[发明专利]一种定制公交网络优化方法

权利要求书

1.一种定制公交网络优化方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤S1：收集公交需求和出行成本；

步骤S2：提取稳定的公交需求，并按照出行量筛选稳定的公交需求，得到集计出行需求，并计算现状广义出行成本，所述现状广义出行成本E的计算公式为：

E＝VOT×TT×max(1,α×c+β)+P

其中，VOT为时间价值，TT为行程时间，c为车内拥挤度，α和β为计算系数，P为票价；

步骤S3：基于集计出行需求和现状广义出行成本建立以使用定制公交的旅客的广义出行成本收益最大为目标的定制公交网络优化模型；所述的定制公交网络优化模型的目标函数为：

其中，Z是广义出行成本收益，为i到j间使用第k条定制公交线路的用户数量，为i到j间现状广义出行成本，t_ij为i到j间的定制公交线路时间，t_d为定制公交驻站时间，VOT为时间价值，p_k为第k条定制公交线路的票价，在第k条定制公交线路包括i到j时取1，否则取0；

所述的定制公交网络优化模型的约束条件为：

其中，约束(3)表示每一条定制公交线路的运行收入要高于运营成本；约束(4)说明每个站点上下车后车内人数不超过车辆的承载能力；约束(5)说明在虚拟起、终点上无上下车需求；约束(6)指的是通过出行需求对的起点的车辆必须经过需求对的终点；约束(7)表示用户仅在出行收益有所提升时才会选择定制公交线路；约束(8)是任一定制公交线路每个节点的进出平衡约束；约束(9)指每个路段只能被一条定制公交线路经过1次；约束(10)和(11)表示所有车辆必须经过虚拟的车辆起终点；约束(12)假定虚拟车辆起终点与实际节点间的行程时间为0；约束(13)表明定制公交线路的长度在既定的约束范围内；约束(14)限制了定制公交线路的数量；约束(15)表明定制公交线路经过的站点数量不能超过既定阈值；约束(16)用于控制车辆的发车频率；约束(17)至约束(19)是对各决策变量取值的约束；

其中，i,j,l为起、终点或节点的编号，k为线路编号，M为定制公交线路的上限数，N_k为第k条定制公交线路的小时最大发车数，c_f为固定人力成本，c_r为运营成本，S_k为第k条定制公交线路的停站数量，V_i^k为第k条定制公交线路到达i时的乘客数量，C为公交乘客容量，为第k条定制公交线路在虚拟起点o时的乘客数量，为第k条定制公交线路在虚拟终点e时的乘客数量，在第k条定制公交线路包括i到l时取1，否则取0，在第k条定制公交线路包括l到j时取1，否则取0，在第k条定制公交线路包括o到i时取1，否则取0，在第k条定制公交线路包括i到e时取1，否则取0，t_oi为从o到i所需时长，t_ie为从i到e所需时长，D_min为定制公交线路的下限长度，D_max为定制公交线路的上限长度，Q_ij为从i到j的出行需求，d_ij为从i到j的出行距离，N为各条定制公交线路每小时最大发车数，p_k为第k条定制公交线路的票价，S为定制公交线路的站点数量限制值；

步骤S4：基于定制公交网络优化模型，利用启发式算法得到备选线路集合；

其中，所述的步骤S4包括：

步骤S41：计算最大需求对数量h；

步骤S42：基于最大需求对数量h，筛选得到潜在线路；

步骤S43：提取潜在线路的需求对，根据行程时间和需求对的现有广义出行成本，得到需求对的最高收费标准；

步骤S44：根据最高收费标准计算潜在线路的运行收入，若运营成本超过运行收入，去除需求对，得到可用需求对；

步骤S45：基于可用需求对和小时最大发车数，计算潜在线路的发车数量；

步骤S46：基于潜在线路的发车数量和潜在线路，得到备选线路集合；

步骤S5：基于备选线路集合，利用启发式算法得到定制公交网络；

其中，所述的步骤S5包括：

步骤S51：从备选线路集合提取效益最大的线路加入定制公交网络，并在需求对中减去已经服务的需求；

步骤S52：根据更新后的需求对计算备选线路集合的线路效益，执行步骤S51，直至达到终止条件。