智慧变线公交系统及其动态调度优化方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及一种智慧变线公交系统及其动态调度优化方法。
【背景技术】
[0002] 随着我国城市居民生活水平的不断提升，城市交通所面临的问题呈现出多样化、 复杂性的性的趋势，人们交通出行也从"走的了"更加关注到"走的好"。建立和发展低能耗、 高效率的城市公共交通系统，是解决城市拥堵有效途径之一。如何设计公交调度模式，在提 高运行效率及服务水平的同时，又保障其运营效益，是近年来国内外众多学者研究的课题。
[0003] 国内研究已提出的快速公共交通系统(BRT)、需求响应公共交通系统(DRT)，以及 各种全新理念(柔性DRT公共交通系统、智慧公交和MAST等）、公交调度优化方案及软件技 术，为智慧公交翻开了崭新的篇章。Horn等对MAST的概念进行了丰富和完善，在一定假设和 条件之下，设计出最早的MAST系统。( >)皿(11^;^81;[0、06880111^等对獻31'系统相关技术提出相 应算法及优化，并对MAST系统和定线公共交通系统性能进行了仿真分析。云亮总结了国外 目前对MAST系统的研究现状及成果，在国内首先引入了MAST概念，并对MAST系统的运行方 式及相关概念进行了阐述。上述成果对基于MAST的智慧公交系统的调度研究具有一定的参 考价值，但已有成果尚未将MAST系统与智能交通信息相联系，缺少结合乘客实际需求的 MAST公交调度模型研究。
【发明内容】
[0004] 针对上述问题，本发明提供一种能够根据乘客需求及时响应调整车辆运行的智慧 变线公交系统及其动态调度优化方法。
[0005] 为达到上述目的，本发明智慧变线公交系统，包括乘客移动终端、调度控制中心、 车载终端，其中所述调度控制中心包括静态控制单元、动态控制单元，
[0006] 所述的静态控制单元，用于设定车辆运行定额以及计算车辆运行参数，并将所述 的车辆运行定额、车辆运行参数输出至车载终端;所述车辆运行定额包括单程时间、周转时 间、始末站停站时间及计划车容量;所述车辆运行参数包括:路线车辆数、发车间隔；
[0007] 所述动态控制单元，用于接收乘客终端发出乘车请求，
[0008] 若发送乘车请求的乘客人数达到10人以上，且乘车请求路线生成一条公交运行路 线，则动态控制单元向一车辆终端发出车辆发车指令，并将该车辆的车牌、到达信息输出至 乘客终端；
[0009] 若发送乘车请求的乘客人数不足10人或乘车请求路线不能生成一条公交运行路 线，则动态控制单元向乘客终端发送没有发车的消息。
[0010] 进一步地，所述静态控制单元包括：
[0011] 单程时间设定模块，用于设定车辆完成一个单程的运输工作所消耗的时间，包括 单程行驶时间和在各中间站的停站时间；
[0012] 始、末站停站时间设定模块，用于设定车辆在始发站以及终点站的停站时间，其中 所述始末站停站时间，包括为车辆调车、办理行车文件手续、车辆清洁、行车人员休息与交 接班、乘客上下车以及停站调节，其中，始末站平均停站时间公式表示如下：
[0014] 其中，（为平均始末站停站时间，tn为单程时间；
[0015] 周转时间计算模块，用于计算周转时间，所述周转时间等于单程时间与平均始末 站停站时间之和的2倍，公式表示如下：
[0016] t0=2{tn + ξ)其中，to为周转时间；
[0017] 计划车容量，指行车作业计划限定的车辆载客量，按下式确定
[0018] q° = q0r°
[0019]其中，为计划车容量，q〇为车辆额定载客量，Z为车厢满载率定额，％，高峰期间 车厢满载率定额U，平峰期间车厢满载率定额平均为/f乏（0.5~0.6)。
[0020] 进一步地，所述静态控制单元还包括路线车辆数统计模块，用于计算组织线路营 运所需的车辆总数与营业时间内各时间段所需的车辆数，
[0021] 其中组织线路营运所需的车辆总数，以高峰小时客流所需车辆数为准；
[0022] 营业时间内各时间段所需的车辆数，根据该段时间内最高路段客流量及计划车容 量；
[0023] 当有多种调度形式时，线路车辆数为各种调度形式所有车辆数的总和；
[0024]已知在正点行车情况下某时间段内通过线路上同一停车站的车辆数和每辆车在 同一时间段内沿线行驶的周转系数，那么，在该时间段内所需车辆数为：
[0026]式中：A为组织线路营运所需的车辆总数;Ai为营业时间内各时间段所需的车辆 数;心为在线路营运时间内第i时间段(t%)的行车频率，单位:辆/小时;呢为周转系数。 [0027]具体计算公式见下式：
