基于多目标的突发事件下公交应急规划最优路径选择方法与流程

本发明涉及交通规划，具体涉及基于多目标的突发事件下公交应急规划最优路径选择方法。

背景技术：

1、在发生突发情况时，管理者应对突发事件时推出公交线路调整方案仍依赖主观经验进行决策。通过本研究中构建的基于多目标的突发事件下公交规划最优路径选择方法，通过快速指挥和调配运力，有效缓解突发事件对居民规律出行的影响，助力保障城市公共交通的稳定性。应急事件包括但不限于：超标洪涝灾害、重大节日、大型活动/赛事、疫情以及其他突发应急事件等；按处理方式分为客流疏散类和绕行避让类。

2、第1步：采集公交客流大数据、车辆运营和沿线站点等基础设施数据以及突发事件情况；第2步：基于非线性规划方法构建考虑乘客出行成本和公交运营成本的目标函数，以乘客最大换乘次数、公交线路的最大载客限制、发车间隔及满载率4个方面为约束；第3步：将第1步中采集的多源数据，代入第2步中的非线性模型和约束中，探索公交出行线路停运、截短、绕行、甩站或调频一种或多种举措融合的突发事件下公交线路调整方案。该方法综合考虑突发事件性质、乘客最大换乘次数、公交线路的最大载客限制、发车间隔及满载率，解决了面对管控时，决策主观性强且评估标准不同意、评估体系独立等内生性弊端，辅助管理者对最优出行方案进行决策。

3、突发事件对公交运营成本产生较大影响，现阶段由于缺乏统一的测算模型，给政府做公平、公正的审批决策带来一定困难。因此，亟需设计一种综合考虑平衡公交运营成本与效益以及公交线路服务质效的突发事件影响背景下的公交最有路径选择方法，为行业运营企业快速提供一个高效、高质、低耗费的线路选择方案。

4、针对不同的站点状态所相应建立突发事件影响范围下的线路公交出行规划方案，在不考虑公交的人车资源约束，将由于路径选择策略而导致的经济效益损失、绕行站点营运收益的加权求和作为目标函数，最小者即为最优路径选择策略，结合实际情况，确定路径选择策略。上述技术方案中，均未考虑乘客体验，创新性地在模型中加入乘客公交出行依赖度参数，即以该公交站点为o点或d点等有规律性出行特性的人群，当取消站点后，依赖人群的乘坐意愿降低，动态表征由于路径变更导致的客流流失情况。

技术实现思路

1、为了解决上述现有技术存在的不足，本发明提供基于多目标的突发事件下公交应急规划最优路径选择方法。

2、本发明提出的技术方案为：

3、基于多目标的突发事件下公交应急规划最优路径选择方法，包括：

4、巡检人员通过移动终端接收突发事件通知并上传突发事件详情至云端监管平台；

5、云端监管平台确认收到突发事件反馈后启动突发事件处置流程；

6、根据突发事件影响情况和站点需求综合研判，得到突发事件影响下的站点运营状态；

7、根据突发事件影响下的站点运营状态构建公交线路最优路径选择方案的目标函数；

8、确定公交线路最优路径选择方案的目标函数的约束条件；

9、通过蒙特卡洛算法对公交线路最优路径选择方案的目标函数进行模拟，得到突发事件影响下的公交线路最优路径。

10、作为本发明的进一步技术方案为，所述巡检人员通过移动终端接收突发事件通知并上传突发事件详情至云端监管平台；

11、具体包括：巡检人员通过移动终端接收到突发事件通知后，出发前往目的地，移动终端上的巡检app同步定位记录人员的实时位置和/或活动轨迹，通过移动端将突发事件详情、记录人员的实时位置、活动轨迹回传至云端监管平台。

