公交滞站点设置方法及装置与流程

本发明实施例涉及智能交通信息处理技术领域，尤其涉及公交滞站点设置方法及装置。

背景技术：

防止公交串车以提高公交运营效率是公交管理部门亟需解决的问题之一，公交串车是指多辆公交车同时到达同一站台或到达的时间间隔小于预设最小值的现象。受道路、信号灯、交通事故和交通流的影响，公交旅行时间具有较大的波动性，当公交车辆落后于前车时，其与前车的车头时距拉大，导致中间的乘客积压，公交站台停靠时间延长，最终进一步落后于前车；而由于公交站台停靠时间延长，后车进一步追赶上该车辆；这个过程在公交运行过程中被不断放大，形成恶性循环，最终形成了公交串车现象。可见，公交串车在公交运营中是无法避免的，如果不加以预防和控制，公交串车势必会不断降低公交的运行效率，最终降低公交的服务水平。

滞站控制是防止公交串车的重要方法之一，滞站控制可分为两类：基于时刻表的滞站控制和基于车头时距的滞站控制。以上方法在预先设定的滞站控制点(简称滞站点)，通过比较公交离站时间与时刻表时间的差异，或公交离站时的车头时距与预设的车头时间的差异，来确定公交车辆在该站台是否需要滞留或等待一段时间；如当公交离站时间早于时刻表时，公交需要等到时刻表规定的发车时间才能离开，当公交离站车头时距较小时(与前车距离很近)，公交需要滞留到其车头时距大于最小值时才能离站。可见，滞站控制策略通过依靠发车时刻表和均匀公交车头时距来防止公交串车，以上两种方法都能有效控制公交串车现象，然而，滞站控制的重要缺点是车辆站台停留过程延长了公交行程时间、降低了公交运行车速。因此，控制点的设置不能过多，过多的或无效的滞站点设置会显著降低公交运行速度，延长公交行程时间，最终降低公交运行效率。

现有技术中，通常是根据经验，考虑到换乘枢纽乘客上下车时间较长，将滞站点设置在公交线路的主要换乘枢纽或大站，或者将滞站点均匀地分布在线路上，从而有效控制串车。但是现有技术的滞站点控制方法只能较好适用于公交旅行时间和客流稳定的线路；然而，现实中的公交线路的旅行时间和客流在高峰和平峰有较大的波动，而且滞站点设置过多，也会降低公交运行效率，因此现有技术的滞站点控制方法，不能有效地解决公交串车的问题。

技术实现要素：

本发明实施例提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的公交滞站点设置方法及装置。

第一方面，本发明实施例提供一种公交滞站点设置方法，包括：构建公交滞站点合作博弈模型(m,v)，其中m为所有滞站点的集合，v为博弈效用函数；对博弈效用函数进行设置，获得博弈效用函数为其中，s为滞站点的组合且为滞站点组合s所对应的t+δt时刻的公交串车率，r^t为无滞站点时t时刻的公交串车率；对公交滞站点合作博弈模型进行求解，获得每个滞站点的shapley值；将shapley值大于预设值的滞站点，设置为公交线路的实际滞站点。

第二方面，本发明实施例提供一种公交滞站点设置装置，包括：构建模块，用于构建公交滞站点合作博弈模型(m,v)，其中m为所有滞站点的集合，v为博弈效用函数；设置模块，用于对博弈效用函数进行设置，获得博弈效用函数为其中，s为不同滞站点的组合且为滞站点组合s所对应的t+δt时刻的公交串车率，r^t为t时刻的公交串车率；求解模块，用于对公交滞站点合作博弈模型进行求解，获得每个滞站点相应的shapley值；分布模块，用于将shapley值大于预设值的滞站点，设置为公交线路的实际滞站点。

第三方面，本发明实施例提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行程序时实现第一方面的公交滞站点设置方法的步骤。

第四方面，本发明实施例提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现第一方面的公交滞站点设置方法的步骤。

本发明实施例通过构建公交滞站点合作博弈模型，并将不同滞站点组合对公交串车率的改进量作为合作博弈模型的博弈效用函数；再对公交滞站点合作博弈模型进行求解，获得每个滞站点的shapley值；最后将shapley值大于预设值的滞站点，设置为公交线路的最终滞站点。能够合理地对公交路线上的滞站点进行设置，有效地解决公交串车率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的公交滞站点设置方法的流程示意图；

图2是本发明具体实施例提供的公交路线示意图；

图3为本发明实施例提供的公交滞站点设置装置的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种电子设备的实体结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明实施例提供的公交滞站点设置方法的流程示意图。如图1所示，该公交滞站点设置方法包括：

