一种公交运行瓶颈诊断方法与流程

本发明涉及城市公交管理技术领域，具体涉及一种公交运行瓶颈诊断方法。

背景技术：

城市公共交通是城市基础设施的重要组成部分，对城市政治经济、文化教育、科学技术等方面的发展影响极大。提高公共交通服务水平和出行吸引力，不仅是缓解城市交通拥堵的有效措施，也是改善城市人居环境、提高交通资源利用率、缓解交通拥堵、降低交通污染、节约土地资源和能源的重要手段，对增强城市功能、统筹城乡发展、促进城乡共同繁荣具有十分重要的作用。

城市公共交通作为一个庞大的城市交通系统，其运营状况受到道路设施、天气状况、道路交通流量和公交乘客流量等多种因素的影响。城市公共交通管理者很难客观与全面地清晰把握公交实时运营状况，以及快速发现公交运行瓶颈。本发明利用公交车载AVL定位系统与IC卡公交收费系统等常用公交设备采集的动态公交信息，结合公交运营时刻表和公交历史运营信息等后台静态信息，通过从站点层面、线路层面、线网层面分别构建公交运行状态综合评价指标，能够实现对城市公共交通运行瓶颈的快速诊断。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种公交运行瓶颈诊断方法，能够实时诊断公交运行状态，辅助管理部门快速发现公交运行瓶颈与及时做出相关响应。

为了达到上述目的，本发明包括以下步骤：

步骤一，采集公交车位置、公交车行驶速度、公交乘客数量的动态数据，以及公交运营时刻表、公交历史运营信息的静态数据；

步骤二，根据步骤一中采集的动态运营数据，确定公交运行和乘客运输的实时信息；

步骤三，根据步骤二中确定的公交运行和乘客运输的实时信息，构建融合公交运营效益、公交乘客出行效率与公交客观运行因素的公交运行状态综合评价指标；

步骤四，根据步骤一中采集的动态运营数据，以及步骤三中构建的公交运行状态综合评价指标，输出公交站点层面的公交运行瓶颈；

步骤五，根据步骤一中采集的动态运营数据，以及步骤三中构建的公交运行状态综合评价指标，输出公交线路层面的公交运行瓶颈；

步骤六，根据步骤一中采集的动态运营数据、步骤三中构建的公交运行状态综合评价指标、步骤四中输出的公交站点层面的公交运行瓶颈、步骤五中输出的公交线路层面的公交运行瓶颈，输出公交线网层面的公交运行瓶颈。

所述步骤一中，采集的公交动态数据包括公交车实时到达路段关键节点的时间T_sec，公交车实时到达各公交站点的时间T_stop，公交车在各公交站点的IC卡实时上车刷卡次数O_stop；采集的静态数据包括公交车到达路段关键节点的运营时刻表规定时间S_sec，公交车到达各公交站点的运营时刻表规定时间S_stop，公交车运营时刻表规定的发车间隔D_int，公交车在各公交站点的历史平均上车乘客数N_stop。

所述步骤二包括以下步骤：

第一步，确定公交运行信息；

利用公交车载AVL定位系统、预先设置的路段关键节点位置和公交站点位置，实时返回公交车到达各关键节点的时间T_sec，以及公交车到达各公交站点的时间T_stop；

第二步，确定公交乘客运输信息；

公交车到达站点m时，该公交车累计运输乘客数为其中，θ_i为i站点的公交乘客历史平均刷IC卡乘车比例。

所述步骤三包括以下步骤：

第一步，构建站点层面的公交运行状态综合评价指标；

其中，T_sec(i+1,j)为j线路第i+1班公交车到达站点S的时间；T_sec(i,j)为j线路第i班公交车到达站点S的时间；D_int(i,j)为运营时刻表规定的j线路第i+1班公交车和第i班公交车的发车间隔；i为公交班次编号且i＝1,2,3...；j为公交线路编号且j＝1,2,3...；

第二步，构建线路层面的公交运行状态综合评价指标；

其中，T_sec,j(L,i)为j线路第i班公交车到达关键节点L的时间；S_sec,j(L)为运营时刻表规定的j线路公交车到达关键节点L的时间；η为公交运营效益；为j线路第i班公交车到达关键节点L时的累计运输乘客数；为j线路公交车到达关键节点L时的历史累计运输乘客数；m为j线路公交车到达关键节点L时的累计通过站点数；；i为公交班次编号且i＝1,2,3...；j为公交线路编号且j＝1,2,3...；k＝1,2,3...m；

