[发明专利]一种实时响应的互联网半灵活公交调度方法

权利要求书

1.一种实时响应的互联网半灵活公交调度方法，其特征在于，所述方法包括以下内容：

在获取传统公交数据的基础上，对现有的公交线路进行系统改进：减少固定站点即A类站点的数量，在每两个固定站点之间增加一定数量的灵活站点即B类站点，形成半灵活公交服务系统，乘客能够在期望的B类站点上车，但只能在A类站点下车；

所述传统公交数据包括原有公交线路各线路的站点名称，站点位置，站点用地性质，站间距，线路配备车辆信息：车型、座位数、最大载客数、速度，线路发班频率，单程平均运行时间，线路及站点客流数据，服务水平，票款收益，运营成本，建设成本以及固定成本；

改进后的半灵活公交服务系统为实时响应系统，乘客利用互联网提供起讫点、出发时间范围以及支付意愿作为预订信息，仅在乘客有足够支付意愿的情况下，最近的公交车将在B类站点为其提供服务，如果预定成功，乘客应保证其电子账户中有足够多的资金完成自动扣费，未预定成功的乘客则步行至最近的A类站点等待车辆到达；

对于起点在灵活站点即B类站点，讫点在固定站点即A类站点的乘客，由于B类站点不是必经点，需根据系统经济效益进行取舍，只有有预约需求，且该需求的支付意愿足够强烈，半灵活公交才会绕行到需求响应点；所述乘客支付意愿计算公式如下：

式中，表示站点B_i的总支付意愿；u为B_i站点的第u个乘客；为B_i站点的第u个乘客的支付意愿；为B_i站点在预定时间区段至内的有效时间；为B_i站点的第u个乘客的出行基价；

对参与实时响应半灵活公交服务系统的乘客数加以统计，将所有从A_n到A_n+1将会服务的B类站点纳入集合K，即：

式中，或1，取决于B_i站点能否提供服务；

计算各个B类站点的候车乘客数，用下式表示：

式中，g为A_n到A_n+1中将会提供服务的第g个B类站点；为从A_n到A_n+1将会服务的第g个B类站点的乘客数；v为计数单位；表示在站点B_i的等车的乘客的有效指数，当订单时间发生在有效时间区段至内时，该指数取1，否则取0；表示在站点B_i的等车的累计乘客数；

计算车辆在抵达站点A_n后，车内的乘客数，用下式表示：

式中，表示从初始站点A₁出发前车上乘客数为0；为站点A_n乘客数；为在A_n+1站点下车的乘客数；

重点考虑运输效益及乘客支付意愿，并兼顾时间、绕行距离、舒适度和满载率因素，建立从一个A类站点到下一个A类站点效益最优的半灵活公交调度模型；

在建立效益最优的半灵活公交调度模型的过程中，首先确定A_n与A_n+1站点间因前往各个B类站点所产生的总绕行距离，用下式表示：

式中，表示从站点A_n出发至到达站点A_n+1时公交车总的绕行距离；表示站点A_n到将提供服务的第一个B类站点B_K1的行驶距离；表示将会提供服务的各个B类站点之间的行驶距离；表示区段内最后一个提供服务的B类站点到A_n+1站点的行驶距离；

然后确定公交车从站点A_n行驶到站点A_n+1的过程中，到达各个站点的具体时间，用下式表示：

式中，表示公交车从站点A_n出发的时间，记作t₀；表示公交车到达提供服务的第i个B类站点的时间；表示公交车行驶的平均速度；表示公交车到达A_n+1站点的时间；

最后根据半灵活公交发车规则，对半灵活公交调度模型的建立提出如下假设：

①完全信息条件下，乘客均采用手机发单，并能够收到消息回馈；

②乘客出行OD和预约出发时间已知；

③车辆的平均行程速度已知；

④乘客提供个人单次出行的支付意愿；

⑤乘客预约时认可出行规则，提前存入足量费用，并接受自动扣费；

重点考虑运输效益，根据乘客票价收益及时间成本、运输车辆的行车成本，建立半灵活公交调度模型的目标函数：

式中，P⁰为出行基价；表示从站点A_n出发的乘客总数；表示t_i时间站点B_i的总支付意愿；C₁为基础运营成本；C₂为乘客在巴士上的时间成本；

表达式第一部分为起点在A类站点的乘客的票价总收益，第二部分为起点在B类站点的乘客的票价总收益，第三部分为运输车辆的行车成本与乘客的各类成本之和，当Z达到最大时，系统效益最优；

根据既定目标函数以及实际调度情况，确定半灵活公交调度模型的约束条件：

①B类站点乘客的附加支付意愿应不小于该点最小附加调度费，即：

其中

这里规定B_i站点乘客的附加支付意愿用平均值表示；

②运输车辆的载客率要在一定的范围内，即：

式中，Q_L为车辆最大载客数，从环保和成本的角度出发，载客人数太少，运输成本难以有效控制，也不符合绿色出行；从乘客的舒适度出发，载客人数太多，会影响乘客的乘车体验；

③限制运输车辆在B类站点的停站数，即：

式中，N_max为B类站点的最大停站数；

④控制运输车辆的绕路比，即：

式中，θ_max为运输车辆的最大绕路比；

约束条件③和④从停站数和绕路比两方面保证了主线上乘客的乘坐体验，并间接控制了全程时间；

对上述半灵活公交调度模型进行求解，确定调度路线，得到半灵活公交的调度方案。

2.根据权利要求1所述的一种实时响应的互联网半灵活公交调度方法，其特征在于，求解半灵活公交调度模型的方法为遍历方法和禁忌搜索法，求解思路如下：

①、令其中表示车辆是否到达B_i点，表示达到B_i点，表示不到达B_i点；

②、根据相应算法的规则确定初始解；

③、在算法的关键参数的控制下通过邻域函数产生若干邻域解；

④、按接受准则：确定性、概率性或混沌方式，更新当前状态；

⑤、按关键参数修改准则调整关键参数；

⑥、根据算法的收敛准则判断是否满足迭代停止条件，若满足，则得到问题的最终优化结果，否则回到步骤③。