本發(fā)明涉及車輛調(diào)度領(lǐng)域，具體的說，是一種立體式公交場站集中出車調(diào)度策略的模擬方法。

背景技術(shù)：

城市公共交通在城市交通中占有重要的地位，公交運營調(diào)度是整個公交企業(yè)管理業(yè)務(wù)的核心。公交總站作為集中停放公交車的大型停車場，更是調(diào)度工作的中心。

目前，人口密集的城市用地緊張，為了使土地資源優(yōu)化配置，城市規(guī)劃者提出將眾多分散的小型公交總站進行集中、統(tǒng)一管理的方案，此方案需要新建大型的、多層的、立體式公交總站。此類立體式公交總站為了進一步減少占地面積，通常僅包括一條同時連通多層停車場的進出口通道。

立體式公交總站雖然可在有限的占地面積下盡可能多的集中停放大量公交車，但是也為出車調(diào)度提出了難題。一方面每天早上多條線路首班車的發(fā)車時間都集中在一個較短的時間段內(nèi)，另一方面早高峰發(fā)車頻率要求非常高，這都對公交總站的調(diào)度能力提出了非常大的考驗。對于同時停放成千上百輛公交車的公交總站，具有在時長為m的時間段內(nèi)完成n輛車出車的調(diào)度需求。例如：冬季作息表中早班車通常集中在am6:00-am6:30的30分鐘內(nèi)；夏季作息表中早班車通常集中在am5:30-am6:00的30分鐘內(nèi)。又例如：早高峰時，一個公交總站中多條線路的公交車都需要間隔2-10分鐘就發(fā)車。

靠人為規(guī)劃其每一輛車的出車時刻、運行速度、出車軌跡等信息并保證任一個時刻都沒有車輛位置沖突的情況，顯然是不現(xiàn)實的。這就需要借助建模來模擬調(diào)度策略，通過調(diào)查測試反映調(diào)度策略是否可行。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種立體式公交場站集中出車調(diào)度策略的模擬方法，借助建模來模擬調(diào)度策略，通過調(diào)查測試反映調(diào)度策略是否可行，借助科學(xué)手段更加直觀的展現(xiàn)調(diào)度情況，也便于優(yōu)化調(diào)度策略。

本發(fā)明通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)：一種立體式公交場站集中出車調(diào)度策略的模擬方法，先根據(jù)公交總站停車場在時長為m的時間段內(nèi)完成n輛車出車的調(diào)度需求和車輛運行條件制訂調(diào)度策略；然后，將公交總站的停車場信息、公交車的車輛信息、公交車出車的調(diào)度策略轉(zhuǎn)換成模擬數(shù)據(jù)并通過模擬系統(tǒng)進行動態(tài)的模擬顯示，用于模擬公交總站車輛調(diào)度情況并進行停車場內(nèi)車輛位置是否會有沖突的調(diào)度測試；其中，車輛運行條件是指車速、車輛轉(zhuǎn)彎半徑、車輛運行所需的長度/寬度/最小安全距離。

為了更好的實現(xiàn)本發(fā)明，所述停車場信息包括停車場的平面設(shè)計圖；

所述車輛信息包括車輛的長度值、寬度值；

所述調(diào)度策略包括設(shè)定出車通道、設(shè)定初始車距、設(shè)定出車順序、設(shè)定或自動生成出車間隔時間、設(shè)定或自動生成出車速度、設(shè)定或自動生成每一輛公交車的出車軌跡；其中，自動生成出車間隔時間、自動生成出車速度、自動生成每一輛公交車的出車軌跡均是模擬系統(tǒng)按照最優(yōu)算法進行計算而獲取的。

為了更好的實現(xiàn)本發(fā)明，所述模擬公交總站車輛調(diào)度情況是指：首先，所述模擬系統(tǒng)先將提供停車位分布情況的停車場的平面設(shè)計圖與設(shè)定的出車通道按實際尺寸1:1結(jié)合并作為底板，出車通道被均分成多個等距的通道段，將底板中每個停車位、每個通道段都設(shè)置成獨立的測試區(qū)塊；然后，按設(shè)定的出車順序、出車間隔時間、各車的出車軌跡通過改變測試區(qū)塊的狀態(tài)模擬出以時間軸進行標(biāo)記的所有車輛的位置信息，以反映出調(diào)度情況。

為了更好的實現(xiàn)本發(fā)明，所述模擬出以時間軸進行標(biāo)記的所有車輛的位置信息，具體是指，根據(jù)每一個車輛的車長、出車速度、運行軌跡，標(biāo)記任意時刻車輛所在位置覆蓋的測試區(qū)塊的信息。

