一种城市公交线网优化方法
【专利摘要】本发明涉及一种城市公交线网优化方法，它综合考虑了乘客和运营者双方的利益，通过在0D对之间搜索直流客流密度最大化的线路，有效的提高了线路的利用效率。避免了传统模型仅局限在最短线路上布设线路以及布设的线路偏长等不足，线路的纵向和客流更加一致，提高了公交线网的优化和服务质量。由于该模型是一个NP-hard问题，为此本发明采用黏菌启发式算法来对其进行求解，该方法在保证解的质量的同时大幅度地加快了算法的收敛速度，取得了良好的优化效果。鉴于以上理由，本发明可以广泛应有于交通线网优化领域。
【专利说明】-种城市公交线网优化方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种公交线网优化方法，特别是关于一种城市公交线网优化方法。
【背景技术】
[0002] 随着城市人口的不断增加，乘坐公交出行的居民人数也不断增加。城市公交线网 的设置是公共交通的重要组成部分。公交线网的设置对居民出行时间、公交换乘次数以及 公交系统的运行成本有着直接的影响
[0003] 目前现有研究提出了诸多设计模型以及求解算法，但是多局限于理论，实际应用 性不强。传统的直达客流方法是比较可行的一种方法，然而它们大都是先确定起终点对间 的最短线路，然后再在这些最短线路中寻找直达客流最大的路线。但是由于在最短线路上 的客流量不一定最大，因此，线路都布设在最短线路上是不合理的，虽然这样可以大大的简 化模型的复杂程度和计算量，但是牺牲了优化方案的质量；另一方面，由于客流量会随着公 交线路长度的增加而加大，因此，直达客流方法倾向于布设较长的线路，这样，即使一条线 路上的客流非常密集，但是由于线路较短，累积的客流量少于更长的线路，也可能被抛弃。 另外，如果整个线网中长线过多会增加运营成本，同时也没有最大限度的利用线路及运载 工具的效率。经
【发明者】研究发现，基于直达客流密度的方法布设线网可以有效解决上述问 题。
【发明内容】
[0004] 针对上述问题，本发明的目的是提供一种基于直达客流密度最大的公交线网布设 原理，并用先进的启发式算法进行求解，避免了传统方法布设的公交线路过长等问题，是一 种有效地改善公交服务水平的城市公交线网优化方法。
[0005] 为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种城市公交线网优化方法，它包括 以下步骤：1)根据居民出行调查，建立所有公交客流需求矩阵；2)在公交客流需求矩阵中 根据实际路网状况选取起终点对；3)在起终点数据库的所有可行的起终点对中任意选定 一个起终点对，依据单位长度公交线路运送的公交客流量最大为目标，搜索路网中该起终 点对之间的所有可能的线路；4)对起终点对之间的所有可能的线路进行评估，并删除路网 中非可行线路；5)将选定的终点对间搜索到的所有公交可行线路中直达客流密度最大的 线路，加入到备选的基于直流客流密度最大化的线路集合中，重复步骤3)-5)直到起终点 数据库中得到所有起终点对间的直达客流密度最大的线路；6)从基于直流客流密度最大 化的线路集合中选取直达客流密度最大的线路，添加进最终的公交线路网络中，并布设公 交线路；7)通过分析当前的公交网络所覆盖的公交站点的情况，确定当前公交网络所不能 服务的公交客流需求，修正客流需求矩阵；8)重复步骤1)-步骤7)直到布设好的网络中再 也没有满足条件的线路，则停止搜索，得到最终公交线网。
[0006] 所述步骤2)中，判断是否是可行的起始点对的标准在于：如果起终点对间距离小 于5公里或非直线系数大于1. 5则将该起终点对标记为不可行的起终点对。
[0007] 所述步骤3)中，采用黏菌算法求解起终点对之间的可行线路。
[0008] 所述步骤4)中，评价是否为可行路线通过以下方法：线路长度评估、非直线系数 评估和线路最低客流量评估。
