申请/专利权人：东北大学

申请日：2017-07-28

公开（公告）日：2020-07-24

公开（公告）号：CN107545322B

主分类号：G06Q10/04(20120101)

分类号：G06Q10/04(20120101);G06Q50/30(20120101)

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2020.07.24#授权;2018.01.30#实质审查的生效;2018.01.05#公开

摘要：本发明属于公共交通管理领域，提供了一种基于降低拥塞权重缓解公交网络时间延迟的方法。一种基于最短路径的基础上考虑从起点到终点每一站点的人数和处理能力的方法。同时考虑到客观时间延迟，本发明提出了用户不仅仅是利用简单的路径距离信息，还可以动态的考虑到客流量问题，同时考虑实际情况中的时间延迟问题，更重要的是提出去缓解时延，即通过逐步减少权值θ来达到缓解时延的效果。通过给乘客一个合理化策略，来使得整个网络吞吐量最优，乘客换乘少，尽可能地快速到达目的地。

主权项：1.一种基于降低拥塞权重缓解公交网络时间延迟的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：当前时刻t，处于起点k，获得从起点到终点的一条简单路径，该路径长度为Lkj；步骤二：获得该路径中的各站点的人数Qxt和该站点单位时刻能够处理的乘客数量bx；步骤三：加入时间延迟的作用；实际各站点的人数Qxt＝Qxt-△tLkx；步骤四：计算该路径经站点的拥塞信息计算方式如下： 步骤五：计算该路径的代价Costkt 其中，θ是最短路径和拥塞信息的权重；步骤六：重复步骤一到步骤五，计算所有从起点k到终点j简单路径的代价Costkt；选择使得代价Costkt最小的路径的下一跳站点作为出行站点；步骤七：对于R个乘客，每个乘客都按照步骤一到步骤六选择下一跳站点；步骤八：计算序参数ηR和平均传输时间AVARAGET；序参数计算公式如下： 其中△Q＝Qt+△t-Qt，表示在单位时间△t内公交网络中人数总数目的变化，△Q表示对于每个时间范围△t的平均值；取M＝1；AVARAGET就是每个客户行走的时间平均值；步骤九：优化拥塞权重θ，每次通过逐步降低θ值，同时计算序参数和平均传输时间，找到让序参数和平均传输时间最小的θ，该值最终成为乘客选择Lkj和的比重权值。

