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申请/专利权人：青岛大学

摘要：本发明属于智能交通系统技术领域，涉及一种公交大站快车线路筛选与设计方法，主要步骤如下：选择一条分上下行的公交线路，乘客从该公交线路上行站点i出发，到达上行站点j下车，当该乘客返回时，根据假设“通常乘客会在下车站点上车”，可认为：当该乘客返回时，会从上行站点j的对向站点j’上车，到达i的对向站点i’下车，这样就可通过j’得知乘客在上行方向出行是在站点j下的车；再对一天之内早晚高峰时段内的各个站点上车人数进行统计；以公交线路负载平衡度指标，评价站点客流客流分布是否均衡，筛选公交大站车并设置站点，该方法设计新颖，计算效率高，实用性强，具有广阔的市场前景。

主权项：1.一种公交大站快车线路筛选与设计方法，其特征在于具体操作步骤通过如下技术方案实现：S1、选择一条分上下行的公交线路，乘客从该公交线路上行站点i出发，到达上行站点j下车，当该乘客返回时，根据假设“通常乘客会在下车站点上车”，可认为：当该乘客返回时，会从上行站点j的对向站点j’上车，到达i的对向站点i’下车，这样就可通过j’得知乘客在上行方向出行是在站点j下的车；S2、根据上述分析，假设工勤是公交流量的主要组成，那么可对一天之内早晚高峰时段内的各个站点上车人数进行统计，上车人数多的站点必然下车人数也多，如果一条线路各个站点上车人数分布不均匀，即存在某些站点上车人数很多，而某些站点上车人数较少，则可以对该线路考虑设置大站车，大站车只在上车人数多的站点停靠，通过节省进出站停靠时间，从总体上节省乘客出行时间花费；S3、为评价站点客流客流分布是否均衡，提出公交线路负载平衡度指标，公交线路负载平衡度EE＝-∑plogp其中，pi是站点i上车乘客数与公交线路总上车乘客数的比值，E是一个无量纲的量，E越大表示公交线路负载越均衡，反之，则越不平衡；分布越均匀线路说明各站点的上车人数差别不大，反之，分布越不均匀的线路，说明有些站点客流量大，有些站点客流量小，故应该考虑对均衡程度大且线路总体客流量大的线路提高发车频率，而对均衡程度小且总体客流量大的线路设置公交快车；S4、公交大站车筛选和站点设置算法的流程按照如下方式进行：公交大站车筛选和站点设置算法伪码，输入：输入形如line_id,station_name,station_seq,count,station_flag的数据集，它们分别表示线路编号，站点名称，站序号，上车人数，上下行标志；输出：建议增加发车频率的线路、设置公交大站车的线路以及大站站点；Step1：计算每一条线路的载客数量与所有线路载客数量的比值passenger_rato；Step2：计算所有线路passenger_rato的四分位数quartile_passenger_rato；Step3：对每一条线路计算负载均衡程度指标entropy_value；Step4：计算所有线路负载均衡程度的四分位数quartile_entropy；Step5：选取小于四分之一quartile_entropy并且大于四分之三quartile_passenger_rato的线路，这些线路作为设置公交快车的线路；Step6：选取大于四分之三quartile_entropy并且大于四分之三quartile_passenger_rato的线路，这些线路作为增加发车频率的线路；Step7：对公交快车线路的各个站点，比较它们和所有站点乘客量中位数的大小，对大于的站点，将它们设置为快线大站；S5、分别计算entropy_value的四分位中位数和passenger_rato的四分位中位数；对得到的数据进行处理，将得到的小于14entropy_value且大于34passenger_rato的线路筛选出来，这些线路应考虑设置公交快线，将大于34entropy_value且大于34passenger_rato的线路筛选出来，这些线路则是应该增加发车频次或更换大容量的公交车运行。