[0009] 本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、与传统的直达客流方法在起 终点间的最短线路（0D间的最短线路）布设线路是不同的，本发明采用的是相邻站点间的 局部最短线路。在不影响客流量的情况下，将两点之间的线路选择问题简化成了两点之间 的最短路问题。由于站点间客流量的大小独立于路段只与站点有关，因此，如果确定了站点 的次序，其实就确定了公交线路，所以线路优化的问题就简化成了确定站点及次序的问题。 2、本发明以直达客流密度为目标，综合考虑线路的长度和直达客流量两个方面。与直达客 流方法相比，本发明所提出的方法与最大客流的走向更加一致。3、本发明的模型综合考虑 了乘客和运营者双方的利益，通过在0D对之间搜索直流客流密度最大化的线路，有效的提 高了线路的利用效率。避免了传统模型仅局限在最短线路上布设线路以及布设的线路偏长 等不足，线路的纵向和客流更加一致，提高了公交线网的优化和服务质量。由于该模型是一 个NP-hard问题，为此本发明采用黏菌启发式算法来对其进行求解，该方法在保证解的质 量的同时大幅度地加快了算法的收敛速度，取得了良好的优化效果。鉴于以上理由本发明 可以广泛应有于交通线网优化领域。
【专利附图】
【附图说明】
[0010] 图1是本发明的流程图
[0011] 图2是本发明采用的实施例的网络图
[0012] 图3是站点间的直达客流量示意图
[0013] 图4是断面的直达客流量示意图
【具体实施方式】
[0014] 下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
[0015] 如图1所示，本发明一种城市公交线网优化方法，它包括以下步骤：
[0016] 1)根据居民出行调查，建立所有公交客流需求矩阵。
[0017] 如图2所示，以下通过一个例子来进行说明，如表1所示，客流需求矩阵如下：
[0018] 表1客流需求矩阵
[0019]
【权利要求】
1. 一种城市公交线网优化方法，它包括以下步骤： 1) 根据居民出行调查，建立所有公交客流需求矩阵； 2) 在公交客流需求矩阵中根据实际路网状况选取起终点对； 3) 在起终点数据库的所有可行的起终点对中任意选定一个起终点对，依据单位长度公 交线路运送的公交客流量最大为目标，搜索路网中该起终点对之间的所有可能的线路； 4) 对起终点对之间的所有可能的线路进行评估，并删除路网中非可行线路； 5) 将选定的终点对间搜索到的所有公交可行线路中直达客流密度最大的线路，加入到 备选的基于直流客流密度最大化的线路集合中，重复步骤3)-5)直到起终点数据库中得到 所有起终点对间的直达客流密度最大的线路； 6) 从基于直流客流密度最大化的线路集合中选取直达客流密度最大的线路，添加进最 终的公交线路网络中，并布设公交线路； 7) 通过分析当前的公交网络所覆盖的公交站点的情况，确定当前公交网络所不能服务 的公交客流需求，修正客流需求矩阵； 8) 重复步骤1)-步骤7)直到布设好的网络中再也没有满足条件的线路，则停止搜索， 得到最终公交线网。
2. 如权利要求1所述的一种城市公交线网优化方法，其特征在于：所述步骤2)中，判 断是否是可行的起始点对的标准在于：如果起终点对间距离小于5公里或非直线系数大于 1. 5则将该起终点对标记为不可行的起终点对。
3. 如权利要求1所述的一种城市公交线网优化方法，其特征在于：所述步骤3)中，采 用黏菌算法求解起终点对之间的可行线路。
4. 如权利要求2所述的一种城市公交线网优化方法，其特征在于：所述步骤3)中，采 用黏菌算法求解起终点对之间的可行线路。
5. 如权利要求1或2或4或5所述的一种城市公交线网优化方法，其特征在于：所述 步骤4)中，评价是否为可行路线通过以下方法：线路长度评估、非直线系数评估和线路最 低客流量评估。
【文档编号】G08G1/00GK104217086SQ201410529095
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2014年10月9日 优先权日:2014年10月9日
【发明者】于滨, 李婷, 江龙辉, 关峰, 彭子烜 申请人:大连海事大学