一种模块化公交运行动态编组方法、系统、装置及介质

本发明涉及公交车编组，尤其涉及一种模块化公交运行动态编组方法、系统、装置及介质。

背景技术：

1、在城市公交系统中，单个大型公交车因为载客量不足而造成的能源浪费现象普遍存在，另一方面，由于公交车数量有限，乘客需求经常得不到充分满足。同时公交车之间独立运行，信息采集和通信困难，道路资源利用率较低。模块化公交可通过不同功能车厢间的拆卸和重新组装，实现动态编组，协调车辆的运行，但目前尚缺乏一个能平衡流量需求，优化供给形式的公交车编组方法，同时实现车辆运行过程中无缝换乘和门到门服务。

技术实现思路

1、为至少一定程度上解决现有技术中存在的技术问题之一，本发明的目的在于提供一种模块化公交运行动态编组方法、系统、装置及介质，根据模块化公交运行特点和实时需求信息，动态调整模块化公交的编组类型，提升乘客换乘效率、减少等待时间、提升公交整体上座率，从而节约运营成本，实现模块化公交绿色高效运行。

2、本发明所采用的技术方案是：

3、一种模块化公交运行动态编组方法，包括以下步骤：

4、采集模块化公交线路和初始区间各站点的乘客需求，以及将公交线路上各站点划分为多个行驶区间；

5、根据行驶区间的需求情况进行模块化公交编组，其中车厢按功能分为驱动车厢、灵活车厢和换乘车厢，初始编组中至少配备一个驱动车厢；

6、初始编组出发后，采集下一个行驶区间中各站点的乘客需求数据，基于采集到的乘客需求数据，在行驶区间交替处根据预设目标进行车厢调度和动态编组；

7、各车厢根据指令在行驶区间交界处进行拆分和组合，实现当前最优运行目标下的车队编组，继续下一区间，直到完成当前线路的运行。

8、进一步地，所述采集模块化公交线路和初始区间各站点的乘客需求，以及将公交线路上各站点划分为多个行驶区间，包括：

9、通过视频监控设备、站点历史数据或者app预定信息，采集模块化公交线路和初始区间各站点的实时乘客需求；

10、根据历史出行od、实时乘客需求、客流量、区间内门服务需求，将公交线路上的各站点按照顺序划分为多个站与站间的行驶区间；其中，行驶区间定义为线路中站与站间的区域，将每个站与站间区域按照各服务类型的繁忙程度划分为站繁忙行驶区间、门繁忙行驶区间、繁忙行驶区间以及非繁忙行驶区间；

11、根据站点和初始编组运输能力，合并相同繁忙程度的站间行驶区间得到模块化公交编组行驶区间。

12、进一步地，三种车型的功能具体如下：

13、驱动车厢：模块化公交的动力车厢，其只能在公交主干线上行驶，载客人数固定；客流较少时可以作为换乘车厢供乘客行驶中换乘；

14、灵活车厢：在公交支线上行驶，按照乘客需求匹配目的地，实现门到门的公交服务；可在公交干线上与换乘车厢之间进行灵活拆分和组合，实现无缝换乘和减少能源消耗，实现模块化公交换乘的灵活编组；具有驱动车厢同样的驱动系统，干线上接入驱动车厢编组后，驱动系统自动断开；

15、换乘车厢：只能在公交主干线上行驶，可与驱动车厢组合，提升模块化公交干线载运能力；换乘车厢另一主要作用为：连接灵活车厢实现乘客行驶中换乘，或用于车辆运行过程中暂时容纳换乘乘客，直至乘客换乘至下一个灵活车厢前往门目的地，实现模块化公交换乘灵活编组；换乘车厢具有较低规格的驱动系统，接入驱动车厢后，驱动系统自动断开。

16、进一步地，所述根据行驶区间的需求情况进行模块化公交编组，包括：

17、a1、获取模块化公交所运行线路的历史需求数据和实时需求；

18、a2、初始编组的载运量，表达式如下：

19、

20、式中，α为需求记录系数；wh,t为历史数据中t时段乘客需求，nt为历史数据总条数；ws为该模块化公交运行站点集合s中每个站点在发车时刻的乘客需求，ns为线路中站点总数；

