yōu)權(quán)衡。

技術(shù)特征：

1.一種過飽和地鐵網(wǎng)絡(luò)接駁公交服務(wù)設(shè)計與車輛調(diào)度優(yōu)化方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述候選公交接駁服務(wù)方案的集合表示為：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述公交車輛調(diào)度時空網(wǎng)絡(luò)中的任務(wù)弧集合表示為：

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，還包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，利用所述網(wǎng)絡(luò)流平衡約束保證每位乘客的路徑可行性，具體約束如下：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述接駁公交服務(wù)設(shè)計與車輛調(diào)度協(xié)同優(yōu)化模型表示為：

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述拉格朗日松弛問題如下所示：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述乘客分配子問題表示為：

9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述車輛調(diào)度子問題表示為：

10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述公交服務(wù)設(shè)計子問題表示為：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種過飽和地鐵網(wǎng)絡(luò)接駁公交服務(wù)設(shè)計與車輛調(diào)度優(yōu)化方法，包括：分別構(gòu)建乘客分配和公交車輛調(diào)度時空網(wǎng)絡(luò)；根據(jù)客流分布及道路條件，設(shè)定備選接駁路線、可行車頭時距及時刻表調(diào)整參數(shù)，并生成乘客分配時空網(wǎng)絡(luò)中的服務(wù)弧和公交車輛調(diào)度時空網(wǎng)絡(luò)中的任務(wù)弧及初始調(diào)度方案集合；進而建立接駁公交服務(wù)設(shè)計與車輛調(diào)度協(xié)同優(yōu)化模型；通過拉格朗日松弛技術(shù)對接駁公交服務(wù)設(shè)計與車輛調(diào)度協(xié)同優(yōu)化模型進行分解，基于列生成算法，構(gòu)建一系列定價子問題用以動態(tài)生成公交服務(wù)和車輛調(diào)度方案；根據(jù)計算結(jié)果，確定最優(yōu)的公交服務(wù)開行方案、車輛調(diào)度方案及精細化的客流控制策略。本發(fā)明的方法能夠同時優(yōu)化地鐵客流控制策略和公交接駁服務(wù)。

技術(shù)研發(fā)人員：張春田,耿嘉偉,楊立興,高自友
受保護的技術(shù)使用者：北京交通大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/5