[发明专利]一种考虑网络连通性时变特征的公交系统时空可达性建模方法

权利要求书

1.一种考虑网络连通性时变特征的公交系统时空可达性的建模方法，其特征在于：所述方法适于在给定出行的起点/终点位置、出发时间、所参与活动的位置及持续时间、以及时间预算的情况下，

所述方法包括以下步骤：

(1)建模公交网络的拓扑结构：将公交系统中的每一个停靠站点作为一个“顶点”，对于任意一对站点，若站点间在某一方向上存在一条公交线路连接两个站点，则在站点间建立一条“有向弧”，两个站点间若在同一方向存在多条公交线路，仅建立一条有向弧，形成一个刻画公交网络拓扑的有向图；

(2)定义站点对之间的连通状态：当站点对某一方向上的“起点站”每天第一次有公交车到达时，定义该站点对在该方向上处于连通状态，当该站点每天最后一辆公交车离开时，定义该站点对在该方向处于非连通状态；

(3)定义与站点对某方向对应的“有向弧”的权值：当站点对某方向上处于非连通状态时，与之对应的有向弧的权值定义为“无穷大”；当站点对在某方向上处于连通性状态时，与之对应的有向弧的权值定义为此时在该方向上连通该站点对的所有线路在该方向、该站点对的调度时间差的最小值；与站点对对应的每一个有向弧的权值对应站点对的一个连通状态；

(4)定义公交网络的连通状态：公交系统中所有站点对的连通状态的任何一个组合，定义为公交网络的一个连通状态；公交网络的每一个连通状态有一个按照步骤(1)至(3)构造的加权有向图与之对应；所述权值的每一次变化产生一个新的加权有向图，代表了公交网络从一个连通状态进入到的另一个连通状态；

(5)构建时变加权有向图模型：设有向弧(i,j)是按照步骤(1)得到的有向图中的任意一条有向弧，i，j分别代表站点的编号；设从零点到24点，按照步骤(2)和步骤(3)，有向弧(i，j)的权从一个取值变为另一个取值的时刻点，将一天的时间分成m个时间段，这些时间段的标号记为1,2,3,4,…,m，有向弧(i,j)在第k个时间段的取值记为由此，构建了公交网络的时变加权有向图模型；时变加权有向图中各弧段的权重值由与弧段相同方向上的所有线路分段的的行程时间的最小值确定；

(6)基于时变加权有向图模型计算潜在路径区域；

步骤(6)中，基于时变加权有向图模型计算潜在路径区域的具体步骤如下：

(6.1)初始化

(6.1.1)定义算法中所使用的变量：

C：弧段计算中指向基本节点的指针，

N：对当前弧段进行计数的标号，

A(C,j)：从节点C到节点j的一条有向弧段，

LIFESPAN(C,j)：弧段A(C,j)可连通时的时段，

NTIME(C)：沿最短路径从行程起点到节点C的累积行程时间，

ENTARC(C)：指向在最短路径中从行程起点进入节点C的弧段的指针，

CTIME(N)：从行程起点出发沿着最短路径到达弧段N且通过弧段N的累积行程时间，

TRAVEL(N)：仅通过弧段N的行程时间，即弧段N在当前时段的权值，

DWELL(ENTRAC(C),N)：在节点C处公交车辆的停留时间，乘客换乘时间以及活动的持续时间，

BUDGET：时间预算，

START：弧段计算中被当作基本节点的点集；

(6.1.2)为节点赋以合适的驻留时间；

(6.1.3)将N值设置为1，设置C为行程起点，初始化START为一空集；

(6.2)从起点开始进行弧段的累计

(6.2.1)基于时变加权有向图中各弧段的权值，计算沿最短路径从行程起点到节点C的累积行程时间，并将此值赋于NTIME(C)；将ENTRAC(C)赋值为在最短路径中进入节点C的弧段；如果C为起点，则ENTRAC(C)为(0,0)；

(6.2.2)选择一个与节点C相连且不在暂时的PPA中的弧段A(C,j)，并且还没有被考虑过，如果没有可选弧段，则跳至步骤(6.2.7)；否则标记这个弧段为N；

(6.2.3)设置DWELL(ENTARC(C),N)为通过节点C从弧段ENTARC(C)进入弧段N所需的时间；如果ENTARC(C)为(0,0),则DWELL(ENTARC(C),N)为0；设置TRAVEL(N)为弧段N在当前时段的权值；将NTIME(C),DWELL(ENTARC(C),N),TRAVEL(N)三者之和赋值给CTIME(N)；

(6.2.4)如果CTIME(N)大于BUDGET或者NTIME(C)与DWELL(ENTARC(C),N)的和没有落在时段LIFESPAN(C,j)中，则跳至步骤(6.2.2)；

(6.2.5)添加弧段N到暂时的PPA中；如果节点j还未在START中则将其添加到START中；

(6.2.6)N自增1；跳至步骤(6.2.2)；

(6.2.7)从START中选择一个还未被选过的节点，若无节点可选，则进入步骤(6.3)；否则将选择的节点定名为C并跳至步骤(6.2.1)；

(6.3)检验弧段的可行性

(6.3.1)选择弧段N，如果N在暂时的PPA中不指向任何弧段，则跳至步骤(6.3.5)；

(6.3.2)将BUDGET与CTIME(N)之差赋值给T*；

(6.3.3)在网络中从弧段N到行程终点沿最短路径按旅行顺序列举出可连通的弧段；在每个弧段和节点处，从T*中减去节点的驻留时间以及弧段在当前时段的权值，反复进行，直到T*耗尽，T*为正值时也不能再添加弧段；

(6.3.4)如果步骤(6.3.3)中列举的路径能够到达行程终点，则弧段N是可行的，在PPA中保留它；反之，则将弧段N从PPA中移除；

(6.3.5)N自减1；N为0时，算法终止，否则跳至步骤(6.3.1)；

至此，考虑网络连通性时变特性的公交系统时空可达性建模步骤完毕。