[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

说明书

一种模块化车辆运行路径及组合策略协同优化方法,其步骤包括：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；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；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；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；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。

技术领域

本发明属于车辆运营管理技术领域，具体涉及一种基于时空状态网络的模块化车辆运行路径及组合策略协同优化方法及系统。

背景技术

模块化车辆具有体积小、灵活性高、响应及时、节能环保、服务水平高等优点，将助力我国未来智慧城市的建设、有效提升乘客出行体验，对支撑城市流通性做出贡献。众所周知，乘客的出行需求具有很强的时变性和波动性，因此车辆经常会出现拥挤、空载等情况，为适应不断增长变化的乘客出行需求，本发明设计能够实时响应乘客需求的模块化车辆运行路径，协同优化车辆组合策略，通过车辆单元的组合分离，实现乘客在途换乘，为车辆容量和运行路径及开行时刻表的联合优化奠定现实基础。

模块化车辆运营方案设计主要包含两部分主要内容：一是车辆运行路径设置，即明确车辆的运行路径，每条线路包含的车站数量、花费时间及沿途服务的乘客数量；二是车辆组合策略设计，即明确车辆组合分离的位置、时间和乘客换乘人数。运行路径决定了运营线路的长度，影响乘客的总出行时间。车辆组合策略影响乘客的换乘次数和时间，影响车辆的使用情况。如何协同优化模块化车辆运行路径和组合策略，都依赖模块化车辆在路网中的路径分配结果。在现有的一些线路规划方法中，极少能够考虑车辆的在途换乘，从而无法实现乘客出行时间成本的最优化。因此，如何为模块化公交制定一种运行路径方案，使其能够及时满足乘客高品质出行需求，并实现在途换乘，节约乘客的总出行时间，具有较高的研究价值与实际意义。

发明内容

针对上述背景技术介绍中存在的问题，本发明的目的在于提供了一种使得在满足乘客出行需求的同时尽可能缩短出行路线，减少乘客出行成本的基于时空状态网络的模块化车辆运行路径及组合策略协同优化方法及系统。

本发明采用的技术方案是：

一种模块化车辆运行路径及组合策略协同优化方法,其具体步骤包括：

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；

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；

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；

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；

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；

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。

进一步，步骤S1具体步骤如下：

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：