[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

说明书

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，涉及对公交系统的时空可达性进行建模的技术领域。本发明充分考虑公交系统各公交线路的首末车在线路首末站及沿途各站的到发时间对公交网络连通性的影响，利用网络弧权值在一天中不同时段的变化来反映相邻站点之间连通状态的改变，在此基础上构建的公交网络的时变加权有向图模型更加符合公交网络的实际；本发明在建立公交网络时变加权有向图模型的基础上设计的潜在路径区域算法，将公交网络连通性建模作为公交系统时空可达性建模的一部分，使公交出行个体利用公交系统参与社会活动的潜在路径的计算更具现实性。

技术领域

本发明涉及对公交系统的时空可达性进行建模的技术领域，特别是涉及考虑网络连通性时变特性的公交系统时空可达性的建模技术。

背景技术

公交系统的时空可达性是指从公交系统的任一站点出发在给定时间预算和出行目的地以及出发时间的情况下，公交出行者利用公交系统所能到达的空间范围，反映了公交出行者参与社会活动所受到的空间上的限制，通常采用公交出行者的潜在路径所覆盖的区域(潜在路径区域)来度量。公交系统时空可达性建模方法即是指公交出行者潜在路径区域的计算过程。

公交网络的连通性是指公交系统的各站点间的连通状态，由于公交系统各条线路的首末车的发车时间不同，因此，公交系统各站点间的连通状态会随时间发生改变，即公交网络的连通性具有时变特征。

由于公交出行者潜在路径区域的计算结果强烈地依赖于公交网络的连通性，因此，公交出行者的潜在路径区域也会随时间发生改变，即公交系统的时空可达性也具有时变特征。现有的时空可达性的建模方法，根据公交线路和站点间的空间关系确定公交站点间的连通状态，忽视了公交网络连通性随时间发生改变的特性，因此，计算得到的潜在路径区域不能真实地反映公交系统的时空可达性。

本发明首先通过构造一个时变加权有向图用来建模连通性具有时变特征的公交网络；然后，基于该时变加权有向图模型，采用先广搜索的图遍历算法，计算公交出行者的潜在路径区域，进而得到了一种新的公交系统时空可达性的建模方法。与传统的时空可达性的建模方法相比，本发明所述的方法可以更加准确地刻画公交系统的时空可达性，使公交系统的时空可达性度量可以更好地服务于公交出行规划、商业活动策划、公交车辆调度及线网优化等应用领域。

发明内容

本发明的目的是提供一种新的公交系统时空可达性的建模方法，该方法在考虑公交网络连通性的时变特性的前提下，建模公交系统的时空可达性。

本发明的技术方案是：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，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(地理上具有不同位置，但具有相同站名的停靠站点)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；