[发明专利]一种用于计算两个公交站点间多条乘车路径的方法

说明书

本发明提出一种用于计算两个公交站点间多条乘车路径的方法，该方法在计算公交网络中一个站点o到一个站点d的多条乘车路径时的步骤依次为：设置参数；建立乘车网络NETB；建立步行网络NETW；基于网络NETB和NETW计算从站点o到站点d的多条途经最小代价公交线路段的低代价乘车路径；对于每条乘车路径，将路径中的每一公交线路段分别使用与其具有相同上车下车站点的各线路段进行替换以生成新的乘车路径，然后过滤那些在路径中多次途经同一站点或代价过高的乘车路径；对于每条乘车路径，将路径中的每一线路段分别使用途经该线路段的各线路名进行标注生成新的包含具体乘坐公交线路名信息的乘车路径，当得到的路径未多次途经同一公交线路时将其保留作为结果。

技术领域

本发明涉及城市公交网络与网络路径计算领域，特别是指一种用于计算两个公交站点间多条乘车路径的方法。

背景技术

公交网络是城市居民常用的出现方式，它的发展对于缓解城市交通拥堵、节约社会运行能耗具有重要的作用。

公交网络的基本组成单位是公交站点和公交线路，乘客在网络覆盖的范围内可以从出发站点通过搭乘一条或多条公交线路抵达目的站点。此外，为了节省出行时间等代价，乘客在公交出行过程中往往也会采用从某一站点通过步行抵达另一临近站点的方式来节约需搭乘的公交线路数量。

值得注意的是，在中、大型城市公交网络中，乘客从出发站点出发前往目的站点往往会有多条乘车路径选择，即乘客在出行过程中具体搭乘哪些线路、在这些线路的哪些站点上车下车、在哪些近距站点间步行等的选择上是多样的。产生这一现象的原因主要在于：①为了保证覆盖范围与多数站点间的可达性，公交网络往往设置较多的环形结构，即乘客在一个站点出发通过搭乘公交或在近距站点间步行的方式可以回到同一个站点；②出于线路段运力提升与冗余配置的考虑，公交网络中的一对公交直达站点间往往设置多条公交线路，即乘客从一个站点出发通过搭乘一趟公交抵达另一个站点可以选择多条不同的公交线路。

现今，应用于公交出行导航的公交网络乘车路径算法已得到广泛研究并在网络地图等应用中得到了使用，这些算法可为乘客计算出行起点至终点的一条或少数几条低代价的建议乘车路径。随着人们对智慧公交需求的增大，公交网络的客流时空分布预测问题引起了人们的关注。不同于公交出行导航，在公交客流预测时需要充分考虑乘客在出行时可能选用的各条乘车路径，才能进一步根据出行需求分布、乘客出行行为模式等因素给出公交网络在不同时段、不同站点与线路段上的准确客流量预测。当前，关于计算一对公交站点间的所有可能被乘客选用的乘车路径算法的研究尚未得到充分开展，现有的算法在运算效率等方面还存在一些不足。例如，在出发站点距离目的站点较远的出行中往往涉及多次线路换乘，按照数学中的组合理论，一对站点间的所有可达乘车路径的数量应与路径中的线路换乘的次数呈幂律增长关系，如何在庞大的可达乘车路径集中以较短的时间筛选出所有可被乘客接受的低代价的乘车路径是一个需要解决的关键问题。

在上述背景下，本发明提出一种用于计算两个公交站点间多条乘车路径的方法。该方法的技术构思为：对乘车路径中的基本组成单位“公交线路段”进行层次划分，最底层称为“线路线路段”，乘客可以在一条线路中的一个站点上车搭乘该线路在另一个站点下车；中间层为“站点线路段”，一条“站点线路段”是所有途经相同站点的不同“线路线路段”的合称；最高层为“直达线路段”，一条“直达线路段”是所有具有相同上下车站点的不同“站点线路段”的合称。在上述划分的基础上，首先使用一条最小代价的“线路线路段”作为“直达线路段”的代表对公交网络进行简化，采用路径拓展与动态编程的思路计算出发站点至目的站点的多条仅途经最小代价“线路线路段”的低代价乘车路径；之后，再分别针对上述结果集中的每条乘车路径，将路径中的每一最小代价“线路线路段”分别使用其所属的“直达线路段”所对应的各“站点线路段”进行替换，生成并保留多条途经“站点线路段”的低代价乘车路径；最后，再分别针对上述结果集中的每条乘车路径，将路径中的每一“站点线路段”分别使用其对应的各“线路线路段”进行替换，生成并保留多条途经“线路线路段”的低代价乘车路径作为返回用户的结果乘车路径集。