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申请/专利权人：吉林大学

摘要：一种面向城市干道客流走廊的模块公交线路布设方法，本发明属于城市公共交通管控技术领域，具体来说是面向城市干道客流走廊的模块公交线路布设方法。本发明的目的是为了解决现有城市干道存在公交客流非均衡分布特征、各部分路段公交运力与乘客需求的匹配度低，导致公交运输效率低，乘客换乘时间长的问题。过程为：参数定义及表达：干道客流走廊上共布设S个公交站点，用s表示公交站点的编号，；干道上仅设置一条公交主线，用l表示；干道上共设置R条公交辅线，用r表示辅线的编号，；计算不同类别乘客的模块公交乘客出行时间；计算企业运营成本；构建多目标模块公交线路规划模型；求解多目标模块公交线路规划模型。

主权项：1.一种面向城市干道客流走廊的模块公交线路布设方法，其特征在于：所述方法具体过程为：步骤1.参数定义及表达：干道客流走廊上共布设S个公交站点，用s表示公交站点的编号，1≤s≤S；干道上仅设置一条公交主线，用l表示；干道上共设置R条公交辅线，用r表示辅线的编号，1≤r≤R；定义优化变量当站点s位于辅线r上时否则辅线r途经的各个站点分别用表示；其中表示辅线r上第n个站点，nr为辅线r所途经的站点数量；步骤2.基于步骤1计算不同类别乘客的模块公交乘客出行时间；步骤3.基于步骤1计算企业运营成本；步骤4.基于不同类别乘客的模块公交乘客出行时间和企业运营成本，构建多目标模块公交线路规划模型；步骤5.基于人工蜂群算法求解多目标模块公交线路规划模型；所述步骤2中基于步骤1中计算不同类别乘客的模块公交乘客出行时间；具体过程为：模块公交乘客出行时间由站点候车时间和车内出行时间构成；根据乘客交通出行量OD在干道走廊上的分布，将模块公交乘客分为五类，模块公交乘客出行时间计算如下：步骤2.1.计算第一类乘客的模块公交乘客出行时间；具体过程为：第一类乘客的出行起点i和出行终点j均为除混合站点外的主线站点，主线站点为主线途经的站点，混合站点为主线和辅线均途经的站点，故第一类乘客乘坐主线模块公交完成出行；第一类乘客的模块公交乘客出行时间T1表示为： 式中,T1为第一类乘客的出行时间，单位为h；qij表示由出行起点i到出行终点j的乘客数量，单位为人；dij表示出行起点i与出行终点j的距离，单位为km；fl为主线模块公交发车频率，单位为辆h；v1为模块公交在主线上的平均行驶速度，单位为kmh；表示模块公交在站点s的上车人数，单位为人；tb为乘客平均上车时间，单位为h；表示模块公交在站点s的下车人数，单位为人；ta为乘客平均下车时间，单位为h；模块公交在站点s的停靠时间取上车乘客时间和下车乘客时间的最大值，即单位为h；·表示乘号；步骤2.2.计算第二类乘客的模块公交乘客出行时间；具体过程为：第二类乘客的出行起点i为除混合站点外的主线站点、出行终点j为混合站点；第二类乘客可选择全程乘坐主线模块公交，或者先乘坐主线模块公交然后再换乘辅线模块公交；第二类乘客的模块公交乘客出行时间T2计算如下： 式中，T2为第二类乘客的出行时间，单位为h；为二元变量，当站点s在辅线r上时，否则yij∈{0,1}为辅助变量，当乘客起始站点i在辅线r起始站上游，即时，yij＝1，表示乘客有机会换乘到辅线车辆，否则yij＝0，表示乘客只能在主线上出行；v2为模块公交在辅线上的平均行驶速度，单位为kmh；表示出行起点i与辅线r起点的距离，单位为km；表示辅线r起点与出行终点j的距离，单位为km；P21q为乘客选择全程乘坐主线模块公交的概率；P22q表示乘客选择先乘坐主线模块公交、然后换乘辅线模块公交的概率；步骤2.3.计算第三类乘客的模块公交乘客出行时间；具体过程为：第三类乘客的出行起点i为混合站点，出行终点j为除混合站点外的主线站点，故乘坐主线模块公交完成出行；第三类乘客的模块公交乘客出行时间T3表示为： 式中，T3为第三类乘客的出行时间，单位为h；步骤2.4.