一種基于帶時間窗的到站時間預測的公交晚點恢復方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于帶時間窗的到站時間預測的公交晚點恢復方法，該方法在對公交車到站時間預測的基礎上，提出晚點恢復的概念。其具體方法為：首先利用卡爾曼（Kalman）濾波對公交車到站時間作出預測；其次，以預測結果為基礎，給出調(diào)度時機判斷時間窗；最后提出晚點恢復概念，引入時間偏離系數(shù)，以臨界時間偏離系數(shù)所對應速度與路段最大允許速度為約束，建立晚點恢復模型，給公交車輛司機以及調(diào)度中心提供路段行駛參考速度，避免可能的晚點，或者使其盡快恢復正常運行。
【專利說明】—種基于帶時間窗的到站時間預測的公交晚點恢復方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及公交車輛運營調(diào)度領域，尤其涉及一種基于帶時間窗的到站時間預測的公交晚點恢復方法。
【背景技術】
[0002]公交車輛運營調(diào)度是整個公交企業(yè)的核心工作之一。公交車輛的動態(tài)調(diào)度是有效提高服務水平，從而增強公交吸引力、緩解城市交通擁堵的有效途徑。
[0003]公交車晚點恢復是指當公交車到站時間與時刻表產(chǎn)生時間偏離時，采用一系列解決方法，使該輛公交車在后續(xù)站點能準點到達，本質(zhì)上是一種實時調(diào)度方案。本方案中提出的晚點恢復是在卡爾曼濾波預測公交車輛到站時間的基礎上，以時間窗的形式判斷調(diào)度時機，以公交車路段間參考平均速度作為調(diào)度指標，指導司機實時調(diào)整車輛運行狀態(tài)。
[0004]目前，公交車的動態(tài)調(diào)度方案現(xiàn)有以下幾種:調(diào)整公交車的發(fā)車間隔，改變公交車發(fā)車的時刻，區(qū)間跨線聯(lián)運。這些方案都是待公交車真正出現(xiàn)晚點情況時，才會做出相應調(diào)整，一般從始發(fā)站發(fā)車角度作調(diào)整，動態(tài)性較差，是一種被動的調(diào)度方案。
[0005]經(jīng)長期研究發(fā)現(xiàn)，目前國內(nèi)外針對晚點實時調(diào)整的研究還不多，為數(shù)不多的研究主要作用與軌道交通，飛機等交通工具。如果能結合公交車到站時間預測，先行獲取車輛到達下一個站點的時間點，在與設定時間窗對比的基礎上，在到達該站點之前進行動態(tài)調(diào)整，避免可能的晚點或在緩解晚點程度，將提高公交車的準點率以及乘客站點等待滿意度，也提出了公交車輛調(diào)度研究的新方向。

【發(fā)明內(nèi)容】
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[0006]本方法是在準確預測公交車到站時間預測的基礎上，結合到站時間窗，提出一種公交車晚點恢復方法。
[0007]本方法基于卡爾曼濾波對公交車晚點恢復做了公交車輛到站時間，給出調(diào)度時機判斷時間窗，提出晚點恢復概念，引入時間偏離系數(shù)，以臨界時間偏離系數(shù)所對應速度與路段最大允許速度為約束，建立晚點恢復模型，以提供路段行駛參考速度。本方法所提出的基于帶時間窗的到站時間預測的公交車晚點恢復方法，通過實時公交車輛運行調(diào)整，從而避免可能的晚點，或者使其盡快恢復正常運行，克服了現(xiàn)有公交車輛調(diào)度方案的滯后性，具有較為理想的可操作性。
[0008]為達到上述目的，本發(fā)明帶時間窗的到站時間預測的公交車晚點恢復方法是這樣進行的:
[0009]I)首先，利用衛(wèi)星定位設備采集公交車輛在固定線路上到達每一站點的時刻，計算其在站點間的行程時間；建立城市公交車輛路段行程時間實測數(shù)據(jù)集合R，將其按照時間段進行整理，劃分每個時間段的城市公交車輛路段行程時間數(shù)據(jù)集合R(a)，a為劃分時間段的標號，且為正整數(shù)；根據(jù)同一個時間段內(nèi)的行程時間實測數(shù)R(a)1，R(a)2，Λ，R(a)m，計算出該時間段的城市公交車輛路段平均行程時間數(shù)據(jù):[0010]