全文数据：一种公交大站快车线路筛选与设计方法技术领域：本发明属于智能交通系统技术领域，涉及一种公交大站快车的设置方法，特别是一种公交大站快车线路筛选与设计方法，用于城市公交系统的优化和服务水平提升。背景技术：为满足城市组团间和跨组团客流的需求，越来越多的城市在一些长距离的公交线路上设置了大站车，所谓大站车是指公交车仅在一些客流量较大的站点停靠输送客流，以达到速度快、直达性强的目标。显然，科学合理地设计大站车线路和站点以及调度方案可有效的减少乘客的乘车时间，提升公交运行效率。然而，大站车的设置是一个十分复杂的问题，目前较为常用的方法是：首先确定大站快车的停靠站点，然后据此计算全程车和大站快车的发车频率。Ceder等从一系列可行的大站快车或候选站点集合中，利用逆差函数生成最小车队规划的时刻表方案；徐大伟等根据OD流量排序筛选出大站快车站点和调度后线路的站点，同时将客运量也分为大站快车和调度后线路客运量OD矩阵两部分，再分别通过大断面流量和车厢满载率，进而计算调度后大站快车发车时间表；陈明明等利用站点不均衡系数和方向不均衡系数将发车时间间隔作为自变量，通过遗传算法实现大站快车的组合调度；Leiva等在容量约束条件下，以出行成本最小为目标建立了一个混合整数非线性规划模型，用来确定大站快车线路的停靠站点和发车频率；孙峰等将现状全程车分为A型和B型两类大站快车，在分析跳站运行对不同OD类型乘客出行时间影响的基础上，使用遗传算法建立了以乘客总出行时间最小为优化目标的公交跳站运行方法优化模型；魏明等在给定配车数情形下，考虑站点滞留乘客和服务水平等现实约束因素，以乘客总出行时间最小为第一目标，以极大化企业最大利润为第二目标，提出一类配合大站快车的多目标单线组合调度模型。已有公交大站车设置方法多是基于ODOrigin-Destination客流已知的前提，然而OD客流的获取一般较难，目前往往通过公交IC卡和GPS数据估算获得，但由于系统差异某些城市的公交IC卡和GPS数据往往仅记录了乘客上车站点即起点Origin，乘客下车站点即讫点Destination是未知的，因此，设计一种公交大站快车线路筛选与设计方法，仅通过公交站点上车乘客数来设置公交大站车，实现公交大站车线路的筛选和大站站点的设置。发明内容：本发明的目的在于针对目前公交大站车设置方法依赖于OD客流已知的缺陷，寻求设计一种仅通过公交站点上车乘客数设置公交大站车的方法，实现公交大站车线路的筛选和大站站点的设置，为城市公共交通的智能优化和服务水平的提升提供技术支持。为实现上述目的，本发明涉及的公交大站快车线路筛选与设计方法通过如下技术方案实现：S1、选择一条分上下行的公交线路，乘客从该公交线路上行站点i出发，到达上行站点j下车，当该乘客返回时，根据假设“通常乘客会在下车站点上车”，可认为：当该乘客返回时，会从上行站点j的对向站点j’上车，到达i的对向站点i’下车，这样就可通过j’得知乘客在上行方向出行是在站点j下的车；如果上行站点i和下行站点j的上车人数较多，则说明在上行方向上j站的下车人数很多，下行方向上i’站的下车人数很多，则应该考虑在站点ii’和jj’设置快线大站；S2、根据上述分析，假设工勤是公交流量的主要组成，那么可对一天之内早晚高峰时段内的各个站点上车人数进行统计，上车人数多的站点必然下车人数也多，如果一条线路各个站点上车人数分布不均匀，即存在某些站点上车人数很多，而某些站点上车人数较少，则可以对该线路考虑设置大站车，大站车只在上车人数多的站点停靠，通过节省进出站停靠时间，从总体上节省乘客出行时间花费；S3、为评价站点客流客流分布是否均衡，提出公交线路负载平衡度指标，公交线路负载平衡度EE＝-∑plogp其中，pi是站点i上车乘客数与公交线路总上车乘客数的比值，E是一个无量纲的量，E越大表示公交线路负载越均衡，反之，则越不平衡；分布越均匀线路说明各站点的上车人数差别不大，反之，分布越不均匀的线路，说明有些站点客流量大，有些站点客流量小，故应该考虑对均衡程度大且线路总体客流量大的线路提高发车频率，而对均衡程度小且总体客流量大的线路设置公交快车；S4、公交大站车筛选和站点设置算法的流程按照如下方式进行：公交大站车筛选和站点设置算法伪码，输入：输入形如line_id,station_name,station_seq,count,station_flag的数据集，它们分别表示线路编号，站点名称，站序号，上车人数，上下行标志；输出：建议增加发车频率的线路、设置公交大站车的线路以及大站站点；Step1：计算每一条线路的载客数量与所有线路载客数量的比值passenger_rato；Step2：计算所有线路passenger_rato的四分位数quartile_passenger_rato；Step3：对每一条线路计算负载均衡程度指标entropy_value；Step4：计算所有线路负载均衡程度的四分位数quartile