全文数据：一种基于降低拥塞权重缓解公交网络时间延迟的方法技术领域[0001]本发明属于公共交通管理领域，涉及一种基于降低拥塞权重缓解公交网络时间延迟的方法。背景技术[0002]随着当前经济快速发展，人们对公共交通有很强的依赖性，他们希望快速从出发地点到达目的地点；另一方面，对于政府交通管理部门来说，如何让公交网络规划更加合理使得城市更加便捷也意义重大。[0003]当前人们选择出行到达目的地的时候，他们一般考虑一下因素：（1最短路径。即从出发点到终点距离最近，这种方案简单方便，但是没有考虑途经站点的等待人数和站点的处理能力的动态状况。在高峰时期很容易导致整个交通网络因为拥塞瘫痪，乘客不得不耗费大量的时间处于等待状态。（2局部路由策略。这个策略由王丹的博士论文《复杂网络拥塞分析与路由策略研究》有提出。他们在最短路径的基础上考虑了下一跳站点的等待人数和站点的处理能力的动态状况，即考虑α倍的最短路径和（l-α倍的下一跳站点的等待人数站点的处理能力比值，能让二者之和最小的站点就是转乘的站点。该策略忽略了全局的拥塞状态从起点到终点途经的所有站点的等待人数和站点的处理能力的动态状况），仅仅考虑下一跳节点的拥塞状态。同时由于现实乘客在出发点想要获得下一站站点的人数存在一定的时间延迟，即等到用户得到下一站站点的人数的时候，下一站站点已经发生了一些变动，这本质就是因为客观事实的不可避免性，所有如何减少时间延迟对乘客对路径规划的不准确行显得至关重要。现有的方法不能很好的解决以上问题。[0004]综上所述，当前使用的方法要么只考虑简单最短路径而忽略站点人数的动态性，要么只使用局部的站点人数没有考虑全局的拥塞信息。同时两者没有考虑时延问题，同时提出策略去解决时延问题。发明内容[0005]针对当前算法对乘客估计下一跳站点人数和处理能力不足，本发明提供了一种基于降低拥塞权重缓解公交网络时间延迟的方法。一种基于最短路径的基础上考虑从起点到终点每一站点的人数和处理能力的方法。同时考虑到客观时间延迟，本发明提出了降低拥塞权值来减少时间延迟带来的影响。通过给乘客一个合理化策略，来使得整个网络吞吐量最优，乘客换乘少，尽可能地快速到达目的地。[0006]具体技术方案为，一种基于降低拥塞权重缓解公交网络时间延迟的方法，包括如下步骤：[0007]步骤一：当前时刻t，处于起点k，获得从起点到终点的一条简单路径（即不重合路径），该路径长度为Lkj;[0008]步骤二：获得该路径中的各站点的人数Qx⑴和该站点单位时刻能够处理的乘客数量bx;[0009]步骤三:加入时延延迟的作用；由于移动设备在起点k获得站点X的人数需要有一段的时间AtLkx，而在这段时间人数会发生一定的变动，所以实际各站点的人数Qxt=Qxt-AtLkx;其中AtLkx=0*Lkx，0彡0，Lkx是起点k到途经站点X的距离。显然距离越长时延越大，人数估计越不准确。[0010]步骤四：计算该路径经站点（包括起点和终点）的拥塞信息Λ.〇£[0,Π,计算方式加下；[0012]其中，bx为站点X处理乘客数量；[0013]步骤五:计算该路径的代价Costkt[0015]其中，Θ是最短路径和拥塞信息的权重；[0016]步骤六：重复步骤一到步骤五，计算所有从起点k到终点j简单路径的代价Costkt;选择使得代价Costkt最小的路径的下一跳站点作为出行站点；[0017]步骤七:对于R个乘客，每个乘客都按照步骤一到步骤六进行选择下一跳站点；[0018]步骤八:计算序参数η⑻和平均传输时间AVARAGEt;序参数计算公式如下：[0020]其中AQ=Qt+At_Qt，表示在单位时间At内公交网络中人数总数目的变化，〈AQ表示对于每个时间范围Δt的平均值;取M=I;AVARAGET就是每个客户行走的时间平均值；[0021]步骤九:优化拥塞权重Θ，通过降低拥塞权重Θ缓解公交网络时间延迟。每次通过逐步降低Θ值，同时计算序参数和平均传输时间，找到让序参数和平均传输时间最小的Θ，该值最终成为乘客选择Lkj和j；.〇的比重权值。[0022]本发明的有益效果为：用户不仅仅是利用简单的路径距离信息，还可以动态的考虑到客流量问题，同时考虑实际情况中的时间延迟问题，更重要的是提出去缓解时延，即通过逐步减少权值Θ来达到缓解时延的效果。附图说明[0023]图1是R从100变化到1800的序参数图。[0024]图2是R从100变化到1800的平均传输路径图。具体实施方式[0025]下面结合附图对本发明的具体实施做详细说明。[0026]本实施方式的方法，软件环境为windows7系统，仿真环境为matlab2014b。以沈阳公交网络1994个站点为例，找出让网络拥塞最小的参数Θ。[0027]步骤一:每时刻t这里我们设置从t=l到t=70向公交投放R=IOO人数，对于每个客户采用上述公式2从起点到达终点，β值我们设定为3。同时记录每个客户从起点到终点的时间。[0028]步骤二:每次改变R值让R值增加100，使用步骤一的方案进行行走，直到R到1800为止·[0029]步骤三:计算评价参数，序参数η0?和平均传输时间AVARAGET，选择最优的Θ。在仿真中我们得到试验图1和图2[0030]如图所示，当Θ值从1开始下降时，乘客对站点拥塞程度的感知能力减弱，当乘客处于节点i时，更多选择到目的地换乘次数Lkj最少的节点k换乘。因此，由时延带来的不准确的拥塞程度估计对乘客下一次换乘站点的选取影响较小。同时，由图可以看出，当单位时间内出行人数R在700左右时，感知权重Θ的降低对时延影响的路由策略缓解最优，这是因为当R较小时，网络拥塞程度较轻，对于大多数站点来说，各个时刻的拥塞程度变化不大，由时延造成的对站点拥塞信息的延后估计与当前站点的拥塞情况差别不大，当乘客对站点拥塞情况不准确估计而错误选择下一换乘站点后，也能以较高效率出行。当R较大时，网络拥塞程度较为严重，不论是否实时掌握站点的拥塞信息，乘客都不能高效率的出行。而当R处于中间阈值时，对于乘客，如果能实时感知拥塞信息，由此路由策略准确选择的下一换乘站点出行效率较高，而考虑时延影响时，路由策略不能准确选择的下一换乘站点，因此出行效率较低，因此是否实时掌握站点拥塞信息造成城市交通网络传输性能差异最大，减低Θ后对网络传输效率提高也最大。[0031]综上所述，不断减小Θ后不论对网络的传输效率和拥塞都有很大的提高。能有效缓解时延带来的影响。

权利要求：1.一种基于降低拥塞权重缓解公交网络时间延迟的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：当前时刻t，处于起点k，获得从起点到终点的一条简单路径，该路径长度为Lkj;步骤二：获得该路径中的各站点的人数Qxt和该站点单位时刻能够处理的乘客数量bx；步骤三：加入时延延迟的作用；实际各站点的人数Qxt=Qxt-AtLkx;其中AtLkx=P*Lkx，β彡O，Lkx是起点k到途经站点X的距离；步骤四:计算该路径经站点的拥塞信息，计算方式如下：1其中，bx为站点X处理乘客数量；步骤五:计算该路径的代价Costkt2其中，Θ是最短路径和拥塞信息的权重；步骤六:重复步骤一到步骤五，计算所有从起点k到终点j简单路径的代价Costkt;选择使得代价Costkt最小的路径的下一跳站点作为出行站点；步骤七:对于R个乘客，每个乘客都按照步骤一到步骤六进行选择下一跳站点；步骤八:计算序参数nR和平均传输时间AVARAGEt;序参数计算公式如下：3；其中AQ=Qt+At-Qt，表示在单位时间At内公交网络中人数总数目的变化，〈AQ表示对于每个时间范围△t的平均值;取M=I;AVARAGEt就是每个客户行走的时间平均值；步骤九：优化拥塞权重Θ，每次通过逐步降低Θ值，同时计算序参数和平均传输时间，找到让序参数和平均传输时间最小的Θ，该值最终成为乘客选择Lk#P0的比重权值。

百度查询： 东北大学 一种基于降低拥塞权重缓解公交网络时间延迟的方法

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