CN106373384A - 边远地区客运班车线路实时生成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开边远地区客运班车线路实时生成方法，其包括以下步骤：S1、获取目标地区的路网数据，S2、实时获取目标地区路况信息和乘客的出行信息；S3、基于出行信息结合路网数据生成关于班车车型选择以及路网细分的候选线路方案；S4、基于行驶距离最短的原则从候选线路方案选取最佳的方案作为客运班车路线；S5、根据客运班车路线结合路网数据及路况信息，生成并发布客运班车到达各节点的预测时刻表；S6、根据客运班车路线和预测时刻表进行驾驶员及车辆的调度安排，进而实现客运班车的运营。本发明采集管辖区域内的数据进行综合处理，动态班车路线生成，满足边远地区客运的实时变化的用户需求，通过现代化技术和手段增强客运双方的双向互动能力。
Description
技术领域
本发明涉及边远地区客运管理领域，具体涉及一种边远地区客运班车线路实时生成方法。
背景技术
我国边远地区的面积占比较高，出行方式主要选择是公路交通，特别是边远地区的人口密度相对比较稀疏，客流比较分散，出行需求也比较随机，很多边远自然村的公路路况较差，大型公交车较难通行，也很难构成可循环的公路交通网络，造成了大量自然村村民出行较难的局面，一般情况下客运班车的运营效率很低，另外，出行信息与班车信息等沟通不畅，班车来了没有乘客，乘客出行又需要长时间等待，这些特点给边远地区客运班车线路生成及时刻表制定带来很大难度，目前，边远地区客运班车的运营方法及模式很难满足出行需求，交通运输公司也面临运营管理上的难题，乘客、客运公司及上级管理部门等各方面都对现存的客运班车线路制定方法不满意。
现存的边远地区客运班车线路制定方法主要是沿用传统的静态方法，基本上是根据一些交通调查数据，制定出定点、定时的客运班车线路及发车计划，这种基于静态模式的客运班车发车线路及发车频率制定方法比较简单，很难满足边远地区自然村村民居住分散、出行需求随时变化、路网结构较特殊等动态出行特性明显的实际需求。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供边远地区客运班车线路实时生成方法。
本发明采用的技术方案是：
边远地区客运班车线路实时生成方法，其包括以下步骤：
S1、获取目标地区的路网数据，所述路网数据包括班车停放的中心节点信息、班车途径的路网节点信息、班车车型信息以及驾驶员信息；
S2、实时获取目标地区路况信息和乘客的出行信息；
S3、基于出行信息结合路网数据生成关于班车车型选择以及路网细分的候选线路方案；
S4、基于行驶距离最短的原则从候选线路方案选取最佳的方案作为客运班车路线；
S5、根据客运班车路线结合路网数据及路况信息，生成并发布客运班车到达各节点的预测时刻表；
S6、根据客运班车路线和预测时刻表进行驾驶员及车辆的调度安排，进而实现客运班车的运营
进一步地，所述班车车型包括大巴车、中巴车和小巴车，所述驾驶员信息包括驾驶员姓名、每个驾驶员的驾照信息和每个驾驶员的可工作时段。
进一步地，所述乘客出行信息包括出发节点、目的节点、入行方向人数、出行方向人数和出行时段。
进一步地，步骤S3中班车车型选择的具体步骤如下：
S3-1、分别计算每个中心节点和路网节点的入行方向人数和出行方向人数，
S3-2、计算获取所有节点的入行方向人数和出行方向人数中的最大值，即最大人数；
S3-3、基于最大人数进行车型选择：
当最大人数<=小巴车最大载客量，则安排一辆小巴车；
当小巴车最大载客量<最大人数<=中巴车最大载客量，则安排一辆中巴车或者两辆以上的小巴车；
当中巴车最大载客量<最大人数<=大巴车最大载客量，则安排一辆大巴车或者两辆以上的中巴车或者两辆以上的小巴车或者中巴车与小巴车混合。
当需要安排两辆以上班车时，对路网细化分区，每一个分区对应至少一辆班车。
进一步地，步骤S4中采用如下步骤确定最佳方案：
S4-1、获取客运班车运营时段所有节点之间的距离权重；
S4-2、依据出行数据的入行方向人数和出行方向人数结合路网中各节点之间的距离权重，分别计算每个候选线路方案的客运班车行驶路线的效率总里程。
