(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111429682.4 (22)申请日 2021.11.29 (71)申请人 吉林大学 地址 130012 吉林省长 春市前进大街269 9 号 (72)发明人 林忠义　刘华胜　李津　赵淑芝　 (74)专利代理 机构 北京华际知识产权代理有限 公司 11676 代理人 万长鑫 (51)Int.Cl. G06F 30/18(2020.01) G06F 30/27(2020.01) G06Q 10/04(2012.01) G06Q 50/30(2012.01) G06N 3/00(2006.01)G06F 111/04(2020.01) G06F 111/08(2020.01) (54)发明名称 基于复杂网络理论的城市公共交通网络优 化研究方法 (57)摘要 本发明属于城市公共交通系统技术领域， 具 体为基于复杂网络理论的城市公共交通网络优 化研究方法， 包括步骤1： 首先计算乘客出行成 本， 并将其作为出行阻抗添加到网络中； 步骤2： 然后依据出行阻抗对乘客选择出行路径的概率 进行计算 从而获得不同路段的客流需求， 将出行 阻抗及客流需求和公共交通的客运能力作为权 值添加到网络之中并依据权值改进网络全局效 率的计算方式； 步骤3： 最后以网络全局效率为目 标函数建立公共交通网络优化模型并以将蚁群 算法改进用于求解， 其设计合理， 提高城市公共 交通效率， 最终缓解城市公交线路布局不合理、 公交系统运行效率低的问题。 权利要求书7页 说明书12页 附图3页 CN 114117700 A 2022.03.01 CN 114117700 A 1.基于复杂网络理论的城市公共交通网络优化研究方法， 其特 征在于： 包括如下步骤： 步骤1： 首 先计算乘客出 行成本， 并将其作为出 行阻抗添加到网络中； 步骤2： 然后依据出行阻抗对乘客选择出行路径的概率进行计算从而获得不同路段的 客流需求， 将出行阻抗及客流需求和公共交通的客运能力作为权值添加到网络之中并依据 权值改进网络全局效率的计算方式； 步骤3： 最后以网络全局效率为目标函数建立公共交通网络优化模型并以将蚁群算法 改进用于求 解。 2.根据权利要求1所述的基于复杂网络理论的城市公共交通网络优化研究方法， 其特 征在于： 所述步骤1利用广义成本综合考虑公交出行从始发地到目的地的各种主要因素 的 阻抗， 广义出 行成本可表示 为： 综合出行成本＝ 候车时间+乘车时间+换乘时间 乘客在站点的候车时间xa是一个不确 定的数值， 该时间主要与乘客换乘次数与车辆到 站车头时距概率分布有关， 当乘客选择的路线无需换乘时， 若线路a车辆到站服从均匀分 布， 则候车时间最大为线路a车辆车头时距ha， 最小为0， 候车时间的概 率密度分布函数为： 候车时间xa的分布函数为： 当乘客换乘次数为1时， 假设乘客乘坐线路a后换乘线路b， 线路a和线路b的候车时间分 别为xa和xb， 车头时距分别为ha和hb(hb＞ha)， 设总候车时长为z， 则z＝xa+xb， 假设线路a和线 路b均为均匀到 达分布， 候车时间xa和xb的概率密度函数 可以分别表示 为： 依据卷积公式可 得， 候车总时间z的概 率密度函数为： z取值不同概率密度函数也不同， xa应满足： 0≤xa≤ha， z‑hb≤xa≤z， 在xOz平面上可以 根据阴影部分fz(z)可以根据z的取值分为 三部分： 求积分后fz(z)计算公式为： 权　利　要　求　书 1/7 页 2 CN 114117700 A 2当乘客换乘次数为2时， 可以先计算前两条线路候车时间概率密度函数， 在依据 卷积公 式计算候车总时间概 率密度函数。 3.根据权利要求1所述的基于复杂网络理论的城市公共交通网络优化研究方法， 其特 征在于： 所述步骤2中乘客的乘车时间主要为车辆行驶时间， 当公共交通线路为轨道交通 时， 列车与其他社会车辆分离， 互不影响， 道路环境不影响车辆运行， 此时车辆的行驶速度 等于设计行驶车速vs， 交叉口延误为0； 常规公交车辆在行驶时与社会车辆混行， 行驶速度 会受到道路环境的影响， 假设α 为该路段拥挤系数， 道路畅通时为 1， 交叉口延误与社会车辆 相同， 常规公交车辆的行驶速度可以表示 为α·vs； 对于轨道交通， 相邻节点间的列车 行驶时间为： 其中： dod——节点o至节点d路段长度， 单位： km； vs——公共交通车辆行驶速度， 单位： km/ h； T——轨道交通车辆停靠时间， 单位： h； ——节点o至节点d线路l车辆的行驶时间， 单位： h 。 对于常规公交， 相邻节点间的车辆行驶时间为： 其中： αod——节点o至节点d路段拥挤系数； ——节点o线路l车辆停靠时间， 单位： h； ——节点o至节点d线路l车辆的行驶时间， 单位： h 。 将节点间车辆行驶时间、 节点延误及交叉口延误相加即为相邻节点间连边阻抗： 其中： Zo——节点o和节点d连边的阻抗； β ——类别参数， 若连边属于 轨道交通则为1， 其 他为0； λ——类别参数， 若连边属于常规公交则为1， 其 他为0； m——节点o和节点d连边经 过的交叉口数量。 换乘时间可以分为同站换乘时间和 异站换乘时间， 同站换乘时间即为换乘线路的候车 时间， 异站换乘时间除了换乘线路的候车时间外还包括站间步行时间。 同站换乘连边阻抗 为： 其中： μ1——换乘惩罚系数， 若无同站换乘则为0； ——同站换乘连边阻抗。 异站换乘连边阻抗 为： 权　利　要　求　书 2/7 页 3 CN 114117700 A 3