CN107103751A - 一种立体式公交场站集中出车调度策略的模拟方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种立体式公交场站集中出车调度策略的模拟方法，其特征在于：先根据公交总站停车场在时长为M的时间段内完成N辆车出车的调度需求和车辆运行条件制订调度策略；然后，将公交总站的停车场信息、公交车的车辆信息、公交车出车的调度策略转换成模拟数据并通过模拟***进行动态的模拟显示，用于模拟公交总站车辆调度情况并进行停车场内车辆位置是否会有冲突的调度测试；其中，车辆运行条件是指车速、车辆转弯半径、车辆运行所需的长度/宽度/最小安全距离。借助建模来模拟调度策略，通过调查测试反映调度策略是否可行，借助科学手段更加直观的展现调度情况，也便于优化调度策略。

Description

一种立体式公交场站集中出车调度策略的模拟方法

技术领域

本发明涉及车辆调度领域，具体的说，是一种立体式公交场站集中出车调度策略的模拟方法。

背景技术

城市公共交通在城市交通中占有重要的地位，公交运营调度是整个公交企业管理业务的核心。公交总站作为集中停放公交车的大型停车场，更是调度工作的中心。

目前，人口密集的城市用地紧张，为了使土地资源优化配置，城市规划者提出将众多分散的小型公交总站进行集中、统一管理的方案，此方案需要新建大型的、多层的、立体式公交总站。此类立体式公交总站为了进一步减少占地面积，通常仅包括一条同时连通多层停车场的进出口通道。

立体式公交总站虽然可在有限的占地面积下尽可能多的集中停放大量公交车，但是也为出车调度提出了难题。一方面每天早上多条线路首班车的发车时间都集中在一个较短的时间段内，另一方面早高峰发车频率要求非常高，这都对公交总站的调度能力提出了非常大的考验。对于同时停放成千上百辆公交车的公交总站，具有在时长为M的时间段内完成N辆车出车的调度需求。例如：冬季作息表中早班车通常集中在AM6:00-AM6:30的30分钟内；夏季作息表中早班车通常集中在AM5:30-AM6:00的30分钟内。又例如：早高峰时，一个公交总站中多条线路的公交车都需要间隔2-10分钟就发车。

靠人为规划其每一辆车的出车时刻、运行速度、出车轨迹等信息并保证任一个时刻都没有车辆位置冲突的情况，显然是不现实的。这就需要借助建模来模拟调度策略，通过调查测试反映调度策略是否可行。

发明内容

本发明的目的在于提供一种立体式公交场站集中出车调度策略的模拟方法，借助建模来模拟调度策略，通过调查测试反映调度策略是否可行，借助科学手段更加直观的展现调度情况，也便于优化调度策略。

本发明通过下述技术方案实现：一种立体式公交场站集中出车调度策略的模拟方法，先根据公交总站停车场在时长为M的时间段内完成N辆车出车的调度需求和车辆运行条件制订调度策略；然后，将公交总站的停车场信息、公交车的车辆信息、公交车出车的调度策略转换成模拟数据并通过模拟***进行动态的模拟显示，用于模拟公交总站车辆调度情况并进行停车场内车辆位置是否会有冲突的调度测试；其中，车辆运行条件是指车速、车辆转弯半径、车辆运行所需的长度/宽度/最小安全距离。

为了更好的实现本发明，所述停车场信息包括停车场的平面设计图；

所述车辆信息包括车辆的长度值、宽度值；

所述调度策略包括设定出车通道、设定初始车距、设定出车顺序、设定或自动生成出车间隔时间、设定或自动生成出车速度、设定或自动生成每一辆公交车的出车轨迹；其中，自动生成出车间隔时间、自动生成出车速度、自动生成每一辆公交车的出车轨迹均是模拟***按照最优算法进行计算而获取的。

为了更好的实现本发明，所述模拟公交总站车辆调度情况是指：首先，所述模拟***先将提供停车位分布情况的停车场的平面设计图与设定的出车通道按实际尺寸1:1结合并作为底板，出车通道被均分成多个等距的通道段，将底板中每个停车位、每个通道段都设置成独立的测试区块；然后，按设定的出车顺序、出车间隔时间、各车的出车轨迹通过改变测试区块的状态模拟出以时间轴进行标记的所有车辆的位置信息，以反映出调度情况。

为了更好的实现本发明，所述模拟出以时间轴进行标记的所有车辆的位置信息，具体是指，根据每一个车辆的车长、出车速度、运行轨迹，标记任意时刻车辆所在位置覆盖的测试区块的信息。

