CN105719475B - 一种弹性公交线路设置及运营调度方法 - Google Patents

一种弹性公交线路设置及运营调度方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种弹性公交线路设置及运营调度方法，弹性公交依据请求进行停靠的方法包括以下步骤：步骤1、乘客开启所述专用公交出行终端；步骤2、站台电子标签自动感应专用公交出行终端；步骤3、站台电子标签发送乘客信息到运营调度后台；步骤4、运营调度后台自动发送指令到所述前站公交车辆的车载终端；步骤5、所述前站公交车辆收到指令后在所述出发站点停靠；步骤6、车载电子标签自动感应并获取乘客信息；步骤7、车载电子标签将乘客信息发送到运营调度后台；步骤8、目的站点电子标签自动感应并获取乘客信息。本发明通过对弹性路径公交线路乘客出行数据的时空分析和模拟，优化设置公交线路并进行动态运营调度的方法。

Description

一种弹性公交线路设置及运营调度方法
技术领域
本发明专利属于一种通过移动互联网和物联网技术实时获取乘客出行需求信息，并对公交运力进行实时动态运营调度的方法，本发明涉及公交乘客出行信息实时获取、弹性公交线路设置方法以及运营调度模型等。
背景技术
弹性公交***(也称为柔性公交***)是一种为低密度客流区域的乘客提供点到点服务的响应需求的公交运营工具，它区别于传统定点定线定站的固定路径公交模式。弹性路径公交在国外已经有30年左右的发展历程，早期的目的主要是用于满足弱势群体和特定的使用者(如医院、学校、机场等)的出行需求，近期随着通讯技术的发展，弹性路径公交可以为偏远地区或者低密度客流区域乘客的出行提供便利的服务。我国的公交服务一般属于固定路线与固定班次模式，固定路线服务的特点是在客流密度较高的情况下运行良好，合理的安排运行计划能够有效的降低总的运营成本；但是，在客流密度较低的时间段内或者客流密度较低的区域内，固定路线的公交车将存在如下一系列的问题：公交车的空载率比较高，乘客等待时间会变长，公交运营公司的整体运营成本提高等等。弹性路径公交就是在这种背景下应运而生，这种模式釆用的模式是按需服务，即公交车实时的响应动态乘客的请求，能够减少公交的空载率，从而节省整体运行成本，通过快速的响应乘客需求也提高了乘客对服务的满意度。无论是固定路线公交还是弹性路径公交，都必须遵循“以人为本”的核心。因此，其路径优化和调度都需要充分考虑人的“有限理性”心理和行为特征。
弹性路径公交问题属于响应需求的公共交通的范畴，是一种智能交通***(ITS)，它是随着信息技术的发展而形成的一种顺应社会需求的新的交通运营***。国际上比较有影响的是芬兰、比利时、英国、爱尔兰、意大利和瑞典6 个国家参与的欧盟ITS第四框架中的重点项目“先进的公共交通运营***” (System for Advanced Management ofPublic Transport Operations,简称SAMPO)和 SAMPLUS。此外，德国、美国、加拿大也有这种响应需求的公共交通***。中国目前尚无投入使用真正意义上的、面向公众的响应需求的公共交通***。中国的公共交通***大都以公交车的形式运营，但公交车仍然是固定路线的公共交通***。目前已有的单位通勤公交、各大超市的公交、私立学校提供的学生公交等公交***的出现，说明了居民对响应需求的公共交通***的需求，同时也表明中国具有发展响应需求的公共交通***的良好基础。
总体来说，目前国内外的弹性公交***或类似弹性公交***绝大多数都是基于乘客主动请求的响应需求。
传统的固定路线与固定班次模式的公交服务在客流密度较低的时间段内或者客流密度较低的区域内，存在空载率较高、乘客等待时间长、运营成本高等问题。弹性路径公交釆用按需服务的模式，能够减少公交空载率、节省运行成本、提高乘客对服务的满意度。但是，目前国内外的弹性公交***一般都是基于乘客主动请求的响应模式，无法做到自动感应并实时获取乘客信息，这主要是由于技术原因无法做到自动感应并实时获取乘客信息，因而造成弹性路径公交***的应用瓶颈，因而也就无法有针对性地进行站点分类设置，做不到根据乘客需求实时调度。随着移动互联网、物联网技术的发展，使我们可以自动感应并实时获取动态的乘客信息，这为弹性公交线路设置、运营调度及推广应用提供了基础。