计算第四类乘客的模块公交乘客出行时间；具体过程为：第四类乘客的出行起点i和出行终点j属于同一条辅线的不同站点，乘客选择全程乘坐主线模块公交或全程乘坐辅线模块公交完成出行；第四类乘客的模块公交乘客出行时间T4计算如下： 式中，T4为第四类乘客的出行时间，单位为h；fr为辅线r上模块公交发车频率，单位为辆h；P41q为乘客选择全程乘坐主线模块公交的概率；P42q为全程选择乘坐辅线模块公交的概率；步骤2.5.计算第五类乘客的模块公交乘客出行时间；具体过程为：第五类乘客的出行起点i和出行终点j分别为属于不同辅线的站点，乘客可选择全程乘坐主线模块公交，或者先乘坐一条辅线的模块公交、然后再换乘其他辅线的模块公交完成出行；第五类乘客的模块公交乘客出行时间T5计算如下： 式中，T5为第五类乘客的出行时间，单位为h；r、r'分别代表不同的辅线，且辅线r'在辅线r的下游，其中γ表示乘客乘辅线模块公交从线路r到线路r'途中经由的辅线编号；P51q为乘客选择全程乘坐主线模块公交的概率；P52q为乘客选择先乘坐一条辅线的模块公交、然后再换乘其他辅线的模块公交完成出行的概率；步骤2.6.基于第一类乘客的出行时间T1、第二类乘客的出行时间T2、第三类乘客的出行时间T3、第四类乘客的出行时间T4、第五类乘客的出行时间T5，计算全部乘客出行时间成本；所述步骤2.6中基于第一类乘客的出行时间T1、第二类乘客的出行时间T2、第三类乘客的出行时间T3、第四类乘客的出行时间T4、第五类乘客的出行时间T5，计算全部乘客出行时间成本；具体过程为：城市干道客流走廊下所有乘客出行时间成本计算如下： 式中，CT为乘客出行时间成本，单位为元；ct为时间价值成本，单位为元h；为二元变量，当乘客出行起点i在辅线r上时，否则为二元变量，当乘客出行终点j在辅线r上时，否则为二元变量，当乘客出行终点站点j在辅线r'上时，否则所述步骤3中基于步骤1计算企业运营成本；具体过程为：步骤3.1.计算模块公交运营里程；具体过程为：模块公交运营里程在研究时段内的计算如下： 式中，dv为研究时段内模块公交的运营里程，单位为km；gl表示主线班次，gl＝1,L,Gl，Gl为主线班次总数量；为主线第gl班次发出的模块公交车队的模块单元数量，单位为辆；gr＝1,...,Gr表示辅线r班次，Gr为辅线r班次总数量；为辅线第gr班次发出模块公交车队的模块单元数量，单位为辆；dl为主线模块公交完成一班次所行驶的里程，单位为km；dr为辅线r模块公交完成一班次所行驶的里程，单位为km；步骤3.2.计算基于里程的企业运营成本；所述步骤3.2中计算基于里程的企业运营成本；具体过程为：基于里程的企业运营成本计算如下：CV＝cv·dv8式中，CV为公交企业运营成本，单位为元；cv为模块公交运营里程价值系数，单位为元km；所述步骤4中基于不同类别乘客的模块公交乘客出行时间和企业运营成本，构建多目标模块公交线路规划模型；具体过程为：步骤4.1.构建优化目标函数；具体过程为：以乘客出行时间成本CT和企业运营成本CV最小为优化目标建立城市干道模块公交的线路规划模型，如下式所示minC＝μ1·CT+μ2·CV9其中，C为模块公交系统总成本，元；μ1、μ2为权重系数；步骤4.2.设置约束条件；具体过程为：城市干道走廊下模块公交线路布设需要满足长度、站点数量、客流量约束，如式10-12所示，同时约束13保证各辅线之间没有交集： 式中，dmin、dmax分别为辅线的最短长度和最大长度限制，km；Qv为单个模块车辆的容量，人；为辅线r发出的模块公交车组规模；为线路平均断面客流满载率；表示辅线r+1上第n个站点。

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