本發(fā)明涉及公共交通規(guī)劃與管理的，尤其涉及一種公交站點時刻表優(yōu)化方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、公共汽電車交通(簡稱公交)是城市公共交通系統(tǒng)的重要組成部分，它為城市居民提供了便捷的出行選擇，幫助緩解交通擁堵和減少環(huán)境污染。為了確保公交服務(wù)的可靠性和效率，公交時刻表的發(fā)布和維護(hù)扮演了至關(guān)重要的角色。公交時刻表不僅為乘客提供了預(yù)期的出發(fā)和到達(dá)時間，還幫助交通管理部門規(guī)劃和調(diào)整運(yùn)營策略。然而，公交系統(tǒng)的動態(tài)運(yùn)行過程常常受到交通流量、天氣狀況、路況以及突發(fā)事件等多種因素的影響，這使得靜態(tài)時刻表與實際運(yùn)營情況之間可能存在偏差。如何有效協(xié)調(diào)公布的靜態(tài)時刻表與公交動態(tài)運(yùn)行過程之間的關(guān)系，成為提高公交時刻表準(zhǔn)確性和有效性的關(guān)鍵。通過優(yōu)化時刻表編排、實時監(jiān)測公交運(yùn)行狀態(tài)和調(diào)整運(yùn)營策略，可以提升公交系統(tǒng)的服務(wù)質(zhì)量，使其更加符合乘客的實際需求，從而提升整體公共交通服務(wù)的可靠性和滿意度。

2、國內(nèi)外已有大量研究致力于公交時刻表優(yōu)化問題，主要集中在時刻表優(yōu)化模型及求解算法的研究上，從乘客需求、運(yùn)營成本、收益平衡以及公交車輛運(yùn)行時間等多個角度進(jìn)行分析，這些模型和算法的不斷發(fā)展和應(yīng)用，提升公交系統(tǒng)的整體效率和服務(wù)水平。

3、然而，現(xiàn)有研究多數(shù)局限于單階段，僅在考慮了公交發(fā)車間隔的基礎(chǔ)上，確定了公交線路首站的發(fā)車時刻表，并未考慮到站間運(yùn)行時間的不確定性的問題，也沒有考慮聯(lián)合發(fā)車間隔與站間運(yùn)行時間進(jìn)行時刻表的設(shè)計，使得設(shè)計出的公交時刻表準(zhǔn)確性較差。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為此，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有技術(shù)中未考慮到站間運(yùn)行時間的不確定性的問題，使得設(shè)計出的公交時刻表準(zhǔn)確性較差的問題。

2、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種公交站點時刻表優(yōu)化方法，包括以下步驟：

3、獲取預(yù)設(shè)時間段內(nèi)目標(biāo)公交線路的歷史數(shù)據(jù)；

4、以公交運(yùn)營成本和乘客候車時間成本加權(quán)之和最小為目標(biāo)，建立公交發(fā)車間隔優(yōu)化模型；

5、對公交發(fā)車間隔優(yōu)化模型進(jìn)行求解，得到預(yù)設(shè)時間段內(nèi)發(fā)車數(shù)量，基于預(yù)設(shè)時間段內(nèi)發(fā)車數(shù)量，獲取最優(yōu)公交發(fā)車間隔；

6、基于預(yù)設(shè)時間段內(nèi)目標(biāo)公交線路每個站點的上客量，篩選目標(biāo)公交線路的目標(biāo)站點；

7、以各個目標(biāo)站點的公交早到時間之和與晚到時間平方之和的加權(quán)值最小為目標(biāo)，建立公交站間運(yùn)行時間優(yōu)化模型；

8、對公交站間運(yùn)行時間優(yōu)化模型進(jìn)行求解，得到各相鄰目標(biāo)站點間的目標(biāo)運(yùn)行時間；

9、基于最優(yōu)公交發(fā)車間隔與相鄰目標(biāo)站點間的目標(biāo)運(yùn)行時間，獲取預(yù)設(shè)時間段內(nèi)目標(biāo)公交線路各目標(biāo)站點的公交到站時刻表。