步骤11，构建公交滞站点合作博弈模型(m,v)，其中m为所有滞站点的集合，v为博弈效用函数；

步骤12，对博弈效用函数进行设置，获得博弈效用函数为其中，s为滞站点的组合且为滞站点组合s所对应的t+δt时刻的公交串车率，r^t为无滞站点时t时刻的公交串车率；

步骤13，对公交滞站点合作博弈模型进行求解，获得每个滞站点的shapley值；

步骤14，将shapley值大于预设值的滞站点，设置为公交线路的实际滞站点。

具体地，步骤11，将公交站台视为博弈人，构建合作博弈(m,v)，其中m为所有滞站点(博弈人)的集合，m也称作博弈的全联盟；子集为子联盟，特别地，为空联盟；v为博弈效用函数，v(m)表示全联盟效用，即当所有站台都设置为滞站点时的博弈效用函数的值。

步骤12，将δt时间段内公交车的串车率的改进量，设置为博弈效用函数。首先计算无滞站点时，t时刻的公交车的串车率r^t；然后计算滞站点组合s的情况下，t+δt时刻的公交车的串车率上述两个公交车串车率之差，即δt时间段内，公交车的串车率的改进量。得到的博弈效用函数为其中，s为滞站点的组合且公交车串车率在δt时间内的改进量，对每一个滞站点i∈m而言，v({i})表示该滞站点的单独控制效果，即只将该站台设置成滞站点时，公交车串车率在δt时间内的改进量。

作为一种可选的实施例，r^t的计算公式为：其中h0为发车频率，为公交车i在无滞站点情况下，t时刻的车头时距，n为所有公交车的集合，n公交车数量。

作为一种可选的实施例，的计算公式为：其中h0为发车频率，为公交车i在滞站点组合s情况下，t+δt时刻的车头时距，n为所有公交车的集合，n公交车数量。

作为一种可选的实施例，的计算公式为：其中为公交车i在滞站点组合s情况下，t+δt时刻的车头时距，滞站点组合s在t+δt时刻的车头时距，为公交车i在无滞站点情况下，t时刻的车头时距，δhi为公交车i的车头时距改进量。

作为一种可选的实施例，δhi的计算公式为：

其中δli为公交车i的在δt时间内的行驶距离，为公交车i的在时刻t距站台c的距离，vi,c为公交车i在站台c-1和c间的行驶速度，δc为公交车i与前车i-1在站台c-1和c之间行驶单位距离的时间差，δc+1为公交车i与前车i-1在站台c和c+1之间行驶单位距离的时间差，为公交车i在站台c的滞站控制时间，为公交车i-1在站台c的滞站控制时间。

作为一种可选的实施例，的计算公式为：

其中，di,c为公交车i在站台c的乘客上下车时间，为滞站控制时间，gmax为最大滞站时间，公交车最小车头时距为βh0(0＜β≤1)，其中β为控制因子，h0为发车频率。

步骤13，基于shapley值进行联盟成员的利益分配体现了各盟员对联盟总目标的贡献程度，避免了分配上的平均主义，比任何一种仅按资源投入价值、资源配置效率及将二者相结合的分配方式都更具合理性和公平性，也体现了各盟员相互博弈的过程。为了求出每个滞站点对公交车串车率改进量的影响大小。可以通过shapley值对合作博弈模型进行求解，获得每个滞站点的shapley值。

作为一种可选的实施例，每个滞站点的shapley值的公式为：其中，c为站台，m为滞站点数量，子联盟s为滞站控制组合，|s|为组合s的元素数量。

步骤14，每个滞站点所对应的shapley值，能够体现出该滞站点对所有滞站点组合控制效果的边际贡献。因此，shapley值越大，说明该滞站点对公交车串车率的改进量的影响越大，即控制该滞站点就能有效地预防和消除公交车串车现象。因此，可以根据实际需要合理设置预设值，将shapley值大于预设值的滞站点，设置为公交线路的实际滞站点。例如，将所有滞站点按其shapley值从大到小顺序排序，合理设置预设值的大小。将shapley值大于预设值的滞站点设置为实际滞站点，在此处设置公交滞站策略能够最有效地控制和消除公交串车现象。预设值的大小，公交运营管理人员等可以根据实际的线路特点和串车严重程度，进行合理的设置。

