一种用于智能公交的乘客需求响应式拼车调度方法及系统技术方案

本发明专利技术属于公交调度技术领域，具体涉及一种用于智能公交的乘客需求响应式拼车调度方法及系统，方法包括：S1、乘客登录乘客用小程序，开启预约拼车出行的功能；S2、乘客通过乘客用小程序选择拼车出行服务，并且输入行程信息，生成拼车订单；S3、调度管理模块通过运行拼车算法，对乘客的多个拼车订单进行合并组合，同时规划订单的路线，查询可用的车辆；S4、基于引力模型算法，生成可行的初始车辆路径解；S5、通过启发式算法，对初始车辆路径解进行进一步的优化；S6、通过调度管理模块给车辆发布订单任务，完成拼车订单，本发明专利技术能够实现以乘客需求为导向的车辆灵活接送的功能。求为导向的车辆灵活接送的功能。求为导向的车辆灵活接送的功能。

【技术实现步骤摘要】
一种用于智能公交的乘客需求响应式拼车调度方法及系统


[0001]本专利技术属于公交调度
，具体涉及一种用于智能公交的乘客需求响应式拼车调度方法及系统。

技术介绍

[0002]需求响应式公交的基本思想是按照潜在乘客预约的上下车地点与上下车时间来安排公交车辆的运行，实现门到门的运输，与现有的预约出租车相比，需求响应式公交具有承载率高、运输成本低的优点，与常规公交相比，需求响应式公交又具有机动灵活、出行便捷的优点，然而，现有的需求响应式公交多是在常规公交的基础上根据实际客流情况进行模式切换或联合优化，这往往会影响到常规公交的正常行车计划，并且在考虑固定站点或需求响应式站点选取方面的研究比较少，大多数研究都停留在已有站点、虚拟路网站点，由此，本专利技术研究一种用于智能公交的乘客需求响应式拼车调度方法及系统来解决上述的技术问题，具有十分重要的现实意义。

