[发明专利]基于欧氏距离收费的弹性公交即时需求动态响应方法

权利要求书

1.一种基于欧氏距离收费的弹性公交即时需求动态响应方法，其特征在于：具体包括以下步骤：

第一步，输入弹性公交网内运行中的车辆信息和即时乘客请求，车辆按照预定的线路及时刻表运行；

第二步，在运行途中，乘客出现迟到情况，该乘客行程被取消，同时车辆线路及时刻表信息进行对应更新；

第三步，接收乘客新的需求，更新弹性公交网络内所有弹性公交车辆的运行状态，利用车辆服务范围以及节点插入法确定新需求的备选线路；

第四步，根据确定的备选线路中出行的欧式距离计算每位乘客的票价，从而获取每条备选线路的预期收益，选取收益最大的备选线路为最佳服务方案；

第一步中，弹性公交网中的线路信息包括途径站点顺序、运行时刻表和服务乘客信息，每位乘客的需求p包括五个要素，分别为乘客发出该需求的时间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和乘客到达下车站点的时间

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；

所有处于运营状态的弹性公交车辆集为L，每辆车的运行轨迹与实时需求紧密相关，即每辆车与车辆运行线路是唯一对应关系；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有多位乘客上车或下车时，车辆的离开时间应满足:

若乘客迟到，则到达o_p的实际时间为若早于车辆到达o_p的时间，则乘客仍然能够乘车；若乘客出现迟到情况，该乘客的行程将被取消，并将乘客下车站点d_p从原定线路中删去，然后按照式(1)-(6)更新后续线路时刻表；

第三步中接收乘客新的需求，更新弹性公交网络内所有弹性公交线路的运行状态，利用车辆服务范围以及节点插入法确定新需求的备选线路的具体步骤包括：

第3.1步，将新需求记为p，能够为需求p提供服务的线路集记为L_p，逐一比对所有在途车辆的后续运行线路与新需求p的上、下车站点，若某线路l即将经过的站点中同时存在与乘客的上、下车站点间距小于R的车站，转入第3.2步，否则取下一条线路继续尝试，其中，R表示以车辆所在位置为圆心，车辆服务范围区域的半径；

第3.2步，利用节点插入算法将新需求的上车站点、下车站点插入到线路l中，并记录所有可行方案，具体包括：

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，包括：时刻表，途径站点顺序和车辆载客情况，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：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，包括：时刻表，途径站点顺序和车辆载客情况，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，包括：时刻表，途径站点顺序和车辆载客情况，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)更新站点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，包括：时刻表，途径站点顺序和车辆载客情况，并将线路l计入集合L_p，否则取下一路段继续尝试；

第3.3步，记录并输出上述过程产生的所有可行方案。

2.根据权利要求1所述的基于欧氏距离收费的弹性公交即时需求动态响应方法，其特征在于：第四步中，车票价格是出行需求中上车站点与下车站点间欧氏距离的线性函数，若乘客出现迟到，则无需支付票价，但是需要支付取消服务的手续费，乘客出行费用计算具体为：

其中，为乘客上下车站点间的欧氏距离，每公里票价为α₁，票价向上取整，α₂为乘客因迟到取消服务需要支付的手续费；

每条线路的运营收益为该条线路的乘客出行费用总和减去运营成本，运营成本与车辆运行距离成正比，线路l的运营收益计算如下：

其中，为0,1变量，取1表示由线路l为乘客提供服务，β为车辆每公里的运行成本，为0,1变量，取1表示线路l经过路段A_i,j，D_i,j为从i站点驶向j站点的距离；当线路尚未向乘客提供服务时，f_p按乘客正常乘车计，若线路已经过乘客的上车点，f_p按实际情况计算；

按上述方法计算出所有可行方案的收益，选取收益最大的作为最佳服务方案并更新路网信息。