[發(fā)明專利]一種基于加權(quán)有向網(wǎng)絡(luò)模型的公交換乘方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210297826.X
• 申請日: 2012-08-20
• 公開（公告）號: CN102880642A
• 公開（公告）日: 2013-01-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊旭華;張永振;蔣峰嶺
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G06F17/30
• 分類號: G06F17/30;G08G1/00
• 代理公司: 杭州天正專利事務(wù)所有限公司 33201
• 代理人: 王兵;王利強(qiáng)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及網(wǎng)絡(luò)科學(xué)和公共交通領(lǐng)域，特別是指一種基于加權(quán)有向網(wǎng)絡(luò)模型的公交換乘方法。

背景技術(shù)

城市公共交通是城市發(fā)展中非常重要基礎(chǔ)設(shè)施之一，是維持城市暢通有序的根本所在。公交優(yōu)先，是我國克服城市發(fā)展瓶頸的重要舉措，是維持經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速增長的保證。在我國優(yōu)先發(fā)展城市公共交通，提出合理的交通規(guī)劃同時，作為乘客，依據(jù)出行計劃，我們綜合考慮換乘次數(shù)、距離、時間、費用等出行因素，進(jìn)行出行路徑選擇，通常選擇那些道路擁堵低、換乘次數(shù)少的公共交通工具，力求用最小的出行代價到達(dá)目的地。建立和完善城市公交換乘系統(tǒng)，從一定程度上可以提高出行便捷程度和換乘效率，對緩解城市擁堵和改善乘客出行有著至關(guān)重要的作用，是發(fā)展城市公共交通的前提和有效方法，對實現(xiàn)城市公交系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展有著重要的意義。

目前，國內(nèi)外的學(xué)者在城市公交網(wǎng)絡(luò)上，已經(jīng)有了很多的理論成果。在國外，Sienkiewicz和Holyst研究了波蘭22個城市的公共交通網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜特性，通過引入復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的思想，進(jìn)行相關(guān)的仿真和對比研究，發(fā)現(xiàn)所有這些城市中的公交網(wǎng)絡(luò)都具有明顯的小世界特性和分級組織（hierarchically?organized）特性；Levinson?H.S和Zimmerman?S利用復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的思想對城市街道網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了研究，以實際網(wǎng)絡(luò)的例子說明了此類網(wǎng)絡(luò)具有小世界特性；Seaton和Hackett同樣利用的相關(guān)的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論知識計算出兩個城市列車線網(wǎng)的平均最短路徑長度、平均節(jié)點度的聚類系數(shù)，并通過相互之間的比較研究證實網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)對于小世界特性的影響。在國內(nèi)，楊旭華等研究了北京、上海和杭州三個城市的公交網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)涮匦裕⑶易C明了這三座城市的公交網(wǎng)絡(luò)都具有小世界特性和無標(biāo)度特性，通過對這三個城市公交網(wǎng)絡(luò)的對比研究，提出了相關(guān)的優(yōu)化方法，對實際的公交網(wǎng)絡(luò)研究有一定的參考價值；黃海軍、高自友、吳建軍等通過對城市交通系統(tǒng)復(fù)雜性研究，也發(fā)表了很多關(guān)于公交網(wǎng)絡(luò)方面的著作。

關(guān)于公交換乘的研究。王欽等在對公交網(wǎng)絡(luò)和公交系統(tǒng)新的認(rèn)識基礎(chǔ)上，針對我國當(dāng)前在公交換乘上存在的問題，提出了以劃分公交服務(wù)區(qū)和公交線路等級化的思想的城市樞紐規(guī)劃決策的幾種方法；陳深對非集聚預(yù)測模型進(jìn)行了研究，并提出了利用效用最大化理論對公交網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行推導(dǎo)，通過在選擇合理的集合的基礎(chǔ)上，建立一個基于樞紐換乘銜接客流量的模型，針對模型的換乘系統(tǒng)評價指標(biāo)體系，進(jìn)行指標(biāo)的規(guī)范化處理及權(quán)重系數(shù)的確定；廖楚江等設(shè)計了一個基于最少換乘的公交最有路徑的公交最少換乘的算法，并運(yùn)用到實際的公交模型中；施法中和蘇愛華建立一個公交網(wǎng)絡(luò)模型應(yīng)用到公交網(wǎng)絡(luò)換乘問題當(dāng)中，在此基礎(chǔ)上提出了基于改進(jìn)Dijkstra算法在公交網(wǎng)絡(luò)最短路徑問題的求解方法。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有的城市公交網(wǎng)絡(luò)換乘技術(shù)的無法提高公交網(wǎng)絡(luò)的換乘效率和便捷程度、限制公交網(wǎng)絡(luò)整體性能的不足，本發(fā)明提供一種可提高公交換乘效率和便捷程度、提升公交網(wǎng)絡(luò)整體性能的基于加權(quán)有向網(wǎng)絡(luò)模型的公交換乘方法。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)具體步驟是：

一種基于加權(quán)有向網(wǎng)絡(luò)模型的公交換乘方法，包括以下步驟：

步驟一：構(gòu)建城市公交的無權(quán)有向網(wǎng)絡(luò)模型，將某一城市實際公交網(wǎng)絡(luò)抽象成用鄰接矩陣表示的無權(quán)有向圖，其中，將站點抽象為節(jié)點，對任意兩個站點i和j，如果至少存在一條從i至j的直達(dá)線路，則存在一條從i指向j的有向邊，用1表示；否則，視為從i到j(luò)無連接，用0表示；

步驟二：構(gòu)建城市公交的加權(quán)有向網(wǎng)絡(luò)模型，將某一城市實際公交網(wǎng)絡(luò)抽象成用鄰接矩陣表示的加權(quán)有向圖，其中，將站點抽象為節(jié)點，對任意兩個站點i和j，如果從i到j(luò)有k條直達(dá)線路，則從i指向j的邊的權(quán)值w_ij記為1/k，當(dāng)k等于0時，w_ij記為∞；

步驟三：對于任意給定的起始站點V_start和目的站點V_end，在無權(quán)有向網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用廣度優(yōu)先搜索算法，查找并返回一組最短路徑集合R；如果R是直達(dá)線路集合或R中只有一個元素，算法終止；否則，轉(zhuǎn)至步驟四；

步驟四：應(yīng)用加權(quán)有向網(wǎng)絡(luò)，計算上述最短路徑集R中每條路徑的路徑特征時間系數(shù)，所述的路徑特征時間系數(shù)記為p_od(r)，即其中，t₁、t₂……t_n是路徑r中依次經(jīng)過的中間換乘站點，是從站點t_i到站點t_j的邊上的邊權(quán)；