技术实现思路

[0003]本专利技术实时收集乘客的出行请求，并且对乘客出发地点进行聚类分析，确定需求响应站点，根据站点位置以及乘客数量，为乘客分配合理的车辆，并对车辆进行动态路径规划，旨在优化运营成本和乘客的出行体验。
[0004]为了达到上述的专利技术目的，给出如下所述的一种用于智能公交的乘客需求响应式拼车调度方法，主要包括以下步骤：S1、乘客登录乘客用小程序，调度管理模块识别乘客的身份标识，乘客身份被成功识别以后，乘客能够开启预约拼车出行的功能；S2、乘客通过乘客用小程序选择拼车出行服务，并且输入行程信息，生成拼车订单；S3、调度管理模块通过运行拼车算法，对乘客的多个拼车订单进行合并组合，同时规划订单的路线，查询可用的车辆；S4、基于引力模型算法，将路径搜索问题转化为计算与当前站点之间的吸引力最大的站点选择链的迭代问题，从而生成可行的初始车辆路径解；S5、通过启发式算法，对初始车辆路径解进行进一步的优化；S6、通过调度管理模块给车辆发布订单任务，车辆按所述S5中输出的路线和站点信息执行拼车功能，以完成拼车订单。
[0005]作为本专利技术的一种优选技术方案，所述S2包括如下步骤：S21、乘客按其出行需求预约出行，每个乘客将包含出发站、目标站、期望到达目标站的时间在内的信息传输到调度管理模块；S22、调度管理模块根据每个乘客的目标站和期望到达目标站的时间，按照实际到达时间不晚于乘客期望值的原则，对所有乘客进行聚类，将目标站点和期望到达时间相同
的乘客聚为一类，将到达时间和到达地点相同的乘客也聚为一类。
[0006]作为本专利技术的一种优选技术方案，所述S3包括如下步骤：S31、建立车辆运营过程的拓扑，以30分钟为一个长决策周期，对于一个长决策周期，将车辆的运营过程拓扑为决策网络，具体将车辆、乘客上车点、乘客下车点，以及周期终止分别抽象化为节点，通过有向弧将两两节点连接，从而得到车辆运营过程的拓扑；S32、建立目标函数，优化目标主要考虑运营收益最大化，以及乘客的出行体验最优，影响乘客出行体验最为关键的因素是乘客的等待时间，考虑乘客等待时间的软时间窗约束，当乘客等待时间超过等待时间阈值时，减少乘客需要支付的费用，同时对运营收益产生一定的惩罚值。
[0007]作为本专利技术的一种优选技术方案，依据车辆运营过程的拓扑，包括如下步骤：S311、将车辆当前位置节点的集合设为K，将请求集合设为R，其中的R1表示已在车上请求，R2表示未上车请求，将上下车点的集合设为I，其中的 i1‑
表示已在车上下车节点，i
2+
，i2‑
分别表示和车辆绑定的请求上下车节点，i
3+
，i3‑
分别表示未被分配的请求上下车节点，将终止节点的集合设为S，所述有向弧的起始节点落在K和R中，终止节点落在S中；S312、若车辆k经过从i到j的有向弧，则将变量x
ijk
的值设为1，使用A
kr
表示车辆k被分配订单r，使用N
ik
表示到i节点时k车辆的载客数量，使用t
ik
表示车辆k到达上下车节点i的时间，使用p
i
表示在节点i乘客的变化。
[0008]作为本专利技术的一种优选技术方案，所述S32中建立如下的目标函数maxZ：作为本专利技术的一种优选技术方案，所述S32中建立如下的目标函数maxZ：，其中，f(o
r
,d
r
)为订单r的乘客从o
r
前往d
r
需支付的费用，n
r
为订单r从o
r
前往d
r
的乘客数量，c
k
为车辆k的单位行驶成本，d(i,j)为从i节点到j节点的行车距离，cp
kr
为车辆k执行订单r时产生的惩罚费用。
[0009]作为本专利技术的一种优选技术方案，所述S4包括如下步骤：S41、确定车辆的出发站点，从有乘客上车需求的站点中，随机抽取一个作为车辆k的出发点，k的初始值为1；S42、判断是否还有同类乘客未服务，若有，则跳至S43，否则，则跳至S45；S43、搜索下一站点，在包含同类乘客的上车站点中，找出与当前站点之间吸引力最大的站点X，尝试将站点X加入路径选择链，计算车辆在加入该站点后的乘客数量，以及加入站点X后直接到达目标站点的时间；S44、判断加入站点X后，车辆路线是否合理，若当前车辆服务的乘客数量未超过车载容量，并且到达目标站点的时间未超过乘客需求的时间，则以站点X为新的起点，跳至S43，否则，跳至S45；S45、判断是否所有类别的乘客均被安排服务，若还有乘客未被安排服务，则调度
下一辆车，k=k+1，跳至S41，否则，输出当前全部初始路径，结束基于引力模型的初始车辆路径解的生成算法。