发明内容
针对以上问题，本发明提出一种基于物联网和移动互联网技术的弹性公交线路设置及运营调度方法。该方法利用公交车车载终端、公交站台电子标签、手机APP、蓝牙通信、GPS定位等信息技术，自动感应并实时获取乘客信息，通过对乘客出行数据的时空分析和模拟，对弹性路径公交线路的停靠站点进行分类，并根据类别制定不同的停靠策略，在此基础上建立调度模型，实现对公交车的优化调度，提升乘客出行的满意度。本发明可以为弹性路径公交线路的设置、弹性公交***的运营管理等提供技术支撑，对弹性公交***的大范围推广应用具有重要意义。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：
一种弹性公交线路设置及运营调度方法，弹性公交依据站点类型进行停靠，所述站点类型包括固定站点、高密度客流站点、低密度客流站点和乘客预约站点；
所述固定站点包括始发站点和终点站点，为弹性公交的必停站点；
所述高密度客流站点为单位时间内上、下车客流总数≥20人次的动态站点，为弹性公交必停站点；
所述低密度客流站点为单位时间内上、下车客流总数<20人次的动态站点，弹性公交依据请求进行停靠；
所述乘客预约站点为根据企事业单位要求或通过乘客组团定制和预约的、只在某时间段内开通的公交站点，弹性公交只在定制的时间段内进行停靠；
所述弹性公交依据请求进行停靠的方法包括以下步骤：
步骤1、乘客通过手机安装专用公交出行终端，出行前，乘客开启所述专用公交出行终端，首次使用专用公交出行终端时，乘客需要注册乘客信息；
步骤2、乘客至出发站点时，站台电子标签通过短程通信自动感应专用公交出行终端并获取乘客信息；
步骤3、站台电子标签通过移动通信网络发送乘客信息到运营调度后台，所述运营调度后台将该乘客标记为等待状态；
步骤4、运营调度后台通过移动通信网络获取该条线路上所有公交车的GPS 定位信息，并找出距离该出发站点最近的前站公交车辆，自动发送指令到所述前站公交车辆的车载终端；
步骤5、所述前站公交车辆收到指令后在所述出发站点停靠，如果乘客不上车，则在所述前站公交车辆驶出所述出发站点后，运营调度后台继续执行步骤4 的操作，继续执行步骤4的操作时，运营调度后台不发送指令到驶过该出发站点的前站公交车辆所对应相同行驶路线的其他公交车辆，如果乘客上车，则执行步骤6的操作；
步骤6、乘客上车后，车载电子标签通过短程通信自动感应并获取乘客信息；
步骤7、车载电子标签将自动感应道的乘客信息通过移动通讯网络发送到运营调度后台，运营调度后台取消该乘客的等待状态，并标记该乘客为乘坐状态；
步骤8、乘客到达目的站点下车后，目的站点电子标签通过短程通信自动感应并获取乘客信息，该目的站点电子标签将自动感应的乘客信息通过移动通信网络发送到运营调度后台，运营调度后台将该乘客的乘坐状态改为下车状态。
所述站台电子标签、车载电子标签以及目的站点电子标签均为支持蓝牙协议标准的物联网节点，所述专用公交出行终端在开启后自动打开所述手机的蓝牙
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明专利是利用物联网和移动互联网(包括公交车车载终端、公交站台电子标签、乘客手机APP)、蓝牙通信、 GPS定位等现代信息技术，自动感应并实时获取乘客信息，通过对弹性路径公交线路乘客出行数据的时空分析和模拟，优化设置公交线路并进行动态运营调度的方法。本发明可以解决乘客信息自动感应和实时获取的难题，并对弹性公交***的推广应用提供支撑。
附图说明
图1为本发明一种弹性公交线路设置及运营调度的***架构图；
图2为本发明一种弹性公交线路设置及运营调度方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明的内容做进一步详细说明。
