[发明专利]基于公交调度站点集散的弹性公交区域灵活性线路生成方法

权利要求书

1.一种基于公交调度站点集散的弹性公交区域灵活性线路生成方法，其特征在于：具体包括以下步骤：

第一步，利用路网中的车站信息将所有调度站点两两组对，计算每个车站到各个调度点对之间的偏移距离，并根据车辆服务范围将其分配给匹配的调度点对；

第二步，将所有待服务的乘客构成需求集P，并按乘客发出请求的时间升序排列，根据第一步获得的分配结果，利用调度站点序列表示各位乘客的出行方向；

第三步，为需求集P中的乘客规划服务方案，即从未发车线路中筛选出运行方向与当前乘客出行方向相同的路线，同时尝试将该乘客与线路进行匹配；

第四步，若第三步中生成了若干个可行路线，则选取余度最大的线路作为该乘客的最优方案，并更新路网信息；若未生成符合该乘客的线路，则为当前乘客开设新的线路；

前述余度表示在满足乘客时间窗的前提下公交线路时刻表的时间富余量，反映了线路对于新需求的响应能力：线路余度越大，则线路的可调整性和接收新需求的能力越强；

第一步中，车辆服务范围是指半径为R的区域，前述的路网为G＝(V,A)，其包括公交站点集V，路段集A＝{A_i,j:i,j∈V,i≠j}，公交站点集V中含有若干个已知的公交调度站点构成的调度站点集K(K∈V)，调度站点作为车辆的集散地且允许乘客上下车；任意两个调度站点k₁,k₂∈K间的连接线段记为所有能够被该调度点对服务的车站构成集合

依次计算车站i∈V到各个调度点对连线的偏移距离当时，将车站i记入集合允许同一车站归属于多个集合φ；

第二步中，每位乘客的需求p包括五个要素，分别为乘客发出该请求的时间t^p，上车站点o_p，下车站点d_p，乘客到达上车站点的时间乘客到达下车站点的时间

使用调度站点序列表示需求p的出行方向m_p，其出行确定的过程具体包括以下步骤：

第2.1步，根据第一步中的车站分配结果，识别上车站点o_p所属集合和下车站点d_p所属集合

第2.2步，根据上下车站点所属集合，确定一组调度站点序列描述乘客的出行方向，若上车站点或下车站点归属多个集合，则记录下每组调度站点序列；

第2.3步，若第2.2步获得了多个结果，仅将包含最少调度站点数的序列记为乘客出行方向m_p，若有多个序列的调度站点数相同，则它们共同组成该乘客的出行方向集M_p；

第三步中，设定乘客能接受的最长等待时间为w，即若车辆早于时刻到达上车站点需等待，但最迟不可晚于时刻到达，乘客的实际送达时间是不晚于的任何时间；

乘客上下车和车辆重新启动的耗时为t₀，车辆的额定载客容量为cap；

弹性公交车辆在线路各站点的时刻表与乘客时间窗应满足如下关系：

⑴车辆到达线路l上某站点j的时间计算如下：

其中表示车辆到达某公交站点j的时刻，为0,1变量，取1表示线路l经过路段A_i,j，表示车辆离开某公交站点i的时刻，t_i,j表示车辆从站点i到站点j的运行时长；

⑵车辆在线路l的接乘站点i处的到达和离开时间应满足

⑶车辆在线路l的送达站点i处的到达和离开时间应满足

⑷当线路l的同一站点i有多位乘客上/下车时，车辆的离开时间应满足

第三步中尝试将乘客与线路进行匹配的方法选用节点插入算法，其具体步骤包括：

第3.1步，输入当前时间，根据既有线路的时刻表更新车辆的发车状态，将未发车线路集记为L_S，已发车的线路不再响应新需求；

第3.2步，将L_S中的线路l逐一与当前乘客需求p尝试匹配，能够为需求p提供服务的线路集记为L_p，具体的匹配过程包括：

第3.2.1步，若线路运行方向m_l与乘客出行方向m_p∈M_p有交集，且m_l∪m_p包含的调度站点数小于或者等于N_k，则继续尝试匹配，转入第3.2.2步；否则当前线路l无法为需求p提供服务，取L_S中的下一条线路继续尝试；