S4-3、选出效率总里程最短的候选线路方案的作为最佳方案。
进一步地，所述效率总里程为候选线路所有节点之间线路运行方向的人数乘以距离权重的值的累加。
进一步地，本发明还包括步骤S7、获取运营中的客运班车当前位置信息，并实时向乘客发布。
本发明采用以上技术方案，根据边远地区客运班车运营所存在的实际情况，采集边远地区静态路网数据（包括各班车站点地理位置等）、运营公司的车辆类型、驾驶员信息等数据，再结合实时收集的动态出行信息、实时生成客运班车运营路线图及运营时刻表等计划，根据运营路线图及运营时刻表动态安排班车类型及合适的驾驶员进行班车运营。本发明依据班车运营情况及时自动更改相关数据库中的数据，并利用无线网络或有线电话实现出行信息及客运信息等方面的实时沟通、及时发布各种数据及信息在相关网站供大家信息共享，保证信息发布的时效性。同时，向乘客提供各种方式的信息查询功能，为出行者合理安排出行时间提供帮助。
本发明采用数据库管理技术对来自管辖区域内的方方面面数据进行综合处理，实现了动态班车路线生成，有效地解决边远地区客运所存在的实时变化的用户需求，通过现代化技术和手段增强客运双方的双向互动能力，改进各方面之间的信息沟通模式，协调二方面供需矛盾，保证双方的利益最大化。
附图说明
以下结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明；
图1为本发明边远地区客运班车线路实时生成方法的路网结构示意图；
图2为本发明边远地区客运班车线路实时生成方法的流程示意图。
具体实施方式
如图1或图2所示，本发明边远地区客运班车线路实时生成方法，其包括以下步骤：
S1、获取目标地区的路网数据，所述路网数据包括班车停放的中心节点信息、班车途径的路网节点信息、班车车型信息以及驾驶员信息；
S2、实时获取目标地区路况信息和乘客的出行信息；
S3、基于出行信息结合路网数据生成关于班车车型选择以及路网细分的候选线路方案；
S4、基于行驶距离最短的原则从候选线路方案选取最佳的方案作为客运班车路线；
S5、根据客运班车路线结合路网数据及路况信息，生成并发布客运班车到达各节点的预测时刻表；
S6、根据客运班车路线和预测时刻表进行驾驶员及车辆的调度安排，进而实现客运班车的运营。
进一步地，所述班车车型包括大巴车、中巴车和小巴车，所述驾驶员信息包括驾驶员姓名、每个驾驶员的驾照信息和每个驾驶员的可工作时段。
进一步地，所述乘客出行信息包括出发节点、目的节点、入行方向人数、出行方向人数和出行时段。
进一步地，步骤S3中中班车车型选择的具体步骤如下：
S3-1、分别计算每个中心节点和路网节点的入行方向人数和出行方向人数，
S3-2、计算获取所有节点的入行方向人数和出行方向人数中的最大值，即最大人数；
S3-3、基于最大人数进行车型选择：
当最大人数<=小巴车最大载客量，则安排一辆小巴车；
当小巴车最大载客量<最大人数<=中巴车最大载客量，则安排一辆中巴车或者两辆以上的小巴车；
当中巴车最大载客量<最大人数<=大巴车最大载客量，则安排一辆大巴车或者两辆以上的中巴车或者两辆以上的小巴车或者中巴车与小巴车混合。
当需要安排两辆以上班车时，对路网细化分区，每一个分区对应至少一辆班车。
进一步地，步骤S4中采用如下步骤确定最佳方案：
S4-1、获取客运班车运营时段所有节点之间的距离权重；
S4-2、依据出行数据的入行方向人数和出行方向人数结合路网中各节点之间的距离权重，分别计算每个候选线路方案的客运班车行驶路线的效率总里程。
S4-3、选出效率总里程最短的候选线路方案的作为最佳方案。
进一步地，所述效率总里程为候选线路所有节点之间线路运行方向的人数乘以距离权重的值的累加。
进一步地，本发明还包括步骤S7、获取运营中的客运班车当前位置信息，并实时向乘客发布。
下面就本发明的工作原理做具体说明：
对于复杂的路网，大量的出行需求，客运班车路线生成方法的核心是路径寻优算法，但是，如果对于简单路网，寻优过程的计算量并不大的时候，要考虑的问题将会发生变化，如何面对所出现的新问题？如何选择车型？如何及时生成新线路并告知广大乘客？这些将是关键。本专利的客运班车路线生成方法的重点就是车型选择与班车组织，路径寻优算法可以采用较成熟的深度优先搜索方法或者较先进的遗传算法等。
