定制公交路径优化方法、系统、存储介质及设备技术方案

本发明专利技术涉及定制公交路径优化方法、系统、存储介质及设备，包括以下步骤：利用有向图表示城市道路网，构建定制公交路径规划模型，每个交通需求n都关联一个城市道路网中的起始节点i和目标节点n+i，每个节点i存在一个服务时间窗，服务时间窗表示交通需求服务的最早时间和最晚时间形成的集合，每个交通需求n的最大乘车时间为L；以运营总成本和用户等待总时间之和的最小值为目标构建目标函数，通过乘客服务约束、公交车辆约束和其他约束得到目标函数的解，确定能够满足出行需求的最优公交数和公交最优路径。交最优路径。交最优路径。

【技术实现步骤摘要】
定制公交路径优化方法、系统、存储介质及设备


[0001]本专利技术涉及定制公交路线规划
，具体为定制公交路径优化方法、系统、存储介质及设备。

技术介绍

[0002]本部分的陈述仅仅是提供了与本专利技术相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。
[0003]定制公交是介于传统公共交通和私家车之间的灵活性公共交通，通过收集乘客发出的出行请求，为出行起终点、出行时间等相似的乘客提供专门出行服务的灵活性公交，由于其特性仍为“公交”性，采用固定站点、不固定线路的方式运营。在实际运营过程中，由于乘客需求多样化，定制公交极易出现准时性差、运营成本高等问题不断涌现，在部分站点和路网较全但人口量少的城市区域，甚至遇到了线路遭冷落、上座率不高、报名线路人数不够无法开设等困境。
[0004]现有技术利用一些计算机程序或是数学方法生成定制公交的路线，或是对定制公交的路线进行优化，以平衡运营成本和乘客需求，但目前的一些优化方法对于乘客需求的响应存在主观性，缺少定量研究，部分方法会假设只运行单辆公交，同一需求点乘客具有相同的出行需求，且车辆容量无限大，并未考虑城市的实际道路网结构，忽略了乘客出行时的时间窗要求。

