专利名称：一种基于乘客出行分布的高峰期公交线路跳站运行方法
技术领域：
本发明涉及公交运行与控制领域，尤其涉及一种基于乘客出行分布的高峰期公交线路跳站运行方法。
背景技术：
随着我国社会经济和城镇化进程的高速发展，城市外延、高密度土地开发、居民出行方式日趋机动化给城市交通系统带来了前所未有的考验。交通拥堵、能源消耗、尾气污染已成为我国许多城市发展过程中普遍面临的问题。其中，城市交通拥堵问题尤其严重。以首都北京为例，在早晚高峰时段，四环以内道路的交通拥堵已成为常态，城市全路网高峰小时时速不足20公里。目前，各国的城市管理者与不同领域的研究者均投入到解决交通拥堵问题的研究与实践中，期望分别从理论与实际运用层面提出缓解交通拥堵的思路。公共交通作为一种大众化的交通工具，其人均使用效率是小汽车的10-15倍，容量大、载客多，具有许多优势。优先发展城市公共交通是提高交通资源利用效率，缓解城市交通拥堵的重要手段，是实施国家节能减排战略，建设资源节约型、环境友好型社会的重要举措。《国家中长期科学与技术发展规划》交通专题提出了 2020年城市化人口 57%，大城市公交出行率达50%以上的国家战略目标。许多城市都相应的出台了优先发展公共交通，保障公共交通优先通行的措施，并投入了大量的财力新建、优化与完善公交系统。然而，在公交的实际运行过程中，特别是在城市中流量较大的一些路段，往往存在多条公交线路共线运行的情况，并造成了沿线某些公交站点处有多条公交线路停靠的需求。在高峰小时，常常能见到多辆公交车同时进站的情况发生。由于公交站点的容来给你限制，拥堵的公交车争相等待进站，车阵绵延犹如一节节列车。这不仅仅影响了公交系统的整体效能、降低了公交乘客出行的效率，由公交车辆在站点“溢出”所引发的变换车道、排队等候进站、出站等行为也会造成公交车辆与社会车流间的交织，诱发新的交通拥堵问题，进一步降低了整个交通系统的运行效率。
发明内容
本发明提供一种在最大程度保障高峰小时公交车辆在公交站点处运行，提升公交系统的整体效能与乘客出行效率，降低公交停靠对公交系统及社会车辆影响的基于乘客出行分布的高峰期公交线路跳站运行方法。为实现上述目的，本发明提供了一种基于乘客出行分布的高峰期公交线路跳站运行方法，其特征在于，该方法包含以下步骤:
步骤一，采集高峰小时该公交线路的乘客上下车数据，并筛选出与需要设置跳站运行方向相一致的乘客上下车数据；
步骤二，将步骤一中所述需要设置跳站运行方向的公交线路沿线需要停靠的公交站点按照从前往后的顺序从I至η依次编号，其中，η为所述需要设置跳站运行方向的公交线路沿线需要停靠的公交站点总数； 步骤三，利用步骤一筛选出的乘客上下车数据，构建高峰小时的乘客站点OD矩阵，并累加OD矩阵中所有的元素值得到高峰小时总客流量；
步骤四，将步骤三中高峰小时的乘客站点OD矩阵中的元素按元素值大小降序排序，并记录每个元素对应的行号与列号；
步骤五，将步骤四中降序排序的元素按照排序顺序逐个累加，并统计已经累加的元素所对应的行号与列号，当累加的元素达到或者超过所述高峰小时总客流量的50%，或者统计的已经累加的元素所对应的行号与列号的数量达到或者超过所述需要设置跳站运行方向的公交线路沿线需要停靠的公交站点总数η的60%时，立即停止累加元素并记录此时统计的行号与列号；
步骤六，将步骤五中停止累加元素时统计的行号与列号升序排列，并将升序排列后的序号按照步骤二中公交站点的编号还原成公交站点名称，得到排序后的公交站点序列为公交线路跳站运行时需停靠的公交停靠站；
步骤七，当步骤五停止累加客流时，若累加的客流量达到或者超过高峰小时总客流量的50%，则公交线路的运营采取一班次公交车辆停靠全部公交站点，接下来一班次跳站运行的方式；否则，公交线路的运营采取两班次公交车辆停靠全部公交站点，接下来一班次跳站运行的方式。在本发明的优选实施方式中，所述步骤一中采集高峰小时该公交线路的乘客上下车数据，包括高峰小时该公交线路双向所有上车乘客的上车站点，并对应记录每位乘客的下车站点；所述步骤一中，筛选出与需要设置跳站运行方向相一致的乘客上下车数据，筛选原则为:当乘客的上车站点至下车站点的方向与需要设置跳站运行的公交运行方向相一致时，则筛选出该乘客的上下车数据；否则剔除该乘客的上下车数据。在本发明的优选实施方式中，所述步骤三中，利用步骤一筛选出的乘客上下车数据，构建高峰小时的乘客站点OD矩阵，包含以下步骤:
步骤(21)，初始化一个ηΧη的O矩阵，该O矩阵的行序号和列序号分别与步骤二中相同编号的公交站点 对应；
步骤(22)，构建高峰小时的乘客站点OD矩阵。对于每一个乘客的上下车数据，将站点OD矩阵中对应位置的元素值加I。其中，所述对应位置的行序号对应乘客的上车站点的编号，所述对应位置的列序号对应乘客的下车站点的编号。在本发明的优选实施方式中，所述步骤四中，将步骤三中高峰小时的乘客站点OD矩阵中的元素按元素值大小降序排序时，若出现元素值大小相同的情况，则根据该元素的行序号进行排序，行序号越小则该元素排序越靠前；若该元素的行序号大小也相同，则按照该元素的列序号进行排序，列序号越大则该元素排序越靠前。在本发明的优选实施方式中，所述步骤五中，统计已经累加的元素所对应的行号与列号，将行号与列号合并在一起无差别统计。并且，当出现已经统计过的行号与列号时，重复的行号与列号不在重复统计。本发明方法充分考虑高峰小时公交运行的实际特征与公交乘客的出行分布，结合公交乘客的出行分布确定高峰期公交线路跳站运行方案。通过公交线路有选择的停靠公交站点，降低公交站点处公交车辆停靠对公交系统及社会车辆运行的影响，提升公交系统的整体效率。
本发明与现有技术相比，具有以下优点:
第一，本发明方法提出的一种基于乘客出行分布的高峰期公交线路跳站运行方法可以有效缓解高峰小时公交站点处的公交车辆停靠对公交系统及社会车辆运行的影响，发明方法的实施效果好。第二，本发明方法在设计公交线路跳站方案按时，充分考虑乘客的出行分布与出行需求，尽可能在满足乘客出行需求的同时实施公交线路跳站运行，降低公交跳站方案对乘客出行的影响。第三，本发明方法不需要软件与硬件的二次投入，仅仅需要采集公交乘客的出行数据，发明方法的实施成本低。
图1为本发明方法的流程 图2为本发明方法实施时处理得到的公交站点编号表；
图3为本发明方法实施时处理得到的乘客站点OD矩阵；
图4为本发明方法实施时的OD矩阵元素值排序表。
具体实施例方式下面结合附图对本发明作更进一步的说明。如图1所示为一种基于乘客出行分布的高峰期公交线路跳站运行方法的总体流程图。下面结合图1对本发明方法作更进一步的说明。步骤一，采集高峰小时该公交线路的乘客上下车数据，并筛选出与需要设置跳站运行方向相一致的乘客上下车数据；
高峰小时该公交线路的乘客上下车数据可以采用多种方式获取，如人工跟车调查法、车载摄像法、小票法、GPS数据-1C卡刷卡数据推导法等。实际操作中推荐采用GPS数据-1C卡刷卡数据推导法，该方法具有数据获取简单、资金投入小，数据精度较高、后期处理容易等优点。进一步，采集高峰小时该公交线路的乘客上下车数据，包括高峰小时该公交线路双向所有上车乘客的上车站点，并对应记录每位乘客的下车站点；筛选出与需要设置跳站运行方向相一致的乘客上下车数据，其筛选原则为:当乘客的上车站点至下车站点的方向与需要设置跳站运行的公交运行方向相一致时，则筛选出该乘客的上下车数据；否则剔除该乘客的上下车数据。步骤二，将步骤一中所述需要设置跳站运行方向的公交线路沿线需要停靠的公交站点按照从前往后的顺序从I至η依次编号，其中，η为所述需要设置跳站运行方向的公交线路沿线需要停靠的公交站点总数；
步骤三，利用步骤一筛选出的乘客上下车数据，构建高峰小时的乘客站点OD矩阵，并累加OD矩阵中所有的元素值得到高峰小时总客流量；
进一步，利用步骤一筛选出的乘客上下车数据，构建高峰小时的乘客站点OD矩阵，包含以下步骤: 步骤(21)，初始化一个ηΧη的O矩阵，该O矩阵的行序号和列序号分别与步骤二中相同编号的公交站点 对应；