如图1所示，以一个边远地区路网结构图举例，V1节点是班车运营中心节点，其他为一般节点。路网结构的横坐标标注为：1，2，3，4，5，6，7，8，9；路网结构的纵坐标标注为：a，b，c，d，e，f。Vi的地理位置我们用网格中横坐标及纵坐标来表示，例如，V1的地理位置(5，b)，Vi与Vj二节点之间距离权重用Wij表示，Wij=Wji，例如，W12=1；W19=1；W23=1；W24=1；W25=3；W26=4；W96=3；W97=2；W98=2，从节点i到节点j的出行人数n用Vij（n）表示，例如，V12（5）表示中心节点V1到V2有5人出行，而V21（3）则表示节点V2到中心节点V1有3人出行，V31（2）表示节点V3到V1有2人出行，V62（1）表示节点V6到V2有1人出行。希望出行时段T（hhmm1，hhmm2），例如，T(1430，1500)表示希望出行时段是下午二点半到下午三点之间出行。
一般情况下，边远地区的路网结构比较简单，为保证所生成的路线能使班车行驶距离尽可能短，可按照顺时针、逆时针、或者先顺时针再逆时针搜索最好的行车路线。
例如，针对上面的路网结构图，在出行时段T（hhmm1，hhmm2）内，从中心节点V1出发，经过路网中有出行需求的节点，再回到中心节点V1。设定V1到V2有V12（n）人出行，V1到V2的距离权重是W12；V2到V5有V25（2*n）人出行，由于V5是分支节点，班车接送乘客的距离需要计算双倍，V2到V5的距离权重是W25；而V6是在环路上节点，班车接送乘客就不需要计算双倍距离，V2到V6的距离权重是W26；V6到V9有V69（n）人出行，V6到V9的距离权重是W69；如果V9到V1没有接送乘客，V91（n）也要默认为1，因为V9和V1是主干环路上的节点，班车一定要回到中心节点，空车也要计算路程。
生成路线（顺时针方向）Y1=W12*V12（n）+W25*V25（n）+...+Wij*Vij（n）；
生成路线（逆时针方向）Y2=W19*V19（n）+W96*V96（n）+...+Wji*Vji（n）；
生成路线（混合方向，先逆时针方向，再顺时针方向）Y3=W19*V19（n）+W91*V91（n）+...+Wij*Vij（n）+...+Wji*Vji（n）。
通过比较Y1、Y2、Y3等再选取最佳路线。实践表明我们通过多次实验，较多乘客的节点先接送，班车的接送效率会更高一些。当然，不同路网结构也会有不同的情况，客运班车路线生成方法也需要不断积累经验才能更高效。对于更复杂路网就需要借鉴一些智能寻优算法，这会有一定难度，实现上也比较复杂，有时也不够高效。而针对边远地区客运路网的特点，客运班车路线生成也可采用深度优先搜索算法进行计算，因为深度优先搜索方法是图论中的经典算法，利用深度优先搜索算法可以产生目标图的相应拓扑排序表，利用拓扑排序表可以方便的解决很多相关的图论问题，如最短路径问题等等。霍普克洛夫特因发明“深度优先搜索算法”，获得计算机领域的最高奖：图灵奖。
深度优先搜索方法的主要步骤是：
1）选取图中某一顶点Vi为出发点，访问并标记该顶点；
2）以Vi为当前顶点，依次搜索Vi的每个邻接点Vj，若Vj未被访问过，则访问和标记邻接点Vj，若Vj已被访问过，则搜索Vi的下一个邻接点；
3）以Vj为当前顶点，重复步骤2），直到图中和Vi有路径相通的顶点都被访问为止；
4）若图中尚有顶点未被访问过（非连通的情况下），则可任取图中的一个未被访问的顶点作为出发点，重复上述过程，直至图中所有顶点都被访问。
本发明中路网结构信息与驾驶员信息是静态数据，一段时间内不会变化，而乘客出行信息会随时变化，并且，乘客的上下车状态等相关信息也会随着客运班车的运营过程实时更改，即乘客出行的信息是动态数据。特别是在不同的出行时段，我们的刷新周期也会实时改变。例如，节假日、早晚出行高峰等时段将比平时增加更新速度。本发明的任务就是根据实时动态数据及相关静态数据在一定的最优条件下动态生成客运班车行程路线及时刻表，同时，依据乘客人数及在岗驾驶员的情况等安排班车车型及合适的驾驶员。我们希望的最优条件是客运班车的行程距离越短越好。从乘客角度来说，希望提高出行效率；从客运公司角度来说，希望能够节约成本，增加效益。