技术实现思路

[0005]为了解决上述
技术介绍
中存在的技术问题，本专利技术提供定制公交路径优化方法、系统、存储介质及设备，提出在车辆服务成本、用户出行等待时间约束下的二阶段定制公交车辆调度及路径优化模型，生成能够覆盖所有高概率站点的静态车辆调度决策，随后生成能够满足提前预约需求的优化路径，确定能够满足出行需求的最优公交数和公交最优路径，从而最小化系统总成本。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0007]本专利技术的第一个方面提供定制公交路径优化方法，包括以下步骤：
[0008]利用有向图表示城市道路网，构建定制公交路径规划模型，每个交通需求n都关联一个城市道路网中的起始节点i和目标节点n+i，每个节点i存在一个服务时间窗，服务时间窗表示交通需求服务的最早时间和最晚时间形成的集合，每个交通需求n的最大乘车时间为L；
[0009]以运营总成本和用户等待总时间之和的最小值为目标构建目标函数，通过乘客服务约束、公交车辆约束和其他约束得到目标函数的解，确定能够满足出行需求的最优公交数和公交最优路径。
[0010]公交路径规划模型，包括：
[0011]设有向图G＝(N,A)为城市道路网，A为路网中的有向路段，N为路网中的节点，n为
道路网交通需求，每个交通需求都关联一个起始节点i和目标节点n+i，每个节点i∈N；
[0012]设K为定制公交集合，每辆定制公交车k∈K且容量为Q
k
，总行程时间不超过T
k
，每个节点i都对应一个车辆荷载q
i
和车辆停靠时间d
i
；
[0013]设公交车驶过每条路段(i,j)∈A产生的路段成本和旅行时间分别为c
ij
、t
ij
；每个节点i存在一个服务时间窗[e
i
,l
i
]，其中e
i
和l
i
分别表示交通需求服务的最早时间和最晚时间，L表示每个交通需求的最大乘车时间。
[0014]公交出发节点为0，到达节点为2n+1，中间过渡节点包括接收节点集合P＝{1,...,n}和送达节点集合D＝{n+1,...,2n}。
[0015]路网中的节点N等于接收节点集合、送达节点集合和公交出发节点为至到达节点之间的并集，即N＝P∪D∪(0,2n+1)。
[0016]乘客服务约束为：
[0017]确保所有出行需求都被服务到且只服务1次，设为公交k从点i行驶至点j，且路段(i,j)∈A，公交k∈K，如下式所示：
[0018][0019]确保每位乘客都能按出行需求到达目的地，即服务完整性约束，如下式所示：
[0020][0021]公交车辆约束为：
[0022]保证公交场站内的所有车辆均被派遣，如下式所示：
[0023][0024]公交车辆在所规划路径中行驶时，进入站点后必须离开，且每辆公交车在服务完所有出行需求后返回场站，如下式所示：
[0025][0026][0027]其他约束为：
[0028]公交车到达节点j的时间通过到达节点i的时间以及停靠时间和行程时间确定，如下式所示：
[0029][0030]公交车离开站点j时的乘客数通过离开节点i时的乘客数以及在节点i上下车乘客数确定，如下式所示：
[0031][0032]公交线路中，乘客i乘坐的时间如下式所示：
[0033][0034]公交到达时间和载荷约束，如下式所示：
[0035][0036][0037]目标函数为：
[0038][0039]式中，c
ij
为路段成本，x
ij
为乘客服务约束，为乘客i乘坐的时间，α为人均小时工资。
[0040]本专利技术的第二个方面提供实现上述方法所需的系统，包括：
[0041]定制公交路径模块，被配置为：利用有向图表示城市道路网，构建定制公交路径规划模型，每个交通需求n都关联一个城市道路网中的起始节点i和目标节点n+i，每个节点i存在一个服务时间窗，服务时间窗表示交通需求服务的最早时间和最晚时间形成的集合，每个交通需求n的最大乘车时间为L；
[0042]目标函数模块，被配置为：以运营总成本和用户等待总时间之和的最小值为目标构建目标函数，通过乘客服务约束、公交车辆约束和其他约束得到目标函数的解，确定能够满足出行需求的最优公交数和公交最优路径。
[0043]本专利技术的第三个方面提供一种计算机可读存储介质。
[0044]一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上述所述的定制公交路径优化方法中的步骤。
[0045]本专利技术的第四个方面提供一种计算机设备。
[0046]一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述所述的定制公交路径优化方法中的步骤。
[0047]与现有技术相比，以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：
[0048]1、基于时间窗约束的规划问题，考虑乘客与其乘车时间，以满足个性化出行需求，同时对时间和成本进行约束，减少乘客出行延误以及降低公交公司燃油成本，增加乘客的出行满意度。
[0049]2、提出在车辆服务成本、用户出行等待时间约束下的二阶段定制公交车辆调度及路径优化模型，首先生成能够覆盖所有高概率站点的静态车辆调度决策，然后生成能够满足提先预约需求的优化路径，确定能够满足出行需求的最优公交数和公交最优路径，从而最小化系统总成本。
[0050]3、在系统最优场景中，优化后的编组策略能有效降低定制公交的规模，同时每一辆服务车辆的使用率达到最优。通过减少车辆的出行本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.定制公交路径优化方法，其特征在于：包括以下步骤：利用有向图表示城市道路网，构建定制公交路径规划模型，每个交通需求n都关联一个城市道路网中的起始节点i和目标节点n+i，每个节点i存在一个服务时间窗，服务时间窗表示交通需求服务的最早时间和最晚时间形成的集合，每个交通需求n的最大乘车时间为L；以运营总成本和用户等待总时间之和的最小值为目标构建目标函数，通过乘客服务约束、公交车辆约束和其他约束得到目标函数的解，确定能够满足出行需求的最优公交数和公交最优路径。2.如权利要求1所述的定制公交路径优化方法，其特征在于：所述公交路径规划模型，包括：设有向图G＝(N,A)为城市道路网，A为路网中的有向路段，N为路网中的节点，n为道路网交通需求，每个交通需求都关联一个起始节点i和目标节点n+i，每个节点i∈N；设K为定制公交集合，每辆定制公交车k∈K且容量为Q
k
，总行程时间不超过T
k
，每个节点i都对应一个车辆荷载q
i
和车辆停靠时间d
i
；设公交车驶过每条路段(i,j)∈A产生的路段成本和旅行时间分别为c
ij
、t
ij
；每个节点i存在一个服务时间窗[e
i
,l
i
]，其中e
i
和l
i
分别表示交通需求服务的最早时间和最晚时间，L表示每个交通需求的最大乘车时间。3.如权利要求2所述的定制公交路径优化方法，其特征在于：所述公交路径规划模型，还包括：公交出发节点为0，到达节点为2n+1，中间过渡节点包括接收节点集合P＝{1,...,n}和送达节点集合D＝{n+1,...,2n}；路网中的节点N等于接收节点集合、送达节点集合和公交出发节点为至到达节点之间的并集，即N＝P∪D∪(0,2n+1)。4.如权利要求2所述的定制公交路径优化方法，其特征在于：所述乘客服务约束为：确保所有出行需求都被服务到且只服务1次，设为公交k从点i行驶至点j，且路段(i,j)∈...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴荣健，周童，王旭，高艳艳，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：