一种公交车发车时刻表制定方法.pdf

摘要
申请专利号：	CN201410795782.2	申请日：	2014.12.18
公开号：	CN104504638A	公开日：	2015.04.08
当前法律状态：	实审	有效性：	审中
法律详情：	实质审查的生效IPC(主分类):G06Q 50/30申请日:20141218\|\|\|公开
IPC分类号：	G06Q50/30(2012.01)I	主分类号：	G06Q50/30
申请人：	南京信息工程大学
发明人：	刘文军; 周云; 郝烨; 刘雨田; 王加兵
地址：	210044江苏省南京市宁六路219号
优先权：
专利代理机构：	南京众联专利代理有限公司32206	代理人：	顾进
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内容摘要

本发明涉及一种公交车发车时刻表制定方法，(1)根据公交客流量的高低将一天分为K个时段，构建目标函数fk＝αMk+βG；(2)计算乘客满意度Mk和公交公司满意度Gk；(3)确定发车间隔，通过第三步的参数值以及遗传-模拟退火算的方法，利用MATLAB进行仿真实验。本发明兼顾公交企业的运营成本和出行者公交的动态出行需求，制定的合理的公交时刻表，更具实效性、灵活性。

权利要求书

1.  一种公交车发车时刻表制定方法，其特征在于，步骤如下，
步骤一、根据公交客流量的高低将一天分为K个时段，以第k(k＝1,2…,K)时段内乘客满意度M_k和公交公司满意度G_k为变量，构建目标函数f_k＝αM_k+βG，其中α+β＝1，若时间段k处于高峰期，取α＝0.7,β＝0.3，若时间段k处于平期，则取α＝0.5,β＝0.5，若时间段k处于低峰期，取α＝0.3,β＝0.7；
步骤二、k时段内乘客满意度M_k包括k时段内乘客候车时间满意度M_k1与k时段内乘客乘车舒适满意度M_k2，即其中若时间段k处于高峰期，取φ＝0.7,若时间段k处于低峰期，则取φ＝0.5,
(1)M_k1计算方法如下：
Mk1=1Tk≤tk,1-aTktktka>Tk>tk0Tk&GreaterEqual;tka]]>
式中：a取值范围为(0,1)，T_k为k时段内乘客平均候车时间，t_k为k时段内乘客候车忍耐时间；
(2)M_k2的计算方法如下：
Mk2=10≤Hk≤1hk-Hkhk>Hk>10Hk&GreaterEqual;hk]]>
式中，H_k为k时段内平均满载率，h_k为k时段内乘客可忍耐车辆满载限度；
步骤三、k时段内公交公司满意度G_k用公司的收益表示，公式如下：
Gk=ρ×Uk-d×IkLkd×IkLk]]>
式中，ρ为单程票价，d为单次发车成本，I_k为k时段的时长，U_k为k时段的乘客总人数，其中j为公交线路站点数，λ_j为第j站点单位时间乘客到站率，L_k为第k时段内的发车间隔。

2.  根据权利要求1所述的公交车发车时刻表制定方法，其特征在于，步骤二(1)中T_k的计算方法如下：
Tk=Σj=1J12λjLk2Σj=1Jukj]]>
式中，u_kj为第k时段内第j站点的上车人数。

3.  根据权利要求1所述的公交车发车时刻表制定方法，其特征在于，步骤二(2)中H_k的计算方法如下：
Hk=Σj=1JukjQ×IkLk]]>
式中，Q为车辆标准载客人数。

4.  根据权利要求1～3任一项所述的公交车发车时刻表制定方法，其特征在于，满足以下条件：
(1)公交车实行全程单一票价；
(2)忽略公交车停车和启动以及乘客上下车所花费的时间；
(3)公交车匀速行驶；
(4)总发车次数小于公交公司可承受发车次数；
(5)k时段内平均满载率H_k满足50％≤H_k≤130％；
(6)在同一时间段k内，任意两辆车发车间隔约束为L_kmin≤L_k≤L_kmax k＝1,2,…,K；其中L_kmin为k时段内最小发车间隔，L_max为k时段内最大发车间隔；
(7)k时段内乘客忍耐时间t_k在高峰期与非高峰期的取值有所不同，k处于高峰期时，t_k＝5；k处于非高峰期时，t_k＝10；
(8)k时段内乘客可忍耐车辆满载限度h_k在高峰期与非高峰期有所不同，k处于高峰期时，h_k＝120％；k处于非高峰期时，h_k＝100％。

