一种定制公交动态线路生成方法、装置及存储介质

本发明涉及城市公共交通领域，尤其是涉及一种定制公交动态线路生成方法、装置及存储介质。

背景技术：

1、定制公交，作为一种新型公共交通模式，旨在为出行需求相似的群体提供快捷、灵活和个性化的需求响应式出行服务，并可有效解决传统公共交通难以高效服务时的乘客出行问题。目前，定制公交通常在线收集出行需求，然后手动规划运营线路，这种方法不仅低效且成本高昂。因此，挖掘相似的出行需求并更经济高效地设计定制公交线路成为热门问题。

2、现有定制公交线路设计研究的共性假设主要有三个：(1)站点通常只能是上车站或者下车站之一，同一个站点不能既有乘客上车又有乘客下车；(2)车辆速度恒定；(3)乘客出行需求作为静态数据输入，即假设运营商预先已知全部乘车请求。然而，对于假设1，实际中运营的定制公交线路普遍存在同一个站点既有上车需求也有下车需求的情况；对于假设2，交通状况具有动态性，不同时段、不同道路，定制公交车速都是变化的。定制公交运营所处的交通环境经常发生交通拥堵，使得车辆速度大幅波动，导致乘客出行时间和服务时间随时间变化；对于假设3，乘客需求具有动态性，在工作日、周末以及一天内不同时间段的空间分布特征存在较大差异。因此，如何使定制公交线路满足实际出行需求和交通状况的动态变化，成为需要解决的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种定制公交动态线路生成方法，能够动态确定各个时段内的运行线路，更契合乘客动态变化的出行需求和交通状况的动态变化。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

3、根据本发明的第一方面，提供一种定制公交动态线路生成方法，该方法包括以下步骤：

4、s1，利用聚类算法对出行需求数据进行聚类，得到候选站点集合，所述出行需求数据通过预先设置的出行需求数据库获取；

5、s2，基于所述候选站点集合，获取分时段的od数据和行程时间数据；

6、s3，基于指定的起始站点、目标站点、候选站点集合、第一约束条件和第二约束条件，生成初始车辆线路图，其中，所述第一约束条件与相邻候选站点的站间距有关，所述第二约束条件与定制公交与候选站点的相对位置有关；

7、s4，基于第三约束条件和第四约束条件优化所述初始车辆线路图，生成最终车辆线路图，其中第三约束条件由线路走向平滑性确定，第四约束条件包括去除无效候选站点；

8、s5，基于分时段的od数据和行程时间数据，利用skyline算法从最终车辆线路图中选取最优动态线路。

9、作为优选的技术方案，所述s5包括以下步骤：

10、s501，基于当前时段对应的od数据，计算后续站点被随机选择的概率；

11、s502，基于当前的概率，选择下一站点；

12、s503，基于行程时间数据，计算下一站点的到达时间，并返回s501，其中，所述下一站点的到达时间为当前站点的出发时间与两站点间的行程时间之和；

13、s504，当达到指定的目标站点时，将当前线路添加到线路集合中，并记录当前线路的乘客需求量、行进时间和行进距离；

14、s505，若未达到最大循环次数，则返回s1；若达到最大循环次数，则根据每条线路的乘客需求量和行进时间，从线路集合中筛选skyline集合，并输出skyline集合及相应的乘客需求量、行进时间和行进距离，其中，最大循环次数是预先设置的。

15、作为优选的技术方案，所述分时段的od数据用于关联定制公交线路与不同时段下动态变化的乘客出行需求，所述分时段的行程时间数据用于关联定制公交线路与不同时段下动态变化的道路交通状况。

16、作为优选的技术方案，所述第一约束条件为，相邻候选站点的站间距大于最小站间距且小于最大站间距，其中，最小站间距和最大站间距是预先设置的。

17、作为优选的技术方案，所述第二约束条件为，下一站点与起始站点间的距离大于当前站点与起始站点间的距离，且下一站点和目标站点之间的距离小于当前站点与目标站点之间的距离。

18、作为优选的技术方案，所述s501中的概率为第一od数据与第二od数据之比，所述第一od数据为所有当前线路已经经过的站点与其中一个可供选择的后续站点之间的od数据之和，所述第二od数据为所有可供选择的后续站点对应的第一od数据之和。