為了更好的實現(xiàn)本發(fā)明，所述測試區(qū)塊通過采用不同顏色顯示測試區(qū)塊的三種狀態(tài)：

狀態(tài)一是空置，即此刻此測試區(qū)塊上沒有車輛；

狀態(tài)二是占用，即此刻此測試區(qū)塊上僅有一個車輛停放或正在通過；

狀態(tài)三是沖突，即此刻此測試區(qū)塊上有兩個或兩個以上車輛停放或正在通過。

為了更好的實現(xiàn)本發(fā)明，所述模擬方法中包括一種簡易模擬模式，具體是指：

將所有車位的寬度規(guī)整為統(tǒng)一的位寬bl；

將所有車輛的長度值規(guī)整為統(tǒng)一的車長cl；

將所有車輛的初始車距規(guī)整為統(tǒng)一的安全距離sl；

將出車通道規(guī)整成一條從停車場入口單向通往停車場出口且無交叉點的出車通道，出車通道按車輛行徑距離均分成多個長度為bl或bl整數(shù)倍的通道段，且每個通道段恰好對應(yīng)一個車位；

在滿足調(diào)度需求的前提下，以上述規(guī)整后的參數(shù)(位寬bl、車長cl、安全距離sl、通道段長度為bl)指定調(diào)度策略并進行調(diào)度測試。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點及有益效果：

(1)本發(fā)明中借助數(shù)學(xué)建模的科學(xué)手段，對調(diào)度策略進行模擬演示，并動態(tài)輸出模擬的調(diào)度情況，以直觀分析調(diào)度過程中是否會出現(xiàn)車輛沖突的情況；

(2)本發(fā)明所提供的模擬方法，設(shè)計合理，作為一種測試調(diào)度策略是否可行的工具，代替人單純靠腦力思考的過程，高效、可靠；

(3)本發(fā)明所提供的模擬方法，運行速度快，可以為優(yōu)化調(diào)度策略助力。

附圖說明

圖1是環(huán)狀出車通道的示意圖；

圖2是環(huán)狀出車通道上a-g測試區(qū)塊的示意圖；

圖3是a這一測試區(qū)塊單獨對應(yīng)的時間空間圖；

圖4是b這一測試區(qū)塊單獨對應(yīng)的時間空間圖；

圖5是c這一測試區(qū)塊單獨對應(yīng)的時間空間圖。

圖6為從0時刻開始進行調(diào)度測試時a、b、c三個測試區(qū)塊對應(yīng)時間空間圖。

具體實施方式

下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步地詳細說明，但本發(fā)明的實施方式不限于此。

本實施例中均以只有一個總出口的立體式公交總站為例，必須在時長為m的時間段內(nèi)完成n輛車出車，以此來制定調(diào)度策略并通過模擬調(diào)度情況進行調(diào)度測試。

首先明確調(diào)度需求：對于只有一個總出口的公交總站，要求必須在時長為m的時間段內(nèi)完成n輛車出車。

接著明確車輛運行條件：車速范圍、車輛轉(zhuǎn)彎時最小半徑、車輛運行最小安全距離、車輛運行時需要至少占用與自身長/寬尺寸相應(yīng)的空間。

然后明確調(diào)度策略：包括設(shè)定出車通道、設(shè)定初始車距、設(shè)定出車順序、設(shè)定或自動生成出車間隔時間、設(shè)定或自動生成出車速度、設(shè)定或自動生成每一輛公交車的出車軌跡。

還要明確調(diào)度測試：一是模擬調(diào)度過程中是否出現(xiàn)車輛位置沖突的情況，二是調(diào)度策略中涉及車輛運行調(diào)節(jié)的參數(shù)是否合理。

實施例1：

如圖1所示，本實施例所述的一種立體式公交場站集中出車調(diào)度策略的模擬方法，先根據(jù)公交總站停車場在時長為m的時間段內(nèi)完成n輛車出車的調(diào)度需求和車輛運行條件制訂調(diào)度策略。然后，將公交總站的停車場信息、公交車的車輛信息、公交車出車的調(diào)度策略轉(zhuǎn)換成模擬數(shù)據(jù)并通過模擬系統(tǒng)進行動態(tài)的模擬顯示，用于模擬公交總站車輛調(diào)度情況并進行停車場內(nèi)車輛位置是否會有沖突的調(diào)度測試。

