一種多約束網(wǎng)絡集約小客車調度方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種多約束網(wǎng)絡集約小客車調度方法，其包括以下步驟：步驟1、建立成本目標函數(shù)；步驟2、建立以乘客優(yōu)先級(以預約發(fā)起時間為順序)、車型需求、計費方式、路況影響、時間窗和容量等多個約束條件；步驟3、求取最小的調度成本。本發(fā)明全面地考慮乘客優(yōu)先級(以預約發(fā)起時間為順序)、車型需求、計費方式、路況影響、時間窗和容量等多約束情況，實現(xiàn)同等條件下的低成本、高效率。
【專利說明】
一種多約束網(wǎng)絡集約小客車調度方法
技術領域
[0001] 本發(fā)明涉及車輛調度技術領域，具體涉及一種多約束網(wǎng)絡集約小客車調度方法。
【背景技術】
[0002] 網(wǎng)絡約租車是一種新型的租車模式，統(tǒng)一停候在固定站點，不巡街，只提供APP軟 件召車服務。網(wǎng)絡約租車能提供方便、快捷、優(yōu)質的預約服務，有效降低交通擁堵和無效行 駛。網(wǎng)絡集約用車中的小客車主要是指專用于客運的小客車，并通過網(wǎng)絡預約交互方式實 現(xiàn)運營。按照目前的小客車經營方式分類，主要包括出租車、專車、約租車、私租車、租賃小 客車等，未來包括無人駕駛的預約小客車等。出租車、專車、約租車、私租車、租賃小客車以 及無人駕駛的預約小客車的營運模式比較類似，從移動互聯(lián)網(wǎng)終端上發(fā)出用車需求，在位 置共享算法的作用下，接送乘客上車、營運以及下車。然而，預約地點、下車地點、路徑的非 確定往往造成運營調度的有效性往往不足，同時運力調配的效率不高，造成部分地區(qū)供不 應求，部分地區(qū)車輛處于空置狀態(tài)，難以實現(xiàn)運力的有效運用。

【發(fā)明內容】

[0003] 針對上述不足，本發(fā)明的目的在于提供一種多約束網(wǎng)絡集約小客車調度方法，其 全面地考慮乘客優(yōu)先級（以預約發(fā)起時間為順序）、車型需求、計費方式、路況影響、時間窗 和容量等多約束情況，實現(xiàn)同等條件下的低成本、高效率。
[0004] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術方案是：
[0005] 一種多約束網(wǎng)絡集約小客車調度方法，其包括以下步驟：
[0006] 步驟1、建立成本目標函數(shù)：
[0008]其中，vCQk為使用第k輛車的固定成本，乂產為使用第k輛車的運營成本，1彡k彡m，m 為車輛總數(shù)為第k輛車到達乘客出發(fā)點i等待乘客時間所耗費費用，ρ(^為第k輛車到 達乘客出發(fā)點i超過規(guī)定時間的懲罰費用，且有：
[0011 ]如果第k輛車到達乘客出發(fā)點i的時刻s ik小于乘客到達乘客出發(fā)點i的時刻ai，則：
[0012] sCik=yi(ai-Sik) (4)
[0013] 反之，則 sCik = 0;
[0014] 如果第k輛車到達乘客出發(fā)點i的時刻Sik大于規(guī)定時間的時刻bi，則：
[0015] pCik=y2(sik-bi) (5)
[0016] 反之，則 pCik = 0;
[0017]其中，CQk為使用第k輛車的固定費用；Cf為第k輛車運行單位距離的費用;為路 況系數(shù);cU偽所述第h條路徑的實際路徑長度;Slk為第k輛車到達乘客出發(fā)點i的時刻，μΑ 單位時間的等待費用;μ2為單位時間的懲罰費用;xd為第k輛車從乘客出發(fā)點i到乘客下落 點j的決策變量，當且僅當?shù)趉輛車從乘客出發(fā)點i到乘客下落點j時，則Xi jk = 1，反之，Xi jk= 0;1彡;[彡11，1彡_]_彡11，11為總節(jié)點數(shù)；
