本發(fā)明屬于城市公共交通，具體涉及基于動(dòng)態(tài)時(shí)間窗的模塊化公交運(yùn)行編制方法。

背景技術(shù)：

1、在當(dāng)前我國(guó)城市交通發(fā)展的大背景下，“公交優(yōu)先”政策旨在通過(guò)優(yōu)先發(fā)展公共交通系統(tǒng)來(lái)解決日益增長(zhǎng)的居民出行需求與有限的交通資源之間的矛盾，減緩機(jī)動(dòng)車保有量的不斷激增所帶來(lái)的交通壓力。模塊化自動(dòng)駕駛車（modular?autonomous?vehicle，mav）的出現(xiàn)為傳統(tǒng)的公交系統(tǒng)帶來(lái)了顛覆性的變革和巨大的發(fā)展空間。基于公交車輛靈活性、可定制性的設(shè)計(jì)理念，這類車輛能夠通過(guò)解離/耦合的技術(shù)應(yīng)用靈活調(diào)整公交運(yùn)力，在大流量路段發(fā)揮集約化的運(yùn)輸優(yōu)勢(shì)，在低密度路段提供的個(gè)性化的運(yùn)輸服務(wù)，從而實(shí)現(xiàn)運(yùn)力供給與乘客需求的精確匹配，優(yōu)化資源配置。

2、然而，在目前模塊化公交運(yùn)行系統(tǒng)的相關(guān)研究中，模塊車輛的運(yùn)行編制方案（車廂編組、發(fā)車間隔）缺乏動(dòng)態(tài)性和實(shí)時(shí)性，導(dǎo)致運(yùn)力供應(yīng)在時(shí)間和空間上未能充分適應(yīng)于乘客需求，造成車輛在某些時(shí)段或路段仍存在空駛或擁擠的情況。為實(shí)現(xiàn)運(yùn)力資源的有效配置，充分發(fā)揮小型模塊化公交的功能優(yōu)勢(shì)，亟待解決的主要問(wèn)題如下：

3、1)現(xiàn)有模塊化公交系統(tǒng)未能實(shí)現(xiàn)發(fā)車間隔的動(dòng)態(tài)調(diào)整。車輛駛離始發(fā)站的時(shí)距多為固定值或只進(jìn)行高峰與平峰的簡(jiǎn)單劃分，這使得發(fā)車時(shí)刻無(wú)法根據(jù)客流到達(dá)規(guī)律進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，系統(tǒng)在部分時(shí)段出現(xiàn)乘客滯站或運(yùn)力冗余的情況。同時(shí)，發(fā)車間隔的確定要求客流數(shù)據(jù)采集與車輛運(yùn)行狀態(tài)兩部分?jǐn)?shù)據(jù)交互運(yùn)算，固定或靜態(tài)的時(shí)距調(diào)整方法難以滿足這一要求，系統(tǒng)亟需一種靈活可變的滾動(dòng)時(shí)域控制方法，依據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行情況生成不等時(shí)距的發(fā)車間隔以適應(yīng)客流需求的時(shí)間波動(dòng)性。

4、2)目前模塊化公交運(yùn)行編制的相關(guān)研究中，車廂編組編組數(shù)目的優(yōu)化配置多數(shù)著眼于單線路，未考慮線網(wǎng)間乘客無(wú)縫換乘的操作過(guò)程，忽略了模塊化車輛能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)障礙拆分/組合的功能優(yōu)勢(shì)，針對(duì)路網(wǎng)級(jí)模塊車輛周期運(yùn)行及其產(chǎn)生的換乘接續(xù)優(yōu)化問(wèn)題研究不足。故系統(tǒng)需掌握線路上客流分布的空間規(guī)律，將線路間的乘客換乘操作納入優(yōu)化模型的構(gòu)建過(guò)程，才能設(shè)計(jì)出合理的車廂編組方案，在不同的公交站點(diǎn)發(fā)出不同的車廂數(shù)目以適應(yīng)區(qū)段性變化的乘客需求。

5、因此，面對(duì)公交系統(tǒng)運(yùn)力資源供應(yīng)與客流時(shí)空需求不匹配的問(wèn)題，一方面要利用滾動(dòng)時(shí)間窗設(shè)計(jì)靈活可變的發(fā)車間隔，以適應(yīng)乘客需求的時(shí)間波動(dòng)特性；另一方面，考慮無(wú)縫換乘操作設(shè)計(jì)線網(wǎng)上的車廂編組方案，以動(dòng)態(tài)適應(yīng)乘客需求的空間分布特性，即探索一種能夠動(dòng)態(tài)適應(yīng)客流時(shí)空變化的模塊化公交運(yùn)行編制方法至關(guān)重要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有模塊化公交系統(tǒng)無(wú)法處理公交系統(tǒng)運(yùn)力資源供應(yīng)與客流時(shí)空需求的不匹配，導(dǎo)致乘客出行時(shí)間長(zhǎng)、模塊公交運(yùn)行效率低、公交公司運(yùn)營(yíng)成本高的問(wèn)題，而提出一種基于可變滾動(dòng)時(shí)間窗的模塊化公交運(yùn)行編制方法。

