均衡公交车乘客和私家车出行成本的公交专用道规划方法
【专利摘要】本发明涉及一种均衡公交车乘客和私家车出行成本的公交专用道规划方法，它根据道路条件、公交客流量条件和公交车流量条件备选公交专用道，形成公交车专用道形成网络组合，并求出每个公交专用道网络的公交车和私家车最优分配方案；然后再根据乘客节约的时间和私家车用户增加的时间差值最大的为最优的公交专用道网络，以达到均衡公交车乘客和私家车用户出行的相对于时间的成本利益，达到总体最优。因此，本发明从交通系统的视角来对整个城市道路网络进行总体设计与优化，找到较优的公交专用道设置方案。鉴于以上理由，本发明可以广泛用于智能交通领域。
【专利说明】均衡公交车乘客和私家车出行成本的公交专用道规划方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种公交专用道规划方法，特别是关于一种均衡公交车乘客和私家车 出行成本的公交专用道规划方法。
【背景技术】
[0002] 随着城市交通问题的日益严峻，优先发展公共交通已成为世界各国的共识。公交 专用道作为公交优先的一项重要措施，在缓解城市交通拥挤、节约能源、减少城市空气污染 等方面取得了不错的效果。
[0003] 设置公交专用道的目的是为落实公交优先的城市交通发展思路。但是，随着交通 网络在城市的覆盖率的显著提高，开辟公交专用道会造成社会车道条数的减少，通行能力 利用率的降低，并有可能增加私家车的平均延误率和交通系统的脆弱性。对交通资源的重 新分配还需要考虑私家车在失去部分道路使用权后对交通系统产生的影响。原本拥挤的路 段在设置公交专用道后将使私家车的行驶变的更加困难。改善一种交通方式的同时却使另 一种交通方式的行驶条件恶化，这不仅需要考虑出行者的出行方式选择，还要从交通系统 的视角来对整个城市道路网络进行总体设计与优化，找到较优的公交专用道设置方案。因 此，对公交专用道的网络设计是一个复杂的优化问题，并且随着城市的高速发展，公交专用 道网络优化问题已迫在眉睫。
【发明内容】
[0004] 针对上述问题，本发明的目的是提供一种均衡公交车乘客和私家车用户出行成本 的公交专用道规划方法。
[0005] 为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种均衡公交车乘客和私家车出行 成本的公交专用道规划方法，包括以下步骤：1)采集道路条件、公交客流量条件和公交车 流量条件；其中，道路条件是道路机动车道数；公交客流量条件是公交车的额定载客量、路 段单向平均公交车的客流量和当前每条线路公交车乘客的数量；公交车流量条件是路段 单向公交车流量；2)根据道路条件、公交客流量条件和公交车流量条件备选公交专用道， (M 1, M2,……，MJ，其中，M1是备选专用道路段I，M 2是备选专用道路段2，以此类推，M n是备选 专用道路段η;公交专用道网络组合总数况=?! +g +……+?：; 3)计算每个专用道网络 的最优公交分配方案；4)针对每个专用道网络的最优公交分配方案，计算每个最优公交分 配方案中使所有公交车乘客节约的总行程时间和所有私家车用户增加的总行程时间差值， 求出差值最大的为最优公交专用道。
[0006] 所述步骤3)包括以下步骤:Α、依据当前每条线路公交车乘客的数量，计算任意一 个公交专用道网络中的每条线路的公交车乘客拥挤度；Β、判断公交专用道网络中的每条线 路的公交车乘客拥挤度是否相等，若相等则进入下一步；否则，减少最小公交车乘客拥挤度 所在线路的公交车数目，增加最大公交车乘客拥挤度所在线路上的公交车数目，并返回步 骤A重新计算公交专用道网络中的每条线路的公交车乘客拥挤度；C、按照UE标准，并采常 用的Frank - Wolfe算法解决私家车出行交通网络，以实现每个公交专用道网络下均衡的 公交车和私家车分配方案；D、按照增量分配模型对公交车乘客进行分配，并判断公交乘客 分配方案前后两次是否重复，若重复则得出每个专用道网络的最优公交分配方案，否则将 每条线路的公交乘客数返回步骤A，重新计算每条线路的公交车乘客拥挤最大程度。
[0007] 所述步骤4)中，公交车乘客节约的总行程时间和所有私家车用户增加的总行程 时间差值的公式如下：max F = Zt-Zc^其中，F是整个交通网络出行时间收益，Zt是公交车乘 客平均节约时间，Γ是私家车用户平均增加时间。
[0008] 本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：本发明根据道路条件、公交客流 量条件和公交车流量条件备选公交专用道，形成公交车专用道形成网络组合，并求出每个 公交专用道网络的公交车和私家车最优分配方案；然后再根据乘客节约的时间和私家车用 户增加的时间差值最大的为最优的公交专用道网络，以达到均衡公交车乘客和私家车用户 出行的相对于时间的成本利益，达到总体最优。因此，本发明从交通系统的视角来对整个城 市道路网络进行总体设计与优化，找到较优的公交专用道设置方案。鉴于以上理由，本发明 可以广泛用于智能交通领域。
【专利附图】
【附图说明】
[0009] 图1是本发明的流程示意图
【具体实施方式】