说明书

一种公交车发车时刻表制定方法
技术领域
本发明涉及城市公共交通系统调度技术领域,具体涉及一种公交发车时刻表的制定方法。
背景技术
随着我国经济高速发展，城市规模越来越大，交通堵塞问题越来越严重，城市的公交调度面临巨大考验。公交发车时刻表是公共交通调度的直观体现，现有的公共交通调度时刻表由公交公司单独制定，一方面，公交公司更多考虑本公司的利益要求，忽略了乘客的需求度与满意度，另一方面，现有的制定发车时刻表的方案，缺乏时刻表应有的实效性，针对性及灵活性，仅仅根据历史数据进行分析，导致制定发车时刻表不合理，不准确，道路交通堵塞拥挤，乘客的需求得不到满足。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种制定公交发车时刻表的方法。综合考虑公交公司与乘客间的利益，弥补现有的发车时刻表的不合理，不准确性。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种公交车发车时刻表制定方法，其特征在于，步骤如下，
步骤一、根据公交客流量的高低将一天分为K个时段，以第k(k＝1,2…,K)时段内乘客满意度M_k和公交公司满意度G_k为变量，构建目标函数f_k＝αM_k+βG，其中α+β＝1，若时间段k处于高峰期，取α＝0.7,β＝0.3，若时间段k处于平期，则取α＝0.5,β＝0.5，若时间段k处于低峰期，取α＝0.3,β＝0.7；
步骤二、k时段内乘客满意度M_k包括k时段内乘客候车时间满意度M_k1与k时段内乘客乘车舒适满意度M_k2，即其中若时间段k处于高峰期，取φ＝0.7,若时间段k处于低峰期，则取φ＝0.5,
(1)M_k1计算方法如下：
Mkl=1Tk≤tk1-aTktktka>Tk>tk0Tk&GreaterEqual;tka---(1)]]>
式中：a取值范围为(0,1)，T_k为k时段内乘客平均候车时间，t_k为k时段内乘客候车忍耐时间；
(2)M_k2的计算方法如下：
Mk2=10≤Hk≤1hk-Hkhk>Hk>10Hk&GreaterEqual;hk---(2)]]>
式中，H_k为k时段内平均满载率，h_k为k时段内乘客可忍耐车辆满载限度；
步骤三、k时段内公交公司满意度G_k用公司的收益表示，公式如下：
Gk=ρ×Uk-d×IkLkd×IkLk---(3)]]>
式中，ρ为单程票价，d为单次发车成本，I_k为k时段的时长，U_k为k时段的乘客总人数，其中j为公交线路站点数，λ_j为第j站点单位时间乘客到站率，L_k为第k时段内的发车间隔。
步骤二(1)中T_k的计算方法如下：
Tk=Σj=1J12λjLk2Σj=1Jukj]]>
式中，u_kj为第k时段内第j站点的上车人数。
步骤二(2)中H_k的计算方法如下：
Hk=Σj=1JukjQ×IkLk]]>
式中，Q为车辆标准载客人数。
经过以上步骤建立的发车时刻模型满足以下条件：
(1)公交车实行全程单一票价；
(2)忽略公交车停车和启动以及乘客上下车所花费的时间；
(3)公交车匀速行驶；
(4)总发车次数小于公交公司可承受发车次数；
(5)k时段内平均满载率H_k满足50％≤H_k≤130％；
(6)在同一时间段k内，任意两辆车发车间隔约束为L_kmin≤L_k≤L_kmax k＝1,2,…,K；其中L_kmin为k时段内最小发车间隔，L_kmax为k时段内最大发车间隔；
(7)k时段内乘客忍耐时间t_k在高峰期与非高峰期的取值有所不同，k处于高峰期时，t_k＝5； k处于非高峰期时，t_k＝10；
(8)k时段内乘客可忍耐车辆满载限度h_k在高峰期与非高峰期有所不同，k处于高峰期时，h_k＝120％；k处于非高峰期时，h_k＝100％。
本发明达到的有益效果：兼顾公交企业的运营成本和出行者公交的动态出行需求，制定的合理的公交时刻表，更具实效性、灵活性。
附图说明
图1为本发明公交发车时刻的制定方法流程。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
以南京市D7路公交车2014年3月10日的客流数据为例来实施本发明。
第一步，参数采集。采集样本时间段为5:00～23:00，每一小时划为一个时间段，共18个时段，各时段的客流量样本如表1所示。
表1各时段客流样本