实施例
(1)总体技术框架
本发明的总体技术框架，请参照图1所示：
1)公交站点安装支持低功耗蓝牙协议标准(4.0或以上版本)的电子标签(物联网节点)；
2)公交车安装支持低功耗蓝牙协议标准的电子标签(物联网节点)以及支持移动网络和蓝牙协议的车载智能终端；
3)乘客手机安装专用公交出行终端，该专用公交出行终端后台自动启动并打开乘客手机的蓝牙功能；
4)公交车、站点(包括出发站点和目的站点)和乘客三者之间可通过蓝牙的短程通信自动感应并传输信息；
5)公交车、站点和运营调度后台之间可通过移动网络远程通信传输信息；
6)运营调度后台和运营管理中心之间可通过Internet或局域网等传输信息，通过运营调度后台的数据中心将相关数据传送给运行管理中心，运营管理中心根据所述相关数据对公交线路进行弹性设置和运营调度。
(2)乘客信息实时获取方法
乘客信息实时获取方法，请参照图2所示：
1)乘客出行前打开手机专用公交出行终端(自动打开蓝牙)，首次使用需注册乘客信息；
2)乘客至出发站点附近，站台物联网节点(电子标签)通过短程通信(蓝牙)自动感应并获取乘客信息；
3)站台物联网节点通过移动通信网络(GPRS/3G/4G等)发送乘客信息到运营调度后台，运营调度后台将该乘客标记为“等待”状态；
4)运营调度后台通过移动通信网络(GPRS/3G/4G等)获取该条线路上所有公交车的GPS定位信息；
5)运营调度后台找到距离该出发站点最近的前站公交车，并自动发送指令到该公交车的车载终端；
6)司机收到指令后在该出发站点停靠，乘客上车后，车载物联网节点(电子标签)通过短程通信(蓝牙)自动感应并获取乘客信息；
7)车载物联网节点(电子标签)通过移动通信网络(GPRS/3G/4G等)发送乘客信息到运营调度后台；
8)运营调度后台取消该乘客的等待状态，并标记该乘客为“乘坐”状态；
9)该乘客到达目的站点下车后，目的站点物联网节点(电子标签)通过短程通信(蓝牙)自动感应并获取乘客信息，并通过移动通信网络(GPRS/3G/4G 等)发送乘客信息到运营调度后台，运营调度后台将该乘客标记为“下车”状态，一次出行结束。
(3)弹性公交线路设置方法
将弹性公交线路的站点划分为4类，根据不同时间段、不同的站点类型，设置公交车停靠站点：
1)固定站点：包括首发站、终点站，为弹性公交必停站点；
2)高密度客流站点：指单位时间(1小时)内该站点上、下车客流总数>＝20 人次，高密度客流站点是动态站点，某站点可能在某几个时间段为高密度客流站点，其他时间段则可能为低密度客流站点，高密度客流站点为弹性公交(在某几个时间段为高密度客流站点时)必停站点；
3)低密度客流站点：指单位时间(1小时)内该站点上、下车客流总数<20 人次，低密度客流站点也是动态站点，某站点可能在某几个时间段为低密度客流站点，其他时间段则可能为高密度客流站点，低密度客流站点为弹性公交(在某几个时间段为低密度客流站点时)依据请求才停靠的站点；
判断动态站点为高密度客流站点或低密度客流站点的方法可以是通过对某站点连续时间(1个月以上)的单位时间内的统计数据获得；也可以根据连续时间(1个月以上)的单位时间内的乘客的请求(步骤(2)部分的内容)通过运行管理中心进行数据统计获得。而在实际应用中，对于乘客在不确定其进入的出发站点是高密度客流站点还是低密度客流站点时，优选请求弹性公交停靠，请求的方法见步骤(2)。
4)乘客预约站点：指根据企事业单位要求或通过乘客组团定制和预约的、只在某时间段内开通的公交站点，定制公交站点只在定制的时间段内才开通，其他时间公交车不停靠该站点。
(4)弹性公交运力配备与调度模型
假设弹性公交线路L的第i个站点为Zi，T表示公交线路L的每天运营时间 (即首班车至末班车的时间)，△t表示公交线路L的发车间隔时间，则公交线路L 每天最大运输次数为：
INT()表示取整数。
若线路L每班车每个站点都停靠，则站点Zi每天的运输次数为：
