[发明专利]一种模块化车辆运行路径及组合策略协同优化方法及系统

权利要求书

1.一种模块化车辆运行路径及组合策略协同优化方法，其特征在于：其具体步骤如下：

S1、获取城市交通物理网络及候选运营路线信息，构建模块化车辆运行路径连通性流平衡约束；具体包括：

S11：模块化车辆集合表示为V；时空状态网络中表示模块化车辆候选运行路径的弧集合表示为A_v；

S12：所述模块化车辆运行路径连通性流平衡约束表示为：

其中，为决策变量，表示模块化车辆候选运行路径(i，j，t，t′，w，w′)∈A_v是否被模块化车辆选用；当时，表示模块化车辆经过此路径，反之不经过；v为模块化车辆；i为路网中节点，表示某路段的起点；j为路网中节点，表示某路段的终点；t为时间变量，t∈T，T为时间集合；t′为乘客到达节点j的时间，t′＝t+TT_i，j；TT_i，j为乘客乘坐模块化车辆从i到j花费的时间，已知路网信息，即每个路段所需花费的时间参数，由此可以计算出节点i到节点j所需花费的时间；w＝[w₁，...，w_d，...，w_|D|]，表示车内乘客状态集合，W_d为去往目的地d的乘客量；w′表示模块化车辆服务乘客后车内乘客状态；w⁰为模块化车辆初始车内乘客状态；o_v为起点；d_v为终点；e_v为车辆时间窗左端点；l_v为车辆时间窗右端点；t″为中间点流平衡约束中进入中间点的前一个时空状态节点的时间；w″为其他车辆服务乘客前车内乘客状态；(j，t′，w′)为末端时空状态，(j′，t″，w″)为进入流平衡中间点的前一个节点的时间和车内乘客状态，即中间点前一个点的时空状态；j′为流平衡中间点的前一个节点；

S2、获取乘客需求数量和乘客位置、时间窗信息，构建乘客需求全覆盖约束；

具体步骤包括：

S21：n_p表示在某个车站p待服务的乘客需求数量；W表示模块化车辆中乘客负载状态集合；(w′-w)表示模块化车辆服务乘客前后的乘客状态转移量；Ψ_p为接客弧集合；

S22：所述乘客需求全覆盖约束表示为：

其中，w，w′，n_p的取值分别为：

w＝[w₁，...，w_d，...，w_|D|]

w′＝[w′₁，...，w′_d，...，w′_|D|]

其中，D为目的地集合；表示在车站p去往目的地d的总乘客需求，V^*为虚拟备用车辆集合；

S3、根据城市交通模块化车辆运行路径及线路、乘客需求数量、位置和时间窗信息，构建乘客在途换乘约束；

具体包括以下内容：

所述乘坐模块化车辆的乘客在途换乘约束表示为：

其中，集合表示模块化车辆v在时刻t到达地点b的换乘弧集合；TT_i，j表示乘客乘坐模块化车辆从i到j花费的时间；

为决策变量，表示模块化车辆候选运行路径(i，j，t，t′，w，w′)∈A_v是否被模块化车辆选用；当时，表示模块化车辆经过此路径，反之不经过；

w″′为其他车辆服务乘客后车内乘客状态；v′为备用模块化车辆；

S4、根据城市交通模块化车辆运行路径及乘客需求信息，构建基于模块化车辆使用成本及乘客出行时间广义运输成本的目标函数；

具体步骤包括：

S41：模块化车辆出行时间成本可表示为

其中，参数TT_i，j表示乘客乘坐模块化车辆从i到j花费的时间；

S42：乘客出行成本可表示为

其中，参数表示模块化车辆从起点o_v到达j花费的时间；

参数π表示模块化车辆的使用成本；

S5、根据约束集和目标函数建立模块化车辆运行路径及实现在途换乘的车辆组合策略协同优化的混合整数线性规划模型；其中混合整数线性规划模型为

subject to

目标函数为最小化加权总运营成本及乘客出行成本；

S6、求解所述混合整数线性规划模型，获得优化的模块化车辆运行路径及乘客在途换乘的车辆组合策略。

2.实现权利要求1所述的一种模块化车辆运行路径及组合策略协同优化方法的系统，包括：

模块化车辆及运行路径模块，用于获取模块化车辆集合、模块化车辆候选运行路径的弧集合，根据城市交通物理网络和候选运营线路信息，构建模块化车辆运行路径连通性流平衡约束；

乘客需求获取模块，用于获取乘客需求数量和乘客位置、时间窗信息，构建乘客需求全覆盖约束；

乘客在途换乘模块，用于根据城市交通模块化车辆运行路径及线路、乘客需求数量、位置和时间窗信息，构建乘客在途换乘约束；

目标函数模块，用于根据城市交通模块化车辆运行路径及乘客需求信息，构建基于模块化车辆使用成本及乘客出行时间广义运输成本的目标函数；

优化模块，用于根据约束集和目标函数建立模块化车辆运行路径及实现在途换乘的车辆组合策略协同优化的混合整数线性规划模型，求解所述混合整数线性规划模型，获得优化的模块化车辆运行路径及乘客在途换乘的车辆组合策略。