城际多方式出行路径规划思考

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目前,城际出行都面临着交通信息分散、路线规划单一的问题。用户在时需要自行比对和预订机票、火车票等,不仅涉及到不同系统的切换,如何选择也是对于用户出行决策的考验。

城际多方式出行路径规划是指基于铁路、航空和公路等多种交通方式的城市间出行的路径选择,主要解决如何根据既有交通方式和载运工具,在考虑出行者偏好(如出行时间最短、票价最低、换乘最少等)的情况下,给出较优出行路径。

基于交通基础数据的运用,搭建城际交通出行智能决策系统。实现多交通工具混合出行规划服务,为客户提供一站式交通解决方案,覆盖航班、铁路及长途客运等。

系统通过简化用户操作流程,帮助用户快速决策,来提升用户的预订效率及预订体验。

  • 快速查询,多种交通工具混合一次查询
  • 协助规划,基于时间、费用维度智能推荐

目前国内百度地图和高德地图的接口中已经有相关的功能,但目前还没有多少人使用,可能与使用习惯有关。相关系统在境外已经有很好的发展,相关网站:

方案设计

城际多方式路径规划与传统路径选择问题相比较,不同点在于:

  • 城际出行依托既有公共交通方式(铁路,航空和公路等),路径规划的基础网络是服务网络而非物理网络,即两城市之间如果有路但是没有相应车次或航班,那么这条路径是不可行的;
  • 公共交通出行需要考虑出行者不同的偏好,最短路不再是广义的距离最短,路径权值的意义可以是出行时间、出行成本、换乘次数和舒适度等;
  • 城际出行涉及换乘,在做路径规划时要考虑出行者的心理因素,例如如何选择符合出行习惯的换乘城市等。

 

基于服务构建城市多方式出行网络

在城市道路自驾车路径规划问题中,车辆始终沿道路行驶,因此可以直接根据道路网来建立路径规划的网络模型,但在城际多方式出行中,铁路、航空及公路客运是主要交通方式,而铁路网、航空网并不像城市道路能随时承载运输,而是按既定的时刻表运行,若仍以物理路网作为路径规划的基础网络,会出现有路无服务的情况。因此,城际多方式出行路径规划必须以车次、航班及班次为对象进行新的网络构建。

城际多方式出行基于铁路、航空与长途客运三种交通方式,因此,要为城际出行者提供较优的出行路径,需掌握以下交通方式的服务信息:

  • 铁路列车时刻表。根据列车时刻表获得旅客列车的车次、始发站、终到站、中间停靠站、到达每个站点的时刻和从每个站点出发的时刻、每个区间的运行时间以及各车次的席别及票价;
  • 民航航班计划。根据民航航班时刻表获得航班号、始发站、终点站、起飞时刻、到达时刻、座舱等级及票价;
  • 公路客运班次。包括行车路线、发车时间、终到时间、途经站以及每个班次席别及票价。

基于以上信息,分别构建铁路网、航空网和公路客运网,再对其进行叠加,形成城际多方式出行网络。

相关数据源:

铁路网

将铁路时刻信息转化为图

其中站点为节点,车次,出发日期、出发时间、运行时间等为弧。根据这些信息可以构建:

铁路网节点表:

NodeID NodeName EdgeList
1100001 苏州站 K279,D7031,….

弧属性表:

EdgeID NetType StartPoint EndPoint StartTime EndTime Runtime Seatlist PriceList Weight
K279 train 苏州站  南京站 07:00 09:45 3.75 硬座,软座 175,295 待定

铁路网搭建过程中需要考虑的因素,如列车是上海站首发,南京站为终点站,中间途径苏州、镇江,则分别要建立,上海到苏州、上海到镇江、上海到南京、苏州到镇江、苏州到南京、镇江到南京的弧。

航空网

航空网的搭建与铁路网类似,唯一区别是航空网路相对于铁路网没有中途站点概念,相对来说要简单一些。

可能存在的问题:

  • 共享航班(不同航空公司销售相同的航班机票,但是最终由一家航空公司执飞)
  • 航班的价格相对复杂,且实时性较高

航空网节点表:

NodeID NodeName EdgeList
1100002 上海虹桥机场 CZ3132,….

弧属性表:

EdgeID NetType StartPoint EndPoint StartTime EndTime Runtime Seatlist PriceList Weight
K279 plane 上海虹桥机场  北京首都机场 07:00 09:45 3.75 头等舱,经济舱 175,295 待定

公路客运网

公路客运网的搭建与铁路网和航空网类似,但是相较于航空和铁路系统,数据较为分散也不易整理需要耗时较久。

公路客运网节点表:

NodeID NodeName EdgeList
1100003 苏州汽车南站 1100,1101,….

弧属性表:

EdgeID NetType StartPoint EndPoint StartTime EndTime Runtime Seatlist PriceList Weight
1100 bus 苏州汽车南站  苏州汽车北站 07:00 07:45 0.75 42座客车 52 待定

多网叠加

根据铁路旅客列车时刻表、民航航班计划与公路客运班次的信息构建铁路网、航空网与客运网后进行叠加,如图:

由上图可知,铁路网、航空网和公路客运网不存在共通的节点和弧,对其直接叠加并不难呢个达到合并的目的,所以需要以城市为节点建立交通出入口数据字典,即多车站及机场进行归并,从而构成城际多方式出行网络。

交通出入口数据字典:

城市 交通出入口
北京 北京西,北京南,首都国际机场,…
天津 天津机场,天津火车站,…
上海 上海火车站,浦东国际机场,…
广州 广州东,新白云国际机场,…

为完善系统,后期可以添加城内交通站点换乘方案数据等,使相关中转流程衔接的更加流畅。

最终行程如下网络:

城际多方式出行路径选择模型

出行者对城际出行路径选择的偏好不同,例如时间短、票价低等,因此在路径规划时,需要对出行者的不同偏好进行量化研究,赋予弧段不同的权值,以给出符合出行者不同偏好的可行路径。

路径规划常见算法整理

一些可供参考的开源实现

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