常規公共交通銜接城市軌道交通的運營協調優化方法與系統技術方案

一種常規公共交通銜接城市軌道交通的運營協調優化方法與系統。通過數理統計計算，得到各種換乘形式下的協調換乘概率與乘客換乘成本，建立包含運營商成本與乘客出行成本的公交系統總成本最小為目標的多變量運營協調優化模型，利用基于Ｐｏｗｅｌｌ的遺傳算法進行算法尋優。系統包括ＧＩＳ地圖讀取與公交線路識別程序模塊、公交系統數據輸入程序模塊、公交系統成本分析程序模塊以及公交系統尋優處理程序模塊。本發明專利技術使城市軌道交通與常規公共交通的運營協調問題得以解決，以提高公交網絡運營的科學性、有效性。同時，該系統輸入簡單，增加了運營協調工作的便捷性。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種針對常規公共交通與城市軌道交通的運營協調優化方 法與系統，更具體地，涉及一種利用數理統計理論與數學建模方法實現常 規公共交通銜接城市軌道交通的運營協調優化方法與系統。該系統和方法 可以有效改善城市軌道交通與常規公交的換乘銜接，在保障運營商利益的 前提下，最大限度地減少乘客的換乘時間，實現公交網絡系統的總體優化， 為目前的人工調度提供一種自動化、更加科學合理的調度技術。
技術介紹
現代化社會經濟的發展客觀上要求各種公共交通方式有效銜接，建設 一體化的公共交通系統，從而最大限度地發揮城市公共交通系統的作用。 然而，在實際公交企業的運營管理中，各公交管理部門根據自身客流情況 進行運營調度，缺乏不同公交方式之間的最優組合與相互協調，不利于乘 客出行的連續性、順暢性，同時也制約了整個公共交通系統的運營效率與 服務水平。為提高公交系統的運營效率，降低公交乘客的出行成本，必須制定一 種軌道交通與常規公交協調運營的方法，以實現兩種公共交通方式的運營 組織管理協調，在保障公交企業運營效益的同時實現乘客換乘優化，以提 高公共交通系統的運營效率和服務水平。軌道交通與常規公交運營協調優化是一個多變量、多約束、多目標的 復雜問題。由于該問題涵蓋的內容錯綜復雜，涉及的隨機因素眾多，難以7考慮所有影響因素以得出系統最優的解決方案。因此，在現有分析過程中， 部分影響因素未被考慮或被理想化，這也導致現有研究成果并不完善，仍 存在許多不足。通常表現在針對簡單路網、理想條件下的換乘協調問題的 建模研究，使得建立的運營協調優化模型與實際情況失真。綜上所述，有必要開發一種常規公交銜接城市軌道交通的運營協調優 化方法，以數理統計理論和數學建模方法為研究手段，針對實際路網、充分考慮公共交通運營調度管理的實際情況，例如勞動配班、配車條件等， 將常規公交銜接城市軌道交通的目標進行定量化，建立費用函數作為衡量 條件，通過實現包括乘客出行成本與運營商成本的公交系統總成本最小化， 以達到公交系統的整體優化。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種常規公共交通銜接城市軌道交通的運營協調 優化方法與系統，它根據軌道交通與常規公交運營協調原理，利用數理統 計和數學建模方法對不同接駁形式下的公交線網進行協調優化，以實現軌 道交通與常規公交運營調度的協調性，確保在保障運營商的效益的前提下， 使公交系統的總成本達到最優。本專利技術解決其技術問題所采用的技術方案是一種常規公共交通銜接城市軌道交通的運營協調優化方法，該方法包 括以下步驟步驟一讀取該公交網絡電子地圖并識別需協調優化的所有公交線 路，建立需協調優化的公交網絡系統；步驟二利用數據處理規則得到公交線路運行參數與客流需求數據； 步驟三根據步驟一建立的公交網絡系統，進行數據輸入；步驟四結合步驟三所輸入的數據，對該公交網絡系統進行協調換乘 概率統計并分析乘客換乘成本，進而完成該公交系統總成本表達式的建立；步驟五對步驟四所得到的該公交系統總成本表達式進行優化求解， 輸出系統總成本最小情況下的運營協調優化方案；步驟六通過網絡發送該結果至外部的公共交通網絡調度指揮中心。 依據本專利技術的方法，設計一種常規公共交通銜接城市軌道交通的運營 協調優化系統。