基于计算机的换乘覆盖率公共交通线路站点设置评价方法

摘要

本发明公开了基于计算机的换乘覆盖率公共交通线路站点设置评价方法；其特征在于：基于用户输入的公共交通的线路、站点信息，构建成一个路网图，然后找到当前站点N次换乘可以抵达的所有站点；遍历这些站点，对每个站点使用Dijkstra算法求得最短路径，确定两站点间的换乘次数。本发明在公共交通规划布局阶段，提高线路、站点设置的合理性，减少后续因规划不合理导致的线路使用率过低，不必要的调整线路而产生的巨大建设投资成本。

说明书

技术领域

本发明涉及计算机辅助设计技术领域，特别涉及基于计算机的换乘覆盖率公共交通线路站点设置评价方法。

背景技术

随着国内城市化与机动化的发展，现有城市空间中，交通供需失衡，许多地区的交通拥堵问题愈加严峻。越来越多的交通运营与管理者致力于公交优先政策与措施的研究，倡导发展公共交通来解决此问题。因此，更多的城市鼓励新建或加大原有公共交通规模，调整公共交通线路，以此诱导居民选择公共交通作为出行方式。

但由于城市公共交通尤其是轨道交通，具有基础设施建设投资成本巨大，运作成本也偏高，一旦确定就有着很难改变的交通网络结构的特点，在规划布局阶段一定要有科学合理的线路、站点选择规划方法与评价体系，并且要能够和城市的当前与未来发展紧密结合，基于换乘行为对公共交通进行分析，便于建设成以轨道交通车站为中心，配套周围其他交通设施，规划合理高效的换乘系统，使得换乘枢纽合理、有效的发挥作用，才能让公共交通作为城市交通结构的骨干支柱，发挥最大的效能。

然而，在目前的交通规划工作中，公共线路和站点的设置原则仍以经验性的判断为主，在常规公共交通的线路选择和站点设置过程中，主要的判断依据是规划周边用地的发展情况，自身线路的重复系数，与轨道交通的补充关系等；在轨道交通的线路选择和站点设置过程中，主要的判断依据是规划周边用地的发展情况，重大发展地区的联系及相关的客流走向。同时，上位规划中多以覆盖率的形式提出公共交通的发展目标，这使得规划工作中缺少一种可以直接对接的评价系统。

因此，如何通过计算技术实现以换乘覆盖率为指标的公共交通线路站点设置评价成为本领域技术人员急需解决的技术问题。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明提供基于计算机的换乘覆盖率公共交通线路站点设置评价方法，实现的目的是在公共交通规划布局阶段，提高线路、站点设置的合理性，减少后续因规划不合理导致的线路使用率过低，不必要的调整线路而产生的巨大建设投资成本。

为实现上述目的，本发明公开了基于计算机的换乘覆盖率公共交通线路站点设置评价方法；其特征在于：基于用户输入的公共交通的线路、站点信息，构建成一个路网图，然后找到当前站点N次换乘可以抵达的所有站点；遍历这些站点，对每个站点使用Dijkstra算法求得最短路径，确定两站点间的换乘次数。

