[发明专利]一种公交线网规划方法

说明书

本发明提供的公交线网规划方法以最小化乘客的出行时间和换乘次数，最大化线网的需求密度为目标，综合考虑了乘客的利益和线网的运营效率，通过在OD对之间搜索客流量最大的线路，有效的提高了线路的利用效率。避免了传统模型仅局限在乘客的出行时间或者直达需求密度方面目标的不足，使得线路和客流更加一致，提高了公交线网的服务水平。

技术领域

本发明涉及公共交通规划领域，更具体地，涉及一种公交线网规划方法。

背景技术

随着城市的发展，城市居民的出行需求急剧增大，而公共交通的发展却相对滞后，引发了交通拥堵等问题。要尽可能满足城市居民的出行需求，缓解交通拥堵的现状，需要一个高效的公共交通系统。公共交通系统的重要组成部分之一是公交线网。科学合理地规划公交线网，对于提高公交系统的运营效率，减少换乘次数，缩短出行时间，改善服务水平，提高公交吸引力具有重要的意义。

目前现有研究提出了诸多公交线网规划模型及其求解算法，其基础的目标函数是最小化总出行时间，或者是在这个单目标上进行扩展，从而得到多种多目标函数。但是这些模型或者只是从乘客角度出发，最小化出行时间及换乘次数；或者只考虑整个线网的运营效率，最大化需求密度；或者考虑到乘客和线网运营效率，但是目标只是最小化出行时间，最大化直达需求密度，忽略了换乘的影响。

发明内容

本发明为解决以上现有技术的难题，提供了一种公交线网规划方法，该方法综合考虑了总的出行时间、换乘次数和线网的需求密度三个指标，然后寻求使三个目标的综合效益最好的线网，实验证明，此规划方法提高了公交的运营效率，改善了公交的服务水平。

为实现以上发明目的，采用的技术方案是：

一种公交线网规划方法，包括以下步骤：

S1.根据公交刷卡数据和报站数据，建立公交OD矩阵和节点间的路段行驶时间矩阵；

S2.基于OD矩阵和初始解集生成算法生成满足约束条件的初始线网作为当前解；

S3.基于流量分配算法对当前解进行需求量分配；

S4.根据目标函数值计算方法计算当前解的目标函数值Z1：

其中d_ij为节点i到节点j的需求量；t_ij为节点i到节点j的出行时间，可由路段行驶时间矩阵求取得到；tr_ij为节点i到节点j的换乘次数；l_ij为节点i到节点j的线路长度；ω为换乘参数，α、β、γ为效率均衡系数；当x_ij为0时，表示节点i到节点j之间的路径为换乘路径，当x_ij为1时，表示节点i到节点j之间的路径为直达路径；

S5.采用邻域解集生成算法生成满足约束条件的邻域解；

S6.基于流量分配算法对邻域解进行需求量分配；

S7.根据目标函数值计算方法计算邻域解的目标函数值Z2；

S8.计算当前解和邻域解的目标函数值之差dz；若dz大于0，将邻域解作为当前解，若dz小于0，按照Metropolis准则将邻域解作为当前解；

S9.重复步骤S5～S8直至达到设定的迭代次数，此时将当前解作为最终的规划方案进行输出。

优选地，所述步骤S9具体如下：

S91.在开始迭代之前，设置一个初始温度p和温度下降系数q，在初始温度p的情况下，执行f次步骤S5～S8；

S92.令p＝pq，然后执行f次步骤S5～S8；

S93.判断p是否满足温度终止条件，若否则执行步骤S92，若是则将当前解作为最终的规划方案进行输出。