[发明专利]一种基于历史信息预测和缓解公共交通网络拥塞的方法

说明书

本发明涉及一种基于历史信息预测和缓解公共交通网络拥塞的方法，构建公交‑地铁双层换乘网络，计算最短路径，计算乘客在公交网络中从站点i到站点j需要的等待时间，衡量从节点i投递包到其邻居节点j需要的代价；计算每个节点的介数，作为上述网络中所有边的权值；定义节点i投递包到目标节点k在最短路径上需要的代价以及路由策略，预测当前时刻从节点i到其各个邻居节点j的包的数量定义基于公交‑地铁双层换乘网络中的历史信息来为当前时刻站点i选择下一站点时的代价函数。本发明方法考虑了时间延迟对获取拥塞信息的影响，使用公交‑地铁双层网络模型比普通的单层网络更能反映公共交通的真实信息，根据历史信息预测使网络拥塞明显得到缓解，降低了平均传输时间。

技术领域

本发明涉及一种城市公共交通管理方法，具体为一种基于历史信息预测和缓解公共交通网络拥塞的方法。

背景技术

城市公共交通是城市重要的基础设施之一，其建设对城市的规划、经济的发展和居民的出行都至关重要。目前机动车的快速增长与城市道路面积之间已经出现了严重的不平衡现象，交通拥塞已经不是大城市才会出现的现象，三四线城市也面临着越来越大的交通压力。交通拥塞现象不单会影响居民的出行体验，浪费居民的时间，也会带来交通秩序混乱、交通事故频发、环境污染加剧等制约社会发展的问题。因此解决我国城市交通所面临的拥塞问题对改善城市秩序、环境、促进城市可持续发展都至关重要。

以沈阳为例，近年来，沈阳市内污染耗能的公交车逐渐被新型电车所取代。此外，沈阳地铁除了在运行的两条线路外，也已经正在修建或规划了多条线路，地铁的修建进一步弥补了公交运输系统给的不足。因此城市地面公交如何与城市轨道交通相互配合与衔接来缓解公共交通网络拥塞成为了一个重要课题。

复杂网络理论在交通领域内的应用已经取得很多成果，这些研究集中在航空网络、铁路网络、航运网络、城市公共交通网络等不同方面。在公共交通方面，近年来国内外学者对地面公交或轨道交通的研究较为丰富，这些研究主要是针对单一的公交网络或单一的地铁网络。在城市公交-地铁网络中，一条公交或地铁线路包含若干个公交站或地铁站，乘客可以在不同的车站和线路间进行换乘，由公交线路、地铁线路、公交站点和地铁站点构成的空间网络是一个典型的复杂网络，因此构建合理的公交-地铁网络模型有助于全面理解城市公共交通系统。在双层网络模型的基础上探讨城市公共交通的拥塞情况。从复杂网络的角度来分析城市公共交通系统，一条公交线路或地铁线路包含不同的公交站或地铁站，乘客可以在公交与公交之间，公交与地铁之间，地铁与地铁之间相互换乘。

对城市交通网络进行定量研究，分析城市交通网络的拓扑结构和特征，在各个站点安装传感器实时反映各站点的拥塞状态，在此基础上制定一套引导乘客高效出行的方案，充分有效地利用城市公共交通资源，使其合理分配。

目前复杂网络对公共交通的研究主要针对单一的网络，不能考虑到类似公交和地铁的换乘问题，不能实时地反应网络的真实信息，没有考虑时间延迟的问题，不能很好地预测网络拥塞。

发明内容

针对现有技术中复杂网络对公共交通不能实时地反应网络的真实信息、不能很好地预测网络拥塞等不足，本发明要解决的技术问题是提供一种考虑时间延迟影响的城市公共交通网络拥塞情况的基于历史信息预测和缓解公共交通网络拥塞的方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

本发明一种基于历史信息预测和缓解公共交通网络拥塞的方法，包括以下步骤：

1)构建公交-地铁双层换乘网络；

2)在公交-地铁双层换乘网络中计算最短路径；

3)在最短路径中，计算乘客在公交网络中从节点i到节点j需要的等待时间，用于反映从节点i到节点j的交通拥塞程度；

4)在公交-地铁双层换乘网络中，定义一个代价函数Cost_ij(t)，衡量从节点i投递包到其邻居节点j需要的代价，其中，t为时间步；