該系統包才舌(1 ) GIS地圖讀取與公交線路識別程序模塊；讀取電子地圖并識別公 交線路，確定需協調優化的公交網絡系統，與此同時，自動讀取被識別公 交線路在地圖數據庫中的基礎數據；(2) 公交系統數據輸入程序模塊；提供公交系統數據輸入界面，方 便用戶輸入外部公共交通網絡調度指揮中心提供的各公交線路的運行參數 及軌道換乘站點的客流數據，為下一階段進行公交系統成本分析提供數據 支持；(3) 公交系統成本分析程序模塊；包括協調換乘概率統計模塊、換 乘成本分析模塊以及系統總成本分析模塊，其中，協調換乘概率統計模塊 用于根據來自所述線路識別模塊所確定的公交網絡系統，結合公交系統數 據輸入程序模塊所輸入的數據，計算既定公交網絡下各換乘形式協調換乘 概率，建立乘客換乘成本表達式，進而完成軌道交通與常規公交系統下的 總成本表達式；(4) 公交系統尋優處理程序模塊；用于接受來自公交系統成本分析 程序模塊所建立的公交系統總成本表達式，通過協調優化模塊對該總成本 表達式即軌道交通與常規公交運營協調優化模型，進行優化處理，得到優化后的運營協調優化方案，并輸出發送至公共交通網絡調度指揮中心。這四部分按照解決協調優化問題的數據需求結合在一起按順序運行。 其中，GIS地圖讀取與公交線路識別程序模塊與公交系統數據輸入程序模 塊連接，公交系統數據輸入程序模塊連接公交系統成本分析程序it塊，公 交系統成本分析程序模塊連接公交系統尋優處理程序模塊。在公交系統數 據輸入程序模塊里有兩個子模塊，可以接受用戶所輸入的各公交線路的運行參數及軌道換乘站點的客流數據；公交系統尋優處理程序模塊中的子模 塊即協調優化處理模塊利用基于Powell的遺傳算法對該模型進行系統尋 優，以輸出并保存運營協調優化方案，同時，通過網絡將該優化方案傳輸 至 〉共交通網絡調度指揮中心。該系統的功能是利用Visual Basic語言、MATLAB工具箱與Maplnfo 開發工具實現的，其中，公交系統成本分析程序與公交系統尋優處理程序 是本系統的核心。本專利技術的有益效果是通過定量分析將復雜的現實公交網絡問題轉化成 非線性多變量數學建模問題，通過對運營協調優化模型進行求解得到軌道 交通與常規公交運營協調的優化方案，從而使城市軌道交通與常規公共交 通的運營協調問題得以解決，以提高公交網絡運營的科學性、有效性。同 時，該系統輸入簡單，增加了運營協調工作的便捷性。 附圖說明圖1為常規公共交通銜接城市軌道交通運營協調優化系統基本體系架 構圖2為協調優化才莫塊內部尋優流程圖3為顯示識別的公交網絡系統圖4為公交751線路GPS數據處理流程圖；圖5為公交751線路IC卡客流數據OD矩陣圖6為換乘成功的概率圖7為換乘成功的概率圖8為換乘成功的概率圖9為換乘成功的概率圖10為換乘成功的概率圖。具體實施例方式下文將給出實施例來說明專利技術的具體實施例方式實施例l:一種常規公共交通銜接城市軌道交通的運營協調優化方法，該方法包 括以下步驟步驟一讀取該公交網絡電子地圖并識別需協調優化的所有公交線路，建立需協調優化的公交網絡系統；步驟二利用數據處理規則得到公交線路運行參數與客流需求數據；步驟三根據步驟一建立的公交網絡系統，進行數據輸入；步驟四結合步驟三所輸入的數據，對該公交網絡系統進行協調換乘概率統計并分析乘客換乘成本，進而完成該公交系統總成本表達式的建立； 步驟五對步驟四所得到的該公交系統總成本表達式進行優化求解，輸出系統總成本最小情況下的運營協調優化方案；步驟六通過網絡發送該結果至外部的公共交通網絡調度指揮中心。 所述步驟一的公交網絡電子地圖讀取與需協調優化的公交線路識別，包括以下步驟；(1)讀取地圖；利用MapInfo開發工具所得到的GIS地圖讀取程序模ii塊，讀取.tab與.shp電子地圖才各式；(2)線路識別；選取需協調優化的公交線路，通過輸入電子地圖中 公交線路的ID號或線路名稱，在地圖數據庫中搜索到對應的公交線路，并 高亮顯示在地圖上，同時，將自動獲取被識別的本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種常規公共交通銜接城市軌道交通的運營協調優化方法，其特征在于包括六個步驟：　以下是六個步驟：　步驟一：讀取該公交網絡電子地圖并識別需協調優化的所有公交線路，建立需協調優化的公交網絡系統；　步驟二：利用數據處理規則得到公交 線路運行參數與客流需求數據；　步驟三：根據步驟一建立的公交網絡系統，進行數據輸入；　步驟四：結合步驟三所輸入的數據，對該公交網絡系統進行協調換乘概率統計并分析乘客換乘成本，進而完成該公交系統總成本表達式的建立；　步驟五：對 步驟四所得到的該公交系統總成本表達式進行優化求解，輸出系統總成本最小情況下的運營協調優化方案；　步驟六：通過網絡發送該結果至外部的公共交通網絡調度指揮中心。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：陳旭梅，于雷，郭淑霞，何波，
申請(專利權)人：北京交通大學，
類型：發明
國別省市：11[中國|北京]