[发明专利]一种基于生态环保驾驶的需求响应公交调度方法

说明书

本发明公开了基于生态环保驾驶的需求响应公交调度方法，通过采集乘客出行需求和需求响应型公交的信息，构建包括生态环保驾驶成本在内的系统总成本为总目标函数并依其建立需求响应公交调度模型，采用一致代价搜索算法生成最优需求响应公交访问顺序，更新需求响应公交车辆总质量，基于生态环保驾驶优化方法建议环保车速和挡位，引导公交车辆驾驶行为并计算各路段的行驶时间和燃油消耗，以此为权重在满足乘客时间窗和速度平滑性约束下生成需求响应公交运营线路和时刻表。该方法实现了在满足乘客个人出行时间窗的基础上，避开坡度大及交通拥堵路段并指导司机实际驾驶行为，保证需求响应公交系统运行效率并实现生态驾驶，降低系统燃油消耗和排放总量。

技术领域

本发明涉及考虑能源消耗的需求响应公交调度技术领域，具体的说是涉及到一种基于生态环保驾驶的需求响应公交调度方法。

背景技术

目前，城市交通带来的能源短缺和空气污染严重等问题对车用能源的可持续发展提出了更高的要求。随着城市交通的不断发展，传统的车辆控制技术已经无法适应复杂的交通状况和实际车辆驾驶行为控制需求。需求响应型公交作为一种个性化的灵活公交运营方式，能够乘客通过提前电话预约或网络端提出的乘车信息动态调整最佳运营线路，并提供“门到门”的运输服务。在保留公共交通特性的基础上，相对于传统公共交通具有更充分的行车路径调整空间以减少燃油消耗。

但是，现有技术中，这种复杂的考虑生态环保驾驶的公交调度设计方法中存在以下不足：

1、现有考虑生态环保驾驶的传统公交网络设计中，通常基于给定的车辆行驶状态和同质化乘客需求，忽略了个性化乘客出行需求和车辆端驾驶行为的优化；同时，传统公交无法根据车辆燃油消耗进行线路的动态优化调整，可优化空间有局限性；

2、现有的考虑乘客出行需求的需求响应公交网络设计旨在提供“门到门”的出行服务，缺乏对生态环保驾驶的考量，无法完成在满足乘客出行需求的前提下减少系统燃油消耗和排放的系统优化目标；

3、现有的需求响应型公交系统设计方法只集中于宏观优化层面，缺乏对车辆驾驶行为层面的研究，基于假定的车辆行驶速度和时间来简化系统设计方法，这样往往忽略了实际运营过程中车辆的行驶状态、实时交通状态和复杂道路线形。

因此，如何提供一种能够满足乘客个人出行需求并减少系统总燃油消耗的需求响应公交调度方法是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

本发明提供了一种基于生态环保驾驶的需求响应公交调度方法，该方法在满足乘客出行时间窗约束的前提下，以最小化包括燃油消耗成本的需求响应公交系统成本为目标实现需求响应公交的调度任务，并给出建议环保车速和挡位以指导需求响应公交实际驾驶行为，解决现有的需求响应公交调度方法无法充分满足乘客个人出行时间窗要求、无法充分考虑公交微观驾驶行为、以及驾驶行为不合理导致公共交通系统生态成本高等问题。

本发明采用的技术手段如下：

一种基于生态环保驾驶的需求响应公交调度方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：采集乘客出行需求信息，需求响应型公交始发场站与终点站的位置信息以及需求响应型公交服务区域内道路情况信息，所述道路情况信息包括当前拥堵情况、自由流车速以及交叉口等待时间，构建需求响应公交总成本的总目标函数，结合需求响应公交运营经验值和车辆及燃料的特性，初始化需求响应公交运营参数、车辆动力学参数及燃油消耗与排放参数；

步骤2：根据需求响应公交空驶状态下的净质量，以各路段上的交通流速作为初始速度，计算初始加速度和初始档位，生成各个路段上的初始行驶时间和初始燃油消耗；

步骤3：以需求响应公交始发场站为路径起点，以终点站为路径终点，以各路段上的初始燃油消耗作为权重寻找燃油消耗最小的路径，基于需求响应公交调度模型，采用一致代价搜索算法框架生成“始发场站-交叉口-需求点-交叉口-需求点-终点场站”的需求响应公交最优访问顺序；