10、優(yōu)選地，所述公交發(fā)車間隔優(yōu)化模型為：

11、minhmin＝w1u+w2v

12、

13、

14、其中，hmin為公交發(fā)車間隔優(yōu)化模型的目標(biāo)函數(shù)，w1和w2分別為公交運(yùn)營成本和乘客候車時間成本的權(quán)重，u為公交運(yùn)營成本，v為乘客候車時間成本，n為預(yù)設(shè)時間段內(nèi)發(fā)車數(shù)量，i為目標(biāo)公交線路的總站點數(shù)，sn為第n輛公交車行駛總時長，c為公交車單位時間運(yùn)營成本，b為乘客候車的單位時間成本，rn,i是乘客在第i個站點上等候第n輛公交車的時間，ri是在第i個站點上的候車乘客人數(shù)，t為預(yù)設(shè)時間段的時長，smin為公交車單車最小載客率，smax為公交車單車最大載客率，g為公交核定載客人數(shù)，tmin為最小發(fā)車間隔，tmax為最大發(fā)車間隔，o為公交企業(yè)從乘客身上獲得的人均收益，u0是公交車的最低營運(yùn)成本，dmax為公交企業(yè)運(yùn)營舒適度的最高限度，y為預(yù)設(shè)時間段內(nèi)目標(biāo)公交線路的各個站點的最大斷面上客量。

15、優(yōu)選地，公交站間運(yùn)行時間優(yōu)化模型為：

16、

17、s.t.wm+1≥wm+ξm-xm

18、lm≥xm-ξm+wm

19、

20、其中，zmin為公交站間運(yùn)行時間優(yōu)化模型的目標(biāo)函數(shù)，m為目標(biāo)公交線路的總目標(biāo)站點數(shù)，α、β分別為晚到單位懲罰系數(shù)和早到懲罰系數(shù)，wm、lm分別為第m個目標(biāo)站點的公交早到時間與晚到時間，γ為單位時間懲罰系數(shù)，x為第m個目標(biāo)站點到第m+1個目標(biāo)站點之間的最優(yōu)運(yùn)行時間，ξm為車輛在第m個目標(biāo)站點到第m+1個目標(biāo)站點之間的運(yùn)行時間，st為目標(biāo)公交線路單程運(yùn)行時間的平均值。

21、優(yōu)選地，所述基于預(yù)設(shè)時間段內(nèi)發(fā)車數(shù)量，獲取最優(yōu)公交發(fā)車間隔，計算公式為：

22、

23、其中，t為最優(yōu)公交發(fā)車間隔，t為預(yù)設(shè)時間段的時長，n為預(yù)設(shè)時間段內(nèi)發(fā)車數(shù)量。

24、優(yōu)選地，所述獲取預(yù)設(shè)時間段內(nèi)目標(biāo)公交線路的歷史數(shù)據(jù)，包括：

25、乘客刷卡數(shù)據(jù)，包括：線路名稱、車牌信息、乘客刷卡id信息、公交進(jìn)站時間及站點名稱；

26、公交車進(jìn)出站數(shù)據(jù)，包括：線路名稱、線路方向、車輛編號、站點名稱及車輛出入站時間。

27、優(yōu)選地，所述基于預(yù)設(shè)時間段內(nèi)目標(biāo)公交線路每個站點的上客量，篩選目標(biāo)公交線路的目標(biāo)站點，包括以下步驟：

28、基于乘客刷卡數(shù)據(jù)，獲取目標(biāo)公交線路每個站點的上客量；

29、除首末站點外，其他站點根據(jù)上客量從高到低排序，將排序序號小于或等于p值的站點作為目標(biāo)站點，并將首末站點作為目標(biāo)站點，其中，p值的計算公式為：p＝0.1×i，i為目標(biāo)公交線路的總站點數(shù)，相鄰目標(biāo)站點須間隔至少2個站點。