编号时间段客流量编号时间段客流量编号时间段客流量15:00-6:0064711:00-12:0019571317:00-18:00732126:00-7:002142812:00-13:0016451418:00-19:00489037:00-8:005246913:00-14:0016901519:00-20:00232448:00-9:0061321014:00-15:0019671620:00-21:00150559:00-10:0035231115:00-16:0025481721:00-22:00568610:00-11:0022831216:00-17:0044801822:00-23:0084

第二步，建立模型。
利用有序聚类法对表1的客流样本划分，得到最优的分类结果为：{1,2},{3,4},{5-11},{12-14},{15-18}，从而得到客流高低峰划分情况如表2。
表2.客流高低峰划分情况
序号时间段峰值区间峰值平均客流15:00-7:00早低峰110327:00-9:00早高峰568939:00-16:00平峰2230416:00-19:00晚高峰5534519:00-23:00晚低峰1120

对于目标函数f_k＝αM_k+βG，高峰期应当尽量满足乘客的利益和需求，取α＝0.7,β＝0.3；低峰期应当尽量保证公交公司所发出车辆的上座率，取α＝0.3,β＝0.7；平峰期则取α＝0.5,β＝0.5。
第三步，多目标优化。
全天发车间隔范围为(0,10],单程票价ρ＝3元，单次发车成本d＝100元。利用式(1)～(3)，计算各时段的乘客满意度M_k和公交公司满意度G_k。
第四步，确定发车间隔。
通过第三步的参数值以及遗传-模拟退火算的方法，利用MATLAB进行仿真实验，迭代300次得到的优化车辆调度方案如表3所示。
表3.车辆调度表

以上是本发明的较佳实施方式，但本发明的保护范围不限于此。任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内，未经创造性劳动想到的变换或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此本发明的保护范围应以权利要求所限定的保护范围为准。

资源描述

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1、(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201410795782.2 (22)申请日 2014.12.18 G06Q 50/30(2012.01) (71)申请人南京信息工程大学地址 210044 江苏省南京市宁六路 219 号 (72)发明人刘文军周云郝烨刘雨田王加兵 (74)专利代理机构南京众联专利代理有限公司 32206 代理人顾进 (54) 发明名称一种公交车发车时刻表制定方法 (57) 摘要本发明涉及一种公交车发车时刻表制定方法， (1)根据公交客流量的高低将一天分为K个时段，构建目标函数 fk Mk+G ； (2) 计算乘客满意度 Mk。

2、和公交公司满意度 Gk； (3) 确定发车间隔，通过第三步的参数值以及遗传 - 模拟退火算的方法，利用 MATLAB 进行仿真实验。本发明兼顾公交企业的运营成本和出行者公交的动态出行需求，制定的合理的公交时刻表，更具实效性、灵活性。 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请权利要求书2页说明书5页附图1页 (10)申请公布号 CN 104504638 A (43)申请公布日 2015.04.08 CN 104504638 A 1/2 页 2 1.一种公交车发车时刻表制定方法，其特征在于，步骤如下，步骤一、根据公交客流量的高低。

3、将一天分为 K 个时段，以第 k(k 1,2,K) 时段内乘客满意度 Mk和公交公司满意度 Gk为变量，构建目标函数 fk Mk+G，其中 + 1，若时间段 k 处于高峰期，取 0.7, 0.3，若时间段 k 处于平期，则取 0.5, 0.5，若时间段 k 处于低峰期，取 0.3, 0.7 ；步骤二、 k 时段内乘客满意度 Mk包括 k 时段内乘客候车时间满意度 Mk1与 k 时段内乘客乘车舒适满意度 Mk2，即其中若时间段 k 处于高峰期，取 0.7,若时间段 k 处于低峰期，则取 0.5, (1)Mk1计算方法如下：式中： a 取值范围为 (0,1)，。