为了更好的实现本发明，所述测试区块通过采用不同颜色显示测试区块的三种状态：

状态一是空置，即此刻此测试区块上没有车辆；

状态二是占用，即此刻此测试区块上仅有一个车辆停放或正在通过；

状态三是冲突，即此刻此测试区块上有两个或两个以上车辆停放或正在通过。

为了更好的实现本发明，所述模拟方法中包括一种简易模拟模式，具体是指：

将所有车位的宽度规整为统一的位宽BL；

将所有车辆的长度值规整为统一的车长CL；

将所有车辆的初始车距规整为统一的安全距离SL；

将出车通道规整成一条从停车场入口单向通往停车场出口且无交叉点的出车通道，出车通道按车辆行径距离均分成多个长度为BL或BL整数倍的通道段，且每个通道段恰好对应一个车位；

在满足调度需求的前提下，以上述规整后的参数(位宽BL、车长CL、安全距离SL、通道段长度为BL)指定调度策略并进行调度测试。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

(1)本发明中借助数学建模的科学手段，对调度策略进行模拟演示，并动态输出模拟的调度情况，以直观分析调度过程中是否会出现车辆冲突的情况；

(2)本发明所提供的模拟方法，设计合理，作为一种测试调度策略是否可行的工具，代替人单纯靠脑力思考的过程，高效、可靠；

(3)本发明所提供的模拟方法，运行速度快，可以为优化调度策略助力。

附图说明

图1是环状出车通道的示意图；

图2是环状出车通道上A-G测试区块的示意图；

图3是A这一测试区块单独对应的时间空间图；

图4是B这一测试区块单独对应的时间空间图；

图5是C这一测试区块单独对应的时间空间图。

图6为从0时刻开始进行调度测试时A、B、C三个测试区块对应时间空间图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

本实施例中均以只有一个总出口的立体式公交总站为例，必须在时长为M的时间段内完成N辆车出车，以此来制定调度策略并通过模拟调度情况进行调度测试。

首先明确调度需求：对于只有一个总出口的公交总站，要求必须在时长为M的时间段内完成N辆车出车。

接着明确车辆运行条件：车速范围、车辆转弯时最小半径、车辆运行最小安全距离、车辆运行时需要至少占用与自身长/宽尺寸相应的空间。

然后明确调度策略：包括设定出车通道、设定初始车距、设定出车顺序、设定或自动生成出车间隔时间、设定或自动生成出车速度、设定或自动生成每一辆公交车的出车轨迹。

还要明确调度测试：一是模拟调度过程中是否出现车辆位置冲突的情况，二是调度策略中涉及车辆运行调节的参数是否合理。

实施例1：

如图1所示，本实施例所述的一种立体式公交场站集中出车调度策略的模拟方法，先根据公交总站停车场在时长为M的时间段内完成N辆车出车的调度需求和车辆运行条件制订调度策略。然后，将公交总站的停车场信息、公交车的车辆信息、公交车出车的调度策略转换成模拟数据并通过模拟***进行动态的模拟显示，用于模拟公交总站车辆调度情况并进行停车场内车辆位置是否会有冲突的调度测试。

对出车调度策略进行模拟的前提是：一是获知公交总站各层停车场的平面设计图，即包含车位数量、车位尺寸、车位分布位置、停车场出口位置等信息；二是获知车辆运行条件，即车速范围、车辆转弯时最小半径、车辆运行最小安全距离、各个车辆自身长/宽尺寸；三是需要确定调度需求。

根据调度需求和车辆运行条件制订的调度策略，包括以下信息：出车通道、初始车距、出车顺序、出车间隔时间、出车速度、每一辆公交车的出车轨迹。

其中：

所述出车通道，是一条连接本层停车场出口和多个停车位的不覆盖任意一个停车位的通道。

所述初始车距，不小于最小安全距离。

所述出车顺序，是指按照第一、第二、第三……的顺序从停车位开始动车的顺序。可以是一次启动一辆，也可以是一次同时启动两辆或两辆以上。

所述出车间隔时间是指相邻两批车辆启动时刻之间的时长。

所述出车速度，是指为简化计算过程，假设车辆0s提速至之后行驶的平均速度。

所述出车轨迹，是指每一辆车从自己对应的车位上运行至出车通道上的轨迹。有的车位上的车辆可以直通出车通道，有的车位上的车辆必须经过其他车位才能行驶至出车通道。

本实施例中，进行动态模拟显示的过程中，模拟***在后台根据时间轴上的每一个时间节点不断计算各个车辆对应的位置信息，依次判断车辆是否会有冲突，即是否在某个时刻出现两辆或两辆以上车辆出现在同一个位置情况。

