[发明专利]基于GIS的最大最短路径长度的公交网络整体换乘性能优化方法

摘要

基于GIS的最大最短路径长度的公交网络优化方法，是根据公交网络的自然生长过程提出的一种优化方法，也就是将公交线路顺序的加入到原始公交网络中，每次加入一条，然后判断此时原始公交网络的最大最短路径长度是否大于阀值Lmax，如果不符，对新加入到公交网络中线路进行调整，调整过程根据GIS获得的站点和线路数据对需要调整的站点和替换站点间的距离进行限制，站点间距离不能超过阀值smax，使得调整后的原始公交网络的最大最短路径长度小于等于Lmax，且调整后的站点符合线路的存在的实际情况，也就是说调整后的线路要符合真实行车规律。本发明可以用到实际公交网络优化过程中去，降低最大换乘次数和平均换乘次数，为城市郊区的乘客解决换乘次数较多的不方便不足，有助于优化公交网络拓扑结构和提高网络的运营效率。

主权项

基于GIS的最大最短路径长度的公交网络整体换乘性能优化方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：将公交网络中的公交线路按照线路的节点度之和进行由大到小进行排序，待优化网络W。根据原始公交网络数据对线路和站点进行编号，并进行匹配，同时根据线路排序结果建立SpaceL矩阵。步骤2：设定公交网络最短路径长度最大值Lmax，调整站点与替代站点间最大距离smax。步骤3：按照步骤1的线路排序结果，将线路按顺序加入到原始公交网络中，每加入一条线路，判断新的原始公交网络的最大最短路径长度是否大于阀值Lmax，直到原始公交网络的最大最短路径长度大于Lmax为止，先前加入原始公交网络的线路群作为新的原始公交网络（下文没有特别说明，简称原始公交网络），原始公交网络作为c0，网络站点数（节点）为m。步骤4：将剩余线路按步骤一结果顺序加入到原始公交网络中，每次加入一条线路，将第i次加入的线路记为ci，其大小为mi，从已有的节点中找出ci中的mi1个老站点（也称节点），剩下mi2个为新增站点。计算此时原始公交网络的最大最短路径长度，对存在最大最短路径长度大于阀值的新加入的线路进行调整。如果最大最短路径长度没有超过阀值Lmax，则新加入的线路不需要调整，则重复执行步骤4。线路调整过程：将加入新线路的原始公交网络进行最短路径长度计算，如果计算结果最大的最短路径长度Li超过阀值Lmax，则对新加入原始公交网络中的线路ci进行调整；然后对ci中老节点按照节点度由小到大进行排序，对原始公交网络中的节点按照节点度有大到小进行排序，对ci和原始公交网络中的老节点进 行有序组合，找出节点距离si不超过smax的组合，按组合顺序进行公交线路调整，然后对调整后的原始公交网络的最短路径长度计算，如果计算得出的最大最短路径长度超过阀值Lmax，则继续遍历节点组合，直到找到既符合实际情况又能满足最短路径长度的节点组合，调整后的线路记为c'i，其线路大小mi'，老站点数为mi1'，新站点数为mi2'。如果节点组合都不符合调整条件，则进行步骤5。阀值L是根据城市的大小和调整的需求设定的互换站点间的距离阀值，互换站点间的距离是通过站点间的经纬度公式进行计算的。s=r*arccos[sin(x1)*sin(x2)+cos(x1)*cos(x2)*cos(y1‑y2)]上述公式中的x1和x2、y1和y2分别是纬度和经度的弧度单位，r是地球半径。步骤5：如果找不到符合的站点组合，则取消这条线路加入原始公交网络的资格，此线路不准加入到原始公交网络中来，从而避免其影响后面优化结果，并对此线路信息记录。步骤6：由于进行了公交线路调整，需要对调整后的原始公交网络进行更新，然后重复执行步骤4。步骤7：判断是否所有线路都加入到原始公交网络中了（步骤5中无法调整的除外），如果已经完成一次遍历后没有有无法调整的线路，则结束优化，如果已经完成一次遍历后还有无法调整的线路，则将剩余的线路W1进行步骤4。步骤8：判断二次优化是否结束，是否还有剩余线路无法优化，如果无法优化则适当增大smax值，进行步骤4。步骤9：判断三次优化是否结束，如果还有剩余线路，则放弃对剩余线路进行调整。步骤10：将优化结果进行电子地图显示，如果替换找点在线路的延伸方向上，则将替换点加入本线路，否则替换。根据线路调整前后的判断是否符合实际，对结果进行微调即可。对三次优化剩余线路根据实际情况进行调整。