2、一種基于可變滾動(dòng)時(shí)間窗的模塊化公交運(yùn)行編制方法具體過(guò)程為：

3、步驟一、運(yùn)行開(kāi)始，取當(dāng)前時(shí)刻作為運(yùn)行周期窗口的開(kāi)始時(shí)刻并建立時(shí)間點(diǎn)集合；

4、采集時(shí)刻和運(yùn)行周期窗口內(nèi)的客流到達(dá)信息，基于時(shí)刻和運(yùn)行周期窗口內(nèi)的客流到達(dá)信息獲得乘客需求矩陣；

5、基于公交線路、站點(diǎn)數(shù)據(jù)、換乘站點(diǎn)數(shù)據(jù)、乘客需求矩陣、各站下車人數(shù)比例以及線路間換乘人數(shù)比例，構(gòu)成數(shù)據(jù)庫(kù)；

6、步驟二、基于步驟一的數(shù)據(jù)庫(kù)，計(jì)算車輛運(yùn)行狀態(tài)情況：

7、步驟三、基于數(shù)據(jù)庫(kù)和車輛運(yùn)行狀態(tài)情況，建立模塊化公交運(yùn)行編制優(yōu)化模型即構(gòu)建總成本最小的目標(biāo)函數(shù)，求解滿足約束條件下的總成本最小的目標(biāo)函數(shù)得到內(nèi)最優(yōu)的運(yùn)行編制方案；

8、步驟四、設(shè)定總調(diào)度周期長(zhǎng)度，則；為公交系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)編制的規(guī)劃時(shí)長(zhǎng)；

9、開(kāi)始時(shí)刻，步驟一獲取客流到達(dá)信息數(shù)據(jù)，步驟二獲取車輛運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)，步驟三獲??；

10、取發(fā)車間隔集合的第一個(gè)值作為滾動(dòng)窗口的時(shí)間長(zhǎng)度，取作為車廂編組；

11、當(dāng)時(shí)，公交車執(zhí)行車廂編組；

12、當(dāng)時(shí)，重新執(zhí)行步驟一至步驟三獲取新一輪的運(yùn)行編制方案，取新一輪的運(yùn)行編制方案中發(fā)車間隔集合的第一個(gè)值作為滾動(dòng)窗口的時(shí)間長(zhǎng)度；取新一輪的運(yùn)行編制方案中作為車廂編組；

13、當(dāng)，公交車執(zhí)行車廂編組；

14、當(dāng)時(shí)，重新執(zhí)行步驟一至步驟三獲取新一輪的運(yùn)行編制方案，取新一輪的運(yùn)行編制方案中發(fā)車間隔集合的第一個(gè)值作為滾動(dòng)窗口的時(shí)間長(zhǎng)度；取新一輪的運(yùn)行編制方案中作為車廂編組；

15、直到，即時(shí)間窗滾動(dòng)到計(jì)劃時(shí)間終點(diǎn)時(shí)，滾動(dòng)時(shí)域終止響應(yīng)，運(yùn)行結(jié)束；獲得計(jì)劃時(shí)間內(nèi)始發(fā)站發(fā)車間隔表和各車次站點(diǎn)的車廂編組方案。

16、本發(fā)明的有益效果為：

17、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明提供一種基于可變滾動(dòng)時(shí)間窗的模塊化公交運(yùn)行編制方法。將公交的運(yùn)行周期分解為若干連續(xù)的可變時(shí)間窗口，在每個(gè)時(shí)間窗開(kāi)始時(shí)刻完成兩階段交互優(yōu)化控制，包括第一階段多源信息實(shí)時(shí)采集及第二階段運(yùn)行方案決策，獲得運(yùn)行編制方案（車廂編組、發(fā)車間隔）。同時(shí)，將編制方案的發(fā)車間隔信息傳遞給滾動(dòng)時(shí)域，以方案所得的第一個(gè)發(fā)車間隔長(zhǎng)度作為可變窗口長(zhǎng)度，執(zhí)行車廂編組方案。因?yàn)椴煌瑫r(shí)段下的客流需求分布不同，為適應(yīng)客流波動(dòng)性，每個(gè)周期所求解出的發(fā)車間隔亦不相同，故滾動(dòng)時(shí)間窗口是動(dòng)態(tài)可變的。循環(huán)執(zhí)行上述過(guò)程，直至總計(jì)劃周期運(yùn)行完畢，系統(tǒng)將獲得始發(fā)站發(fā)車間隔時(shí)間表及各車次在每個(gè)站點(diǎn)所發(fā)出的車廂數(shù)目。

