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福州大学赖元文获国家专利权

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龙图腾网获悉福州大学申请的专利地铁突发中断下考虑乘客出行选择行为的应急公交接驳调度方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN117422263B

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-07-04发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202311429143.X,技术领域涉及:G06Q10/0631;该发明授权地铁突发中断下考虑乘客出行选择行为的应急公交接驳调度方法是由赖元文;梁健鸿;王书易设计研发完成,并于2023-10-31向国家知识产权局提交的专利申请。

地铁突发中断下考虑乘客出行选择行为的应急公交接驳调度方法在说明书摘要公布了:本发明涉及一种地铁突发中断下考虑乘客出行选择行为的应急公交接驳调度方法,该方法获取出行备选方案基础属性值、不同突发中断场景对乘客出行选择行为选择的影响数据、影响出行选择行为选择的预设场景变量、乘客属性变量和出行特征变量,计算价值函数值、决策权重函数值、不同方案下特殊属性所对应的累计前景值,构建基于地铁中断的乘客出行选择行为模型,进一步建立考虑乘客出行选择行为的应急公交接驳调度模型,并利用优化算法得到调度模型决策变量的最优解。该方法有利于准确剖析乘客出行方式选择行为,提高应急公交接驳调度效率。

本发明授权地铁突发中断下考虑乘客出行选择行为的应急公交接驳调度方法在权利要求书中公布了:1.一种地铁突发中断下考虑乘客出行选择行为的应急公交接驳调度方法,其特征在于,获取出行备选方案基础属性值、不同突发中断场景对乘客出行选择行为选择的影响数据、影响出行选择行为选择的预设场景变量、乘客属性变量和出行特征变量,计算价值函数值、决策权重函数值、不同方案下特殊属性所对应的累计前景值,构建基于地铁中断的乘客出行选择行为模型,进一步建立考虑乘客出行选择行为的应急公交接驳调度模型,并利用优化算法得到调度模型决策变量的最优解;具体实现步骤如下: 步骤S1:收集调查问卷,获取出行备选方案的基础属性值; 所述出行备选方案至少包括:原地等待、标准接驳公交、直达接驳公交、跳站接驳公交、常规公交、出租车网约车和共享单车; 所述出行备选方案的基础属性值至少包括:出行方案k在OD对rs间的可能出行时间和出行方案k在OD对rs间所需换乘次数; 步骤S2:利用步骤S1收集的调查问卷获取不同突发中断场景对乘客的出行选择行为选择的影响数据,通过数据分析获得发生地铁突发中断事件后影响乘客出行选择行为选择的预设场景变量、乘客属性变量和出行特征变量; 所述影响数据至少包括:选择方案k出行时间为的人数、不同预设场景下选择方案k的人数、不同乘客属性下选择方案k的人数和不同出行特征下选择方案k的人数; 所述预设场景变量至少包括:出行起讫站点、乘客状态、出行目的、事件发生时段和中断持续时间; 所述乘客属性变量至少包括:性别、年龄段、受教育程度、月收入、职业和月工作时间; 所述出行特征变量至少包括:地铁正常运营时的乘客出行选择行为、地铁中断经历、信息关注程度和风险出行态度; 步骤S3:利用步骤S2获取的影响数据,进一步获取乘客选择出行备选方案集合K,计算乘客平均工作时间Ok、乘客平均月收入Sk、方案k出行时间为的客观发生概率p,计算乘客参考点时间乘客时间成本系数θk、乘客选择出行方案k的损益值yk,进而计算乘客价值函数gyk、乘客收益决策权重函数ω+pi、乘客损失决策权重函数ω-pj; 