优选的，所述Dijkstra算法为：假设所述路网图中每一个节点都有标号(d

步骤1、初始化；将出发点s设置为：d

步骤2、检验从所有已标记的节点k到其余直接与所述节点k连接的所有所述未标记的节点j的距离，并设置节点j的d

步骤3、选取下一个节点；从所有所述未标记的节点j中选取最小的节点i；节点i的d

步骤4、找到节点i的前一点；从已经标记的节点的集合中找到直接连接到节点i的点j*，作为前一点，记i＝j*；

步骤5、标记节点i；如果所述路网图中的所有节点均已标记，则算法结束；否则，记k＝i，并重复执行步骤2至步骤5。

优选的，所述用户输入的内容包括待评价站点的基本信息和/或共享单车停放点的位置信息；

所述待评价站点的基本信息包括编号、站点名称、经度、纬度和公共交通方式。

更优选的，其中所述公共交通方式包括轨道交通、中运量或者常规公交。

本发明的有益效果：

1.本发明在公共交通规划布局阶段，提高线路、站点设置的合理性，减少后续因规划不合理导致的线路使用率过低，不必要的调整线路而产生的巨大建设投资成本；

2.本发明为规划片区建立完整的公共交通系统模型，方便查询、调整、设计工作的进行；

3.本发明使用换乘覆盖率作为评价公共交通系统的指标，提供了与上位规划直接对接的评价系统，方便对现状公交系统进行评价；

4.本发明在用地性质，城市发展等客观条件变化的背景下，可以准确快速判定需调整公共交通的位置片区，需调整的公共交通的模式，在规划设计工作中具有重要意义。

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

附图说明

图1示出本发明一实施例的运行流程图。

图2示出本发明一实施例使用过程的流程图。

图3示出本发明一实施例中公共交通线路站点设置评价系统数据库示意图。

图4示出本发明一实施例在计算机上应用时的页面示意图。

图5示出本发明一实施例的路网图。

图6示出本发明一实施例判定结果的示意图。

图7示出本发明一实施例输出结构的示意图。

具体实施方式

实施例

如图1所示，基于计算机的换乘覆盖率公共交通线路站点设置评价方法；其特征在于：基于用户输入的公共交通的线路、站点信息，构建成一个路网图，然后找到当前站点N次换乘可以抵达的所有站点；遍历这些站点，对每个站点使用Dijkstra算法求得最短路径，确定两站点间的换乘次数。

在上述技术方案的基础上，Dijkstra算法为：假设路网图中每一个换乘节点都有标号(d

步骤1、初始化；将出发点s设置为：d

步骤2、检验从所有已标记的节点k到其余直接与节点k连接的所有未标记的节点j的距离，并设置节点j的d

步骤3、选取下一个节点；从所有未标记的节点j中选取最小的节点i；节点i的d

步骤4、找到节点i的前一点；从已经标记的节点的集合中找到直接连接到节点i的点j*，作为前一点，记i＝j*；

步骤5、标记节点i；如果路网图中的所有节点均已标记，则算法结束；否则，记k＝i，并重复执行步骤2至步骤5。

在某些实施例中，用户输入的内容包括待评价站点的基本信息和/或共享单车停放点的位置信息；

待评价站点的基本信息包括编号、站点名称、经度、纬度和公共交通方式。

在某些实施例中，其中公共交通方式包括轨道交通、中运量或者常规公交。

如图2所示，本发明通常应用在以下几种规划设计情境中：

1、以N次换乘覆盖率，评价现有公共交通(轨道交通、中运量、常规交通)的线路、站点设置合理性；

2、对于公共交通系统(轨道交通、中运量、常规交通)覆盖空白区，评价新增线路、站点设置合理性。

如图3所示，首先输入待评价的区域或范围的公共交通站点信息，对于已建成地区，以上海市的轨道交通为例，输入现有的线路站点信息，输入数据库的信息如图所示，其中编号字段前两位代表站点所在线路的编号，后两位代表站点的编号，站点名称字段为站点名称，经度和纬度字段表示站点所在的经纬度，信息可以从地图软件中爬取；对于未建成或者是规划区域范围，则输入规划的线路站点信息。在评价过程中，可以通过不断修正此过程输入数据库的线路站点位置信息来调整形成的方案，以获得最好的覆盖率表现或者是满足需求程度最高的线路站点设置方法。图3中key、value、lon、lat和type分别代表编号、站点名称、经度、纬度和公共交通方式。

其次，输入待评价的起点站名称及需求换乘次数。这里同样以上海轨道交通为例，对于规划的线路站点，可以采用相同的理解方式。如果需求评价轨道交通3号线的覆盖率水平，则可以随意选择3号线的某站点作为站点名称，输入换成次数0，可以得到3号线独立的覆盖情况(覆盖站点、站点坐标)；如果输入轨道交通3号线的任一站点，输入换乘次数1，则可以得到找3号线换乘一次可以达到的所有站点信息及覆盖情况。在实际应用中，如果现在需决策是否将3号线与规划中的19号线起点站相接以更好的服务宝山片区，则可以将规划前后的不同线路在STEP 1中以两种方案输入，分别评价换乘1次或多次的覆盖率水平，以对比的形式结合上位规划的要求，观察相接是否对覆盖率表现有明显提升，做出合理的判断。

