基于多線路前車運行數(shù)據(jù)的實時公交到站時間預測方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于城市智能公共交通信息處理技術領域，具體涉及一種實時公交到站時 間預測方法。
【背景技術】
[0002] 發(fā)展城市公共交通是緩解城市交通擁堵、改善人居環(huán)境最有效的手段之一。通過 向乘客提供實時的公交到站信息，可以滿足乘客個性化的出行需求，減少乘客不必要的等 車時間，使乘客更加合理的安排出行，從而提升公交出行的吸引力。由于城市道路交通環(huán)境 具有復雜多變的特征，因此如何提高公交到站時間預測結果的實時性和準確性一直以來都 是一個難點。
[0003] 目前已有的公交到站時間預測方法主要以公交GPS數(shù)據(jù)作為數(shù)據(jù)來源，利用 歷史數(shù)據(jù)訓練得到預測模型，再結合實時車輛運行信息對結果進行修正。公開號為 CN104217605A的中國發(fā)明專利"一種公交車到站時間測算方法和裝置"中，將公交車的運行 過程劃分為多個部分，針對不同的部分訓練出不同的人工神經(jīng)網(wǎng)絡模型，由于需要對大量 的歷史數(shù)據(jù)進行訓練才能達到一定的精度要求，因此難以保證預測結果的實時性。
[0004] 根據(jù)公交車的GPS數(shù)據(jù)，可以獲取車輛在不同站點之間的行程時間，判斷對應路 段的路況?，F(xiàn)有方法多側重于單條公交線路的信息，由于公交車的發(fā)車存在間隔，并且發(fā)車 間隔不一，同時受到公交運力等多種因素的限制，可能出現(xiàn)兩個站點之間在相對長的一段 時間內沒有該線路公交車經(jīng)過的情形，城市道路交通環(huán)境的干擾較多，因此，單條公交線路 GPS數(shù)據(jù)所提供的信息有限，不足以反映出道路的實時交通狀況，進而影響了公交到站時間 的預測精度。
[0005] 對于某線路相鄰兩個站點間的路段，往往會有其他線路的公交車經(jīng)過，彼此之間 具有較強的參考作用。公開號為CN103828868A的中國專利"一種基于多公交線路運行數(shù) 據(jù)融合的城市公交到站時間預測方法"中利用了通過相鄰兩個站點的所有公交線路的運行 數(shù)據(jù)；論文"基于前車數(shù)據(jù)的動態(tài)公交車輛到站時間預測模型研究"在計算待預測車輛相鄰 兩個站點間的行程時間時，考慮了距離當前時刻最近一次通過該相鄰兩個站點的車輛（前 車）的運行數(shù)據(jù)。上述專利和論文中，都利用了多條線路數(shù)據(jù)融合來進行預測，一定程度上 提高了預測精度，但均只考慮了與待預測線路相鄰兩個站點完全重合的線路運行數(shù)據(jù)，忽 略了部分重合的線路運行數(shù)據(jù)對待預測線路的參考作用。然而，在城市路網(wǎng)環(huán)境中，信號交 叉口將相鄰兩個站點劃分為多個路段，信號交叉口不僅上下游路況存在差異，車輛直行、左 轉、右轉對應的下游路段路況也不盡相同。相鄰兩個站點所對應路段的不同部分的路況差 異性也將影響最終公交到站時間預測的精度。因此，與待預測線路相鄰兩個站點部分重合 的線路的運行數(shù)據(jù)也具有一定參考作用。
[0006] 因此，需要綜合考慮與待預測線路相鄰兩個站點完全重合和部分重合的多線路前 車運行數(shù)據(jù)，建立一種既能滿足實時性應用需求又具有較高精度的公交到站時間預測方 法，從而提高到站信息的可靠性。

【發(fā)明內容】

[0007] 有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種基于多線路前車運行數(shù)據(jù)的實時公交到站 時間預測方法，既能滿足實時性應用需求又具有較高精度。
[0008] 為達到上述目的，本發(fā)明提供如下技術方案：
[0009] 基于多線路前車運行數(shù)據(jù)的實時公交到站時間預測方法，包括以下步驟：
[0010] 1)根據(jù)公交車的行駛方向和交叉口，將公交線路劃分為子路段；
[0011] 2)獲取所有經(jīng)過子路段I1^的公交線路信息，建立子路段與公交線路的對應關 系；
[0012] 3)根據(jù)實時的公交GPS數(shù)據(jù)，計算集合Line1^中的公交線路的車輛通過子路段 I li j的行程時間
[0013] 4)利用前車運行數(shù)據(jù)估計待預測線路公交車在子路段Iu上的行程時間；
[0014] 5)預測公交車到站時間。
[0015] 進一步，所述步驟1)中，對于相鄰兩個?？空军c之間包含道路交叉口的路段L1，以 交叉口 Sli,為分割節(jié)點，將其進一步劃分為更短的子路段1 所述子路段I1^包括停靠站 點到交叉口之間的路段、相鄰兩個交叉口之間的路段以及交叉口到?？空军c之間的路段； 對于不含交叉口的路段L1，則其子路段為路段L1自身。
[0016] 進一步，所述步驟2)中，令包括待預測公交線路在內經(jīng)過子路段I1^的公交線路 共有η (η多1)條，則每個子路段對應一個公交線路集合Line1^
[0017] 進一步，所述步驟3)中，