步骤(22)，构建高峰小时的乘客站点OD矩阵。对于每一个乘客的上下车数据，将站点OD矩阵中对应位置的元素值加I。其中，所述对应位置的行序号对应乘客的上车站点的编号，所述对应位置的列序号对应乘客的下车站点的编号。步骤四，将步骤三中高峰小时的乘客站点OD矩阵中的元素按元素值大小降序排序，并记录每个元素对应的行号与列号；
进一步，将步骤三中高峰小时的乘客站点OD矩阵中的元素按元素值大小降序排序时，若出现元素值大小相同的情况，则根据该元素的行序号进行排序，行序号越小则该元素排序越靠前；若该元素的行序号大小也相同，则按照该元素的列序号进行排序，列序号越大则该元素排序越靠前。步骤五，将步骤四中降序排序的元素按照排序顺序逐个累加，并统计已经累加的元素所对应的行号与列号，当累加的元素达到或者超过所述高峰小时总客流量的50%,或者统计的已经累加的元素所对应的行号与列号的数量达到或者超过所述需要设置跳站运行方向的公交线路沿线需要停靠的公交站点总数η的60%时，立即停止累加元素并记录此时统计的行号与列号；
进一步，统计已经累加的元素所对应的行号与列号，将行号与列号合并在一起无差别统计。并且，当出现已经统计过的行号与列号时，重复的行号与列号不在重复统计。步骤六，将步骤五中停止累加元素时统计的行号与列号升序排列，并将升序排列后的序号按照步骤二中公交站点的编号还原成公交站点名称，得到排序后的公交站点序列为公交线路跳站运行时需停靠的公交停靠站；
步骤七，当步骤五停止累加客流时，若累加的客流量达到或者超过高峰小时总客流量的50%，则公交线路的运营采取一班次公交车辆停靠全部公交站点，接下来一班次跳站运行的方式；否则，公交线路的运营采取两班次公交车辆停靠全部公交站点，接下来一班次跳站运行的方式。为说明本发明方法的实际效果，下面将结合实例验证予以说明。采用本发明方法，于2011年8月22日对江西省某城市一重要南北走向的公交线路的进行早高峰的乘客上下车数据采集，并筛选需要设计跳站运行方向(由北向南方向)的出行数据，完成本发明方法的步骤一。图2所示为按照步骤二要求对公交站点依次进行编号的站点-编号对应表。之后，按照步骤三构建高峰小时的乘客站点OD矩阵，如图3所示。通过累计可以得出，高峰小时总客流量为1032人次。乘客站点OD矩阵中的元素按元素值大小降序排序，并记录每个元素对应的行号与列号，完成步骤四的操作，之后进行步骤五。由图4可以看出，当累加至第十个降序排序的元素值时，统计已经累加的元素所对应的行号与列号的数量为11个，超过了需要设置跳站运行方向的公交线路沿线需要停靠的公交站点总数17的60%，停止步骤五的操作。按照步骤六的操作将这11个行号与列号升序排列，并将升序排列后的序号按照图2中公交站点的编号还原成公交站点名称，得到公交线路跳站运行时需停靠的公交停靠站为:“江轴-湖田-花家坪-市城管局-个体街-天泽医院-鸿运星城-公交公司-朝阳西路-人民家电-火车站”。由于此时累加的客流量未达到高峰小时总客流量的50%，根据步骤七，该公交线路由北向南方向高峰期将采用两班次公交车辆停靠全部公交站点，接下来一班次跳站运行的方式运营。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出:对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
权利要求
