一种基于分布估计算法的定制公交线路规划方法技术

本发明专利技术提出了一种基于分布估计算法的定制公交线路规划方法。首先收集乘客需求，生成初始种群与初始概率矩阵，对种群进行评价，选出优势种群并更新概率矩阵，然后根据更新后的概率矩阵进行采样生成新种群，之后采用局部搜索策略更新种群，重复100次后输出最优解。本发明专利技术提出的方法能够在满足求解时间要求的前提下，得到一组满意的定制公交线路。得到一组满意的定制公交线路。得到一组满意的定制公交线路。

【技术实现步骤摘要】
一种基于分布估计算法的定制公交线路规划方法


[0001]本专利技术涉及定制公交线网规划领域，尤其涉及一种基于分布估计算法的定制公交线路规划方法。

技术介绍

[0002]定制公交是一种为起讫点和时间窗相近的乘客提供巴士共享服务的新型公共交通模式，具有经济、舒适和个性化的优点，能够帮助解决城市公共交通灵活性不足的问题。同时定制公交还是一种共享、绿色、低碳环保的出行方式，能减少高峰时段私家车使用量，具有社会公益性。定制公交线路的合理规划能降低公交运营成本、提升乘客体验。
[0003]然而带时间窗和容量限制的定制公交线路规划问题已经被证明是NP
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hard问题，精确确求解十分困难且耗时。如何在短时间内收集乘客数据、优化公交线路，给公交运营商带来了巨大的挑战，因此设计高效的求解算法至关重要。因此，本专利技术提出了一种基于分布估计算法（EDA）的定制公交线路规划方法，能够在满足求解时间要求的前提下，得到一组定制公交线路。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术提出了一种基于分布估计算法的定制公交线网规划方法，其步骤如下：步骤1：收集网上预约的N个乘客需求，其中每个需求包含出发站点，出发时间窗，到达站点，到达时间窗数据；步骤2：根据编码规则，随机生成200个初始个体构成初始种群，每个个体对应一个解，即一组定制公交线路，其中编码规则为：一个个体包含N个基因，基因值表示乘客编号，基因的排列顺序表示乘客的服务顺序；步骤3：生成初始概率矩阵，概率矩阵共包含N行N列，矩阵每个元素都等于1/N；步骤4：对种群中每个个体采用解码规则生成定制公交线路，然后对其进行评价，其中解码规则为：从个体的第一个基因位点开始，生成一条定制公交线路，该线路的起点与终点分别为该位点乘客的出发站点与到达站点，然后判断下一位点的乘客能否与该线路兼容，如果兼容则对该线路进行调整，使其能够满足该乘客，否则新增一条线路服务该乘客，不断重复直到判断完所有乘客，最后删除乘客数小于15的线路；判断当前乘客与线路兼容的方法为：如果存在一条线路能够在规定的时间窗范围内同时运送原线路所有乘客与当前乘客，则判定该乘客与线路兼容，否则不兼容；步骤5：根据个体的评价结果，选择前20%的个体作为优势个体，更新概率矩阵；步骤6：根据更新后的概率矩阵采样生成新的种群；步骤7：采用局部搜索策略对种群中的解进行更新，其中局部搜索策略包含三种：随机交换个体中两个基因的位置；将个体中的某一段基因倒序；随机调整个体的某一个基因的位置；
步骤8：重复100次步骤4
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7，输出最优解。
附图说明
[0005]为了更好的说明
技术实现思路
与具体实施方式，下面将对本专利技术中所使用到的相关图形进行说明：图1：本专利技术中EDA算法流程图；图2：为本专利技术中局部搜索策略示意图。
具体实施方式
[0006]以下结合附图对本专利技术的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术的范围。
[0007]图1为本专利技术中EDA算法流程图；如图1所示，包括以下步骤：步骤1：收集网上预约的N个乘客需求，其中每个需求包含出发站点，出发时间窗，到达站点，到达时间窗数据；步骤2：根据编码规则，随机生成200个初始个体构成初始种群，每个个体对应一个解，即一组定制公交线路，其中编码规则为：一个个体包含N个基因，基因值表示乘客编号，基因的排列顺序表示乘客的服务顺序；步骤3：生成初始概率矩阵，概率矩阵共包含N行N列，矩阵每个元素都等于1/N；步骤4：对种群中每个个体采用解码规则生成定制公交线路，然后对其进行评价，其中解码规则为：从个体的第一个基因位点开始，生成一条定制公交线路，该线路的起点与终点分别为该位点乘客的出发站点与到达站点，然后判断下一位点的乘客能否与该线路兼容，如果兼容则对该线路进行调整，使其能够满足该乘客，否则新增一条线路服务该乘客，不断重复直到判断完所有乘客，最后删除乘客数小于15的线路；判断当前乘客与线路兼容的方法为：如果存在一条线路能够在规定的时间窗范围内同时运送原线路所有乘客与当前乘客，则判定该乘客与线路兼容，否则不兼容；步骤5：根据个体的评价结果，选择前20%的个体作为优势个体，更新概率矩阵；步骤6：根据更新后的概率矩阵采样生成新的种群；步骤7：采用局部搜索策略对种群中的解进行更新，其中局部搜索策略包含三种：随机交换个体中两个基因的位置；将个体中的某一段基因倒序；随机调整个体的某一个基因的位置；步骤8：重复100次步骤4
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7，输出最优解。
[0008]具体的，步骤6中采样方法如下，假设概率矩阵，概率矩阵中元素代表第k个乘客出现在l位置的概率，采样时从第一列开始，根据概率~，确定第一个乘客的位置，然后将矩阵对应的行列元素设置为0，之后开始对后面的列依次进行采样，生成一个子代个体，重复采样200次后生成的所有子代个体构成了新的种群；步骤5
中更新概率矩阵的方法如下：，其中代表乘客k在优势种群中出现在位置l的概率。
[0009]图2为本专利技术中局部搜索策略示意图；如图2所示，具体搜索方法如下：随机交换个体中两个基因的位置如图中S1所示，具体操作为随机在个体中选择两个基因位点，交换其位点中的基因值；将个体中的某一段基因倒序如图中S2所示，具体操作为随机在个体中选择一段连续的基因位点，然后将选中位点的基因倒叙排列；随机调整个体中某一个基因的位置如图中S3所示：具体操作为随机选择一个基因位点，然后将其插入到个体的任意其他位置。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于分布估计算法的定制公交线路规划方法，其特征在于，能够根据网上预约客户的需求生成出合理的定制公交线路集合，具体步骤如下：步骤1：收集网上预约的N个乘客需求，其中每个需求包含出发站点，出发时间窗，到达站点，到达时间窗数据；步骤2：根据编码规则，随机生成200个初始个体构成初始种群，每个个体对应一个解，即一组定制公交线路，其中编码规则为：一个个体包含N个基因，基因值表示乘客编号，基因的排列顺序表示乘客的服务顺序；步骤3：生成初始概率矩阵，概率矩阵共包含N行N列，矩阵每个元素都等于1/N；步骤4：对种群中每个个体采用解码规则生成定制公交线路，然后对其进行评价，其中解码规则为：从个体的第一个基因位点开始，生成一条定制公交线路，该线路的起点与终点分别为该位点乘客的出发站点与到达...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈吟东，沈若愚，
申请(专利权)人：武汉禾青优化科技有限公司，
类型：发明
国别省市：