本发明实施例通过构建公交滞站点合作博弈模型，并将不同滞站点组合对公交串车率的改进量作为合作博弈模型的博弈效用函数；再对公交滞站点合作博弈模型进行求解，获得每个滞站点的shapley值；最后将shapley值大于预设值的滞站点，设置为公交线路的最终滞站点。能够合理地对公交路线上的滞站点进行设置，有效地解决公交串车率。

图2是本发明具体实施例提供的公交路线示意图。如图2所示，公交路线上依次分布：起点站、站台1、站台2、站台3、站台4和终点站，共6个站台。线路上依次分布：车辆1、车辆2、车辆3、车辆4、车辆5和车辆6，共6辆公交车。将站台1、站台2、站台3和站台4分别设置成滞站点1、滞站点2、滞站点3和滞站点4。所有滞站点的组合为m＝{1,2,...,4}，其中m＝1为滞站点1，m＝4为滞站点4；在时刻t线路行驶的公交车辆为n＝{1,2,..,6}，n＝1为最早驶出站台的车辆1，n＝6为最晚驶出的车辆6；在时刻t，公交车辆i的车头时距为行驶速度为vi,c，驶向站台为c，距站台c的距离设定β＝0.8，h0＝2min，δt＝2min。表1为站台的基本参数。表2为时刻t公交车辆的位置和车头时距。表3为时刻t+δt所有公交车辆的车头时距。

表1，站台的基本参数

其中，vc为车辆在站台c和c-1间的平均速度，dc为站台c和c-1的距离

表2，时刻t公交车辆的位置和车头时距

表3，时刻t+δt所有公交车辆的车头时距。

步骤1，构建合作博弈模型。以站台1、站台2、站台3和站台4为博弈人，构建合作博弈(m,v)，其中m为公交站台集合{1,2,3,4}，m也称作全联盟，子联盟如表3第一列所示。v为合作博弈效用函数。

合作博弈效用函数设置。表3中最后一列为合作博弈效用函数。下以公交车辆5为例，分无滞站控制和有滞站控制两种情况，说明车头时距和公交串车率的求解过程。

在无滞站控制情况下，车辆5到达站台1耗时25.7s(0.1/14×3600)，乘客上下车耗时16.4s(82×(3/60)/(15/60))，则在t+δt时刻，车辆距起点站的距离为1.033km(0.6+20×((120-25.7-16.4)/3600))。由于车辆5与前车(车辆4)在路段的行驶速度相同，则车辆5的车头时距变化量为两车在站台4的乘客上下车耗时之差，车辆4在站台1乘客上下车耗时为20s(100×(3/60)/(15/60))，则车辆5车头时距变化量为－3.6s(16.4-20)，最终车辆5在时刻t+δt的车头时距为78.4s(82-3.6)。

当站台1存在基于车头时距的滞站控制时，车辆5的滞站控制时间为14s(min(max(0,0.8×120-82),120))，前车车辆4的滞站控制时间为0s(min(max(0,0.8×120-100),120))，则车辆5的车头时距变化量为10.4s(16.4+14-20)，最终车辆5在时刻t+δt的车头时距为92.4s(82+10.4)。

表3显示了在所有控制组合条件下，所有车辆在时刻t+δt的车头时距。第八列为公交车的串车率；最后一列为合作博弈效用函数的值。

步骤3，对合作博弈模型求解。以滞站点3说明shapley值的计算过程。表4为滞站点3的shapley值计算参数。

表4滞站点3的shapley值计算参数

表4中v(s)表示所有包含滞站点3的联盟的效用，v(s\{3})为当滞站点3不加入联盟时联盟的效用，两者之差为滞站点3对联盟的边际贡献。权重因子考虑了滞站点3加入联盟时顺序的影响。表4最后一行为边际贡献与权重因子的乘积，为滞站点3对联盟边际贡献的平均值。因此滞站点3的shapley值为表4最后一行之和，为0.167。

按照上述计算方法，依次计算得到将站台1、站台2、站台3和站台4，分别设置为滞站点1、滞站点2、滞站点3和滞站点4，相对应的shapley值分别为0，0，0.167，0。

步骤4，根据经验或者实际的线路情况，设置预设值为0.16，那么将shapley值大于0.16的滞站点设置为实际滞站点。

图3为本发明实施例提供的一种公交滞站点设置装置。如图3所示，公交滞站点设置装置包括：构建模块1、设置模2、求解模3和分布模块4；其中：

构建模块1，用于构建公交滞站点合作博弈模型(m,v)，其中m为所有滞站点的集合，v为博弈效用函数；

设置模块2，用于对博弈效用函数进行设置，获得博弈效用函数为其中，s为不同滞站点的组合且为滞站点组合s所对应的t+δt时刻的公交串车率，r^t为t时刻的公交串车率；