[0029]式中：Q〃 i为第i时间段内营运线路高峰路段客流量;q〇i为t〃 i时间内车辆额定载客 量；;;°为 < 时间内最高峰路段的满载率定额，当ti为高峰时间段时，栌;ti为平峰时间段 时，? = ?丨t〇i为t〃i时间内的车辆周转时间。
[0030] 进一步地，所述静态控制单元还包括发车间隔的计算模块，用于计算静态控制单 元控制状态下，前后两辆车到达同一停车站的时间间隔，
[0031] 所述的时间间隔由下式确定：
[0033] 式中：to为高峰期间的周转时间，单位:分钟；时间段的持续时间，单位:分 钟;仏为i时间段内运行的车辆数；
[0034] 对呈现小数的发车间隔值进行取整数处理，
[0035] 当发车间隔计算值I分解后，按每种发车间隔运行的车辆数参照下述方法进行分 配：
[0036]若某时间（to)内发车间隔的计算值为小数，即I = E .a(E为I值得整数部分;a为I值 得小数部分）。
[0037 ]若将I值的小数部分(0. a)去掉使之化为整数，则记为[E. a ] = E。
[0038] 将I值分解为E:
[0040] 式中：xb，Xc为分解I值所采用的非负数，即xb，Xc2 0;显然，Ic< I < lb，又设：A I = Ib-Ic 〇
[0041] 按最大发车间隔（Ib)运行的车辆数Ab为：
[0043] 按最小发车间隔（U运行的车辆数Ac为：
[0044] AC = A-Ab
[0045] 式中:A为to时间内的发车总数，单位:辆。
[0046]由于Xb与X。的取值不同，Λ I值的大小也各不相同，在Δ 1 = 1的情况下，Ab与Ac值均 为整数，但当Δ I> 1时，Ab的值可能为小数。此时除将Ab取为整数，即令Ab = [Ab]以外，尚须在 行车间隔^与1。之间增加一种行车间隔Iy，即1。<1'^，之后按下式计算其车辆数Ay:
[0048] 式中：1/为剩余时间，1/ =t〇-IbAb，单位:分钟;A'为剩余车辆数，A' =A-Ab，单位： 辆。
[0049] Δ I7 =Iy-Ic
[0050] 贝 lj:
[0051 ] Ac= A-Ab-Ay
[0052] XIA=IbAb+IyAy+IcAc
[0053] 将其综合记为：
[0054] 切=21厶=2车距父车数选取&1 = 1，
[0055] 由此算出静态情况下的车辆发车间隔，制定公交发车时刻表。
[0056] 为达到上述发明目的，本发明智慧变线公交系统动态调度优化方法，包括:设定车 辆运行定额以及计算车辆运行参数，并将所述的车辆运行定额、车辆运行参数输出至车载 终端;所述车辆运行定额包括单程时间、周转时间、始末站停站时间及计划车容量;所述车 辆运行参数包括:路线车辆数、发车间隔；
[0057] 接收乘客终端发出乘车请求，
[0058] 若发送乘车请求的乘客人数达到10人以上，且乘车请求路线生成一条公交运行路 线，则向一车辆终端发出车辆发车指令，并将该车辆的车牌、到达信息输出至乘客终端；
[0059] 若发送乘车请求的乘客人数不足10人或乘车请求路线不能生成一条公交运行路 线，则向乘客终端发送没有发车的消息。
[0060] 进一步地，所述的单程时间是指车辆完成一个单程的运输工作所消耗的时间，包 括单程行驶时间和在各中间站的停站时间，公式表示如下： tn = tnT+tns，其中，U为单程时 间，tnT为单程行驶时间，t ns为各中间站的停站时间；
[0061 ]始末站停站时间，包括为车辆调车、办理行车文件手续、车辆清洁、行车人员休息 与交接班、乘客上下车以及停站调节;始末站平均停站时间公式表示如下：
[0063] 其中，ξ为平均始末站停站时间，tn为单程时间；
[0064] 周转时间等于单程时间与平均始末站停站时间之和的2倍，公式表示如下：
[0065] ?0=2(?"+ξ)，其中，to为周转时间；
[0066] 计划车容量，指行车作业计划限定的车辆载客量，按下式确定
[0067] q° = q〇r°
[0068] 其中，f为计划车容量，qo为车辆额定载客量，Z为车厢满载率定额，％，高峰期间 车厢满载率定额< < u，平峰期间车厢满载率定额平均为( 0.5~0.6 )。
[0069] 进一步地，路线车辆数包括组织线路营运所需的车辆总数与营业时间内各时间段 所需的车辆数，其中组织线路营运所需的车辆总数，以高峰小时客流所需车辆数为准；
[0070] 营业时间内各时间段所需的车辆数，根据该段时间内最高路段客流量及计划车容 量；
[0071] 当有多种调度形式时，线路车辆数为各种调度形式所有车辆数的总和；
[0072]已知在正点行车