對出車調(diào)度策略進行模擬的前提是：一是獲知公交總站各層停車場的平面設(shè)計圖，即包含車位數(shù)量、車位尺寸、車位分布位置、停車場出口位置等信息；二是獲知車輛運行條件，即車速范圍、車輛轉(zhuǎn)彎時最小半徑、車輛運行最小安全距離、各個車輛自身長/寬尺寸；三是需要確定調(diào)度需求。

根據(jù)調(diào)度需求和車輛運行條件制訂的調(diào)度策略，包括以下信息：出車通道、初始車距、出車順序、出車間隔時間、出車速度、每一輛公交車的出車軌跡。

其中：

所述出車通道，是一條連接本層停車場出口和多個停車位的不覆蓋任意一個停車位的通道。

所述初始車距，不小于最小安全距離。

所述出車順序，是指按照第一、第二、第三……的順序從停車位開始動車的順序?？梢允且淮螁右惠v，也可以是一次同時啟動兩輛或兩輛以上。

所述出車間隔時間是指相鄰兩批車輛啟動時刻之間的時長。

所述出車速度，是指為簡化計算過程，假設(shè)車輛0s提速至之后行駛的平均速度。

所述出車軌跡，是指每一輛車從自己對應(yīng)的車位上運行至出車通道上的軌跡。有的車位上的車輛可以直通出車通道，有的車位上的車輛必須經(jīng)過其他車位才能行駛至出車通道。

本實施例中，進行動態(tài)模擬顯示的過程中，模擬系統(tǒng)在后臺根據(jù)時間軸上的每一個時間節(jié)點不斷計算各個車輛對應(yīng)的位置信息，依次判斷車輛是否會有沖突，即是否在某個時刻出現(xiàn)兩輛或兩輛以上車輛出現(xiàn)在同一個位置情況。

實施例2：

一種立體式公交場站集中出車調(diào)度策略的模擬方法，先根據(jù)公交總站停車場在時長為m的時間段內(nèi)完成n輛車出車的調(diào)度需求和車輛運行條件制訂調(diào)度策略；然后，將公交總站的停車場信息、公交車的車輛信息、公交車出車的調(diào)度策略轉(zhuǎn)換成模擬數(shù)據(jù)并通過模擬系統(tǒng)進行動態(tài)的模擬顯示，用于模擬公交總站車輛調(diào)度情況并進行停車場內(nèi)車輛位置是否會有沖突的調(diào)度測試；其中，車輛運行條件是指車速、車輛轉(zhuǎn)彎半徑、車輛運行所需的長度/寬度/最小安全距離。

所述停車場信息包括停車場的平面設(shè)計圖；

所述車輛信息包括車輛的長度值、寬度值；

所述調(diào)度策略包括設(shè)定出車通道、設(shè)定初始車距、設(shè)定出車順序、設(shè)定或自動生成出車間隔時間、設(shè)定或自動生成出車速度、設(shè)定或自動生成每一輛公交車的出車軌跡；其中，自動生成出車間隔時間、自動生成出車速度、自動生成每一輛公交車的出車軌跡均是模擬系統(tǒng)按照最優(yōu)算法進行計算而獲取的。

所述模擬公交總站車輛調(diào)度情況是指：首先，所述模擬系統(tǒng)先將提供停車位分布情況的停車場的平面設(shè)計圖與設(shè)定的出車通道按實際尺寸1:1結(jié)合并作為底板，出車通道被均分成多個等距的通道段，將底板中每個停車位、每個通道段都設(shè)置成獨立的測試區(qū)塊；然后，按設(shè)定的出車順序、出車間隔時間、各車的出車軌跡通過改變測試區(qū)塊的狀態(tài)模擬出以時間軸進行標(biāo)記的所有車輛的位置信息，以反映出調(diào)度情況。

所述模擬出以時間軸進行標(biāo)記的所有車輛的位置信息，具體是指，根據(jù)每一個車輛的車長、出車速度、運行軌跡，標(biāo)記任意時刻車輛所在位置覆蓋的測試區(qū)塊的信息。

為了更好的實現(xiàn)本發(fā)明，所述測試區(qū)塊通過采用不同顏色顯示測試區(qū)塊的三種狀態(tài)：

狀態(tài)一是空置，即此刻此測試區(qū)塊上沒有車輛；

狀態(tài)二是占用，即此刻此測試區(qū)塊上僅有一個車輛停放或正在通過；

狀態(tài)三是沖突，即此刻此測試區(qū)塊上有兩個或兩個以上車輛停放或正在通過。

實施例3：

公交調(diào)度過程中影響因素較多，本實施例所述模擬方法僅是在設(shè)定的條件下進行調(diào)度模擬，模擬過程中調(diào)度測試的結(jié)果僅作為參考。所以，為了便于理解，本實施例以模擬方法中一種簡易模擬模式進行說明。