Mi＝Mmax (2)
由于弹性公交线路不是每班车每个站点都停靠，因此Zi每天的实际运输次数需要进行计算。设ki表示Zi的站点类型，Qi表示站点Zi是否有乘客发出请求，当Zi的站点类型为固定站点和高密度客流站点时，公交车停靠该站点，ki＝1；当 Zi的站点类型为低密度客流站点和乘客预约站点时，公交车应请求停靠该站点， ki＝0。当第j班车站点Zi有乘客发出请求，Qij＝1，当Zi没有乘客发出请求，Qij＝0。则Zi每天的实际运输次数为：
设线路L的总站点数为n，n为常量。则线路L所有站点每天的总运输次数N 为：
通过公式(3)和公式(4)即可对公交线路L进行运力配备与调度。
应用本发明提出的方法对广州市某条公交线路进行弹性运行和普通运行方式的对比测试，各以一天为测试周期，对该条线路从早班车(7：00)到晚班车 (22：00)进行两种运行方式的试运行测试，并采集相关的运行数据：采集公交线路的站点总数、站点分类、发车时间、发车间隔等数据；记录每班车、每个站点的停靠情况，以及乘客请求情况；利用本发明提出的方法对数据进行处理，并应用公式(3)和公式(4)计算该条弹性公交线路各个站点的运输次数以及线路的总运输次数；与普通运行方式进行对比分析。获得的各项运行数据如表1所示：
表1本发明运行方式与普通运行方式的各项运行数据
通过试运行测试结果表明：本发明提出的弹性公交线路设置及运营调度方法能够节约公交车的运行时间，比普通公交线路运行方式效率更高。
上列详细说明是针对本发明可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。

Claims (2)

1.一种弹性公交线路设置及运营调度方法，其特征在于：
所述弹性公交依据站点类型进行停靠，所述站点类型包括固定站点、高密度客流站点、低密度客流站点和乘客预约站点；
所述固定站点包括始发站点和终点站点，为弹性公交的必停站点；
所述高密度客流站点为单位时间内上、下车客流总数≥20人次的动态站点，为弹性公交必停站点；
所述低密度客流站点为单位时间内上、下车客流总数<20人次的动态站点，弹性公交依据请求进行停靠；
所述乘客预约站点为根据企事业单位要求或通过乘客组团定制和预约的、只在某时间段内开通的公交站点，弹性公交只在定制的时间段内进行停靠；
所述弹性公交依据请求进行停靠的方法包括以下步骤：
步骤1、乘客通过手机安装专用公交出行终端，出行前，乘客开启所述专用公交出行终端，首次使用专用公交出行终端时，乘客需要注册乘客信息；
步骤2、乘客至出发站点时，站台电子标签通过短程通信自动感应专用公交出行终端并获取乘客信息；
步骤3、站台电子标签通过移动通信网络发送乘客信息到运营调度后台，所述运营调度后台将该乘客标记为等待状态；
步骤4、运营调度后台通过移动通信网络获取该弹性公交线路上所有公交车的GPS定位信息，并找出距离该出发站点最近的前站公交车辆，自动发送指令到所述前站公交车辆的车载终端；
步骤5、所述前站公交车辆收到指令后在所述出发站点停靠，如果乘客不上车，则在所述前站公交车辆驶出所述出发站点后，运营调度后台继续执行步骤4的操作，如果乘客上车，则执行步骤6的操作；
步骤6、乘客上车后，车载电子标签通过短程通信自动感应并获取乘客信息；
步骤7、车载电子标签将自动感应道的乘客信息通过移动通讯网络发送到运营调度后台，运营调度后台取消该乘客的等待状态，并标记该乘客为乘坐状态；
步骤8、乘客到底目的站点下车后，目的站点电子标签通过短程通信自动感应并获取乘客信息，该目的站点电子标签将自动感应的乘客信息通过移动通信网络发送到运营调度后台，运营调度后台将该乘客的乘坐状态改为下车状态。
2.根据权利要求1所述的弹性公交线路设置及运营调度方法，其特征在于，所述站台电子标签、车载电子标签以及目的站点电子标签均为支持蓝牙协议标准的物联网节点，所述专用公交出行终端在开启后自动打开所述手机的蓝牙。
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