4、 Tk为 k 时段内乘客平均候车时间， t k为 k 时段内乘客候车忍耐时间； (2)Mk2的计算方法如下：式中， Hk为 k 时段内平均满载率， h k为 k 时段内乘客可忍耐车辆满载限度；步骤三、 k 时段内公交公司满意度 Gk用公司的收益表示，公式如下：式中，为单程票价， d 为单次发车成本， Ik为 k 时段的时长， U k为 k 时段的乘客总人数，其中 j 为公交线路站点数， j为第 j 站点单位时间乘客到站率， L k为第 k 时段内的发车间隔。 2.根据权利要求 1 所述的公交车发车时刻表制定方法，其特征在于，步骤二 (1) 中 T k 的计算方法如下。

5、：权利要求书 CN 104504638 A 2 2/2 页 3 式中， ukj为第 k 时段内第 j 站点的上车人数。 3.根据权利要求 1 所述的公交车发车时刻表制定方法，其特征在于，步骤二 (2) 中 H k 的计算方法如下：式中， Q 为车辆标准载客人数。 4.根据权利要求13任一项所述的公交车发车时刻表制定方法，其特征在于，满足以下条件： (1) 公交车实行全程单一票价； (2) 忽略公交车停车和启动以及乘客上下车所花费的时间； (3) 公交车匀速行驶； (4) 总发车次数小于公交公司可承受发车次数； (5)k 时段内平均满载率 Hk满足 50 H k。

6、 130 ； (6) 在同一时间段 k 内，任意两辆车发车间隔约束为 Lkmin L k Lkmax k 1,2,K ；其中 Lkmin为 k 时段内最小发车间隔， L max为 k 时段内最大发车间隔； (7)k 时段内乘客忍耐时间 tk在高峰期与非高峰期的取值有所不同， k 处于高峰期时， tk 5 ； k 处于非高峰期时， t k 10 ； (8)k 时段内乘客可忍耐车辆满载限度 hk在高峰期与非高峰期有所不同， k 处于高峰期时， hk 120 ； k 处于非高峰期时， h k 100。权利要求书 CN 104504638 A 3 1/5 页 4 一种公交车发车时刻表。

7、制定方法技术领域 0001 本发明涉及城市公共交通系统调度技术领域 , 具体涉及一种公交发车时刻表的制定方法。背景技术 0002 随着我国经济高速发展，城市规模越来越大，交通堵塞问题越来越严重，城市的公交调度面临巨大考验。公交发车时刻表是公共交通调度的直观体现，现有的公共交通调度时刻表由公交公司单独制定，一方面，公交公司更多考虑本公司的利益要求，忽略了乘客的需求度与满意度，另一方面，现有的制定发车时刻表的方案，缺乏时刻表应有的实效性，针对性及灵活性，仅仅根据历史数据进行分析，导致制定发车时刻表不合理，不准确，道路交通堵塞拥挤，乘客的需求得不到满足。

8、。发明内容 0003 本发明要解决的技术问题是提供一种制定公交发车时刻表的方法。综合考虑公交公司与乘客间的利益，弥补现有的发车时刻表的不合理，不准确性。 0004 为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种公交车发车时刻表制定方法，其特征在于，步骤如下， 0005 步骤一、根据公交客流量的高低将一天分为 K 个时段，以第 k(k 1,2,K) 时段内乘客满意度 Mk和公交公司满意度 Gk为变量，构建目标函数 fk Mk+G，其中 + 1，若时间段 k 处于高峰期，取 0.7, 0.3，若时间段 k 处于平期，则取 0.5, 0.5，若时间段 k 。

9、处于低峰期，取 0.3, 0.7 ； 0006 步骤二、 k 时段内乘客满意度 Mk包括 k 时段内乘客候车时间满意度 M k1与 k 时段内乘客乘车舒适满意度 Mk2，即其中若时间段 k 处于高峰期，取 0.7,若时间段 k 处于低峰期，则取 0.5, 0007 (1)Mk1计算方法如下： 0008 0009 式中： a 取值范围为 (0,1)， Tk为 k 时段内乘客平均候车时间， t k为 k 时段内乘客候车忍耐时间； 0010 (2)Mk2的计算方法如下：说明书 CN 104504638 A 4 2/5 页 5 0011 0012 式中， Hk为 k 时段内平。