所述簡易模擬模式，具體是指：

將所有車位的寬度規(guī)整為統(tǒng)一的位寬bl；

將所有車輛的長度值規(guī)整為統(tǒng)一的車長cl；

將所有車輛的初始車距規(guī)整為統(tǒng)一的安全距離sl；

將出車通道規(guī)整成一條從停車場入口單向通往停車場出口且無交叉點的出車通道，出車通道按車輛行徑距離均分成多個長度為bl或bl整數(shù)倍的通道段，且每個通道段恰好對應(yīng)一個車位；

在滿足調(diào)度需求的前提下，以上述規(guī)整后的參數(shù)(位寬bl、車長cl、安全距離sl、通道段長度為bl)指定調(diào)度策略并進行調(diào)度測試。

此時，所述制訂調(diào)度策略中初始車距為安全距離sl。

其中，最優(yōu)算法包括：最優(yōu)出車速度計算單元；最優(yōu)出車間隔時間計算單元；最優(yōu)出車軌跡計算單元。

所述最優(yōu)出車速度計算單元，是指根據(jù)時間段m、總出車量n、車長cl、安全距離sl計算出車速度v的計算單元，計算方法如下：

其中：

v：出車速度，單位為：米/秒；

m：時間段，單位為：秒；

n：總出車量；

cl：車長，單位為：米；

sl：安全距離，單位為：米。

所述最優(yōu)出車間隔時間計算單元，是指根據(jù)相鄰兩個時刻出車的車位間的距離和出車速度計算出后一輛車距前一輛車啟動時間的計算單元。

所述最優(yōu)出車軌跡計算單元，是指從自身車位行駛至出車通道的最短路徑的計算單元。

復(fù)雜模擬模式與簡易模擬模式相比，其中各個車輛的長度值、寬度值等參數(shù)不等，僅是計算較為復(fù)雜，但核心的模擬方法與簡易模擬模式是一致的，故不贅述。而且本模擬方法獲知的模擬測試結(jié)果僅是在一種理想狀態(tài)下進行演示，未考慮到實際調(diào)度過程中其他突發(fā)情況，僅作為一種調(diào)度策略是否具備可行性的參考。

本實施例的其他部分與實施例1相同，故不再贅述。

實施例4：

本實施例在實施例1-3任一項的基礎(chǔ)上做進一步優(yōu)化，本實施例中以具體數(shù)值進行說明。

明確調(diào)度需求：對于只有一個總出口的公交總站，要求必須在時長為m的時間段內(nèi)完成n輛車出車。其中m＝1200秒，n＝200。

車輛尺寸按最大規(guī)格車輛的尺寸計算，車長cl＝13米，位寬bl＝5米，安全距離sl＝17米。帶入即可計算出出車速度v＝5米/秒。

如圖1所示，簡化出車通道為一個環(huán)形，且長為200米，寬為100米，均分后出車通道上每個測試區(qū)塊的長度為10米。因此，車輛運行在出車通道時，在每個測試區(qū)塊上停留2秒。

如圖2所示，選擇直通a、b、c、d、e、f、g這幾個位置的車位并依次順序出車。a到出口的距離為20米，b到出口的距離為40米，c到出口的距離為60米，d到出口的距離為80米，e到出口的距離為100米，f到出口的距離為120米，g到出口的距離為140米。由于a、b、c、d、e、f、g間均相差20米，20米除以5米每秒為4秒，所以，出車間隔時間優(yōu)選最短的4秒。

從0時刻開始啟動出車，出車通道上a這個測試區(qū)塊時間占用情況如圖3所示，出車通道上b這個測試區(qū)塊時間占用情況如圖4所示，出車通道上c這個測試區(qū)塊時間占用情況如圖5所示，出車通道上d-g對應(yīng)測試區(qū)塊時間占用情況同理類推，不再贅述。

調(diào)度進行過程中，如圖6的時間空間圖所示，0時刻a這個測試區(qū)塊上的車輛開始啟動，2s后b這個測試區(qū)塊上的車輛開始啟動，再間隔2s時c這個測試區(qū)塊上的車輛開始啟動，只要在任一一行，沒有表示車輛的兩個方塊同在一個軌道方塊的情況上，就說明不存在同一時刻不同車輛在同一個位置產(chǎn)生沖突的情況，則此出車調(diào)度方案可行。

本實施例的其他部分與實施例1-3任一項相同，故不再贅述。

以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例，并非對本發(fā)明做任何形式上的限制，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化，均落入本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。