[0018]步驟2、構建成本目標函數(shù)的以下約束條件：
[0026]其中，q偽乘客下落點j的乘客預約人數(shù)，Qk為第k輛車的最大載人數(shù);XQlk為第k輛 車從調度點到乘客出發(fā)點i的決策變量;Xj〇k為第k輛車從乘客下落點j到調度點的決策變 量;s/為第k輛車在乘客出發(fā)點i為乘客服務的時間；tij k為第k輛車從乘客出發(fā)點i到乘客下 落點j的行駛時間；s/為第k輛車到達乘客下落點j的時刻；為在標準路況下第k輛車的 運行速度；
[0027] 步驟3、求取所述成本目標函數(shù)中的最小值，則該最小值即為調度的最小成本。
[0028] 本發(fā)明的有益效果是:通過全面地考慮乘客優(yōu)先級（以預約發(fā)起時間為順序）、車 型需求、計費方式、路況影響、時間窗和容量等多約束情況，實現(xiàn)同等條件下的低成本、高效 率。
【具體實施方式】
[0029]下面結合【具體實施方式】對本發(fā)明的內容做進一步詳細說明。
[0030] 實施例
[0031]全面地考慮乘客優(yōu)先級（以預約發(fā)起時間為順序）、車型需求、計費方式、路況影 響、時間窗和容量等多約束情況，基于以下方法和流程進行調度：
[0032] (1)乘客出發(fā)地點按照"就近"的原則派車；
[0033] (2)最近調度點（約租車停泊車點)共有K輛可調用的車輛，到達每個乘客出發(fā)點都 有時間窗限制，如果車輛提前到達了乘客出發(fā)點，就必須等待，乘客到達后能提供服務； [0034] (3)根據(jù)乘客發(fā)起預約時間順序賦予不同的優(yōu)先級，最高為1級，最低為R級，高優(yōu) 先級的含義是乘客的權重大，各方面須優(yōu)先滿足之；
[0035] (4)車輛有載人數(shù)容量的限制，只考慮乘客人數(shù)需求小于或等于單車可允許的載 人數(shù)；
[0036] (5)每個乘客預約只能選擇一種車型和計費方法，并由一輛車一次服務完成；
[0037] (6)到達目的點，引導車輛停泊最近的調度點；
[0038] (7)求對一項運輸服務，調用何種車輛、何時派車、選擇哪條路徑可達到成本最小 和效率最高。
[0039] 約租車由m輛車從調度點（停泊點）向η個乘客出發(fā)點調出；調出任務可用一個加權 圖G(V，E)來表示，其中￥=(0，1，2，一，1〇為節(jié)點集，0代表調度點，后11個節(jié)點代表乘客出發(fā) 點或下落點;E={c^，i，jei，2,…，η}代表從i到j行駛路徑集合，考慮到路況和各種因素， 以一個路況系數(shù)來表示路況對調出車輛的影響，標準路徑下= 1，好于標準路徑則λ"〈 1，反之則k>l，用路況系數(shù)乘以配送點之間的實際路徑長度屯，就是考慮了路徑影響后的 等價路徑長度;L表示一個可行路徑，f(L)表示該路徑對應的成本，即目標函數(shù);乘客預約的 人數(shù)需求量為q;Qk表示車輛K的最大載人數(shù);車輛k在乘客出發(fā)點i服務所用時間為 Si; Sik是 一個決策變量，表示車輛k到達乘客出發(fā)點i的時刻;Xijk也是一個決策變量，可表示為：
[0041] 問題的目標是要找一個路徑集，要求每條路徑行駛時間最少，每輛車都不能用超 過容量限制Qk，在乘客預約的優(yōu)先級、車型需求、計費方式和路況不同等條件下，找到一個 可行解使車輛調度效率最高，成本盡可能最小。
[0042] 首先考慮車輛調出成本，記Cok為使用第k輛車(簡稱車輛k)的固定費用，&k為第k輛 車運行單位距離的費用;Vksp為標準路況下車輛k的運行速度;調出成本主要包括車輛k的固定 成本vC〇k及運營成本v&k，且有'· G =< Σ <⑴―()，1 ·2…·n'卜、卜《Σ 0丄 2…，亦