再次，输出可以覆盖的线路、站点及缓冲区面积。

具体的计算方法如下：对于输入换乘0次，覆盖的线路是待评价站点所在的线路本身，所涉及的覆盖站点则是这条线路上的所有站点，缓冲区面积则是以这些站点为圆心，服务半径为半径的圆取并集的面积总和，这里基于的基本假设是乘客在起讫点旅途中可以不换乘的情况下会首先选择不换乘的线路(尽量避免换乘行为)；

对于输入换乘1次，覆盖的线路则是所有与待评价站点所在线路0次或1次换乘可达的线路，覆盖站点则是这些线路上的所有站点，缓冲区面积则是以这些站点为圆心，服务半径为半径的圆取并集的面积总和，这里基于的基本假设是乘客在起讫点旅途中会选择尽量少的换乘行为的线路(尽量避免换乘行为)；

对于输入换乘N次(N≥2)，覆盖的线路则是所有与待评价站点所在线路M次(0≤M≤N)换乘可达的线路，覆盖站点则是这些线路上的所有站点，缓冲区面积则是以这些站点为圆心，服务半径为半径的圆取并集的面积总和，这里基于的基本假设是乘客在起讫点旅途中会选择尽量少的换乘行为的线路(尽量避免换乘行为)，如图4所示。

然后，输出某片规划区域的公共交通覆盖率。根据缓冲区面积作为分子，待规划范围或区域面积作为分母，得到某片规划区域的公共交通覆盖率。以如图5所示的上海轨道交通3号线(现状)为例子，其换乘一次覆盖的线路有1、2、4、7、8、9、10、11、12、13号线，站点343个，覆盖缓冲区面积229.57平方千米，中心城区覆盖率为19.81％。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进，可以采用优化算法对换乘次数进行更加智能的判定。在输入相应的换乘次数N(N≥0)后，输出的覆盖的线路是所有与待评价站点所在线路M次(0≤M≤N)换乘可达的线路。而此智能判定优化算法系统实现的功能是：输入相应的换乘次数N(N≥0)后，智能输出覆盖的线路是与待评价站点所在线路N次换乘可达的线路，即判定乘客会选择几次换乘实现起讫点间的出行。这里基于的基本假设是乘客在起讫点旅途中并不总会选择尽量少的换乘行为的线路，而是会选择路径最短，最为方便的路径。如图6所示，以江杨北路—爱国路为例，乘客会更倾向于走路径1而非路径2，即使路径1多一次换乘。

本发明引入换乘负担的概念，即每换乘一次带来的负担，可以是时间概念、距离概念或者是站点数概念，即换乘一次相当于多用了多久时间，多走了多少距离或是多坐了几站路，将其纳入整体的最短路计算系统。此发明换乘负担以站点数为例，通过此参数的引入，有益效果在于可以更加精准的确定某站点属于几次换乘可达站，计算N次换乘覆盖率更加准确。在规划与设计评价过程中，体现精细与精准化。在实际运用过程中，可以根据规划设计项目的具体情况，对此参数的选择和量级进行灵活调整。根据此算法优化后的3号线至12号线各站点的换乘次数及路线输出结果如图7所示。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以与多模式公交换乘的结合优化，具体如下，可以进一步挖掘多模式公交换乘覆盖率计算的结合优化系统。在上述流程详解中，主要考虑的是单模式公共交通系统的换乘覆盖率评价系统和方法，而以城市轨道交通为例，其实现的是“站到站”式服务，相对其他出行方式无法做到“门到门”服务，出行人常常需要在轨道交通之间或在轨道交通和其他交通方式之间转换方式，才能够最终到达目的地。轨道交通换乘方式主要包括：与轨道交通线路之间的换乘、与地面公交之间的换乘、与其他交通方式之间的换乘等。

为实现多模式公交换乘覆盖率的分析，本发明可进行如下优化：在数据库中输入待评价站点的基本信息，在编号、站点名称、经度、纬度字段外增设公共交通方式字段，表示公共交通的类型(轨道交通、中运量、常规公交)，也可以加入共享单车停放点的位置信息等。根据分析的需要，选择起点所在的线路或站点，设置合理的换乘次数，以分析多模式公交的换乘覆盖情况。在在建立缓冲区的过程中，为不同公共交通类型的点位设置不同的服务半径，合理反映所覆盖的范围大小。此优化的有益效果在于可以更加真实的反映乘客实际使用过程中的换乘行为，使覆盖率计算更加精细化，提高了规划设计层面的科学性。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。