[发明专利]一种考虑异质车辆的需求响应式公交路径优化方法

权利要求书

1.一种考虑异质车辆的需求响应式公交路径优化方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：获取用户出行信息，主要包括用户出行人数，最早期望出行时间，最晚计划到达时间，目的地位置信息；

步骤2：根据步骤1获取到的信息，构建考虑第三方异质车辆的需求响应式公交路径优化模型，根据实际需求确定目标函数；

步骤3：采用列生成算法对路径优化模型进行求解，通过不断向待选路径集合中增加新的可行路径来找到需求响应式公交路径优化模型的下界；

步骤4：通过分支定界算法对获取到的下界进行分支操作得到需求响应式公交路径优化模型的可行解，即一组满足用户出行需求的需求响应式公交最优路径。

2.根据权利要求1所述的一种考虑异质车辆的需求响应式公交路径优化方法，其特征在于：所述步骤1的具体方法如下：

1)需求响应式公交站点选择大型居民聚集点临近的公交站点，使用0和n+1作为初始站点两个虚拟点的索引，存在两类需求响应式公交车辆：公司自有车辆和第三方租赁车辆；公司自有车辆从初始站点0出发，服务一系列用户最终返回初始站点n+1；而第三方车辆则不需要在所有服务结束后返回初始站点n+1；公司自有车辆和第三方租赁车辆的最大允许搭载人数分别为Q；公司共拥有K₁辆自有车辆，当自有车辆不足以满足所有用户需求时，第三方车辆被租赁来增加用户服务能力；其中，需求响应式公交在每天的工作周期内可以往返场站多次服务用户；

2)用户根据其出行目的，确定其出行计划，并提交其出行信息；将用户按照信息提交顺序从1开始编号至n，用户提交其用户出行人数d_i、最早期望到达时间a_i、最晚计划到达时间b_i和目的地信息；

3)结合初始站点位置信息，用户提交的目的地信息构建需求响应式公交服务网络G(N,A)，其中N表示用户目的地和场站位置的集合，即N＝{0,1,...,n}，A＝{(i,j)|i,j∈N,i≠j}表示所有连接用户目的地和场站的弧；任意弧(i,j)∈A上的行程时间t_ij为需求响应式公交通过i点和j点之间的最短路径的行程时间，行程费用c_ij表示需求响应式公交通过i点和j点之间的最短路径的燃油成本和道路收费。

3.根据权利要求1所述的一种考虑异质车辆的需求响应式公交路径优化方法，其特征在于：所述步骤2的具体方法如下：

1)构建考虑异质车辆的集合划分模型来对所述的考虑异质车辆的需求响应式公交路径优化方法进行建模，设置目标函数为其中L表示每辆需求响应式公交最大的出行次数，用来使得每辆需求响应式公交的出行次数尽可能平衡并且不会过大，h_k表示第三方车辆的租赁费用,c_ij为顾客点i和j的行驶费用，变量表示车辆k的第l个行程是否经过弧段(i,j)，变量μ_k表示第三方车辆k是否被使用；第一部分表示车辆在行程过程中产生的道路成本，第二部分表示第三方车辆的租赁成本，即目标函数为最小化总运营成本；

2)初始化车辆行程集合Ω₁和Ω₂，Ω₁中每个行程表示一辆车辆从场站0出发，服务一系列用户最终返回场站n+1的路径，Ω₂中每个行程表示一辆车辆从场站0出发，服务一系列用户的路径，构建如下所述的集合划分模型：

(2-1)集合划分约束，保证每个用户都被服务，其中c_r表示行程r的总出行成本，变量表示行程r是否为k的第l次出行：

(2-2)第三方车辆行程约束，表示第三方车辆在完成最后一段行程后无需返回初始场站n+1：

(2-2)行程间时间约束，确保自有车辆的多个行程之间满足用户上车时间要求，其中a′_r，b′_r和σ′_r分别表示行程r的开始时间，结束时间和在场站所必须的准备时间：

(2-3)第三方车辆的行程间时间约束，确保第三方车辆的多个行程之间满足用户上车时间要求；

(2-4)车辆行程数量约束：