[发明专利]一种基于仿真优化框架的定制公交规划方法

说明书

本发明涉及一种基于仿真优化框架的定制公交规划方法，可以给定制公交运营商提供运营规划的建议，精准服务需求用户、提高运营收益。具体实施方案是：通过传统公交刷卡数据挖掘定制公交潜在用户需求，同时根据站点客流特征，确定备选站点集合；考虑乘客出行时间、车辆容量、路径选择等约束，构建最大乘客服务人数和定制公交运营商运营收益的双目标优化模型；对乘客、车辆、站点与路径之间的匹配关系构建仿真流程；采用SBO框架对CB规划的整个流程进行优化，主要基于拉丁超立方体的解空间抽样、对初始解仿真结果拟合基于SVR的响应面模型，最后采用NSGA‑II算法进行响应面探索，得到最优规划方案。

技术领域

本发明涉及智能交通系统技术领域，特别涉及一种基于仿真优化框架的定制公交规划方法。

背景技术

交通供需不平衡导致了严重的交通拥堵以及交通安全和环境问题。为解决城市交通问题，发展公共交通等绿色交通模式是城市可持续发展的重要保障。随着中国基础设施建设的不断推进，城市公共交通系统基本完成了规模化覆盖，城市公交可达性显著提升。然而，目前，居民工作地与居住地分离的趋势越来越明显，有限的传统公共交通网络覆盖难以满足居民对更高效、舒适的通勤服务需求。

为了缓解人们出行多元化和传统公交模式单一化的矛盾，部分城市进行了大量的“新公交”探索。定制公交(Customized Bus,CB)是一种新型需求响应公交模式，它通过对相似的用户需求聚类来给乘客提供先进的、具有吸引力的用户导向服务。一般来说，乘客需要通过网络平台或手机等提供需求信息，定制公交供应商根据需求提供服务，定制公交的规划和运营是一个用户和供应商信息交互的过程。

自2013年，青岛市作为中国首个城市开通定制公交的城市以来，定制公交在中国已经发展了7年之久，开通和拟定开通的城市已达到50多个，每个城市的定制公交运营模式有其特色。以北京市定制公交为例，它大致分为两种运营模式：第一种为定制公交供应商根据乘客历史出行数据，提取通勤高峰时段和热点线路，为乘客提供具有明确上下车站点以及发车时间的线路开通信息，之后根据实际乘客出行情况可进一步调整的模式。第二种即为常见的用户和定制公交运营商网络平台的交互模式，通过预定信息来确定定制公交开行线路和上下车站点。

目前两种运营模式主要分阶段进行规划，即站点聚类、路线规划、时刻表确定。但该方法无法达到全局最优解。本发明建立了一个多目标规划模型，对潜在CB线路规划的各个阶段进行协同优化，以实现运营收益和服务人数最大的目标。同时构建了基于仿真优化(SBO)方法的CB规划框架(SBO-CB)，采用拉丁超立方体对解空间进行抽样，并对乘客、车辆、站点以及路径之间的匹配关系进行仿真，构建响应面模型，采用NSGA-Ⅱ算法对构建的响应面模型寻找帕累托解。最后，基于北京市7天的公交刷卡数据挖掘潜在定制公交线路，进而利用SBO-CB框架进行潜在线路规划的案例分析。结果表明，SBO-CB优化框架可以提供步行距离短且利润高的高效公交服务。

发明内容

运营定制公交是缓解乘客过高的旅行成本(在途时间、换乘等)和不舒适的乘车环境的重要措施。高效的定制公交运营方案既能够提高乘客的出行体验，又能够提高运营商的综合效益。本发明提供了一种基于仿真优化框架的定制公交规划方法，可以对定制公交线路规划的站点选择、路径选择以及时刻表规划等各个阶段进行协同优化，为定制公交运营商提供一定的理论指导。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

一种基于仿真优化框架的定制公交规划方法，包括以下步骤：

步骤1：将研究区域根据一定规则划分网格，统计每个网格间的OD量(起终点间的交通出行量)，当网格间的OD量大于定制公交线路开行标准时，在两个网格间构建潜在定制公交线路，为了尽可能的保证人群覆盖率，若达到定制公交线路开行标准的多个网格相邻，则将其合并同时进行运营规划；