一種基于站點效率計算的公交快線設計方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明設及一種用于提高公交運行效率的基于站點效率計算的公交快線設計方 法。
【背景技術】
[0002] 跳站快線是指在原有公交線路中只?？磕硯讉€站點而在其他站點經(jīng)過不停車，跳 過的站點往往是一些上下車客流量較小的站點。由于節(jié)省了在某些站點?？康臅r間，在減 輕路段交通壓力的同時使得大部分乘客的旅行時間縮短，對乘客十分有利。此外，對公交公 司而言，縮減了車輛的運行周期，可W減小車隊規(guī)模，節(jié)約運行成本。
[0003] 傳統(tǒng)的跳站快線線路設計一般由樞紐站點組成，或由調查得到的0D數(shù)據(jù)選取客 流需求較大的站點。樞紐站點可換乘多條公交線路，但目前城市公交網(wǎng)絡發(fā)展逐漸完善，很 多站點都存在多條線路經(jīng)過，W至于難W衡量選取。而僅憑0D數(shù)據(jù)作為參考也有可能遺漏 某些關鍵站點，運些站點雖然上下車人數(shù)較少，但占比卻很大。運些方法都存在一定的主觀 性，沒有對站點本身運行效率進行考慮。

【發(fā)明內容】

[0004] 本發(fā)明的技術解決問題：克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種適用于跳站運行的基于 站點效率計算的快線設計方法，該方法實用性強，可W提供公交運行效率。
[0005] 本發(fā)明的技術解決方案：一種基于站點效率計算的公交快線設計方法，其特點在 于通過W下步驟實現(xiàn)：
[0006] -種基于站點效率計算的公交快線設計方法，其特征在于通過W下步驟實現(xiàn)：
[0007] (1)W現(xiàn)有的公交線路數(shù)據(jù)為基礎，建立公交網(wǎng)絡并存到文件中；
[0008] (2)將由一卡通刷卡數(shù)據(jù)得到的公交0D數(shù)據(jù)分配至建立的公交網(wǎng)絡當中，按照每 個站點不同時段t的客流分布特征，計算得到對應時段的效率et;
[0009] (3)根據(jù)步驟（2)得到的不同時段的站點效率進行加權，計算出每個站點的客流 聚集特征，即綜合評估后的站點效率e;
[0010] (4)選取客流總量大于給定總量闊值Vth的原線路，對其中評估效率低于給定效率 闊值eth的站點進行刪除，設計與原線路并行的快線線路；
[0011] (5)設計新的運行方案，在原有運力資源下，并行運行原線路與快線路并分配新線 路和原線路的發(fā)車間隔，W最優(yōu)化乘客平均節(jié)省的旅行時間與等待時間為目標建立目標函 數(shù)，提高整體運行效率。
[0012] 所述步驟（1)中公交網(wǎng)絡是將現(xiàn)實中的路網(wǎng)用有向圖來表示，圖的節(jié)點表示為每 一個公交站點，圖的邊表示為兩個公交站點存在的線路上的相鄰順序關系，網(wǎng)絡的構造方 法即L空間法，W稀疏矩陣的方式存儲表示。
[0013] 所述步驟（2)中將由一卡通刷卡數(shù)據(jù)得到的公交0D數(shù)據(jù)計算得到每個站點時段 t的效率et的過程為：根據(jù)一卡通數(shù)據(jù)記錄的起終點W及所乘坐的線路號計算時段t內站 點的客流分布，客流分布包括總客流V與起訖客流Vs，則站點時段t的效率et計算為：
[0014]
[0015] 其中總客流V是指所有經(jīng)過該站點的客流量總和，起訖客流Vg是指在該站點上下 車的客流量。
[0016] 所述步驟（3)中綜合評估后的站點效率e計算為：
[0017]
[001引其中：e康示在時段t內站點的起訖客流與總客流的比值，所述的時段t包括早高 峰、午平峰、晚高峰、晚平峰W及夜間五個時段；
[0019]
樂布表示上述五個時段中每個時段效率；
[0020]
分別表示上述五個時段中每個時段效率的 權重。在計算每個站點的綜合站點效率e的基礎上，選取合適的效率闊值eth，刪除效率低 于給定效率闊值的站點，得到高效率站點組成的快線線路。
[002。 所述步驟（4)選取客流總量大于給定流量闊值Vth的線路，對其中評估效率小于給 定流量闊值eth的站點進行刪除，設計與原線路并行的快線線路的具體實現(xiàn)過程為：
[002引 （1)根據(jù)乘客上下車刷卡數(shù)據(jù)，計算公交線路集合L: {line}中每一條線路line 所有站點的總客流量Vii。。，選取客流總量大于給定流量闊值Vth的線路，得到線路集合L'， 則有：
[0023] L，：{line |Vi"e>Vth，line G L}
[0024] 似對于L'中的每一條線路line,其站點序列l(wèi)ine: <Si,S2,…，s?！?，依據(jù)計算得到 每個站點S的綜合評估效率e%刪除線路中效率低于給定效率闊值eth的站點，得到快線線 路line'站點序列：
[00幼 line' ：<Sii，Si2,…，Si。〉，其中eth，且站點在新序列中位置先后順序不變。
[0026] 所述步驟巧）中，設目標函數(shù)AT，如下：
[0027]AT=L-T…
