基于复杂网络理论的城市公共交通网络优化研究方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114117700A(43)申请公布日2022.03.01(21)申请号202111429682.4G06F111/04(2020.01)(22)申请日2021.11.29G06F111/08(2020.01)(71)申请人吉林大学地址130012吉林省长春市前进大街2699号(72)发明人林忠义刘华胜李津赵淑芝(74)专利代理机构北京华际知识产权代理有限公司11676代理人万长鑫(51)Int.Cl.G06F30/18(2020.01)G06F30/27(2020.01)G06Q10/04(2012.01)G06Q50/30(2012.01)G06N3/00(2006.01)权利要求书7页说明书12页附图3页(54)发明名称基于复杂网络理论的城市公共交通网络优化研究方法(57)摘要本发明属于城市公共交通系统技术领域，具体为基于复杂网络理论的城市公共交通网络优化研究方法，包括步骤1：首先计算乘客出行成本，并将其作为出行阻抗添加到网络中；步骤2：然后依据出行阻抗对乘客选择出行路径的概率进行计算从而获得不同路段的客流需求，将出行阻抗及客流需求和公共交通的客运能力作为权值添加到网络之中并依据权值改进网络全局效率的计算方式；步骤3：最后以网络全局效率为目标函数建立公共交通网络优化模型并以将蚁群算法改进用于求解，其设计合理，提高城市公共交通效率，最终缓解城市公交线路布局不合理、公交系统运行效率低的问题。CN114117700ACN114117700A权利要求书1/7页1.基于复杂网络理论的城市公共交通网络优化研究方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤1：首先计算乘客出行成本，并将其作为出行阻抗添加到网络中；步骤2：然后依据出行阻抗对乘客选择出行路径的概率进行计算从而获得不同路段的客流需求，将出行阻抗及客流需求和公共交通的客运能力作为权值添加到网络之中并依据权值改进网络全局效率的计算方式；步骤3：最后以网络全局效率为目标函数建立公共交通网络优化模型并以将蚁群算法改进用于求解。2.根据权利要求1所述的基于复杂网络理论的城市公共交通网络优化研究方法，其特征在于：所述步骤1利用广义成本综合考虑公交出行从始发地到目的地的各种主要因素的阻抗，广义出行成本可表示为：综合出行成本＝候车时间+乘车时间+换乘时间乘客在站点的候车时间xa是一个不确定的数值，该时间主要与乘客换乘次数与车辆到站车头时距概率分布有关，当乘客选择的路线无需换乘时，若线路a车辆到站服从均匀分布，则候车时间最大为线路a车辆车头时距ha，最小为0，候车时间的概率密度分布函数为：候车时间xa的分布函数为：当乘客换乘次数为1时，假设乘客乘坐线路a后换乘线路b，线路a和线路b的候车时间分别为xa和xb，车头时距分别为ha和hb(hb＞ha)，设总候车时长为z，则z＝xa+xb，假设线路a和线路b均为均匀到达分布，候车时间xa和xb的概率密度函数可以分别表示为：依据卷积公式可得，候车总时间z的概率密度函数为：z取值不同概率密度函数也不同，xa应满足：0≤xa≤ha，z‑hb≤xa≤z，在xOz平面上可以根据阴影部分fz(z)可以根据z的取值分为三部分：求积分后fz(z)计算公式为：2CN114117700A权利要求书2/7页当乘客换乘次数为2时，可以先计算前两条线路候车时间概率密度函数，在依据卷积公式计算候车总时间概率密度函数。3.根据权利要求1所述的基于复杂网络理论的城市公共交通网络优化研究方法，其特征在于：所述步骤2中乘客的乘车时间主要为车辆行驶时间，当公共交通线路为轨道交通时，列车与其他社会车辆分离，互不影响，道路环境不影响车辆运行，此时车辆的行驶速度等于设计行驶车速vs，交叉口延误为0；常规公交车辆在行驶时与社会车辆混行，行驶速度会受到道路环境的影响，假设α为该路段拥挤系数，道路畅通时为1，交叉口延误与社会车辆相同，常规公交车辆的行驶速度可以表示为α·vs；对于轨道交通，相邻节点间的列车行驶时间为：其中：dod——节点o至节点d路段长度，单位：km；vs——公共交通车辆行驶速度，单位：km/h；T——轨道交通车辆停靠时间，单位：h；——节点o至节点d线路l车辆的行驶时间，单位：h。对于常规公交，相邻节点间的车辆行驶时间为：其中：αod——节点o至节点d路段拥挤系数；——节点o线路l车辆停靠时间，单位：h；——节点o至节点d线路l车辆的行驶时间，单位：h。将节点间车辆行驶时间、节点延误及交叉口延误相加即为相邻节点间连边阻抗：其中：Zo——节点o和节点d连边的阻抗；β——类别参数，若连边属于轨道交通则为1，其他为0；λ——类别参数，若连边属于常规公交则为1，其他为0；m——节点o和节点d连边经过的交叉口数量。换乘时间