_entropy；Step5：选取小于四分之一quartile_entropy并且大于四分之三quartile_passenger_rato的线路，这些线路作为设置公交快车的线路；Step6：选取大于四分之三quartile_entropy并且大于四分之三quartile_passenger_rato的线路，这些线路作为增加发车频率的线路；Step7：对公交快车线路的各个站点，比较它们和所有站点乘客量中位数的大小，对大于的站点，将它们设置为快线大站；S5、分别计算entropy_value的四分位中位数和passenger_rato的四分位中位数；对得到的数据进行处理，将得到的小于14entropy_value且大于34passenger_rato的线路筛选出来，这些线路应考虑设置公交快线，将大于34entropy_value且大于34passenger_rato的线路筛选出来，这些线路则是应该增加发车频次或更换大容量的公交车运行。本发明与现有技术相比，取得的有益效果如下：一是针对已有公交大站车设置方法多是基于客流出行矩阵OD，Origin-Destination已知为前提，然而OD客流的获取一般较为复杂且周期较长的问题，设计了一种基于公交GPS数据和IC卡数据的公交大站车的方法，该方法不需预先已知乘客出行矩阵，具有较大较大实用性；二是该方法不仅能够发现设置大站车的线路和站点，还能够发现需要提高发车频率的线路；三是该方法设计新颖，计算效率高，实用性强，具有广阔的市场前景。附图说明：图1为本发明涉及的公交大站车设置方法原理示意图。图2为本发明涉及的公交大站车线路筛选和大站设置方法流程图。具体实施方式：下面通过实例并结合附图对本发明进一步说明。实施例1：本实施例涉及的一种公交大站快车线路筛选与设计方法通过如下技术方案实现：S1、如图1所示，选择一条分上下行的公交线路，乘客从该公交线路的上行站点i出发，到达上行站点j下车，当该乘客返回时，根据假设“通常乘客会在下车站点上车”，可认为：当该乘客返回时，会从上行站点j的对向站点j’上车，到达i的对向站点i’下车，这样就可通过j’得知乘客在上行方向出行是在站点j下的车；如果上行站点i和下行站点j的上车人数较多图1中圆圈的大小表示站点上车人数的多少，则说明在上行方向上j站的下车人数很多，下行方向上i’站的下车人数很多，则应该考虑在站点ii’和jj’设置快线大站；S2、根据上述分析，假设工勤是公交流量的主要组成，那么可对一天之内早晚高峰时段内的各个站点上车人数进行统计，上车人数多的站点必然下车人数也多，如果一条线路各个站点上车人数分布不均匀，即存在某些站点上车人数很多，而某些站点上车人数较少，则可以对该线路考虑设置大站车，大站车只在上车人数多的站点停靠，通过节省进出站停靠时间，从总体上节省乘客出行时间花费；为评价站点客流客流分布是否均衡，提出公交线路负载平衡度指标，公交线路负载平衡度EE＝-∑plogp其中，pi是站点i上车乘客数与公交线路总上车乘客数的比值，E是一个无量纲的量，E越大表示公交线路负载越均衡，反之，则越不平衡；分布越均匀线路说明各站点的上车人数差别不大，反之，分布越不均匀的线路，说明有些站点客流量大，有些站点客流量小，故应该考虑对均衡程度大且线路总体客流量大的线路提高发车频率，而对均衡程度小且总体客流量大的线路设置公交快车；公交大站车筛选和站点设置算法的流程如图2所示：公交大站车筛选和站点设置算法伪码：输入：输入形如line_id,station_name,station_seq,count,station_flag的数据集，它们分别表示线路编号，站点名称，站序号，上车人数，上下行标志；输出：建议增加发车频率的线路、设置公交大站车的线路以及大站站点；Step1：计算每一条线路的载客数量与所有线路载客数量的比值passenger_rato；Step2：计算所有线路passenger_rato的四分位数quartile_passenger_rato；Step3：对每一条线路计算负载均衡程度指标entropy_value；Step4：计算所有线路负载均衡程度的四分位数quartile_entropy；Step5：选取小于四分之一quartile_entropy并且大于四分之三quartile_passenger_rato的线路，这些线路为设置公交快车的线路；Step6：选取大于四分之三quartile_entropy并且大于四分之三quartile