[0043]其次還考慮到為等待乘客所耗費費用8(^，如果第k輛車到達乘客出發(fā)點i的時刻 Sik小于乘客到達乘客出發(fā)點i的時刻ai，貝: sCik=yi(ai_Sik)，反之，貝lj sCik=0。
[0044] 最后由于有時間窗口限制，若車輛k超出乘客時間窗到達，則產生額外懲罰費用 pCik;如果第k輛車到達乘客出發(fā)點i的時刻Sik大于規(guī)定時間的時刻bi，則: pCik = y2(Sik-bi)， 反之，則pCi k = 0。
[0045] 因此，最小成本目標函數(shù)可表示為：

[0056] 式（13)為目標函數(shù)，表示調度成本最小;式（14)表示某可行路徑上的載人量之和 不超過調出車的最大載人量;式（15)表示每個需求點有一輛車(車型和計費方式符合需求） 配送一次;式（16)-(18)表示每臺車輛的子路徑上，車輛從調度點出發(fā)，到達乘客出發(fā)點再 提供運輸服務，將乘客送達目標點，最終又返回調度點；式（19)表示若一臺車從節(jié)點i直接 行使到節(jié)點j，那么到達節(jié)點j的時間等于到達節(jié)點i的時間、為節(jié)點服務的時間和i到j的旅 行時間之和；式（20)表示在路況影響下的路徑距離等于標準車速與旅行時間的乘積；式 (21)表明了決策變量Xijk的值為{0，1}。
[0057] 最后應當說明的是:所描述的實施例僅是本申請一部分實施例，而不是全部的實 施例?；诒旧暾堉械膶嵤├绢I域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得 的所有其他實施例，都屬于本申請保護的范圍。
【主權項】
1. 一種多約束網(wǎng)絡集約小客車調度方法，其特征在于，其包括W下步驟： 步驟1、建立成本目標函數(shù)：(1) 其中，vC〇k為使用第k輛車的固定成本，vcik為使用第k輛車的運營成本，為車 輛總數(shù);sCik為第k輛車到達乘客出發(fā)點i等待乘客時間所耗費費用，PCik為第k輛車到達乘客 出發(fā)點i超過規(guī)定時間的懲罰費用，且有：如果第k輛車到達乘客出發(fā)點i的時刻Sik小于乘客到達乘客出發(fā)點i的時刻ai，則： sCik = yi(ai-Sik)(4) 反之，則3如=〇; 如果第k輛車到達乘客出發(fā)點i的時刻Sik大于規(guī)定時間的時刻bi，則： PCik =化（Sik-bi)(5) 反之，則PCik = 〇; 其中，C〇k為使用第k輛車的固定費用;Clk為第k輛車運行單位距離的費用;λυ為路況系 數(shù);di功所述第h條路徑的實際路徑長度;Si哨第k輛車到達乘客出發(fā)點i的時刻，μ功單位 時間的等待費用;μ2為單位時間的懲罰費用;Xi/為第k輛車從乘客出發(fā)點巧峨客下落點j 的決策變量，當且僅當?shù)趉輛車從乘客出發(fā)點i到乘客下落點j時，貝化ijk=l，反之，Xijk = 〇;l j《n，n為總節(jié)點數(shù)； 步驟2、構建成本目標函數(shù)的W下約束條件：其中，W為乘客下落點j的乘客預約人數(shù)，Qk為第k輛車的最大載人數(shù);Xoik為第k輛車從 調度點到乘客出發(fā)點i的決策變量;Xw哨第k輛車從乘客下落點j到調度點的決策變量;Sjk 為第k輛車在乘客出發(fā)點i為乘客服務的時間；ti/為第k輛車從乘客出發(fā)點i到乘客下落點j 的行駛時間；s/為第k輛車到達乘客下落點j的時刻；Γ/Ρ為在標準路況下第k輛車的運行速 度； 步驟3、求取所述成本目標函數(shù)中的最小值，則該最小值即為調度的最小成本。
【文檔編號】G06Q10/06GK106096868SQ201610520513
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年7月1日
【發(fā)明人】李勇, 陳少沛, 楊敬鋒, 楊驥, 周捍東
【申請人】廣州地理研究所