12、作为本发明的进一步技术方案为，所述云端监管平台确认收到突发事件反馈后启动突发事件处置流程；具体包括：

13、云端监管平台接收到巡检人员通过移动终端发送的突发事件详情并进行确认，按照接收到的突发事件详情及下发的突发事件顺序下发突发事件管理任务。

14、进一步的，所述突发事件管理任务包括：

15、云端监控平台对突发事件的影响区域进行划定；

16、获取影响区域内的各站点历史客流数据和巡检人员回传的突发事件详情；

17、计算站点出行需求初始化数据，以及突发事件影响区域内的基础设施信息。

18、作为本发明的进一步技术方案为，所述根据突发事件影响情况和站点需求综合研判，得到突发事件影响下的站点运营状态；具体包括：

19、根据公交线路运行状态，得到突发事件影响下的站点运营状态；

20、根据站点需求，对突发事件影响下的站点运力进行调频确定线路选择方案；

21、根据站点运营状态和线路选择方案构建公交线路最优路径选择方案的目标函数。

22、进一步的，所述根据公交线路运行状态，得到突发事件影响下的站点运营状态；具体包括：

23、判断突发事件影响下公交线路的站点是否为可途径；

24、如果站点为途径站点，则判断站点是否为可运营；如果站点为可运营，则执行甩站策略；如果站点不可运营，则保持原状态；

25、如果站点为不可途径站点，则判断站点是否为首末站；如果站点是首末站，则执行截短策略，如果站点不是首末站，则执行绕行策略；

26、根据站点实际情况形成线路方案。

27、进一步的，所述根据站点需求，对突发事件影响下的站点运力进行调频确定线路选择方案；具体包括：

28、通过公交站台布设的客流采集模块获取实时乘客数据；

29、云端监管平台获取车辆拥挤度数据；

30、判断运力与客流需求是否匹配；

31、如果匹配，则执行频率不变策略；

32、如果不匹配，则判断客流需求变化情况，当客流需求变化增加时，执行增频策略，当客流需求变化减少时，执行降频策略。

33、作为本发明的进一步技术方案为，所述根据站点运营状态和线路选择方案构建公交线路最优路径选择方案的目标函数；具体包括：

34、公交线路最优路径选择方案的目标函数为：

35、minz＝z1+z2；

36、其中，

37、

38、

39、

40、式中：minz表示公交线路不同选择方案的综合成本；z1表示乘客出行成本，包括候车时间成本和乘车时间成本，且假定站点乘客到达率λij和公交车发车间隔时间fk为常数；z2表示突发事件影响背景下不同路径选择方案的经济效益损失成本，主要包括发车频率调整成本、站点停运客流损失成本和绕路成本；α和β分别为站点营运状态和线路运行状态的调节因子；

41、表示线路k的公交车从起讫点间的行驶时间，为常数；

42、t表示乘客的平均上下车时间，为常数；

43、表示线路k上平均每个公交车的载客人数；

44、δjk表示每天线路k的发车频率的差值，即研究时间段内的发车数量差；

45、cp为乘客的乘车费用；

46、crun为绕路的行驶成本；

47、为表示为绕路距离。

48、进一步的，所述cp为乘客的乘车费用为2元/人；crun为绕路的行驶成本为电动公交车，根据电动公交车额定行驶能耗，设定该参数为0.8元/公里。

49、作为本发明的进一步技术方案为，所述确定公交线路最优路径选择方案的目标函数的约束条件；具体包括：乘客最大换乘次数、公交线路的最大载客限制、发车间隔及满载率四个方面的约束；

50、第一条约束，乘客的最大换乘次数为：

51、

52、其中，表示线路k；

53、第二条约束，公交线路的最大载客限制的约束表达式如下：

54、

55、第三条约束，发车间隔的约束表达式如下：

56、tmin≤ti≤tmax；

57、其中，tmin为最小的发车间隔，单位为min；tmax为最大发车间隔，单位为min；

58、第四条约束，满载率约束时如下：

59、

60、pmax为每辆公交车辆相对应的额定最大载客量，人/车。

61、本发明的有益效果为：

62、本发明针对不同的站点状态建立突发事件影响范围下的线路公交出行规划方案，结合公交的人车资源约束，将由于路径选择策略而导致的经济效益损失、绕行站点营运收益的加权求和作为目标函数，最小者即为最优路径选择策略，结合实际情况，确定路径选择策略。通过考虑乘客体验，结合乘客出行成本和公交运营成本的最优路径目标函数，并采用蒙特卡洛算法进行模拟，确定突发事件影响下的公交线路最优路径方案。