19、作为优选的技术方案，所述第三约束条件，在当前线路已经经过的站点序列中选取特征站点，作为所述站点序列的最后一个站点，所述特征站点与所述站点序列外第一个可供选择的后续站点之间的距离最小。

20、作为优选的技术方案，所述无效候选站点数据包括只有到达需求或只有出发需求的候选站点。

21、根据本发明的第二方面，提供一种定制公交动态线路生成装置，包括存储器、处理器，以及存储于所述存储器中的程序，所述处理器执行所述程序时实现所述的方法。

22、根据本发明的第三方面，提供一种存储介质，其上存储有程序，所述程序被执行时实现所述的方法。

23、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

24、1、本发明通过获取分时段的od数据和行程时间数据，使得在利用skyline算法选取最优动态线路时，充分考虑时间因素，将线路上一段的行程时间反映到线路下一段的出行需求上，能够实现站点间od数据和站点间行程时间数据的动态选择，从而反映动态变化的乘客需求和交通状况；

25、2、本发明在利用skyline算法选取最优动态线路过程中，通过计算后续站点被随机选择的概率来体现每个站点的出行需求量，相当于引入随机因子来选择下一站点，而非直接将出行需求量最多的站点作为下一站点，能够有效避免陷入局部最优；

26、3、本发明根据每个运营时段相应的出行需求特征，计算出不同站点被随机选择的概率，能够保证在选出的候选站点集合中，仅有一部分候选站点会被线路所经过，因此定制公交线路经过的站点不是固定不变的，进一步提高定制公交线路的动态性。

技术特征：

1.一种定制公交动态线路生成方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的定制公交动态线路生成方法，其特征在于，所述s5包括以下步骤：

3.根据权利要求1所述的定制公交动态线路生成方法，其特征在于，所述分时段的od数据用于关联定制公交线路与不同时段下动态变化的乘客出行需求，所述分时段的行程时间数据用于关联定制公交线路与不同时段下动态变化的道路交通状况。

4.根据权利要求1所述的定制公交动态线路生成方法，其特征在于，所述第一约束条件为，相邻候选站点的站间距大于最小站间距且小于最大站间距，其中，最小站间距和最大站间距是预先设置的。

5.根据权利要求2所述的定制公交动态线路生成方法，其特征在于，所述第二约束条件为，下一站点与起始站点间的距离大于当前站点与起始站点间的距离，且下一站点和目标站点之间的距离小于当前站点与目标站点之间的距离。

6.根据权利要求2所述的定制公交动态线路生成方法，其特征在于，所述s501中的概率为第一od数据与第二od数据之比，所述第一od数据为所有当前线路已经经过的站点与其中一个可供选择的后续站点之间的od数据之和，所述第二od数据为所有可供选择的后续站点对应的第一od数据之和。

7.根据权利要求1所述的定制公交动态线路生成方法，其特征在于，所述第三约束条件，在当前线路已经经过的站点序列中选取特征站点，作为所述站点序列的最后一个站点，所述特征站点与所述站点序列外第一个可供选择的后续站点之间的距离最小。

8.根据权利要求1所述的定制公交动态线路生成方法，其特征在于，所述无效候选站点数据包括只有到达需求或只有出发需求的候选站点。

9.一种定制公交动态线路生成装置，包括存储器、处理器，以及存储于所述存储器中的程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1-8中任一所述的方法。

10.一种存储介质，其上存储有程序，其特征在于，所述程序被执行时实现如权利要求1-8中任一所述的方法。

技术总结
本发明涉及城市公共交通领域，尤其是涉及一种定制公交动态线路生成方法、装置及存储介质。该方法对预先获取的出行需求数据聚类后得到候选站点集合，进而获取分时段的OD数据和行程时间数据；基于指定的起始站点、目标站点、候选站点集合、第一约束条件和第二约束条件，生成初始车辆线路图，第一约束条件与相邻候选站点站间距有关，第二约束条件与定制公交与候选站点的相对位置有关；基于第三约束条件和第四约束条件，生成最终车辆线路图，第三约束条件由线路走向平滑性确定，第四约束条件包括去除无效候选站点；最后利用skyline算法从最终车辆线路图中选取最优动态线路。与现有技术相比，本发明具有提高定制公交线路动态性、避免局部最优问题等优点。

技术研发人员：叶建红,张晨光,周瑞祥
受保护的技术使用者：同济大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15