[0010]作为本专利技术的一种优选技术方案，所述S5包括如下步骤：S51、首先对服务于目标站点和到达目标站点时间需求相同的车辆之间进行站点数量均衡，检查这些车辆是否有服务站点数量不均衡的情况，如果有，则在保证满足车载容量和到达目标站点时间需求的前提下，将需经过站点数量较多的车辆路线中的部分站点转移给经过站点数量较少的车辆路线，并安排合理的站点顺序；S52、尝试对服务于目标站点和到达目标站点时间需求相同的车辆之间进行路径优化，主要应用两路线间交换站点的方式，搜索更优的路线，在交换优化过程中，保证满足车载容量和到达目标站点的时间需求；S53、对每一辆车的路线进行内部优化，主要在同一车辆路线内，尝试交换两站点的顺序，评估目标函数值是否减少，若减少，则交换站点顺序，否则，舍弃本次交换，在尝试预设的次数之后，终止算法，输出最终路线结果。
[0011]作为本专利技术的一种优选技术方案，所述S6包括如下步骤：S61、当乘客拼车成功，并且车辆完成订单任务时，将拼车订单标记为成功，以及将车辆信息通过移动通信子系统传输至乘客用小程序，告知乘客拼车成功相关信息；S62、当乘客拼车失败，并且车辆未完成订单任务时，将拼车订单的失败信息通过通信子系统传输至乘客用小程序，告知乘客拼车失败相关信息。
[本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于智能公交的乘客需求响应式拼车调度方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、乘客登录乘客用小程序，调度管理模块识别乘客的身份标识，乘客身份被成功识别以后，乘客能够开启预约拼车出行的功能；S2、乘客通过乘客用小程序选择拼车出行服务，并且输入行程信息，生成拼车订单；S3、调度管理模块通过运行拼车算法，对乘客的多个拼车订单进行合并组合，同时规划订单的路线，查询可用的车辆；S4、基于引力模型算法，将路径搜索问题转化为计算与当前站点之间的吸引力最大的站点选择链的迭代问题，从而生成可行的初始车辆路径解；S5、通过启发式算法，对初始车辆路径解进行进一步的优化；S6、通过调度管理模块给车辆发布订单任务，车辆按所述S5中输出的路线和站点信息执行拼车功能，以完成拼车订单。2.根据权利要求1所述的一种用于智能公交的乘客需求响应式拼车调度方法，其特征在于，所述S2包括如下步骤：S21、乘客按其出行需求预约出行，每个乘客将包含出发站、目标站、期望到达目标站的时间在内的信息传输到调度管理模块；S22、调度管理模块根据每个乘客的目标站和期望到达目标站的时间，按照实际到达时间不晚于乘客期望值的原则，对所有乘客进行聚类，将目标站点和期望到达时间相同的乘客聚为一类，将到达时间和到达地点相同的乘客也聚为一类。3.根据权利要求1所述的一种用于智能公交的乘客需求响应式拼车调度方法，其特征在于，所述S3包括如下步骤：S31、建立车辆运营过程的拓扑，以30分钟为一个长决策周期，对于一个长决策周期，将车辆的运营过程拓扑为决策网络，具体将车辆、乘客上车点、乘客下车点，以及周期终止分别抽象化为节点，通过有向弧将两两节点连接，从而得到车辆运营过程的拓扑；S32、建立目标函数，优化目标主要考虑运营收益最大化，以及乘客的出行体验最优，影响乘客出行体验最为关键的因素是乘客的等待时间，考虑乘客等待时间的软时间窗约束，当乘客等待时间超过等待时间阈值时，减少乘客需要支付的费用，同时对运营收益产生一定的惩罚值。4.根据权利要求3所述的一种用于智能公交的乘客需求响应式拼车调度方法，其特征在于，依据车辆运营过程的拓扑，包括如下步骤：S311、将车辆当前位置节点的集合设为K，将请求集合设为R，其中的R1表示已在车上请求，R2表示未上车请求，将上下车点的集合设为I，其中的i1‑
表示已在车上下车节点， i
2+
，i2‑
分别表示和车辆绑定的请求上下车节点，i
3+
，i3‑
分别表示未被分配的请求上下车节点，将终止节点的集合设为S，所述有向弧的起始节点落在K和R中，终止节点落在S中；S312、若车辆k经过从i到j的有向弧，则将变量x
ijk
的值设为1，使用A
kr
表示车辆k被分配订单r，使用N
ik
表示到i节点时k车辆的载客数量，使t
ik
表示车辆k到达上下车节点i的时间，使用p
i
表示在节点i乘客的变化。5.根据权利要求4所述的一种用于智能公交的乘客需求响应式拼车调度方法，其特征在于，所述S32中建立如下的目标函数maxZ：
，其中，f(o
r
,d
r
)为订单r的乘客从o
r
前往d
r
需支付的费用，n
r
为订单r从o
r
前往d
r
的乘客数量，c
k
为车辆k的单位行驶成本，d(i,j)为从i节点到j节点的行车距离，cp
kr
为车辆k执行订单r时产生的惩罚费用。6.根据权利要求1所述的一种用于智能公交的乘客需求响应式拼车调度方法，其特征在于，所述S4包括如下步骤：S41、确定车辆的出发站点，从有乘客上车需求的站点中，随机抽取一个作为车辆k的出发点，k的初始值...

【专利技术属性】
技术研发人员：詹筱蕙，李卓凭，
申请(专利权)人：武汉好人科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：