1.一种基于乘客出行分布的高峰期公交线路跳站运行方法，其特征在于，该方法包含以下步骤: 步骤一，采集高峰小时该公交线路的乘客上下车数据，并筛选出与需要设置跳站运行方向相一致的乘客上下车数据； 步骤二，将步骤一中所述需要设置跳站运行方向的公交线路沿线需要停靠的公交站点按照从前往后的顺序从I至η依次编号，其中，η为所述需要设置跳站运行方向的公交线路沿线需要停靠的公交站点总数； 步骤三，利用步骤一筛选出的乘客上下车数据，构建高峰小时的乘客站点OD矩阵，并累加OD矩阵中所有的元素值得到高峰小时总客流量； 步骤四，将步骤三中高峰小时的乘客站点OD矩阵中的元素按元素值大小降序排序，并记录每个元素对应的行号与列号； 步骤五，将步骤四中降序排序的元素按照排序顺序逐个累加，并统计已经累加的元素所对应的行号与列号，当累加的元素达到或者超过所述高峰小时总客流量的50%，或者统计的已经累加的元素所对应的行号与列号的数量达到或者超过所述需要设置跳站运行方向的公交线路沿线需要停靠的公交站点总数η的60%时，立即停止累加元素并记录此时统计的行号与列号； 步骤六，将步骤五中停止累加元素时统计的行号与列号升序排列，并将升序排列后的序号按照步骤二中公交站点的编号还原成公交站点名称，得到排序后的公交站点序列为公交线路跳站运行时需停靠的公交停靠站； 步骤七，当步骤五停止累加客流时，若累加的客流量达到或者超过高峰小时总客流量的50%，则公交线路的运营采取一 班次公交车辆停靠全部公交站点，接下来一班次跳站运行的方式；否则，公交线路的运营采取两班次公交车辆停靠全部公交站点，接下来一班次跳站运行的方式。
2.根据权利要求1中所述的一种基于乘客出行分布的高峰期公交线路跳站运行方法，其特征在于所述步骤一中，所述采集的高峰小时该公交线路的乘客上下车数据，包括高峰小时该公交线路双向所有上车乘客的上车站点，并对应记录每位乘客的下车站点。
3.根据权利要求1中所述的一种基于乘客出行分布的高峰期公交线路跳站运行方法，其特征在于所述步骤一中，筛选出与需要设置跳站运行方向相一致的乘客上下车数据，筛选原则为:当乘客的上车站点至下车站点的方向与需要设置跳站运行的公交运行方向相一致时，则筛选出作为该乘客的上下车数据；否则剔除该乘客的上下车数据。
4.根据权利要求1中所述的一种基于乘客出行分布的高峰期公交线路跳站运行方法，其特征在于所述步骤三中，利用步骤一筛选出的乘客上下车数据，构建高峰小时的乘客站点OD矩阵，包含以下步骤: 步骤(21)，初始化一个ηΧη的O矩阵，该O矩阵的行序号和列序号分别与步骤二中相同编号的公交站点对应； 步骤(22)，构建高峰小时的乘客站点OD矩阵，对于每一个乘客的上下车数据，将站点OD矩阵中对应位置的元素值加1，其中，所述对应位置的行序号对应乘客的上车站点的编号，所述对应位置的列序号对应乘客的下车站点的编号。
5.根据权利要求1中所述的一种基于乘客出行分布的高峰期公交线路跳站运行方法，其特征在于所述步骤四中，将步骤三中高峰小时的乘客站点OD矩阵中的元素按元素值大小降序排序时，若出现元素值大小相同的情况，则根据该元素的行序号进行排序，行序号越小则该元素排序越靠前；若该元素的行序号大小也相同，则按照该元素的列序号进行排序，列序号越大则该元素排序越靠前。
6.根据权利要求1中所述的一种基于乘客出行分布的高峰期公交线路跳站运行方法，其特征在于所述步骤五中，统计已经累加的元素所对应的行号与列号，将行号与列号合并在一起无差别统计；并且，当出现已经统计过的行号与列号时，重复的行号与列号不在重复统计。·
全文摘要
本发明公开了一种基于城市智能公交系统的公交站点OD获取方法，通过对城市智能公交系统所提供的公交运行与乘客IC卡刷卡数据的合理处理与正确匹配，获得乘客乘坐公交线路的站点刷卡OD矩阵。并以城市的IC卡刷卡数及公交系统运营收入为依据，按两者的比例扩样，最终获得站点OD矩阵。本发明方法充分考虑了乘客多次刷卡及线路间换乘等情况对站点OD的影响，并能很好的处理一次IC卡刷卡出行的数据。该发明方法便于计算、实用性强，可采用计算机程序实现站点OD获取的实时化、自动化与快速化，可为城市公交线网优化和规划、公交车辆调度方案的制定提供数据支撑，对改善城市公交现状具有重要意义。
文档编号G08G1/00GK103198645SQ20131009592
公开日2013年7月10日 申请日期2013年3月25日 优先权日2013年3月25日
发明者王炜, 华雪东, 胡晓健, 赵德 申请人:东南大学