技術(shù)特征：

1.一種基于可變滾動(dòng)時(shí)間窗的模塊化公交運(yùn)行編制方法，其特征在于：所述方法具體過(guò)程為：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于可變滾動(dòng)時(shí)間窗的模塊化公交運(yùn)行編制方法，其特征在于：所述步驟一中運(yùn)行開(kāi)始，取當(dāng)前時(shí)刻作為運(yùn)行周期窗口的開(kāi)始時(shí)刻并建立時(shí)間點(diǎn)集合；

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于可變滾動(dòng)時(shí)間窗的模塊化公交運(yùn)行編制方法，其特征在于：所述步驟一二中建立時(shí)間點(diǎn)集合，基于時(shí)間點(diǎn)集合獲取乘客到達(dá)需求矩陣；具體過(guò)程為：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于可變滾動(dòng)時(shí)間窗的模塊化公交運(yùn)行編制方法，其特征在于：所述步驟二中基于步驟一的數(shù)據(jù)庫(kù)，計(jì)算車輛運(yùn)行狀態(tài)情況；具體過(guò)程為：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于可變滾動(dòng)時(shí)間窗的模塊化公交運(yùn)行編制方法，其特征在于：所述步驟二三中計(jì)算車輛實(shí)時(shí)載客人數(shù)；具體過(guò)程為：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于可變滾動(dòng)時(shí)間窗的模塊化公交運(yùn)行編制方法，其特征在于：所述步驟二四中計(jì)算時(shí)間點(diǎn)發(fā)出的公交車到達(dá)站點(diǎn)時(shí)的等待乘客人數(shù)；具體過(guò)程為：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于可變滾動(dòng)時(shí)間窗的模塊化公交運(yùn)行編制方法，其特征在于：所述步驟二五中計(jì)算不同換乘車次間的換乘乘客數(shù)和；具體過(guò)程為：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種基于可變滾動(dòng)時(shí)間窗的模塊化公交運(yùn)行編制方法，其特征在于：所述步驟三中基于數(shù)據(jù)庫(kù)和車輛運(yùn)行狀態(tài)情況，建立模塊化公交運(yùn)行編制優(yōu)化模型即構(gòu)建總成本最小的目標(biāo)函數(shù)，求解滿足約束條件下的總成本最小的目標(biāo)函數(shù)得到內(nèi)最優(yōu)的運(yùn)行編制方案；具體過(guò)程為：

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種基于可變滾動(dòng)時(shí)間窗的模塊化公交運(yùn)行編制方法，其特征在于：所述步驟三一五中基于乘客等待時(shí)間成本、交通時(shí)間成本、換乘時(shí)間成本、車輛運(yùn)營(yíng)成本，構(gòu)建綜合成本最小化的目標(biāo)函數(shù)為；具體過(guò)程為：

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種基于可變滾動(dòng)時(shí)間窗的模塊化公交運(yùn)行編制方法，其特征在于：所述步驟三二中設(shè)置約束條件；具體過(guò)程為：

技術(shù)總結(jié)
一種基于可變滾動(dòng)時(shí)間窗的模塊化公交運(yùn)行編制方法，本發(fā)明屬于城市公共交通技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及基于動(dòng)態(tài)時(shí)間窗的模塊化公交運(yùn)行編制方法。本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有模塊化公交系統(tǒng)無(wú)法處理公交系統(tǒng)運(yùn)力資源供應(yīng)與客流時(shí)空需求的不匹配，導(dǎo)致乘客出行時(shí)間長(zhǎng)、模塊公交運(yùn)行效率低、公交公司運(yùn)營(yíng)成本高的問(wèn)題。本發(fā)明將公交的運(yùn)行周期分解為若干連續(xù)的可變時(shí)間窗口，在每個(gè)時(shí)間窗開(kāi)始時(shí)刻完成兩階段交互優(yōu)化控制。同時(shí)，將編制方案的發(fā)車間隔信息傳遞給滾動(dòng)時(shí)域，以方案所得的第一個(gè)發(fā)車間隔長(zhǎng)度作為可變窗口長(zhǎng)度，執(zhí)行車廂編組方案。直至總計(jì)劃周期運(yùn)行完畢，獲得始發(fā)站發(fā)車間隔時(shí)間表及各車次在每個(gè)站點(diǎn)所發(fā)出的車廂數(shù)目。

技術(shù)研發(fā)人員：曲昭偉,王銘陽(yáng),宋現(xiàn)敏,張?jiān)葡?黃鏡臣,劉雨竹,趙佳樂(lè),劉曉鵬,劉金鵬
受保護(hù)的技術(shù)使用者：吉林大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6