公交换乘方案的研究与设计

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1、第一章绪论1.1前言这些年来，城市的公交系统有了很大发展，北京市的公交线路已达800条以上，使得公众的出行更加通畅、便利，但同时也面临多条线路的选择问题。针对市场需求需要研制开发一个解决公交线路选择问题的自主查询计算机系统。为了设计这样一个系统，其核心是线路选择的模型与算法，应该从实际情况出发考虑，满足查询者的各种不同需求。其中需要解决如下问题。1)、仅考虑公汽线路，给出任意两公汽站点之间线路选择问题的一般数学模型与算法。求出以下6对起始站→终到站之间的最佳路线。(1)、S3359→S1828(2)、S1557→S04

2、81(3)、S0971→S0485(4)、S0008→S0073(5)、S0148→S0485(6)、S0087→S36762)、同时考虑公汽与地铁线路的算法。3)、当所有站点之间的步行时间已知时,建立任意两站点之间线路选择问题的数学模型。该设计主要研究三种不同情况下，任意两站点之间的线路选择问题。联系实际，公众乘坐公交车主要考虑的因素包括转乘次数、行程时间、车站始发情况、车站的车次负载量及乘车费用等因素。为满足一般公众的乘车需求，主要按照公众对不同乘车信息的重视程度，确定出最佳的乘车路线。仅考虑公汽线路的情况下，首先

3、，需要根据给出的公交线路信息数据，对每条线路进行抽象处理，将分上下行的线路、双向行驶的线路和环行线路抽象为两条。然后，主要考虑公众最关心的乘车因素，即转乘次数。在最少转乘次数的基础上考虑共众对其他因素的需求，按照先后顺序考虑行程时间、车站始发情况、车站的车次负载量及乘车费用，给出供公众选用的多种参考方案。并考虑以时间为主要目标的情况下，建立最优化模型确定任意两站点行程时间最短的方案。42在同时考虑公汽与地铁算法的情况下，根据地铁与邻近站点可换乘的信息，可将每个地铁站点及其对应的所有公交站点抽象成一个点处理。对于两条地铁

4、线路可按照与仅考虑公汽情况下相同的抽象方法处理。在此基础上按照相同的思路确定任意两站点间的最佳方案。考虑公交及地铁站点的实际分布情况，有时会出现步行小段距离再转车的情况更能节省时间或转车次数。因此，研究此种情况下的出行方案对节省出行时间具有重要的实际意义。1.2模型假设[1]假设车站不重名；[2]假设各路经上公交车发车频度相同；[3]假设相邻站点间平均行驶时间一定；[4]假设不出现交通阻塞，公交运行顺畅；[5]假设不出现车辆故障及道路交通事故；[6]假设始发终点出入地铁需要步行4分钟；[7]假设公交准点到达，不考虑红绿

5、灯等待时间。1.3基本参数设定相邻公汽站平均行驶时间(包括停站时间)：3分钟相邻地铁站平均行驶时间(包括停站时间)：2.5分钟公汽换乘公汽平均耗时：5分钟(其中步行时间2分钟)地铁换乘地铁平均耗时：4分钟(其中步行时间2分钟)地铁换乘公汽平均耗时：7分钟(其中步行时间4分钟)公汽换乘地铁平均耗时：6分钟(其中步行时间4分钟)公汽票价v：分为单一票价与分段计价两种，标记于线路后；其中分段计价的票价为：0～20站：1元；21～40站：2元；40站以上：3元地铁票价w：3元（无论地铁线路间是否换乘）注：以上参数均为简化问题而

6、作的假设，未必与实际数据完全吻合421.4符号系统xij——弧(i,j)是否在该有向赋权图上；tij——站点i→j的总乘车时间；fij——第i个站点是否为i→j的始发站；Pij——站点i→j的乘车费用。第二章公汽站点之间线路选择模型本章主要研究任意两公汽站点间线路选择的数学模型与算法。在不同需求下找出最佳路线，并给出更为人性化的站点及转乘点是否为始发站的提示。2.1数据库建立2.1.1数据处理——三种公汽线路抽象处理目前城市公汽线路主要分三种：上下行线重合、环形线路和下行线与上行线经过站点不同。下面将这三种线路进行数据

7、处理：(1)上下行线重合这种线路有两个端点站，在两个端点之间双向行车，而且两个方向上的行车路线相同，经过同样的站点序列。由于线路的方向不同，因此，下行线和上行线可以抽象成两条线路处理。(2)环形线路实际中环形路线一般是双环，但在对这两条线路进行抽象时，为保证任意两站点距离最近，把每条线路再抽象成2条（如图所示）：(3)下行线与上行线经过站点不同42由于下行线与上行线经过站点不同，显然，该种线路需要抽象成两条线路处理。2.1.2“公汽直达数据库”的建立根据公众出行心理，公汽线路选择应优先考虑两站点之间是否有直达车，那么在

8、查询系统内部应设有任两站点的直达线路表，以方便查询时优先快速查询是否有直达车，若有，则直接输出所有直达车辆；若无，再搜索换乘路线。在建立直达数据库的时候，数据结构的选择非常重要，本题共有3957个站点，若直达数据库内每个队列的每个数据都使用双精度实型储存，实际在MATLAB等软件内内存占用大约为2GB，这显然超越现阶段个人电脑极限