第3.2.2步，需求p的上下车站点插入算法分为以下几种情况执行：

⑴上车站点o_p和下车站点d_p已在线路l中，分别记为点i和点j：

车辆到达o_p的时间若则按照式(1)-(6)更新点i和其之后的线路时刻表；否则当前线路l无法为需求p提供服务，取L_S中的下一条线路继续尝试；

车辆到达d_p的时间若则按照式(1)-(6)更新点j和其之后的线路时刻表；否则当前线路l无法为需求p提供服务，取L_S中的下一条线路继续尝试；

若更新后线路l的时刻表满足该线路中所有乘客的时间窗约束，且任意时刻车上乘客数不超过额定容量，则记录线路l更新后的信息，更新后的信息包括时刻表、途径站点顺序、车辆载客情况和线路运行方向m_l＝m_l∪m_p，并将线路l计入集合L_p；否则当前线路l无法为需求p提供服务，取L_S中的下一条线路继续尝试；

⑵下车站点d_p不在线路l中，上车站点o_p已在线路l中并记为点i：

车辆到达o_p的时间若则按照式(1)-(6)更新点i和其之后的线路时刻表；否则当前线路l无法为需求p提供服务，取L_S中的下一条线路继续尝试；

遍历线路l在点i之后的所有路段A_m,n，找出所有可行的下车站点d_p的插入方案，即将d_p插入到站点m和站点n之间，车辆到达d_p的时间若则按照式(1)-(6)更新站点d_p和其之后的线路时刻表，否则取下一路段继续尝试；

若更新后的时刻表满足线路l中所有乘客的时间窗约束，且任意时刻车上乘客数不超过额定容量，则记录线路l更新后的信息，更新后的信息包括时刻表、途径站点顺序、车辆载客情况和线路运行方向m_l＝m_l∪m_p，并将线路l计入集合L_p，否则取下一路段继续尝试；

⑶上车站点o_p不在线路l中，下车站点d_p已在线路l中并记为点j：

遍历线路l在点j之前的所有路段A_m,n，找出所有可行的上车站点o_p的插入方案：将o_p插入到站点m和站点n之间，车辆到达o_p的时间若则按照式(1)-(6)更新点o_p和其之后的线路时刻表，否则取下一路段继续尝试；

车辆到达d_p的时间若则按照式(1)-(6)更新点j和其之后的线路时刻表；否则当前线路l无法为需求p提供服务，取L_S中的下一条线路继续尝试；

若更新后线路l的时刻表满足该线路中所有乘客的时间窗约束，且任意时刻车上乘客数不超过额定容量，则记录线路l更新后的信息，更新后的信息包括时刻表、途径站点顺序、车辆载客情况和线路运行方向m_l＝m_l∪m_p，并将线路l计入集合L_p，否则取下一路段继续尝试；⑷上车站点o_p和下车站点d_p都不在线路l中：

遍历线路l中的所有路段A_i,j，找出所有可行的上车站点o_p的插入方案：将o_p插入到站点i和站点j之间，车辆到达o_p的时间若则按照式(1)-(6)更新点o_p和其之后的线路时刻表，否则取下一路段继续尝试；

遍历线路l中在点o_p之后的所有路段A_m,n，找出所有可行的下车站点d_p的插入方案：将d_p插入到站点m和站点n之间，车辆到达d_p的时间若则按照式(1)-(6)更新点d_p和其之后的线路时刻表，否则取下一路段继续尝试；

若更新后的时刻表满足线路l中所有乘客的时间窗约束，且任意时刻车上乘客数不超过额定容量，则记录线路l更新后的信息，更新后的信息包括时刻表，途径站点顺序，车辆载客情况和线路运行方向m_l＝m_l∪m_p，并将线路l计入集合L_p，否则取下一路段继续尝试。