_passenger_rato的线路，这些线路为增加发车频率的线路；Step7：对公交快车线路的各个站点，比较它们和所有站点乘客量中位数的大小，对大于的站点，将它们设置为快线大站；实施例2：使用青岛市2017年3月15日-3月17日三天工作日的公交IC卡数据和GPS数据，通过提取4000多个公交站点上车乘客数量，构成形如线路编号，站点名称，站序号，上车人数，上下行标志的数据集，对提取的数据集首先筛选出早晚高峰的数据，即早6点-9点、晚上16点-19点，然后再去除站点序号不完整的数据子集，得到公交线路为60条，对这60条线路计算线路负载均衡度，计算结果如表1所示，其中line_id是线路的id，entropy_value是线路的负载均衡度，passenger_rato是线路乘客数量与所有乘客数量的比值。表1线路负载均衡度和乘客数量与所有乘客数量的占比line_identropy_valuepassenger_ratoline_identropy_valuepassenger_rato13.2108902160.0218363232203.6417569780.00174419423.0350842720.0070864182213.8138312840.00637373633.628454640.0149663062243.3023723290.01042765273.523786630.0082304592283.6729334440.005951033113.3497083560.0117246173023.7424137410.012966759153.379945220.0077211943073.8392883340.014244969193.7848308390.0070344813083.9491484520.008954681203.385401860.004897883093.9228370090.014448386213.3684562460.0098866493103.5387813890.006939265253.3841909470.0040568013183.5624439230.012522416263.0957276680.0038735813203.7336426380.005746173283.4551168870.0071311413223.6410420390.007842379303.0192166980.0107493683253.8454941580.007310032323.4329540610.0118674413264.0511661310.007354755333.3532073870.0095245383663.3727835920.006447313363.5256172020.0109398023673.6317446520.0075697141023.5252545160.009293713683.8696582480.0114735911253.6285390450.0055918073703.8687308060.0053826191283.7780716990.0037624953724.2653027140.0034927151303.747875050.0078019843853.1385051510.0023111652053.6293623940.0031810983873.3861890910.0038158742063.5142629190.011343753882.9894718640.0019490532073.4280877720.0044246834021.4591930570.0004270322083.9952295020.0101044934052.5659585350.0003188312103.5900523660.0093081375023.0099467570.0102155792113.3994561140.0034104839313.3963339610.0006650732123.3745722360.0061544510022.8541306110.0072653092152.9959658840.004605017100022.2104240560.003797122163.7259363730.007846707100052.3172251370.0035345532193.5