[发明专利]基于起讫点距离的城市公交最优收费结构的收费确定方法

摘要

本发明公开了一种基于起讫点距离的城市公交最优收费结构的收费确定方法，并提出一系列相应的评估模型和最优收费结构计算算法，包括：(1)对现有的城市公交票制模式进行了详细的总结和分析，并指出个票价结构的优缺点和适用范围，在此基础上，提出并分析了考虑起讫点间欧氏距离的基于距离的票价结构；(2)在评价模型中，利用博弈理论描述政府、企业和乘客间三方博弈的过程，构建了上层模型为企业最大收益，下层模型为弹性需求下的Logit客流分配模型；(3)采用遗传算法对该模型进行了求解，模型和算法均通过小型公交网络进行了验证分析。

主权项

一种基于起讫点距离的城市公交最优收费结构的收费确定方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一：根据城市公交网络的站点和路线，建立公交网络拓扑图；步骤二：根据所述步骤一中建立的公交网络拓扑图，确定待定价的公交线路及该线路所包含的所有站点之间的直线距离、发车频率、每小时的发车数量、站点间的行驶时间，确定该线路从起点到终点运营一次的固定成本C₀、运营成本C₁、与流量相关的拥堵成本C₂，确定公交规制成本C_R及规制利润率r，以及公交网络拓扑图中的潜在最大需求量离散参数β、乘客的时间价值λ和乘客对最小出行费用的敏感度β；步骤三：将所述步骤二中确定的除“所有站点之间的直线距离、发车频率、相邻站点间的行驶时间”之外的参数代入由上层模型、约束条件和下层模型组成的以下城市公交最优收费结构双层规划模型：上层模型：$\begin{array}{c}\underset{\mathrm{\τ}}{\max }Z(\mathrm{\τ},q(\mathrm{\τ}),h(\mathrm{\τ}\left)\right)=\underset{w\∈W}{\Σ}{\mathrm{\τ}}_k^w{h}_k^w-\[\underset{l\∈L}{\Σ}\left(C_0+C_1\·T_l\·N_l\right)+\underset{w\∈W}{\Σ}{C}_2{h}_k^w\]\\ +\underset{w\∈W}{\Σ}\[{\mathrm{\τ}}_{cr}\left(1+r\right)-\stackrel{\‾}{\mathrm{\τ}}\]\·q_w\left(\mathrm{\τ}\right)\end{array}$约束条件：$q_w=\underset{k\∈K}{\Σ}{h}_k^w$τ_min≤τ≤τ_max$C_R(1+r)-\stackrel{\‾}{\mathrm{\τ}}\≥0;$下层模型：$c_k^w=\underset{w\∈W}{\Σ}\underset{k\∈K}{\Σ}\underset{s\∈S}{\Σ}(t_{s,k}^w+w_{s,k}^w+{\mathrm{\λ\τ}}_{s,k}^w)$$P_k^w=\frac{\exp (-{\mathrm{\θc}}_k^w)}{\underset{k\∈K}{\Σ}\exp (-{\mathrm{\θc}}_k^w)}$$S_w=E\[\underset{k\∈K}{\min }\left(c_k^w\right)\]=-\frac{1}{\mathrm{\θ}}\ln \underset{k\∈K}{\Σ}\exp (-{\mathrm{\θc}}_k^w)$$q_w=q_w^0-{\mathrm{\βS}}_w$$h_k^w=q_w{P}_k^w$其中，和分别表示起讫点对w中使用路径k的票价和流量，T_l和N_l分别表示路线L行驶完全程的总时间和每小时的发车数量，q_w表示起讫点对w间的客流需求量，表示平均票价，τ_min和τ_max分别表示票价的上、下限，表示起讫点对w中使用路径k的广义费用，分别表示起讫点对w间使用路径k中路段s的车辆行驶时间、等待时间和票价，表示起讫点对w间使用路径k的概率，S_w表示乘客期望最小出行成本；步骤四：将所述步骤二中确定的所有站点之间的直线距离、发车频率、相邻站点间的行驶时间代入改进的遗传算法，求解所述城市公交最优收费结构双层规划模型，最终得到基于起讫点距离的最优收费方案。