10、均满载率， h k为 k 时段内乘客可忍耐车辆满载限度； 0013 步骤三、 k 时段内公交公司满意度 Gk用公司的收益表示，公式如下： 0014 0015 式中，为单程票价， d 为单次发车成本， Ik为 k 时段的时长， U k为 k 时段的乘客总人数，其中j为公交线路站点数， j为第j站点单位时间乘客到站率， Lk为第 k 时段内的发车间隔。 0016 步骤二 (1) 中 Tk的计算方法如下： 0017 0018 式中， ukj为第 k 时段内第 j 站点的上车人数。 0019 步骤二 (2) 中 Hk的计算方法如下： 0020 0021 式中， Q 为车辆标准载客人数。。

11、 0022 经过以上步骤建立的发车时刻模型满足以下条件： 0023 (1) 公交车实行全程单一票价； 0024 (2) 忽略公交车停车和启动以及乘客上下车所花费的时间； 0025 (3) 公交车匀速行驶； 0026 (4) 总发车次数小于公交公司可承受发车次数； 0027 (5)k 时段内平均满载率 Hk满足 50 H k 130 ； 0028 (6) 在同一时间段 k 内，任意两辆车发车间隔约束为 Lkmin L k Lkmax k 1,2,K ；其中 Lkmin为 k 时段内最小发车间隔， L kmax为 k 时段内最大发车间隔； 0029 (7)k 时段内乘客忍耐时间 t。

12、k在高峰期与非高峰期的取值有所不同， k 处于高峰期时， tk 5 ； k 处于非高峰期时， t k 10 ； 0030 (8)k 时段内乘客可忍耐车辆满载限度 hk在高峰期与非高峰期有所不同， k 处于高峰期时， hk 120 ； k 处于非高峰期时， h k 100。 0031 本发明达到的有益效果：兼顾公交企业的运营成本和出行者公交的动态出行需说明书 CN 104504638 A 5 3/5 页 6 求，制定的合理的公交时刻表，更具实效性、灵活性。附图说明 0032 图 1 为本发明公交发车时刻的制定方法流程。具体实施方式 0033 为了使本发明的目的、技术方案。

13、及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。 0034 以南京市 D7 路公交车 2014 年 3 月 10 日的客流数据为例来实施本发明。 0035 第一步，参数采集。采集样本时间段为 5:00 23:00，每一小时划为一个时间段，共 18 个时段，各时段的客流量样本如表 1 所示。 0036 表 1 各时段客流样本 0037 说明书 CN 104504638 A 6 4/5 页 7 编号时间段客流量编号时间段客流量编号时间段客流量 15:00-6:0064711:00。

14、-12:0019571317:00-18:007321 26:00-7:002142812:00-13:0016451418:00-19:004890 37:00-8:005246913:00-14:0016901519:00-20:002324 48:00-9:0061321014:00-15:0019671620:00-21:001505 59:00-10:0035231115:00-16:0025481721:00-22:00568 610:00-11:0022831216:00-17:0044801822:00-23:0084 0038 第二步，建立模型。 0039 利用有序聚类法对。

15、表 1 的客流样本划分，得到最优的分类结果为： 1,2,3,4, 5-11,12-14,15-18，从而得到客流高低峰划分情况如表 2。 0040 表 2. 客流高低峰划分情况说明书 CN 104504638 A 7 5/5 页 8 0041 序号时间段峰值区间峰值平均客流 15:00-7:00早低峰1103 27:00-9:00早高峰5689 39:00-16:00平峰2230 416:00-19:00晚高峰5534 519:00-23:00晚低峰1120 0042 对于目标函数 fk M k+G，高峰期应当尽量满足乘客的利益和需求，取 0.7,0.3 ；低峰期应当尽量保证。

16、公交公司所发出车辆的上座率，取0.3,0.7 ；平峰期则取 0.5, 0.5。 0043 第三步，多目标优化。 0044 全天发车间隔范围为 (0,10, 单程票价 3 元，单次发车成本 d 100 元。利用式 (1) (3)，计算各时段的乘客满意度 Mk和公交公司满意度 G k。 0045 第四步，确定发车间隔。 0046 通过第三步的参数值以及遗传 - 模拟退火算的方法，利用 MATLAB 进行仿真实验，迭代 300 次得到的优化车辆调度方案如表 3 所示。 0047 表 3. 车辆调度表 0048 0049 以上是本发明的较佳实施方式，但本发明的保护范围不限于此。任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内，未经创造性劳动想到的变换或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此本发明的保护范围应以权利要求所限定的保护范围为准。说明书 CN 104504638 A 8 1/1 页 9 图 1 说明书附图 CN 104504638 A 9 。

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