实施例2：

一种立体式公交场站集中出车调度策略的模拟方法，先根据公交总站停车场在时长为M的时间段内完成N辆车出车的调度需求和车辆运行条件制订调度策略；然后，将公交总站的停车场信息、公交车的车辆信息、公交车出车的调度策略转换成模拟数据并通过模拟***进行动态的模拟显示，用于模拟公交总站车辆调度情况并进行停车场内车辆位置是否会有冲突的调度测试；其中，车辆运行条件是指车速、车辆转弯半径、车辆运行所需的长度/宽度/最小安全距离。

所述停车场信息包括停车场的平面设计图；

所述车辆信息包括车辆的长度值、宽度值；

所述调度策略包括设定出车通道、设定初始车距、设定出车顺序、设定或自动生成出车间隔时间、设定或自动生成出车速度、设定或自动生成每一辆公交车的出车轨迹；其中，自动生成出车间隔时间、自动生成出车速度、自动生成每一辆公交车的出车轨迹均是模拟***按照最优算法进行计算而获取的。

所述模拟公交总站车辆调度情况是指：首先，所述模拟***先将提供停车位分布情况的停车场的平面设计图与设定的出车通道按实际尺寸1:1结合并作为底板，出车通道被均分成多个等距的通道段，将底板中每个停车位、每个通道段都设置成独立的测试区块；然后，按设定的出车顺序、出车间隔时间、各车的出车轨迹通过改变测试区块的状态模拟出以时间轴进行标记的所有车辆的位置信息，以反映出调度情况。

所述模拟出以时间轴进行标记的所有车辆的位置信息，具体是指，根据每一个车辆的车长、出车速度、运行轨迹，标记任意时刻车辆所在位置覆盖的测试区块的信息。

为了更好的实现本发明，所述测试区块通过采用不同颜色显示测试区块的三种状态：

状态一是空置，即此刻此测试区块上没有车辆；

状态二是占用，即此刻此测试区块上仅有一个车辆停放或正在通过；

状态三是冲突，即此刻此测试区块上有两个或两个以上车辆停放或正在通过。

实施例3：

公交调度过程中影响因素较多，本实施例所述模拟方法仅是在设定的条件下进行调度模拟，模拟过程中调度测试的结果仅作为参考。所以，为了便于理解，本实施例以模拟方法中一种简易模拟模式进行说明。

所述简易模拟模式，具体是指：

将所有车位的宽度规整为统一的位宽BL；

将所有车辆的长度值规整为统一的车长CL；

将所有车辆的初始车距规整为统一的安全距离SL；

将出车通道规整成一条从停车场入口单向通往停车场出口且无交叉点的出车通道，出车通道按车辆行径距离均分成多个长度为BL或BL整数倍的通道段，且每个通道段恰好对应一个车位；

在满足调度需求的前提下，以上述规整后的参数(位宽BL、车长CL、安全距离SL、通道段长度为BL)指定调度策略并进行调度测试。

此时，所述制订调度策略中初始车距为安全距离SL。

其中，最优算法包括：最优出车速度计算单元；最优出车间隔时间计算单元；最优出车轨迹计算单元。

所述最优出车速度计算单元，是指根据时间段M、总出车量N、车长CL、安全距离SL计算出车速度V的计算单元，计算方法如下：

其中：

V：出车速度，单位为：米/秒；

M：时间段，单位为：秒；

N：总出车量；

CL：车长，单位为：米；

SL：安全距离，单位为：米。

所述最优出车间隔时间计算单元，是指根据相邻两个时刻出车的车位间的距离和出车速度计算出后一辆车距前一辆车启动时间的计算单元。

所述最优出车轨迹计算单元，是指从自身车位行驶至出车通道的最短路径的计算单元。

复杂模拟模式与简易模拟模式相比，其中各个车辆的长度值、宽度值等参数不等，仅是计算较为复杂，但核心的模拟方法与简易模拟模式是一致的，故不赘述。而且本模拟方法获知的模拟测试结果仅是在一种理想状态下进行演示，未考虑到实际调度过程中其他突发情况，仅作为一种调度策略是否具备可行性的参考。

本实施例的其他部分与实施例1相同，故不再赘述。

实施例4：

本实施例在实施例1-3任一项的基础上做进一步优化，本实施例中以具体数值进行说明。

明确调度需求：对于只有一个总出口的公交总站，要求必须在时长为M的时间段内完成N辆车出车。其中M＝1200秒，N＝200。

车辆尺寸按最大规格车辆的尺寸计算，车长CL＝13米，位宽BL＝5米，安全距离SL＝17米。带入即可计算出出车速度V＝5米/秒。

如图1所示，简化出车通道为一个环形，且长为200米，宽为100米，均分后出车通道上每个测试区块的长度为10米。因此，车辆运行在出车通道时，在每个测试区块上停留2秒。