[0010] 下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明：
[0011] 如图1所示，本发明包括以下步骤：
[0012] 1)采集道路条件、公交客流量条件和公交车流量条件；
[0013] 道路条件是道路机动车道数；
[0014] 公交客流量条件是公交车的额定载客量、路段单向平均公交车的客流量和当前每 条线路公交车乘客的数量；
[0015] 公交车流量条件是路段单向公交车流量。
[0016] 2)根据道路条件、公交客流量条件和公交车流量条件备选公交专用道，{Mi，M2，… …，MJ，其中，M 1是备选专用道路段1，M2是备选专用道路段2,以此类推，Mn是备选专用道 路段n;公交专用道网络组合总数ν=?：+?)+…·· +?：；
[0017] 备选公交专用道的原则如下：
[0018] Α、根据道路条件备选公交专用道的原则如下：
[0019] 设置公交专用道的路段，道路的物理条件必须满足一定的要求。一般设置公交专 用道的路段，机动车道数最小是单向三车道或者三车道以上。对于一些商业中心区，人流聚 集的地区，若开辟公交专用道的必要性很大，而道路较窄，达不到单向三车道以上，可以设 置公交专用路，在特定的时间段内路段内仅允许公交车辆使用，不允许私家车驶入。
[0020] Β、根据公交客流量条件备选公交专用道的原则如下：
[0021] 设置公交专用道的最终目的不是单纯地使公交车辆得到优先，而是使选择公交作 为出行方式的人得到优先。所以在选择实施公交专用道时，应重点考虑公交客流量大的路 段。根据公交车的额定载客量和公交专用道的通行能力，设置公交专用道的客流量条件是 路段单向平均公交车的客流量达到2000人次/小时。
[0022] C、根据公交车流量条件备选公交专用道的原则如下：
[0023] 公交车流量的大小，是决定是否应该设置公交专用道的因素之一。若公交车的流 量较小，单独开辟出一条车道给公交车专门使用会造成该车道能力的大量浪费，在这种情 况下就没有必要设置公交专用道。一般来说在单向公交车流量达到50辆/小时的情况下， 就可以考虑设置公交专用道，在公交车流量非常大的路段，道路条件允许的条件下，可以把 单方向的两条车道划为公交专用道。
[0024] 3)计算每个专用道网络的最优公交分配方案，其包括以下步骤：
[0025] A、依据当前每条线路公交车乘客的数量，计算任意一个公交专用道网络中的每条 线路的公交车乘客拥挤度，其过程如下：
[0026] 公交专用道网络中任意一条公交车运行线路k(以下简称线路k)的最大公交车乘 客拥挤度S:
[0027]
【权利要求】
1. 一种均衡公交车乘客和私家车出行成本的公交专用道规划方法，包括以下步骤： 1) 采集道路条件、公交客流量条件和公交车流量条件；其中，道路条件是道路机动车 道数；公交客流量条件是公交车的额定载客量、路段单向平均公交车的客流量和当前每条 线路公交车乘客的数量；公交车流量条件是路段单向公交车流量； 2) 根据道路条件、公交客流量条件和公交车流量条件备选公交专用道，{Mi，M2,…… ，Mn}，其中，M 1是备选专用道路段1，M2是备选专用道路段2,以此类推，M1^备选专用道路 段n ;公交专用道网络组合总数iV = C： +0 +……+C: 3) 计算每个专用道网络的最优公交分配方案； 4) 针对每个专用道网络的最优公交分配方案，计算每个最优公交分配方案中使所有公 交车乘客节约的总行程时间和所有私家车用户增加的总行程时间差值，求出差值最大的为 最优公交专用道。
2. 如权利要求1所述的均衡公交车乘客和私家车出行成本的公交专用道规划方法，其 特征在于：所述步骤3)包括以下步骤： A、 依据当前每条线路公交车乘客的数量，计算任意一个公交专用道网络中的每条线路 的公交车乘客拥挤度； B、 判断公交专用道网络中的每条线路的公交车乘客拥挤度是否相等，若相等则进入下 一步；否则，减少最小公交车乘客拥挤度所在线路的公交车数目，增加最大公交车乘客拥挤 度所在线路上的公交车数目，并返回步骤A重新计算公交专用道网络中的每条线路的公交 车乘客拥挤度； C、 按照UE标准，并采常用的Frank - Wolfe算法解决私家车出行交通网络，以实现每个 公交专用道网络下均衡的公交车和私家车分配方案； D、 按照增量分配模型对公交车乘客进行分配，并判断公交乘客分配方案前后两次是否 重复，若重复则得出每个专用道网络的最优公交分配方案，否则将每条线路的公交乘客数 返回步骤A，重新计算每条线路的公交车乘客拥挤最大程度。
3. 如权利要求1或2所述的均衡公交车乘客和私家车出行成本的公交专用道规划方 法，其特征在于：所述步骤4)中，公交车乘客节约的总行程时间和所有私家车用户增加的 总行程时间差值的公式如下：max F = Zt-Zc^其中，F是整个交通网络出行时间收益，Zt是公 交车乘客平均节约时间，是私家车用户平均增加时间。
【文档编号】E01C1/00GK104499393SQ201410776449
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年12月11日 优先权日:2014年12月11日
【发明者】姚宝珍, 王喆, 张明恒, 王帅 申请人:大连理工大学