步骤S4:利用步骤S3获取的乘客价值函数gyk、乘客收益决策权重函数ω+pi、乘客损失决策权重函数ω-pj,计算累计收益决策权重函数累计损失决策权重函数进一步计算收益部分累计前景值Vfi+、损失部分累计前景值Vfj-; 步骤S5:利用步骤S2获取的影响数据以及步骤S4获取的收益部分累计前景值Vfi+、损失部分累计前景值Vfj-,标定出行方案k中第z个变量所对应的参数βk,进而计算不同方案下特殊属性所对应的累计前景值Vfk与乘客选择出行备选方案集合K中第k个出行方案的概率Pk,从而构建基于地铁中断的乘客出行选择行为模型; 步骤S6:利用步骤S5构建的基于地铁中断的乘客出行选择行为模型,进一步建立以上下行乘客出行成本Fp、基于时间的应急公交运营成本Tb、基于里程的应急公交运营成本Sb为约束,最小化乘客出行成本与应急公交运营成本的考虑乘客出行选择行为的组合式应急公交接驳调度模型; 步骤S7:对于建立的考虑乘客出行选择行为的组合式应急公交接驳调度模型,利用优化算法进行求解,得到调度模型的决策变量的最优解,并以最优解作为接驳时应急公交发频次、所需公交车辆以及公交满载率控制依据,从而完成地铁突发中断下考虑乘客出行选择行为的应急公交接驳调度方法; 所述步骤S3具体包括以下步骤: 步骤S31:针对获取的影响数据,构建乘客选择出行备选方案集合K={K1,K2,K3,K4,K5,K6,K7},其中,K1为地铁受突发中断事件影响时选择原地等待救援出行;K2为地铁受突发中断事件影响时选择标准接驳公交出行;K3为地铁受突发中断事件影响时选择直达公交出行;K4为地铁受突发中断事件影响时选择区间公交出行;K5为地铁受突发中断事件影响时选择跳站公交出行;K6为地铁受突发中断事件影响时选择网约车出行;K7为地铁受突发中断事件影响时选择共享单车出行;计算7个乘客选择出行备选方案的乘客平均工作时间Ok、乘客平均月收入Sk、方案k出行时间为的客观发生概率p; 步骤S32:根据步骤S31计算的乘客平均工作时间Ok、乘客平均月收入Sk,进一步计算乘客时间成本系数θk,公式为: 步骤S33:根据乘客时间成本系数θk,计算乘客参考点时间公式为: 式中,为步骤S1获取的出行方案k在OD对rs间的可能出行时间; 步骤S34:根据计算的乘客参考点时间与出行方案k在OD对rs间的可能出行时间计算乘客选择出行方案k的损益值yk,公式为: 式中,考虑在不确定条件下第k种出行方案有m+n+1种可能出现的出行时间,记为按降序排列为λ为函数风险规避系数; 步骤S35:根据步骤S34计算的乘客选择出行方案k的损益值yk,进一步计算乘客价值函数gyk,公式为: 式中,α,β为函数的风险偏好系数,其中α表示收益时风险规避程度,β表示亏损时风险偏好程度; 所述步骤S4具体包括以下步骤: 步骤S41:根据步骤S31计算的方案k出行时间为的客观发生概率p,进一步计算累计收益决策权重函数累计损失决策权重函数公式为: 式中,ω+pi为乘客收益决策权重函数,ω-pj为乘客损失决策权重函数;γ为收益态度系数,δ为损失态度系数;pn表示第n种收益出行状态发生的概率;p-m表示第m种损失出行状态发生的概率,记出行时间T对应其发生的客观概率为P={p-m,…,p-1,p0,p1,…,pn}; 步骤S42:根据步骤S35计算的乘客价值函数gyk与步骤S41计算的累计收益决策权重函数累计损失决策权重函数进一步计算收益部分累计前景值Vfi+、损失部分累计前景值Vfj-,公式为: 所述步骤S5具体包括以下步骤: 步骤S51:构造不同方案下特殊属性所对应的累计前景值Vfk与乘客选择出行备选方案集合K中第k个出行方案的概率Pk的计算公式: 