【權利要求】
1.一種基于帶時間窗的到站時間預測的公交晚點恢復方法，其包括以下步驟: 1)首先，利用衛(wèi)星定位設備采集公交車輛在固定線路上到達每一站點的時刻，計算其在站點間的行程時間；建立城市公交車輛路段行程時間實測數(shù)據(jù)集合R，將其按照時間段進行整理，劃分每個時間段的城市公交車輛路段行程時間數(shù)據(jù)集合R(a)，a為劃分時間段的標號，且為正整數(shù)，；根據(jù)同一個時間段內(nèi)的行程時間實測數(shù)據(jù)R(a)1，R(a)2，A，R(a)m，計算出該時間段的城市公交車輛路段平均行程時間數(shù)據(jù): m為正整數(shù)，m為集合R(a)中的數(shù)據(jù)個數(shù)；
2)其次，對公交車輛在路段及站點空間上進行時間分析，將公交車到站時間劃分為路段行程時間與站點滯留時間，利用卡爾曼濾波理論對公交車輛路段行程時間進行預測，同時利用站臺無線通訊接收模塊，實時接收公交車輛的經(jīng)緯度以及時刻信息，結合預測的公交車輛路段行程時間，預測公交車輛到站時間； 3)根據(jù)公交車行車時刻表的公交車到站時刻Tai，采用現(xiàn)行“快一慢二”標準設定到站時間窗，將步驟2)中預測的所述公交車輛到站時間與此到站時間窗進行比較，判斷是否晚占.4)根據(jù)晚點恢復，時間偏離系數(shù)以及臨界時間偏離系數(shù)建立晚點恢復模型，提供車輛運行參考速度。
2.根據(jù)權利要求1所述的基于帶時間窗的到站時間預測的公交晚點恢復方法，步驟2)所述利用卡爾曼濾波理論對公交車輛路段行程時間進行預測，具體為: 1)設x(t)為要預測的t時刻出發(fā)公交車的到站時間，Φ⑴是狀態(tài)轉(zhuǎn)移參數(shù)，co(t)為隨機干擾，服從參數(shù)為(μ =0，σ 2=Q(t))的正態(tài)分布，則狀態(tài)轉(zhuǎn)移方程為:
3.根據(jù)權利要求1所述的基于帶時間窗的到站時間預測的公交晚點恢復方法，步驟3)所述根據(jù)現(xiàn)行“快一慢二”標準設定到站時間窗為在設定到站時間前一分鐘或后兩分鐘內(nèi)到達，都算作準點到達，設定Tai為時刻表設定達到i站臺的時刻，如果預測到站時間在[Ta1-L Tai+2]內(nèi)，單位為分鐘，則不進行調(diào)整；若預測到達時間將超過此范圍，則在公交車出站時給出提醒，以便駕駛員可以進行運行調(diào)整，提高準點率。
4.根據(jù)權利要求1所述的基于帶時間窗的到站時間預測的公交晚點恢復方法，其中所述晚點恢復指當公交車到站時間與時刻表產(chǎn)生時間偏離時，采用以下方法，使該輛公交車在后續(xù)站點能準點到達，所述方法包括以下步驟: 1)定義時間偏離系數(shù)為偏離時間Λ\與預測路段允許行程時間(TJ-Td1)的比值，其中偏離時間Λ tj是指超過到達j站點時間窗給出的最晚到站時刻的時間長度，此處為Δ VTr(TaJ+2)1Tj為公交車到達站點j的預測到站時間，Taj為時刻表設定達到j站臺的時刻，Tdi為公交車輛離開站點i的離站時間。時間偏離系數(shù)的作用是衡量公交車早到或晚點的程度，偏離系數(shù)越大，公交車的準時性越差，則越難以在短時間的后續(xù)運行中保證站點的準點率，表達式如下:
5.根據(jù)權利要求4所述的基于帶時間窗的到站時間預測的公交晚點恢復方法，所述晚點恢復模型按照如下步驟執(zhí)行: Stepl:輸入線路總站數(shù)N，站點編號i，j=i+l，其中，1≤i ( N-1，公交車到達站點i，j的預測到站時間Ti, Tj,時刻表設定達到j站臺的時刻Τυ_，公交車輛離開站點i的離站時間Tdi，公交車到達站點j的預測到站時間Ir站點i，j之間的有效距離Su ； St印2:判斷L是否屬于[Τυ_-1，TaJ+2]，單位為分鐘，如果是，則不作調(diào)整，結束程序；若否，則進行Step3 ；
【文檔編號】G06F19/00GK103440422SQ201310393870
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年9月2日 優(yōu)先權日:2013年9月2日
【發(fā)明者】張健, 尹婷婷, 紀翔峰, 馬春景, 冉斌 申請人:東南大學