第三步，构建线网层面的公交运行状态综合评价指标；

其中，p为该公交线网所包含的公交站点总数；q(k)为公交站点k所包含的公交线路总数；t为该公交线网所包含的路段关键节点总数；r(k)为公交站点k所包含的公交线路总数。

所述步骤四包括以下步骤：

第一步，针对公交线路j上的公交站点k＝1,2,3...d，如果存在则公交线路j在站点层面不存在运行瓶颈；其中，d为公交线路j的公交站点总数，Ω_S为站点层面的公交瓶颈评判标准且Ω_S∈[0,1]；

第二步，针对公交线路j上的公交站点k＝1,2,3...d，如果存在k∈[1,d]，则公交线路j具有运行瓶颈，且输出公交线路j的站点瓶颈为站点k，k∈[1,d]。

所述步骤五包括以下步骤：

第一步，针对公交线路j上的路段关键节点k＝1,2,3...e，如果存在则公交线路j在线路层面不存在运行瓶颈；其中，e为公交线路j的路段关键节点总数，Ω_L为线路层面的公交瓶颈评判标准且Ω_L∈[0,1]；

第二步，针对公交线路j上的路段关键节点k＝1,2,3...d，如果存在k∈[1,e]，则公交线路j在线路层面存在运行瓶颈，且输出公交线路j的线路瓶颈为路段关键节点k，k∈[1,d]。

所述步骤六包括以下步骤：

第一步，如果存在HRI_N≤Ω_N且TTR_N≤Ω′_N，则该公交线网在线网层面不存在运行瓶颈；其中，Ω_N为线网层面的公交瓶颈评判标准且Ω_N∈[0,1]；

第二步，如果存在HRI_N＞Ω_N且TTR_N＞Ω′_N，则该公交线网在线网层面存在运行瓶颈，返回步骤四和步骤五寻找具体瓶颈位置。

与现有技术相比，本发明首先采集公交运营动态信息和公交后台静态信息，并将二者匹配获得公交运行和乘客运输的实时信息；然后通过融合公交运营效益、公交出行效率和公交客观运行因素，分别从站点、线路和线网等层面构建公交运行综合评价指标；最后通过比对公交瓶颈评判标准，实时输出公交运行瓶颈；本发明仅以公交车常配的AVL定位系统和IC卡收费系统作为设备依托，且充分考虑了公交运营效益、公交出行效率和公交客观运行因素等多方需求；本发明通过实时诊断公交运行瓶颈，能够为公交管理部门提供全面与客观的公交运行状态评价，以及为公交管理者应对各类突发公交运行瓶颈提供信息指导。

附图说明

图1为本发明的流程图；

图2为本发明实施例的某公交线网实例示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。

参见图1，本发明包括以下步骤：

第一步，采集公交车位置、公交车行驶速度、公交乘客数量的动态数据，以及公交运营时刻表、公交历史运营信息的静态数据；

采集的公交动态数据包括公交车实时到达路段关键节点的时间T_sec，公交车实时到达各公交站点的时间T_stop，公交车在各公交站点的IC卡实时上车刷卡次数O_stop；采集的静态数据包括公交车到达路段关键节点的运营时刻表规定时间S_sec，公交车到达各公交站点的运营时刻表规定时间S_stop，公交车运营时刻表规定的发车间隔D_int，公交车在各公交站点的历史平均上车乘客数N_stop。

第二步，确定公交运行信息；

利用公交车载AVL定位系统、预先设置的路段关键节点位置和公交站点位置，实时返回公交车到达各关键节点的时间T_sec，以及公交车到达各公交站点的时间T_stop；

第三步，确定公交乘客运输信息；

公交车到达站点m时，该公交车累计运输乘客数为其中，θ_i为i站点的公交乘客历史平均刷IC卡乘车比例。

第四步，构建站点层面的公交运行状态综合评价指标；

其中，T_sec(i+1,j)为j线路第i+1班公交车到达站点S的时间；T_sec(i,j)为j线路第i班公交车到达站点S的时间；D_int(i,j)为运营时刻表规定的j线路第i+1班公交车和第i班公交车的发车间隔；i为公交班次编号且i＝1,2,3...；j为公交线路编号且j＝1,2,3...；

