[发明专利]一种多目标模型协同优化多条公交线路发车间隔的方法

权利要求书

1.一种多目标模型协同优化多条公交线路发车间隔的方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

(1)调查并收集与多目标模型相关的基本参数，所述多目标模型包括最大化公交营运收益目标函数、最小化乘客换乘等待时间目标函数、最小化乘客出行成本目标函数；

(2)分别对最大化公交营运收益目标函数、最小化乘客换乘等待时间目标函数、最小化乘客出行成本目标函数的函数值标准化进行打分，分数取值在0到1之间，即“动态打分”；

(3)用带有“精英保留”策略和“动态打分”策略的改进遗传算法对多目标模型进行求解，得到优化的发车间隔；

所述的步骤(1)中调查并收集与多目标模型相关的基本参数包括：公交基本信息、换乘线路基本信息、车辆乘客信息、车辆运行车本信息、乘客时间成本；

所述的步骤(2)中的最大化公交营运收益目标函数为：

其中，Z₁为第一个目标函数的值；λ为公交票价；n为线路数，n＝1,2,3…，为自然数，即需要优化的多线路网络的公交线路条数；i、j分别表示不同站点；S为各线路站点集合；表示运营周期内线路n从站点i到站点j公交乘客上车人数；T_n表示各线路周转时长；h_n表示各线路发车间隔；I_a表示燃油消耗转换为企业运营费用的系数；表示观测时段内每辆公交车的平均行驶距离；θ′表示单车每公里车辆燃油消耗量；η表示驾驶员工资；表示各线路所有公交车辆行驶的平均时间(min)；θ″表示车辆折旧；公司运营成本中包含燃油消耗费用、驾驶员工资、公交车辆折旧费用，三者的权重分别用α₁表示燃油消耗费用、β₁表示驾驶员工资在公司运营成本中权重、γ₁表示公交车辆折旧费用在公司运营成本中权重，所述根据下式计算：

其中，L_n表示运营时段内各线路公交线路里程；T_n表示各线路周转时长；表示各线路所有公交车辆行驶的平均时间，单位为min；

所述最小化乘客换乘等待时间的目标函数为：

其中，Z₂为第一个目标函数的值；x、y分别表示不同线路；F_x、F_y分别表示线路x和线路y在运营时段的内的发车车次数；P_xy表示线路x到线路y的换乘人数；表示在换乘站点s，线路x到线路y的换乘等待时间；是一个二元变量，表示在换乘站点s从线路x第p辆车到线路y第q辆车的换乘，其值由乘客决定，如果在换乘站点s有换乘发生，值为1；反之，如果没有发生换乘，值为0，表示在换乘站点s乘客从线路x换乘到线路y的换乘等待时间，其根据下式计算：

其中，D_yq表示线路y的第q辆车在换乘站点s的离开时间；A_xp表示线路x的第p辆车在换乘站点s的到达时间，e_xy表示在换乘站点s，线路x换乘到线路y的车辆上所需要的步行和上车时间；所述D_yq、A_xp分别根据下式计算：

D_yq＝t_y+d_y+dt_y+(q-1)h_y

A_xp＝t_x+d_x+(p-1)h_x

其中，t_x和t_y分别表示线路x和线路y到达换乘站点s的理想运行时间；d_x和d_y分别表示线路x和线路y到达换乘站点s的期望延误时间；h_x、h_y分别表示线路x和线路y的发车间隔；dt_y表示线路y在换乘站点s的停靠时间；

所述最小化乘客出行成本的目标函数为：

其中，Z₂为第一个目标函数的值；x、y分别表示不同线路；α₂表示乘客车内时间成本占乘客出行成本的比重；I_b表示车内时间转换为乘客出行费用的系数；n为线路数，n＝1,2,3…(自然数)，即需要优化的多线路网络的公交线路条数；i、j分别表示不同站点；S为各线路站点集合；表示运营周期内线路n从站点i到站点j公交乘客上车人数；T_P表示乘客在车内的平均时长；β₂表示票价占乘客出行成本的比重；λ为公交票价；γ₂表示第一次候车时间成本占乘客出行成本的比重；I_c表示第一次候车时间转换为乘客出行费用的系数；h_n表示各线路发车间隔。