30、優(yōu)選地，利用遺傳算法對公交發(fā)車間隔優(yōu)化模型進(jìn)行求解。

31、優(yōu)選地，采用猴群算法對公交站間運(yùn)行時間優(yōu)化模型進(jìn)行求解。

32、本發(fā)明的上述技術(shù)方案相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下有益效果：

33、本發(fā)明還提供了一種公交站點時刻表優(yōu)化系統(tǒng)，包括：

34、數(shù)據(jù)獲取模塊，用于獲取預(yù)設(shè)時間段內(nèi)目標(biāo)公交線路的歷史數(shù)據(jù)；

35、第一模型構(gòu)建模塊，用于以公交運(yùn)營成本和乘客候車時間成本加權(quán)之和最小為目標(biāo)，建立公交發(fā)車間隔優(yōu)化模型；

36、最優(yōu)公交發(fā)車間隔獲取模塊，用于對公交發(fā)車間隔優(yōu)化模型進(jìn)行求解，得到預(yù)設(shè)時間段內(nèi)發(fā)車數(shù)量，基于預(yù)設(shè)時間段內(nèi)發(fā)車數(shù)量，獲取最優(yōu)公交發(fā)車間隔；

37、篩選模塊，用于基于預(yù)設(shè)時間段內(nèi)目標(biāo)公交線路每個站點的上客量，篩選目標(biāo)公交線路的目標(biāo)站點；

38、第二模型構(gòu)建模塊，用于以各個目標(biāo)站點的公交早到時間之和與晚到時間平方之和的加權(quán)值最小為目標(biāo)，建立公交站間運(yùn)行時間優(yōu)化模型；

39、目標(biāo)運(yùn)行時間獲取模塊，用于對公交站間運(yùn)行時間優(yōu)化模型進(jìn)行求解，得到各相鄰目標(biāo)站點間的目標(biāo)運(yùn)行時間；

40、設(shè)計模塊，用于基于最優(yōu)公交發(fā)車間隔與相鄰目標(biāo)站點間的目標(biāo)運(yùn)行時間，獲取預(yù)設(shè)時間段內(nèi)目標(biāo)公交線路各目標(biāo)站點的公交到站時刻表。

41、本發(fā)明所述的一種公交站點時刻表優(yōu)化方法及系統(tǒng)，以公交運(yùn)營成本和乘客候車時間成本加權(quán)之和最小為目標(biāo)，建立公交發(fā)車間隔優(yōu)化模型；對公交發(fā)車間隔優(yōu)化模型進(jìn)行求解，得到預(yù)設(shè)時間段內(nèi)發(fā)車數(shù)量，基于預(yù)設(shè)時間段內(nèi)發(fā)車數(shù)量，獲取最優(yōu)公交發(fā)車間隔；基于預(yù)設(shè)時間段內(nèi)目標(biāo)公交線路每個站點的上客量，篩選目標(biāo)公交線路的目標(biāo)站點；以各個目標(biāo)站點的公交早到時間之和與晚到時間平方之和的加權(quán)值最小為目標(biāo)，建立公交站間運(yùn)行時間優(yōu)化模型；對公交站間運(yùn)行時間優(yōu)化模型進(jìn)行求解，得到各相鄰目標(biāo)站點間的目標(biāo)運(yùn)行時間；基于最優(yōu)公交發(fā)車間隔與相鄰目標(biāo)站點間的目標(biāo)運(yùn)行時間，獲取預(yù)設(shè)時間段內(nèi)目標(biāo)公交線路各目標(biāo)站點的公交到站時刻表。在優(yōu)化公交發(fā)車間隔的過程中，綜合考慮了公交載客率、發(fā)車間隔、運(yùn)營收益及乘客舒適度等方面約束，在優(yōu)化公交站間運(yùn)行時間的過程中，綜合考慮了公交在途時間的不確定性以及車輛運(yùn)行效率等約束，該時刻表編制方法考慮了公交在途運(yùn)行時間的隨機(jī)性，提高了公交時刻表的準(zhǔn)確性與有效性。