[发明专利]一种基于期望行驶成本的公交车辆停车场选址方法

说明书

本发明涉及一种基于期望行驶成本的公交车辆停车场选址方法。基于城市交通路网数据，计算获得公交首末站与候选车辆停车场之间直达、只经停加油站、只经停维修保养场和同时经停加油站和维修保养场这4种情况的最小成本路径，构建其最小成本距离矩阵，在计算各个公交首末站对异地停车需求、公交车辆往返公交首末站和车辆停车场过程中加油和维修保养概率、公交部门对车辆停车场建设成本和车辆往返公交首末站和停车场的时间成本之间的偏好基础上，构建复合成本最优的设施布局的全局优化算法，计算在公交线路新能源背景下最优的公交车辆停车场数量及选址，以及在此结果下的各公交首末站不同类型车辆的停车安排。

技术领域

本发明涉及一种基于期望行驶成本的公交车辆停车场选址方法，属于大数据分析技术领域。

背景技术

公交系统是城市居民出行重要的出行方式，对城市日常运行具有极为重要的意义，是城市空间相互连接的纽带。公交系统能够便捷有效地提高城市居民的出行速度，扩大居民的出行范围，是城市得以持续扩张的重要保障。在快速城镇化的进程中，随着城市的不断发展和城市人口的上升，城市的公交系统变得越来越庞大和复杂，随着公交线路数量不断上升，公交班次间隔和重点地区正点率要求不断提高，公交车辆的保有量持续膨胀，公交线路的首末站无法直接承载其线路上所有公交车辆，需要在其首末站周边开辟新的公交车辆停车场，即无法在首末站停车的车辆夜间需要到异地停车场停车。但是，停车场的选址涉及到多方面的因素，首先，在城市环境中的设施区位选址受道路网、城市土地利用规划及地价等多方面因素影响，无法自由选址；其次，停车场选址涉及其与公交首末站、加油站、维修保养场间通行成本与时耗；再次，公交车辆加油充电和维修保养行为在统计上是随机的，为停车场的选址带来了不确定性。基于此，本发明设计了一种基于期望行驶成本的公交车辆停车场选址方法，基于道路交通网的行驶时间成本获得候选停车场与公交首末站、加油站和车辆维修保养场之间的成本距离，综合考虑公交车辆异地停车需求、公交车辆加油充电和维修保养概率、候选公交车辆停车场建设成本等因素的复合成本最优设施布局及优化算法，获得公交车辆停车场的需求数量及最优选址，也可实现在现有公交车辆停车场位置基础上的进一步优化。

中国专利公开号CN 112750063 A公开了一种基于随机规划的公交车队设施选址-路径规划-调度方法，着重车辆充能站点的选址，本发明考虑车辆的加油和维修保养场都是在现有的加油站和维修保养场基础上实现公交车辆异地停车场选址的全局和局部优化，并不涉及对加油站和维修保养场的选址优化，也不涉及对车辆调度的优化。学术论文《城市公交停保场选址模型研究》建立的多目标优化的城市公交停保场选址模型，当并未考虑加油站和维修保养场对停车场选址的影响。

对比已有的相关研究和专利，本发明的主要创新是在已有加油站和维修保养场空间布局的基础上，设计设施区位选址算法，以CES函数建立的复合成本为优化目标，建立公交车停车场选址优化模型，对公交车辆异地停车场数量及其选址进行全局/局部优化。

发明内容

本发明的目的是利用道路交通网的行驶时间成本，计算候选公交车辆停车场与公交首末站、加油站和车辆维修保养场之间的成本距离，在分析各个公交首末站的车辆异地停车需求的基础上，计算公交车辆停车场的最优选址，可在现有公交车辆停车场的基础上进行进一步优化。为了达到上述目的，本发明提供了一种多目标复合成本最优设施布局算法，包括以下步骤：

步骤1、从城市管理部门和公交系统管理部门获取公交车辆停车场相关的空间位置、容量、建设成本等，公交线路首末站相关的位置、运营线路、在册车辆等信息，及城市土地利用数据、分等级道路网络数据等基础数据，首先计算其异地停车需求，并通过已有车辆加油、充电、保养频次计算公交车往返首末站和车辆停车场过程中需要加油和车辆维修保养的概率，及停车场内充电需求；

步骤2、针对每个公交线路首末站和候选公交车辆停车场，以通行时间为成本，计算其在道路交通网中的最小成本距离，考虑车辆直接往返首末站和停车场、车辆在往返过程中加油、车辆在往返过程中维修保养、车辆在往返过程中同时加油和维修保养这4种可能出现的情况，分别计算其最小成本距离；