[发明专利]配合区间车的自动驾驶公交组合调度优化方法

说明书

本发明公开的一种配合区间车的自动驾驶公交调度优化方法，包括自动驾驶公交单元车辆编组、调度周期时间离散化、设置决策变量、建立配合区间车的自动驾驶公交调度仿真模型、计算成本函数、建立优化模型和模型求解。本发明充公考虑自动驾驶公交车辆编组的特点，通过联合优化车辆类型(区间车和全程车)、车辆容量和发车频率来提升系统服务质量(如减小乘客候车时间)和减小运营成本。本发明根据乘客需求自适应优化车辆类型和发车频率，可以减小乘客站台候车时间、减少高峰时段车内拥挤和降低乘客高峰时段不能上车的风险等；本发明提供的公交调度方法更加灵活，优化车辆容量，避免平峰时段公交车辆资源浪费的情况，从而能有效降低车辆运营成本。

技术领域

本发明涉及智能交通信息处理技术领域，更具体的说是涉及配合区间车的自动驾驶公交组合调度优化方法。

背景技术

在城市公交系统中，乘客需求在时空上往往分布不均衡，即乘客需求集中分布于一些区域，而在其他区域需求较小；在此背景下，仅设置全程车会导致车辆在部分区间客流过分拥挤，而在其他区间车辆利用效率低下，为了提升车辆利用率，减小乘客候车时间，区间车作为全程车的补充形式被广泛运用于公交调度系统中。区间车是指公交线路上服务特定区间站点的公交车辆，其在未到达终点站时于中间站点折回，区间车通过设置明显的识别标识(以区别全程车)引导乘客选择合适的车辆类型；在乘客需求较大的区间设置区间车，可以增加服务区间的车辆通过次数，从而减小乘客候车时间，与只设置全程车相比，区间车能有效降低车辆空载率，提升公交运行效率。

尽管区间车调度存在以上优势，在高峰期，区间车调度导致系统需要更多的司机和运营车辆，这无疑增加了系统成本。随着传感器技术、人工智能和车联网等技术的不断发展，自动驾驶公交(autonomous bus)逐渐成为城市公交系统发展的热点，现有研究指出相比传统公交自动驾驶公交有其独特优势，如提高道路驾驶安全、减少系统总油耗、减少司机人力成本、及最优化系统行程时间等。与传统公交相比，自动驾驶公交的另一个巨大优势是动态车辆编组，即多辆容量较小的自动驾驶公交单元组合在一起形成一辆容量较大的自动驾驶公交。通过车辆编组，系统可以动态配置公交容量，使公交容量自适应乘客需求，从而进一步减小车辆运营成本，如在高峰期，多辆自动驾驶公交单元组合在一起形成大容量公交，减少乘客站台候车时间；在平峰期，自动驾驶公交单元则单独调度，从而在不降低公交发车频率条件下进一步减小车辆运营成本。可见，在此背景下，如果利用自动驾驶公交车辆编组特点，通过发车频率和车辆容量的组合，调整车辆在不同区间的通过次数以满足不均衡的乘客需求是公交管理部门面临的一个重要问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种配合区间车的自动驾驶公交组合调度优化方法，充公考虑自动驾驶公交车辆编组的特点，通过联合优化车辆类型(区间车和全程车)、车辆容量和发车频率来提升系统服务质量(如减小乘客候车时间)和减小运营成本。对乘客而言，本发明根据乘客需求自适应优化车辆类型和发车频率，可以减小乘客站台候车时间、减少高峰时段车内拥挤和降低乘客高峰时段不能上车的风险等；对公交管理部门而言，本发明提供的公交调度方法更加灵活，在保证服务质量前提下，优化车辆容量，避免平峰时段公交车辆资源浪费的情况，从而能有效降低车辆运营成本。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

首先设置车辆类型为区间车和全程车；其次，设置车辆编组的容量限制，设单个自动驾驶公交单元容量为c，则当有a个自动驾驶公交单元编组时，形成的自动驾驶车辆容量为ac，为了保证驾驶安全，假定a≤A，其中A表示最大车辆编组数量；最后，将调度周期时间离散化(如每分钟)，在每一离散时间节点设置决策变量：(1)是否在当前离散时间节点发车，(2)发车车辆类型，(3)发车车辆容量。以乘客候车时间和车辆运营成本为优化目标，同时优化所有变量，可以得到自适应乘客需求的最优发车策略。

一种配合区间车的自动驾驶公交组合调度优化方法，具体步骤包括：

步骤一，将调度周期离散化为连续均匀时间区间，设置决策变量为发车类型、发车容量和发车频率；