求解模块3，用于对公交滞站点合作博弈模型进行求解，获得每个滞站点相应的shapley值；

分布模块4，用于将shapley值大于预设值的滞站点，设置为公交线路的实际滞站点。

具体地，构建模块1将公交站台视为博弈人，构建合作博弈(m,v)，其中m为所有滞站点(博弈人)的集合，m也称作博弈的全联盟；子集为子联盟，特别地，为空联盟；v为博弈效用函数，v(m)表示全联盟效用，即当所有站台都设置为滞站点时的博弈效用函数的值。

设置模块2将δt时间段内公交车的串车率的改进量，设置为博弈效用函数。首先计算无滞站点时，t时刻的公交车的串车率r^t；然后计算滞站点组合s的情况下，t+δt时刻的公交车的串车率上述两个公交车串车率之差，即δt时间段内，公交车的串车率的改进量。得到的博弈效用函数为其中，s为滞站点的组合且公交车串车率在δt时间内的改进量，对每一个滞站点i∈m而言，v({i})表示该滞站点的单独控制效果，即只将该站台设置成滞站点时，公交车串车率在δt时间内的改进量。

基于shapley值进行联盟成员的利益分配体现了各盟员对联盟总目标的贡献程度，避免了分配上的平均主义，比任何一种仅按资源投入价值、资源配置效率及将二者相结合的分配方式都更具合理性和公平性，也体现了各盟员相互博弈的过程。为了求出每个滞站点对公交车串车率改进量的影响大小。求解模块3通过shapley值对合作博弈模型进行求解，获得每个滞站点的shapley值。

每个滞站点所对应的shapley值，能够体现出该滞站点对所有滞站点组合控制效果的边际贡献。因此，shapley值越大，说明该滞站点对公交车串车率的改进量的影响越大，即控制该滞站点就能有效地预防和消除公交车串车现象。因此，分布模块4根据实际需要合理设置预设值，将shapley值大于预设值的滞站点，设置为公交线路的实际滞站点。例如，将所有滞站点按其shapley值从大到小顺序排序，合理设置预设值的大小。将shapley值大于预设值的滞站点设置为实际滞站点，在此处设置公交滞站策略能够最有效地控制和消除公交串车现象。预设值的大小，公交运营管理人员等可以根据实际的线路特点和串车严重程度，进行合理的设置。

本发明实施例通过构建模块构建公交滞站点合作博弈模型，并通过设置模块将不同滞站点组合对公交串车率的改进量作为合作博弈模型的博弈效用函数；再通过求解模块对公交滞站点合作博弈模型进行求解，获得每个滞站点的shapley值；最后分布模块将shapley值大于预设值的滞站点，设置为公交线路的最终滞站点。能够合理地对公交路线上的滞站点进行设置，有效地解决公交串车率。

图4为本发明实施例提供的一种电子设备的实体结构示意图。如图4所示，该电子设备包括：处理器(processor)410、通信接口(communicationsinterface)420、存储器(memory)430和通信总线440，其中，处理器410，通信接口420，存储器430通过通信总线440完成相互间的通信。处理器410可以调用存储器430中的逻辑指令，以执行如下方法：构建公交滞站点合作博弈模型(m,v)，其中m为所有滞站点的集合，v为博弈效用函数；对博弈效用函数进行设置，获得博弈效用函数为其中，s为滞站点的组合且为滞站点组合s所对应的t+δt时刻的公交串车率，r^t为无滞站点时t时刻的公交串车率；对公交滞站点合作博弈模型进行求解，获得每个滞站点的shapley值；将shapley值大于预设值的滞站点，设置为公交线路的最终滞站点。

此外，上述的存储器430中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

本发明实施例提供一种非暂态计算机可读存储介质，该非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，该计算机指令使计算机执行上述实施例所提供的公交滞站点设置方法，例如包括：构建公交滞站点合作博弈模型(m,v)，其中m为所有滞站点的集合，v为博弈效用函数；对博弈效用函数进行设置，获得博弈效用函数为其中，s为滞站点的组合且为滞站点组合s所对应的t+δt时刻的公交串车率，r^t为无滞站点时t时刻的公交串车率；对公交滞站点合作博弈模型进行求解，获得每个滞站点的shapley值；将shapley值大于预设值的滞站点，设置为公交线路的最终滞站点。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如rom/ram、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分的方法。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。