[发明专利]一种基于大数据的地面公交固定线路时刻表的优化方法

权利要求书

1.一种基于大数据的地面公交固定线路时刻表的优化方法，其特征在于，通过以下步骤实现：

(1)根据道路信息，对目标线路中的站点信息进行筛选，提取出具体交通地点的GPS点坐标；通过对交通地点的GPS点坐标的中心坐标地图进行匹配，识别出所研究的目标线路的单趟公交车的GPS轨迹数据；

(2)针对所研究的目标线路，基于GPS轨迹数据提取出所有与目标线路有重合部分的公交线路即共线公交线路；对所有共线公交线路的IC卡刷卡数据、GPS轨迹数据进行收集；

(3)对步骤(2)收集的IC卡刷卡数据、GPS轨迹数据进行预处理，包括：清洗、转换和/或规约化处理；

(4)对公交车行驶方向进行标注，将步骤(3)预处理后的IC卡刷卡数据与预处理后GPS轨迹数据进行交叉匹配，并基于上下车时间记录校正上下车位置数据，得到精准的IC卡刷卡数据；

(5)针对既有公交线路，处理IC卡刷卡数据，得到OD客流数据，开展大样本个体统计分析，刻画群体乘客在共线公交线路之间的选择偏好，构建共线客流时空分配模型，预测不同调度计划下的共线公交线路的客流量；所述共线客流时空分配模型具体为：

其中，Q为一天运行时间内，目标线路所承载的总客流量；l为一天中的第l个时间段，l＝1,2,…,L；λ_lij为群体乘客在共线公交线路中在第l个时间段从i站到j站选择目标线路的偏好系数；i,j为公交停靠站点，i,j＝1,2,…,I；n_li为目标线路车辆在第l个时间段内到达第i站的车次；m_lij为其它共线公交线路在第l个时间段内到达第i站并经过j站的车次；

(6)结合步骤(5)预测的客流量，综合考虑客流量、运营效率目标及乘客舒适度、安全性的满载率约束，避开拥堵时段，调整公交运营时刻表；其中：α_p-α₀+d^--d⁺＝0，车辆在高峰期的满载率α_p可以通过以下公式计算：

其中，α₀为预设的期望满载率，d+≥0是正偏差变量，表示α_p超过α₀的部分；d-≥0是负偏差变量，表示α_p未达到α₀的部分；C为目标线路的公交车所能容纳的最大乘客数量；α_p为在l时段内车辆的满载率；f为站点，p为高峰期，p₁，p₂分别为早晚高峰期的时段集合，Q_lij为在目标线路第l个时间段内从第i站去往j站的乘客数量。

2.根据权利要求1所述的基于大数据的地面公交固定线路时刻表的优化方法，其特征在于：所述步骤(5)中所述刻画群体乘客在共线公交线路之间的选择偏好，具体为：基于历史数据，刻画群体乘客在共线公交线路之间的选择偏好系数为：

其中，λ_lij为群体乘客在共线公交线路中在第l个时间段从第i站到第j站选择目标线路的偏好系数；i,j为公交停靠站点，i,j＝1,2,...,I；n_li为目标线路的服务车辆在第l个时间段内到达第i站的车次；m_lij为除所优化线路的其它共线公交线路在第l个时间段内到达第i站并经过j站的车次；P_lij为所有共线公交线路在第l个时间段内从第i站并去往第j站的乘客总数。

3.根据权利要求1所述的基于大数据的地面公交固定线路时刻表的优化方法，其特征在于：通过车辆运行总时间最小化来提高运营效率目标：

其中，k为一天中发出的第k次车，k＝1,2,…,K；t_k,1为第k趟车在第一站的时刻即发出时间；t_k,I为第k趟车在第I站的时刻即到站时间。