[0018] 令路段L1上的路段分割點構成集合S {s u I j = 1，2···};
[0019] 對于站點i到交叉口 Slil之間的子路段，記錄車輛k到達站點i的時刻T 及交叉口 Slil的時刻T u，則車輛k在子路段Ilil的行程時間t lilik= T U-Tamreil;
[0020] 對于交叉口 S1Jj彡1)與交叉口 Sl，]+1之間的子路段，分別記錄車輛到達兩個交叉 口的時刻T1, j (j彡1)以及T1, j+1，車輛在路段I1, j+1上的行程時間11 j+1,k= T h 」(j彡1);
[0021] 對于交叉口 S1Jj彡I)與站點i+1之間的子路段，則分別記錄車輛到達交叉口 S1, j (j彡1)以及站點i+Ι的時刻T1, j (j彡1)和TalT1TC,1+1，車輛在路段I1, j+1的行程時間t li j+1,k =Tarriveil^-T1,.,(j ^ D ;
[0022] 在子路段為路段L1自身的情況下，分別記錄車輛k到達站點i和站點i+1的時刻 T arrive, i、Tarrive, i+1，計算得到車輛 k 在路段 Li上的行程時間 t Ik= T ^riveiP1-Tarriveii 〇
[0023] 進一步，所述步驟4)中，選取最近一個時間段內公交車在子路段I1^上的行程時 間信息，令該段時間內包括本線路車輛在內共有m輛公交車經(jīng)過子路段I li j，按照車輛經(jīng)過 的先后順序形成集合Itli u，t^2，…，tuJ，則待預測線路公交車在子路段Ili,上的期望行 程時間可以通過下式計算得到：
[0024]
[0025] 進一步，根據(jù)實時的公交車GPS數(shù)據(jù)判斷公交車目前所處的位置，令當前時刻為 T_，公交車到達下游站點的時刻為：
[0026]
[0027] 其中，每+#為預測的公交車到達站點i+n的時間，i為公交車當前所在站點編 號，N為下游待預測站點數(shù)，N彡1，為待預測公交車在相鄰兩個站點i+n-1 與i+n之間的期望行程時間；
[0028] 當η = 1時，，(/十"-丨,/十"）的計算方式如下：
[0029]
[0030] 其中，ξ#為公交車在路段L1的子路段U,上的期望行程時間，d ^,為子路段Iu 的長度，d_為根據(jù)實時公交GPS數(shù)據(jù)計算得到的公交車當前所在位置與子路段I u起點的 距離，0 < d < j為車輛所在子路段序號，j+r為后續(xù)子路段序號。
[0031] 當η彡2時，即下游待預測站點數(shù)N彡2, ￡(? + ? -Μ+??)的計算方式如下：
[0032]
[0033] 其中，Lu為公交車在路段L1+n啲子路段I 1+n ^上的期望行程時間，j為子路 段序號。
[0034] 本發(fā)明提供的技術方案實現(xiàn)簡單，可靠性高，能夠實現(xiàn)公交到站時間的實時預測。 其特點在于考慮了不同運行區(qū)段具有不同的道路交通環(huán)境特征，對公交線路路段進行了更 加精細化的劃分，有利于提高預測精度。同時，考慮相繼通過同一路段的公交車在行程時間 上存在較強的相關性，前車運行數(shù)據(jù)可以充分反映實時路況，在多條公交線路前車運行數(shù) 據(jù)的基礎上預測實時公交到站時間，具有較高的實時性和準確性。
【附圖說明】
[0035] 圖1示出了基于多線路前車運行數(shù)據(jù)的實時公交到站時間預測方法的流程示意 圖；
[0036] 圖2示出了子路段劃分的示意圖。
【具體實施方式】
[0037] 為了使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將對本發(fā)明的具體實施方 式作進一步的詳細描述。
[0038] 參見圖1，本實施例的基于多線路前車運行數(shù)據(jù)的實時公交到站時間預測方法，包 括將待預測公交線路劃分為多個行駛路段、建立路段與公交線路的對應關系、計算車輛在 不同路段上的行程時間、估計待預測車輛在不同路段上的行程時間、預測公交車到達下游 站點的時間五個步驟。具體如下：
[0039] 1)根據(jù)公交車的行駛方向和交叉口，將公交線路劃分為不同的子路段。公交車具 有定線行駛定點停車的特點，對待預測公交線路路段的劃分如圖2所示。
[0040] 首先按照線路停靠站點位置對線路進行劃分，站點1和站點2之間的路段劃分為 路段L1，站點2和站點3之間的路段劃分為L 2，以此類推。由于道路交叉口對道路交通運 行環(huán)境有重要影響，因此針對相鄰兩個?？空军c之間包含道路交叉口的路段L 1，以交叉口 Sli,為分割節(jié)點，將其進一步劃分為更短的子路段U ,，包括停靠站點到交叉口之間的路段、 相鄰兩個交叉口之間的路段以及交叉口到停靠站點之間的路段，分別作為路段1^的組成部 分，如圖2中路段L 1*子路段I u，lli2, Ili3…組成。對于不含交叉口的路段L1，則其子路段 的數(shù)量為1，并且子路段U:為路段L i自身。
[0041] 2)獲取所有經(jīng)過子路段I1^的公交線路信息，建立子路段與公交線路的對應關 系。經(jīng)過子路段Iu的其他公交線路與待預測公交線路具有并線行駛的關系，假設包括待 預測公交線路在內共有n(n多1)條線路的公交車經(jīng)過該子路段，則可以得