本发明采用以上技术方案，根据边远地区客运班车运营所存在的实际情况，采集边远地区静态路网数据（包括各班车站点地理位置等）、运营公司的车辆类型、驾驶员信息等数据，再结合实时收集的动态出行信息、实时生成客运班车运营路线图及运营时刻表等计划，根据运营路线图及运营时刻表动态安排班车类型及合适的驾驶员进行班车运营。本发明依据班车运营情况及时自动更改相关数据库中的数据，并利用无线网络或有线电话实现出行信息及客运信息等方面的实时沟通、及时发布各种数据及信息在相关网站供大家信息共享，保证信息发布的时效性。同时，向乘客提供各种方式的信息查询功能，为出行者合理安排出行时间提供帮助。
本发明采用数据库管理技术对来自管辖区域内的方方面面数据进行综合处理，实现了动态班车路线生成，有效地解决边远地区客运所存在的实时变化的用户需求，通过现代化技术和手段增强客运双方的双向互动能力，改进各方面之间的信息沟通模式，协调二方面供需矛盾，保证双方的利益最大化。
Claims (8)
1.边远地区客运班车线路实时生成方法，其特征在于：其包括以下步骤：
S1、获取目标地区的路网数据，所述路网数据包括班车停放的中心节点信息、班车途径的路网节点信息、班车车型信息以及驾驶员信息；
S2、实时获取目标地区路况信息和乘客的出行信息；
S3、基于出行信息结合路网数据生成关于班车车型选择以及路网细分的候选线路方案；
S4、基于行驶距离最短的原则从候选线路方案选取最佳的方案作为客运班车路线；
S5、根据客运班车路线结合路网数据及路况信息，生成并发布客运班车到达各节点的预测时刻表；
S6、根据客运班车路线和预测时刻表进行驾驶员及车辆的调度安排，进而实现客运班车的运营。
2.根据权利要求1所述边远地区客运班车线路实时生成方法，其特征在于：所述乘客出行信息包括出发节点、目的节点、入行方向人数、出行方向人数和出行时段。
3.根据权利要求1所述边远地区客运班车线路实时生成方法，其特征在于：所述班车车型包括大巴车、中巴车和小巴车，所述驾驶员信息包括驾驶员姓名、每个驾驶员的驾照信息和每个驾驶员的可工作时段。
4.根据权利要求3所述边远地区客运班车线路实时生成方法，其特征在于：步骤S3中班车车型选择的具体步骤如下：
S3-1、分别计算每个中心节点和路网节点的入行方向人数和出行方向人数，
S3-2、计算获取所有节点的入行方向人数和出行方向人数中的最大值，即最大人数；
S3-3、基于最大人数进行车型选择：
当最大人数<=小巴车最大载客量，则安排一辆小巴车；
当小巴车最大载客量<最大人数<=中巴车最大载客量，则安排一辆中巴车或者两辆以上的小巴车；
当中巴车最大载客量<最大人数<=大巴车最大载客量，则安排一辆大巴车或者两辆以上的中巴车或者两辆以上的小巴车或者中巴车与小巴车混合。
5.根据权利要求4所述边远地区客运班车线路实时生成方法，其特征在于：步骤S3-3中当需要安排两辆以上班车时，对路网细化分区，每一个分区对应至少一辆班车。
6.根据权利要求1所述边远地区客运班车线路实时生成方法，其特征在于：步骤S4中采用如下步骤确定最佳方案：
S4-1、获取客运班车运营时段所有节点之间的距离权重；
S4-2、依据出行数据的入行方向人数和出行方向人数结合路网中各节点之间的距离权重，分别计算每个候选线路方案的客运班车行驶路线的效率总里程；
S4-3、选出效率总里程最短的候选线路方案的作为最佳方案。
7.根据权利要求6所述边远地区客运班车线路实时生成方法，其特征在于：所述效率总里程为候选线路所有节点之间线路运行方向的人数乘以距离权重的值的累加。
8.根据权利要求1所述边远地区客运班车线路实时生成方法，其特征在于：其还包括步骤S7、获取运营中的客运班车当前位置信息，并实时向乘客发布。
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Granted publication date: 20181009 Termination date: 20210926 |
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