CN104504638A - 一种公交车发车时刻表制定方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种公交车发车时刻表制定方法，(1)根据公交客流量的高低将一天分为K个时段，构建目标函数f_k＝αM_k+βG；(2)计算乘客满意度M_k和公交公司满意度G_k；(3)确定发车间隔，通过第三步的参数值以及遗传-模拟退火算的方法，利用MATLAB进行仿真实验。本发明兼顾公交企业的运营成本和出行者公交的动态出行需求，制定的合理的公交时刻表，更具实效性、灵活性。

Description

一种公交车发车时刻表制定方法

技术领域

本发明涉及城市公共交通***调度技术领域,具体涉及一种公交发车时刻表的制定方法。

背景技术

随着我国经济高速发展，城市规模越来越大，交通堵塞问题越来越严重，城市的公交调度面临巨大考验。公交发车时刻表是公共交通调度的直观体现，现有的公共交通调度时刻表由公交公司单独制定，一方面，公交公司更多考虑本公司的利益要求，忽略了乘客的需求度与满意度，另一方面，现有的制定发车时刻表的方案，缺乏时刻表应有的实效性，针对性及灵活性，仅仅根据历史数据进行分析，导致制定发车时刻表不合理，不准确，道路交通堵塞拥挤，乘客的需求得不到满足。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种制定公交发车时刻表的方法。综合考虑公交公司与乘客间的利益，弥补现有的发车时刻表的不合理，不准确性。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种公交车发车时刻表制定方法，其特征在于，步骤如下，

步骤一、根据公交客流量的高低将一天分为K个时段，以第k(k＝1,2…,K)时段内乘客满意度M_k和公交公司满意度G_k为变量，构建目标函数f_k＝αM_k+βG，其中α+β＝1，若时间段k处于高峰期，取α＝0.7,β＝0.3，若时间段k处于平期，则取α＝0.5,β＝0.5，若时间段k处于低峰期，取α＝0.3,β＝0.7；

步骤二、k时段内乘客满意度M_k包括k时段内乘客候车时间满意度M_k1与k时段内乘客乘车舒适满意度M_k2，即其中若时间段k处于高峰期，取φ＝0.7,若时间段k处于低峰期，则取φ＝0.5,

(1)M_k1计算方法如下：

$M_{\mathrm{kl}}=\left\{\begin{array}{cc}1& T_k\≤t_k\\ 1-a\frac{T_k}{t_k}& \frac{t_k}{a}>T_k>t_k\\ 0& T_k\≥\frac{t_k}{a}\end{array}\right.---\left(1\right)$

式中：a取值范围为(0,1)，T_k为k时段内乘客平均候车时间，t_k为k时段内乘客候车忍耐时间；

(2)M_k2的计算方法如下：

$M_{k2}=\left\{\begin{array}{cc}1& 0\≤H_k\≤1\\ h_k-H_k& h_k>H_k>1\\ 0& H_k\≥h_k\end{array}\right.---\left(2\right)$

式中，H_k为k时段内平均满载率，h_k为k时段内乘客可忍耐车辆满载限度；

步骤三、k时段内公交公司满意度G_k用公司的收益表示，公式如下：

$G_k=\frac{\mathrm{\ρ}\×U_k-d\×\frac{I_k}{L_k}}{d\×\frac{I_k}{L_k}}---\left(3\right)$

式中，ρ为单程票价，d为单次发车成本，I_k为k时段的时长，U_k为k时段的乘客总人数，其中j为公交线路站点数，λ_j为第j站点单位时间乘客到站率，L_k为第k时段内的发车间隔。

步骤二(1)中T_k的计算方法如下：

$T_k=\frac{\underset{j=1}{\overset{J}{\mathrm{\Σ}}}\frac{1}{2}{\mathrm{\λ}}_j{L}_k^2}{\underset{j=1}{\overset{J}{\mathrm{\Σ}}}{u}_{\mathrm{kj}}}$