第五步，构建线路层面的公交运行状态综合评价指标；

其中，T_sec,j(L,i)为j线路第i班公交车到达关键节点L的时间；S_sec,j(L)为运营时刻表规定的j线路公交车到达关键节点L的时间；η为公交运营效益；为j线路第i班公交车到达关键节点L时的累计运输乘客数；为j线路公交车到达关键节点L时的历史累计运输乘客数；m为j线路公交车到达关键节点L时的累计通过站点数；；i为公交班次编号且i＝1,2,3...；j为公交线路编号且j＝1,2,3...；k＝1,2,3...m；

第六步，构建线网层面的公交运行状态综合评价指标；

其中，p为该公交线网所包含的公交站点总数；q(k)为公交站点k所包含的公交线路总数；t为该公交线网所包含的路段关键节点总数；r(k)为公交站点k所包含的公交线路总数。

第七步，针对公交线路j上的公交站点k＝1,2,3...d，如果存在则公交线路j在站点层面不存在运行瓶颈；其中，d为公交线路j的公交站点总数，Ω_S为站点层面的公交瓶颈评判标准且Ω_S∈[0,1]；

第八步，针对公交线路j上的公交站点k＝1,2,3...d，如果存在k∈[1,d]，则公交线路j具有运行瓶颈，且输出公交线路j的站点瓶颈为站点k，k∈[1,d]。

第九步，针对公交线路j上的路段关键节点k＝1,2,3...e，如果存在则公交线路j在线路层面不存在运行瓶颈；其中，e为公交线路j的路段关键节点总数，Ω_L为线路层面的公交瓶颈评判标准且Ω_L∈[0,1]；

第十步，针对公交线路j上的路段关键节点k＝1,2,3...d，如果存在k∈[1,e]，则公交线路j在线路层面存在运行瓶颈，且输出公交线路j的线路瓶颈为路段关键节点k，k∈[1,d]。

第十一步，如果存在HRI_N≤Ω_N且TTR_N≤Ω′_N，则该公交线网在线网层面不存在运行瓶颈；其中，Ω_N为线网层面的公交瓶颈评判标准且Ω_N∈[0,1]；

第十二步，如果存在HRI_N＞Ω_N且TTR_N＞Ω′_N，则该公交线网在线网层面存在运行瓶颈，返回步骤四和步骤五寻找具体瓶颈位置。

参见图2，实施例：

步骤一，采集公交车位置、公交车行驶速度、公交乘客数量的动态数据，以及公交运营时刻表、公交历史运营信息的静态数据。

本步骤中，采集的公交动态数据包括公交车实时到达路段关键节点的时间T_sec，公交车实时到达各公交站点的时间T_stop，公交车在各公交站点的IC卡实时上车刷卡次数O_stop；采集的静态数据包括公交车到达路段关键节点的运营时刻表规定时间S_sec，公交车到达各公交站点的运营时刻表规定时间S_stop，公交车运营时刻表规定的发车间隔D_int，公交车在各公交站点的历史平均上车乘客数N_stop。

本实例中，公交车实时到达路段关键节点的时间T_sec和公交车实时到达各公交站点的时间T_stop等公交实时运行信息通过公交车载AVL定位系统获得；公交车在各公交站点的IC卡实时上车刷卡次数O_stop等公交实时运营信息通过公交车载IC卡收费系统获得；公交车到达路段关键节点的运营时刻表规定时间S_sec，公交车到达各公交站点的运营时刻表规定时间S_stop，公交车运营时刻表规定的发车间隔D_int等公交后台静态信息可以通过查询公交运营时刻表获得；公交车在各公交站点的历史平均上车乘客数N_stop等公交后台静态信息可以通过查询公交历史运营资料获得。

步骤二，根据步骤一中采集的动态运营数据，确定公交运行和乘客运输的实时信息，具体方法为：

第一步，确定公交运行的实时信息；

利用公交车载AVL定位系统、预先设置的路段关键节点位置和公交站点位置，实时返回公交车到达各关键节点的时间T_sec，以及公交车到达各公交站点的时间T_stop。

本实例中，某公交线网实例示意图如图2所示，实时返回的公交车到达各路段关键节点时间T_sec，以及公交车到达各公交站点时间T_sec，如表1所示。

表1公交车到达各路段关键节点与各公交站点的时间

第二步，确定公交乘客运输的实时信息

公交车到达站点m时，该公交车累计运输乘客数为其中，θ_i为i站点的公交乘客历史平均刷IC卡乘车比例。

本实例中，各站点的公交乘客信息如表2所示。

表2各站点的公交乘客实时信息

步骤三，根据步骤二中确定的公交运行和乘客运输的实时信息，构建融合公交运营效益、公交乘客出行效率与公交客观运行因素的公交运行状态综合评价指标。

第一步，构建站点层面的公交运行状态综合评价指标；

其中，T_sec(i+1,j)为j线路第i+1班公交车到达站点S的时间；T_sec(i,j)为j线路第i班公交车到达站点S的时间；D_int(i,j)为运营时刻表规定的j线路第i+1班公交车和第i班公交车的发车间隔；i为公交班次编号且i＝1,2,3...；j为公交线路编号且j＝1,2,3...。