504746590.007509121100062.3852427810.003179655计算entropy_value的四分位中位数得：0％25％75％50％100％1.4593.3373.5193.7274.265计算passenger_rato的四分位中位数得：0％25％75％50％100％0.00031880.00401090.00719820.00994110.0218363由此得到小于14entropy_value且大于34passenger_rato的线路有1、30、224、33、502路，这些线路应考虑设置公交快线，表2列出了这些线路的公交大站车站点；大于34entropy_value且大于34passenger_rato的线路有208、302、307、309、368路，这些线路应该考虑增加发车频次或更换大容量的公交车运行。表2需要设置公交快车线路

权利要求：1.一种公交大站快车线路筛选与设计方法，其特征在于具体操作步骤通过如下技术方案实现：S1、选择一条分上下行的公交线路，乘客从该公交线路上行站点i出发，到达上行站点j下车，当该乘客返回时，根据假设“通常乘客会在下车站点上车”，可认为：当该乘客返回时，会从上行站点j的对向站点j’上车，到达i的对向站点i’下车，这样就可通过j’得知乘客在上行方向出行是在站点j下的车；S2、根据上述分析，假设工勤是公交流量的主要组成，那么可对一天之内早晚高峰时段内的各个站点上车人数进行统计，上车人数多的站点必然下车人数也多，如果一条线路各个站点上车人数分布不均匀，即存在某些站点上车人数很多，而某些站点上车人数较少，则可以对该线路考虑设置大站车，大站车只在上车人数多的站点停靠，通过节省进出站停靠时间，从总体上节省乘客出行时间花费；S3、为评价站点客流客流分布是否均衡，提出公交线路负载平衡度指标，公交线路负载平衡度EE＝-∑plogp其中，pi是站点i上车乘客数与公交线路总上车乘客数的比值，E是一个无量纲的量，E越大表示公交线路负载越均衡，反之，则越不平衡；分布越均匀线路说明各站点的上车人数差别不大，反之，分布越不均匀的线路，说明有些站点客流量大，有些站点客流量小，故应该考虑对均衡程度大且线路总体客流量大的线路提高发车频率，而对均衡程度小且总体客流量大的线路设置公交快车；S4、公交大站车筛选和站点设置算法的流程按照如下方式进行：公交大站车筛选和站点设置算法伪码，输入：输入形如line_id,station_name,station_seq,count,station_flag的数据集，它们分别表示线路编号，站点名称，站序号，上车人数，上下行标志；输出：建议增加发车频率的线路、设置公交大站车的线路以及大站站点；Step1：计算每一条线路的载客数量与所有线路载客数量的比值passenger_rato；Step2：计算所有线路passenger_rato的四分位数quartile_passenger_rato；Step3：对每一条线路计算负载均衡程度指标entropy_value；Step4：计算所有线路负载均衡程度的四分位数quartile_entropy；Step5：选取小于四分之一quartile_entropy并且大于四分之三quartile_passenger_rato的线路，这些线路作为设置公交快车的线路；Step6：选取大于四分之三quartile_entropy并且大于四分之三quartile_passenger_rato的线路，这些线路作为增加发车频率的线路；Step7：对公交快车线路的各个站点，比较它们和所有站点乘客量中位数的大小，对大于的站点，将它们设置为快线大站；S5、分别计算entropy_value的四分位中位数和passenger_rato的四分位中位数；对得到的数据进行处理，将得到的小于14entropy_value且大于34passenger_rato的线路筛选出来，这些线路应考虑设置公交快线，将大于34entropy_value且大于34passenger_rato的线路筛选出来，这些线路则是应该增加发车频次或更换大容量的公交车运行。2.根据权利要求1所述的一种公交大站快车线路筛选与设计方法，其特征在于如果上行站点i和下行站点j的上车人数较多，则说明在上行方向上j站的下车人数很多，下行方向上i’站的下车人数很多，则应该考虑在站点ii’和jj’设置快线大站。

百度查询： 青岛大学 一种公交大站快车线路筛选与设计方法