式中，u_kj为第k时段内第j站点的上车人数。

步骤二(2)中H_k的计算方法如下：

$H_k=\frac{\underset{j=1}{\overset{J}{\mathrm{\Σ}}}{u}_{\mathrm{kj}}}{Q\×\frac{I_k}{L_k}}$

式中，Q为车辆标准载客人数。

经过以上步骤建立的发车时刻模型满足以下条件：

(1)公交车实行全程单一票价；

(2)忽略公交车停车和启动以及乘客上下车所花费的时间；

(3)公交车匀速行驶；

(4)总发车次数小于公交公司可承受发车次数；

(5)k时段内平均满载率H_k满足50％≤H_k≤130％；

(6)在同一时间段k内，任意两辆车发车间隔约束为L_kmin≤L_k≤L_kmax k＝1,2,…,K；其中L_kmin为k时段内最小发车间隔，L_kmax为k时段内最大发车间隔；

(7)k时段内乘客忍耐时间t_k在高峰期与非高峰期的取值有所不同，k处于高峰期时，t_k＝5；k处于非高峰期时，t_k＝10；

(8)k时段内乘客可忍耐车辆满载限度h_k在高峰期与非高峰期有所不同，k处于高峰期时，h_k＝120％；k处于非高峰期时，h_k＝100％。

本发明达到的有益效果：兼顾公交企业的运营成本和出行者公交的动态出行需求，制定的合理的公交时刻表，更具实效性、灵活性。

附图说明

图1为本发明公交发车时刻的制定方法流程。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

以南京市D7路公交车2014年3月10日的客流数据为例来实施本发明。

第一步，参数采集。采集样本时间段为5:00～23:00，每一小时划为一个时间段，共18个时段，各时段的客流量样本如表1所示。

表1各时段客流样本

编号	时间段	客流量	编号	时间段	客流量	编号	时间段	客流量
									1	5:00-6:00	64	7	11:00-12:00	1957	13	17:00-18:00	7321
2	6:00-7:00	2142	8	12:00-13:00	1645	14	18:00-19:00	4890
									3	7:00-8:00	5246	9	13:00-14:00	1690	15	19:00-20:00	2324
4	8:00-9:00	6132	10	14:00-15:00	1967	16	20:00-21:00	1505
									5	9:00-10:00	3523	11	15:00-16:00	2548	17	21:00-22:00	568
6	10:00-11:00	2283	12	16:00-17:00	4480	18	22:00-23:00	84

第二步，建立模型。

利用有序聚类法对表1的客流样本划分，得到最优的分类结果为：{1,2},{3,4},{5-11},{12-14},{15-18}，从而得到客流高低峰划分情况如表2。

表2.客流高低峰划分情况

序号	时间段	峰值区间	峰值平均客流
				1	5:00-7:00	早低峰	1103
2	7:00-9:00	早高峰	5689
				3	9:00-16:00	平峰	2230
4	16:00-19:00	晚高峰	5534
				5	19:00-23:00	晚低峰	1120

对于目标函数f_k＝αM_k+βG，高峰期应当尽量满足乘客的利益和需求，取α＝0.7,β＝0.3；低峰期应当尽量保证公交公司所发出车辆的上座率，取α＝0.3,β＝0.7；平峰期则取α＝0.5,β＝0.5。

第三步，多目标优化。

全天发车间隔范围为(0,10],单程票价ρ＝3元，单次发车成本d＝100元。利用式(1)～(3)，计算各时段的乘客满意度M_k和公交公司满意度G_k。

第四步，确定发车间隔。

通过第三步的参数值以及遗传-模拟退火算的方法，利用MATLAB进行仿真实验，迭代300次得到的优化车辆调度方案如表3所示。

表3.车辆调度表

以上是本发明的较佳实施方式，但本发明的保护范围不限于此。任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内，未经创造性劳动想到的变换或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此本发明的保护范围应以权利要求所限定的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种公交车发车时刻表制定方法，其特征在于，步骤如下，