本实例中，站点层面的公交运行综合评价指标如表3所示。

表3站点层面的公交运行综合评价指标

第二步，构建线路层面的公交运行状态综合评价指标；

其中，T_sec,j(L,i)为j线路第i班公交车到达关键节点L的时间；S_sec,j(L)为运营时刻表规定的j线路公交车到达关键节点L的时间；η为公交运营效益；为j线路第i班公交车到达关键节点L时的累计运输乘客数；为j线路公交车到达关键节点L时的历史累计运输乘客数；m为j线路公交车到达关键节点L时的累计通过站点数；；i为公交班次编号且i＝1,2,3...；j为公交线路编号且j＝1,2,3...；k＝1,2,3...m。

本实例中，线路层面的公交运行综合评价指标如表4所示。

表4线路层面的公交运行综合评价指标

第三步，构建线网层面的公交运行状态综合评价指标；

其中，p为该公交线网所包含的公交站点总数；q(k)为公交站点k所包含的公交线路总数；t为该公交线网所包含的路段关键节点总数；r(k)为公交站点k所包含的公交线路总数。

本实例中，HRI_N＝0.71，TTR_N＝0.96。

步骤四，根据步骤一中采集的动态运营数据，以及步骤三中构建的公交运行状态综合评价指标，输出公交站点层面的公交运行瓶颈。

第一步，针对公交线路j上的公交站点k＝1,2,3...d，如果存在则公交线路j在站点层面不存在运行瓶颈。其中，d为公交线路j的公交站点总数，Ω_S为站点层面的公交瓶颈评判标准且Ω_S∈[0,1]。

第二步，针对公交线路j上的公交站点k＝1,2,3...d，如果存在k∈[1,d]，则公交线路j具有运行瓶颈，且输出公交线路j的站点瓶颈为站点k，k∈[1,d]。

本实例中，Ω_S＝0.6。站点层面的公交瓶颈诊断情况如表5所示。

表5站点层面的公交瓶颈诊断情况

步骤五，根据步骤一中采集的动态运营数据，以及步骤三中构建的公交运行状态综合评价指标，输出公交线路层面的公交运行瓶颈。

第一步，针对公交线路j上的路段关键节点k＝1,2,3...e，如果存在则公交线路j在线路层面不存在运行瓶颈。其中，e为公交线路j的路段关键节点总数，Ω_L为线路层面的公交瓶颈评判标准且Ω_L∈[0,1]。

第二步，针对公交线路j上的路段关键节点k＝1,2,3...d，如果存在k∈[1,e]，则公交线路j在线路层面存在运行瓶颈，且输出公交线路j的线路瓶颈为路段关键节点k，k∈[1,d]。

本实例中，Ω_L＝0.8。线路层面的公交瓶颈诊断情况如表6所示。

表6线路层面的公交瓶颈诊断情况

步骤六，根据步骤一中采集的动态运营数据、步骤三中构建的公交运行状态综合评价指标、步骤四中输出的公交站点层面的公交运行瓶颈、步骤五中输出的公交线路层面的公交运行瓶颈，输出公交线网层面的公交运行瓶颈。

第一步，如果存在HRI_N≤Ω_N且TTR_N≤Ω′_N，则该公交线网在线网层面不存在运行瓶颈。其中，Ω_N为线网层面的公交瓶颈评判标准且Ω_N∈[0,1]。

第二步，如果存在HRI_N＞Ω_N且TTR_N＞Ω′_N，则该公交线网在线网层面存在运行瓶颈，返回步骤四和步骤五寻找具体瓶颈位置。

本实例中，Ω_N＝0.6，Ω′_N＝0.8。线网层面的公交瓶颈诊断情况如表7所示。

表7线网层面的公交瓶颈诊断情况

通过返回步骤四和步骤五，可以诊断出公共交通站点瓶颈为Line 1的Stop 1、Stop 2和Stop 3；路段关键节点瓶颈为Line 1的Site 1、Site 2，Line 3的Site 2。