[002引 L:新運行方案中由于快線運行乘客減少的旅行時間
[0029] 新運行方案中由于發(fā)車間隔改變乘客增加的等待時間
[0030] 所述新運行方案中由于快線運行乘客減少的旅行時間為乘坐快線部分的乘客的 旅行時間相對于原有旅行時間減少的總時間，具體時間計算為原站點間行駛時間與該路段 其他車輛行駛時間之差，即：
[0031]
[00扣]Ved:od間的客流量[003引ted:od間運行時間
[0034]t。/ :od間快線運行速度
[0035]vel"d:od間平均運行速度，由公交數(shù)據(jù)計算得到
[0036]vel。/ :od間平均運行速度，即道路速度，由百度地圖服務數(shù)據(jù)得到；
[0037] tde:站點?？繒r間
[0038] d i S ted: 0 d站點間距離。
[0039] 所述新運行方案中由于發(fā)車間隔改變乘客增加的等待時間為新方案運行平均等 待時間與原方案平均等待時間之差，其中由于乘客到達公交站點時間呈泊松分布，平均等 待時間為t=k/f，f為發(fā)車頻率，k與車輛到站時間有關，當?shù)秸緯r間呈泊松分布時，k= 1/2,則有：
[0040]
[00川其中：
[0042]1；新:新方案中乘客總體平均等待時間
[0043] T"i日:舊方案中乘客總體平均等待時間
[0044]f快:新方案中快線發(fā)車間隔
[0045]f原:新方案中原線路發(fā)車間隔
[0046]fi日：舊方案中線路的發(fā)車間隔
[0047] v,&:乘坐站點區(qū)間在快線路上的客流量
[004引 vg :乘坐站點區(qū)間不在快線路上的客流量
[0049] V總:線路的總客流量
[0050] 所述步驟（5)設計新的運行方案，在原有運力資源下，并行運行原線路與快線路 并分配新線路和原線路的發(fā)車間隔的具體實現(xiàn)過程為：
[0051] (1)對于原有運力資源，即車隊規(guī)模Num，提出新設計的快線路與原線路并行運行 的方案，新方案中車隊規(guī)模應該不大于舊方案中的車隊規(guī)模，假設分配給快線路的車輛數(shù) 為Num快，分配給原線路的車輛數(shù)為Num原，則有：
[0052] Num快+Num原《Num ;
[0053] (2)車隊規(guī)模N與車輛發(fā)車頻率F、線路運行周期T之間關系如下式：
[0054] N=F*T
[0055] 則結合步驟（1)可得新運行方案中快線發(fā)車頻率與原線路發(fā)車頻率存在W下關 系：
[005引 T原*f舊> T快*f快巧原*f原
[0057] T原:原線路運行周期
[005引 T快:快線路運行周期。
[0059] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比的優(yōu)點在于：
[0060] (1)本發(fā)明針對真實的城市公交出行數(shù)據(jù)，建立一個W公交線路網(wǎng)絡為基礎的網(wǎng) 絡節(jié)點傳輸效率評價模型，實現(xiàn)W流量分布特征為導向設計快速公交線路，減少線路中效 率低的站點，從而縮減乘客的旅行時間，提高公交運行的效率。
[0061] (2)本發(fā)明計算方便，實用性強。由于充分考慮線路運行中站點的效率，去除低效 率站點，降低旅行時間，縮減了車輛的運行周期，節(jié)約運行成本。同時在考慮其他乘客的出 行需求下，設置了新方案運行新舊線路，W最優(yōu)化總體旅行時間和等待時間為目標，提高了 車輛整體的運行效率。
【附圖說明】
[0062] 圖1為本發(fā)明實現(xiàn)流程圖；
[0063] 圖2為原線路與快線線路路線對比，其中星形和圓形標記物為公交站點，星型為 跳過的站點而圓形為新線路的站點。標記物中間的實線軌跡為原線路，虛線為新線路運行 軌跡。
【具體實施方式】
[0064] W下W北京市公交線路，如圖1所示為例說明本發(fā)明的實現(xiàn)步驟：
[0065] 1.建立路網(wǎng)組織結構并存到文件中
[0066] 從原始線路文件中讀取公交線路數(shù)據(jù)，建立公交線路網(wǎng)絡，并W稀疏矩陣的形式 存儲。
[0067] 2.根據(jù)一卡通刷卡數(shù)據(jù)得到五個時段的站點客流分布特征，分別是：
[0068] 早高峰ti:5 :00-10 :00 ;
[0069] 日平峰t2:10 :00-17 :00 ;
[0070] 晚高峰 *3:17 :00-20 :00 ;
[0071] 晚平峰 *4:20 :00-23 :00 ;
[0072]夜間ts:23 :00-5 :00.
[0073] 對于某個站點P，其五個時段的日均總客流V和起訖客流V,及對應效率et分別為：
[0074] ti: 1589, 684,0. 4305 ;
[00巧]t2:2768, 763,0. 2757;
[0076] t3:1282, 527,0. 4111 ;
[0077] t4:1328, 384,0. 2892 ;
[0078] t5：89,24, 0. 2697 ；
[0079] 五個時段的效率權重W={0. 35, 0. 2, 0. 25, 0. 15, 0. 0引（由時段內單位時間客流 量比例得到），