式中,Xkz为出行方案k效用中的第z个变量,βz为其对应的系数;νk为出行方案k的选择效用,εk为前景误差项,对各个出行方案均服从独立同分布的Gumbel分布; 步骤S52:利用获取的影响数据,计算调查问卷中各个方案的收益部分累计前景值Vfi+、损失部分累计前景值Vfj-、选择第k个出行方案的概率Pk,利用多元回归方法进行参数标定,获得各出行方案效用变量对应参数值βz; 步骤S53:根据步骤S51构造的计算公式,计算不同方案下特殊属性所对应的累计前景值Vfk与乘客选择出行备选方案集合K中第k个出行方案的概率Pk,完成基于地铁中断的乘客出行选择行为模型构建; 所述步骤S6具体包括以下步骤: 步骤S61:确定接驳调度模式为组合式应急公交接驳调度模式;模式分为两种线路,一种线路是全程线路L1,即应急接驳公交在每个中断站点进行停靠;另一种是大站线路L2,只在客流量大的中断站点进行停靠; 步骤S62:根据步骤S53计算的乘客选择出行备选方案集合K中第k个出行方案的概率Pk,结合地铁突发中断区间的中断持续时间内历史客流OD数据,计算获得中断区间内u至v需要接驳人数Quv; 步骤S63:根据中断区间内u至v需要接驳人数Quv算组合式应急接驳下乘客的候车时间 Th、站间运行时间Tzz、大站客流等待时间Tzd与全程车客流等待时间Tzq,进一步计算组合应急公交接驳下的乘客出行总成本Fp,公式为: Fp=μ1Th+μ2Tzz+Tzd+Tzq 式中,fq为全程接驳线路应急公交的发车频率,fd为大站接驳线路应急公交的发车频率,Q表示选择应急接驳公交线路总的滞留人数,xu、xv、xk表示是否在该站点停靠的0-1变量,当应急公交在该站点停靠时xu=xv=xk=1;tuv表示应急公交运行时间,由区间行驶距离除以应急公交平均行驶速度得到,Qkv表示全站接驳线路在站点k的上车人数,Quk表示全站接驳线路在站点k的下车人数;表示单位乘客上车平均时间,t表示单位乘客下车平均时间;μ1表示单位候车时间成本,μ2表示单位在车时间成本; 步骤S64:计算组合式应急公交接驳下的公交运营成本Fb,由基于时间的公交运营成本Tb与基于里程的公交运营成本Sb两部分构成,计算公式如下: βd=fdfq+fd Sb=fq+fdL Fb=ζ1Tb+ζ2Sb 式中,To为应急公交运营总时间;βd为选择大站接驳公交的乘客比例;L为应急公交单次行驶里程; 步骤S65:根据计算的乘客出行总成本Fp与应急公交运营成本Fb,并利用所调度的应急接驳公交数量不能超过最大的备用应急接驳公交车数量、应急公交的平均满载率不少于设定值以及发车频率应大于规定的最小发车频率和小于最大发车频率三条约束,得到组合式应急公交接驳调度总成本最小值:minδ1Fp+δ2Fb,完成考虑乘客出行选择行为的组合式应急公交接驳调度模型构建; 所述步骤S7具体包括以下步骤: 步骤S71:所述考虑乘客出行选择行为的应急公交接驳调度模型进行基因编码,实现种群初始化后依次进行计算适应度、带精英保留的轮盘赌选择、交叉操作、变异操作后产生下一代种群并更新种群; 步骤S72:判断所述考虑乘客出行选择行为的应急公交接驳调度模型总成本是否最小,是则输出最佳接驳调度方案,否则转步骤S73; 步骤S73:如果所述考虑乘客出行选择行为的应急公交接驳调度模型总成本没有达到最小,则继续进行计算适应度,判断新适应度是否小于旧适应度,是则按Metropolis准则接受新群体,否则直接接受新群体; 步骤S74:根据接受新群体进行带精英保留的轮盘赌选择、交叉操作、变异操作后产生下一代种群并更新种群,直至得出应急公交接驳调度模型总成本最小值,并输出最佳接驳调度方案。

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