21、a3、根据载运量cinitial及各车型的额定载运量，组合驱动车与换乘车，形成初始编组；初始编组遵循以下条件：

22、cinitial≤cdrive+nt×ctransit

23、式中，其中，cdrive表示驱动车载运量，ctransit为换乘车载运量，nt为换乘车数量；

24、a4、获得由1架次驱动车厢和nt辆换乘车厢组成的初始编组。

25、进一步地，所述初始编组出发后，采集下一个行驶区间中各站点的乘客需求数据，基于采集到的乘客需求数据，在行驶区间交替处根据预设目标进行车厢调度和动态编组，包括：

26、模块化公交初始编组出发后，继续采集下一个行驶区间各站点的乘客需求数据；

27、以实现最小化乘客站点等待、换乘等待时间和最大化上座率为目标进行车厢调度和动态编组；

28、确定车辆编组长度、载运量限制，以满足门与站服务需求和换乘需求的约束条件。

29、进一步地，所述预设目标的表达式为：

30、

31、对于乘客pi而言，其候车时间的计算公式为：

32、

33、行驶区间内，模块化公交编组载运量ctotal的计算公式为：

34、

35、对于乘客pi而言，乘客换乘等待时间为乘客需要进入换乘车厢或驱动车厢等待灵活车，到灵活车接驳完成乘客换乘的时间，其计算公式为：

36、

37、其中，表示为编组中驱动车厢数，表示单个驱动车厢载运量，表示编组中换乘车厢数，表示单个换乘车厢载运量，表示编组中灵活车厢数，表示单个灵活车厢载运量；np表示行驶区间内所有乘客需求数，toff-transit表示换乘乘客结束换乘等待的时刻，ton-transit表示换乘乘客开始等待换乘的时刻。

38、进一步地，所述约束条件为：

39、每个车队编组要求有且仅有一个驱动车厢；车队编组的额定载客量大于乘客需求量；车队编组灵活车载客量满足换乘乘客需求；出于道路安全考虑，车队最大编组长度不能超过阈值；约束条件的表达式为：

40、

41、其中，为行驶区间内所有换乘需求数；nmax为编组车队最大长度限制。

42、本发明所采用的另一技术方案是：

43、一种模块化公交运行动态编组系统，包括：

44、数据采集模块，用于采集模块化公交线路和初始区间各站点的乘客需求，以及将公交线路上各站点划分为多个行驶区间；

45、公交编组模块，用于根据行驶区间的需求情况进行模块化公交编组，其中车厢按功能分为驱动车厢、灵活车厢和换乘车厢，初始编组中至少配备一个驱动车厢；

46、动态编组模块，用于初始编组出发后，采集下一个行驶区间中各站点的乘客需求数据，基于采集到的乘客需求数据，在行驶区间交替处根据预设目标进行车厢调度和动态编组；

47、公交运行模块，用于各车厢根据指令在行驶区间交界处进行拆分和组合，实现当前最优运行目标下的车队编组，继续下一区间，直到完成当前线路的运行。

48、本发明所采用的另一技术方案是：

49、一种模块化公交运行动态编组装置，包括：

50、至少一个处理器；

51、至少一个存储器，用于存储至少一个程序；

52、当所述至少一个程序被所述至少一个处理器执行，使得所述至少一个处理器实现上所述方法。

53、本发明所采用的另一技术方案是：

54、一种计算机可读存储介质，其中存储有处理器可执行的程序，所述处理器可执行的程序在由处理器执行时用于执行如上所述方法。

55、本发明的有益效果是：本发明采集了实时全面的公交需求，实现了需求响应的公交动态编组。同时设计了乘客在车辆运行过程中通过车厢动态换乘的模式，提供了门到门的公交服务。本发明可为公交车的编组提供更高效和节能的方案，提升公交运营的运输效率和服务效益，降低运力浪费，具有实际推广价值。