如图2所示，选择直通A、B、C、D、E、F、G这几个位置的车位并依次顺序出车。A到出口的距离为20米，B到出口的距离为40米，C到出口的距离为60米，D到出口的距离为80米，E到出口的距离为100米，F到出口的距离为120米，G到出口的距离为140米。由于A、B、C、D、E、F、G间均相差20米，20米除以5米每秒为4秒，所以，出车间隔时间优选最短的4秒。

从0时刻开始启动出车，出车通道上A这个测试区块时间占用情况如图3所示，出车通道上B这个测试区块时间占用情况如图4所示，出车通道上C这个测试区块时间占用情况如图5所示，出车通道上D-G对应测试区块时间占用情况同理类推，不再赘述。

调度进行过程中，如图6的时间空间图所示，0时刻A这个测试区块上的车辆开始启动，2s后B这个测试区块上的车辆开始启动，再间隔2s时C这个测试区块上的车辆开始启动，只要在任一一行，没有表示车辆的两个方块同在一个轨道方块的情况上，就说明不存在同一时刻不同车辆在同一个位置产生冲突的情况，则此出车调度方案可行。

本实施例的其他部分与实施例1-3任一项相同，故不再赘述。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种立体式公交场站集中出车调度策略的模拟方法，其特征在于：先根据公交总站停车场在时长为M的时间段内完成N辆车出车的调度需求和车辆运行条件制订调度策略；然后，将公交总站的停车场信息、公交车的车辆信息、公交车出车的调度策略转换成模拟数据并通过模拟***进行动态的模拟显示，用于模拟公交总站车辆调度情况并进行停车场内车辆位置是否会有冲突的调度测试；其中，车辆运行条件是指车速、车辆转弯半径、车辆运行所需的长度/宽度/最小安全距离。

2.根据权利要求1所述的一种立体式公交场站集中出车调度策略的模拟方法，其特征在于：

所述停车场信息包括停车场的平面设计图；

所述车辆信息包括车辆的长度值、宽度值；

所述调度策略包括设定出车通道、设定初始车距、设定出车顺序、设定或自动生成出车间隔时间、设定或自动生成出车速度、设定或自动生成每一辆公交车的出车轨迹；其中，自动生成出车间隔时间、自动生成出车速度、自动生成每一辆公交车的出车轨迹均是模拟***按照最优算法进行计算而获取的。

3.根据权利要求2所述的一种立体式公交场站集中出车调度策略的模拟方法，其特征在于：所述模拟公交总站车辆调度情况是指：首先，所述模拟***先将提供停车位分布情况的停车场的平面设计图与设定的出车通道按实际尺寸1:1结合并作为底板，出车通道被均分成多个等距的通道段，将底板中每个停车位、每个通道段都设置成独立的测试区块；然后，按设定的出车顺序、出车间隔时间、各车的出车轨迹通过改变测试区块的状态模拟出以时间轴进行标记的所有车辆的位置信息，以反映出调度情况。

4.根据权利要求3所述的一种立体式公交场站集中出车调度策略的模拟方法，其特征在于：所述模拟出以时间轴进行标记的所有车辆的位置信息，具体是指，根据每一个车辆的车长、出车速度、运行轨迹，标记任意时刻车辆所在位置覆盖的测试区块的信息。

5.根据权利要求3所述的一种立体式公交场站集中出车调度策略的模拟方法，其特征在于：所述测试区块通过采用不同颜色显示测试区块的三种状态：

状态一是空置，即此刻此测试区块上没有车辆；

状态二是占用，即此刻此测试区块上仅有一个车辆停放或正在通过；

状态三是冲突，即此刻此测试区块上有两个或两个以上车辆停放或正在通过。

6.根据权利要求3-5任一项所述的一种立体式公交场站集中出车调度策略的模拟方法，其特征在于：所述模拟方法中包括一种简易模拟模式，具体是指：

将所有车位的宽度规整为统一的位宽BL；

将所有车辆的长度值规整为统一的车长CL；

将所有车辆的初始车距规整为统一的安全距离SL；

将出车通道规整成一条从停车场入口单向通往停车场出口且无交叉点的出车通道，出车通道按车辆行径距离均分成多个长度为BL或BL整数倍的通道段，且每个通道段恰好对应一个车位；

在满足调度需求的前提下，以上述规整后的参数（位宽BL、车长CL、安全距离SL、通道段长度为BL）指定调度策略并进行调度测试。

将所有车辆的长度值规整为统一的车长CL；

将所有车辆的初始车距规整为统一的安全距离SL；

将出车通道规整成一条从停车场入口单向通往停车场出口且无交叉点的出车通道，出车通道按车辆行径距离均分成多个长度为BL或BL整数倍的通道段，且每个通道段恰好对应一个车位；

在满足调度需求的前提下，以上述规整后的参数（位宽BL、车长CL、安全距离SL、通道段长度为BL）指定调度策略并进行调度测试。