步骤一、根据公交客流量的高低将一天分为K个时段，以第k(k＝1,2…,K)时段内乘客满意度M_k和公交公司满意度G_k为变量，构建目标函数f_k＝αM_k+βG，其中α+β＝1，若时间段k处于高峰期，取α＝0.7,β＝0.3，若时间段k处于平期，则取α＝0.5,β＝0.5，若时间段k处于低峰期，取α＝0.3,β＝0.7；

步骤二、k时段内乘客满意度M_k包括k时段内乘客候车时间满意度M_k1与k时段内乘客乘车舒适满意度M_k2，即其中若时间段k处于高峰期，取φ＝0.7,若时间段k处于低峰期，则取φ＝0.5,

(1)M_k1计算方法如下：

$M_{k1}=\left\{\begin{array}{cc}1& T_k\≤t_k,\\ 1-a\frac{T_k}{t_k}& \frac{t_k}{a}>T_k>t_k\\ 0& T_k\≥\frac{t_k}{a}\end{array}\right.$

式中：a取值范围为(0,1)，T_k为k时段内乘客平均候车时间，t_k为k时段内乘客候车忍耐时间；

(2)M_k2的计算方法如下：

$M_{k2}=\left\{\begin{array}{cc}1& 0\≤H_k\≤1\\ h_k-H_k& h_k>H_k>1\\ 0& H_k\≥h_k\end{array}\right.$

式中，H_k为k时段内平均满载率，h_k为k时段内乘客可忍耐车辆满载限度；

步骤三、k时段内公交公司满意度G_k用公司的收益表示，公式如下：

$G_k=\frac{\mathrm{\ρ}{\×U}_k-d\×\frac{I_k}{L_k}}{d\×\frac{I_k}{L_k}}$

式中，ρ为单程票价，d为单次发车成本，I_k为k时段的时长，U_k为k时段的乘客总人数，其中j为公交线路站点数，λ_j为第j站点单位时间乘客到站率，L_k为第k时段内的发车间隔。

2.根据权利要求1所述的公交车发车时刻表制定方法，其特征在于，步骤二(1)中T_k的计算方法如下：

$T_k=\frac{\underset{j=1}{\overset{J}{\mathrm{\Σ}}}\frac{1}{2}{\mathrm{\λ}}_j{L}_k^2}{\underset{j=1}{\overset{J}{\mathrm{\Σ}}}{u}_{\mathrm{kj}}}$

式中，u_kj为第k时段内第j站点的上车人数。

3.根据权利要求1所述的公交车发车时刻表制定方法，其特征在于，步骤二(2)中H_k的计算方法如下：

$H_k=\frac{\underset{j=1}{\overset{J}{\mathrm{\Σ}}}{u}_{\mathrm{kj}}}{Q\×\frac{I_k}{L_k}}$

式中，Q为车辆标准载客人数。

4.根据权利要求1～3任一项所述的公交车发车时刻表制定方法，其特征在于，满足以下条件：

(1)公交车实行全程单一票价；

(2)忽略公交车停车和启动以及乘客上下车所花费的时间；

(3)公交车匀速行驶；

(4)总发车次数小于公交公司可承受发车次数；

(5)k时段内平均满载率H_k满足50％≤H_k≤130％；

(6)在同一时间段k内，任意两辆车发车间隔约束为L_kmin≤L_k≤L_kmax k＝1,2,…,K；其中L_kmin为k时段内最小发车间隔，L_max为k时段内最大发车间隔；

(7)k时段内乘客忍耐时间t_k在高峰期与非高峰期的取值有所不同，k处于高峰期时，t_k＝5；k处于非高峰期时，t_k＝10；

(8)k时段内乘客可忍耐车辆满载限度h_k在高峰期与非高峰期有所不同，k处于高峰期时，h_k＝120％；k处于非高峰期时，h_k＝100％。