[发明专利]基于快速响应乘车请求的非定线公共交通控制系统

权利要求书

1.一种基于快速响应乘车请求的非定线公共交通控制系统，其特征在于，包括：通信模块、数据模块、请求分配和路径规划模块和转乘规划模块，其中：通信模块分别从乘客终端收集乘车请求信息、从公交车的车载控制系统收集车辆的实时未行驶路径信息并更新至数据模块、从数据模块获取更新的路径信息并发送至受影响的乘客和车辆；请求分配和路径规划模块从数据模块中抽取未分配的请求信息并分配至不同的公交车的同时，为其规划更新的路径信息后更新至数据模块；转乘规划模块从数据模块的路径信息中扫描得到最新分配的乘客，为其中乘车距离最长的乘客安排最优的后车及转乘站点的同时，为对应的前车和后车规划更新的路径信息并更新至数据模块；

所述的乘车请求信息包括乘客的出发地点和目标地点、乘客所能容忍的绕路比上限、等车时间上限和走路距离上限等由乘客设定的信息以及发出请求时的时间戳；

所述的请求分配是指：将一批乘客的乘车请求分配给不同的公交车，并使对应的公交车路径的新增长度总和最小，其优化目标和限制条件分别为：

优化目标：最小化∑(D′_i-D_i)，其中D_i和D′_i分别为算法执行前后第i辆公交车的未行驶路径总长度；

限制条件包括：

1)公交车的载客人数C≤C_M，其中C_M为所有公交车一致的载客人数上限；

2)每个乘客的绕路比(d_j-sd_j)/sd_j≤δ_j，其中d_j和sd_j分别为第j个乘客实际乘车距离和上下车站点间的最短距离，δ_j为乘客在乘车请求中设定的绕路比上限；

3)等待时间t_j≤σ_j，其中σ_j为乘客在乘车请求中设定的等待时间上限；

4)走路距离wd_j≤ω_j，其中ω_j为乘客在乘车请求中设定的走路距离上限，wd_j＝a_j+z_j，上车前的走路距离a_j和下车后的走路距离z_j；

5)转乘次数k_j≤K，其中K为转乘次数上限；

6)保证原路径的接送点顺序不变；

所述的请求分配和路径规划模块采用基于依照贪心策略设计的矩阵值选择方法对于所有待分配的乘车请求，分别计算该请求分配给每辆公交车导致其路径新增长度的最小值，即请求对该公交车的分配代价；当该公交车接送该乘客的所有路径规划方案都会导致上述任意限制条件失效，则分配代价为无穷大，以此分配代价构造一个分配代价矩阵，其行对应每个乘车请求，其列对应每辆公交车，每次在矩阵中选择最小的分配代价，然后将该代价对应的乘车请求分配给对应的公交车，并构造该公交车的最优路径；在此之后，将该乘车请求对应的行从矩阵中删除并更新剩余的所有请求对该公交车的分配代价；不断执行上述选择、分配并构造路径、删除和更新操作，直到所有行均被删除，所有乘客都以局部最小代价实现分配。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征是，所述的分配代价具体为：根据接送点确定可供插入的位置，即乘客上车站点和下车站点，并确定插入方案的个数，在插入该乘客的上下车站点时确定满足：

①包括该乘客在内的所有乘客的限制条件不被破坏，否则将该插入方案判定为无效；

②当所有插入方案都被判定为无效时，设置该乘客对该公交车的分配代价设为无穷大；否则：

③对于所有有效的插入方案，插入后得到的新路径长度减去插入前的长度即为该插入方案的插入代价，从所有的插入代价中选择最小值，作为该乘客对该公交车的分配代价；

所述的插入是指在公交车现有路径的两个相邻站点间或路径末尾新增一个需要访问的站点，从而改变公交车的站点访问顺序。