[发明专利]一种弹性的公车调度方法和系统

权利要求书

1.一种弹性公车系统的调度方法，其特征在于，包括如下步骤

1)初始化路网数据，通过聚类生成车站和停靠点；

2)根据车站的分布构建交通流量网，计算车站和车站间的交通流量，若大于设定的交通流量阈值，则在该两车站间开通一趟公车，否则，公车原地等候；

3)当公车开通后，结合历史轨迹数据计算该两车站间的主干停靠点，连接该两车站及主干停靠点形成初始行驶路线，公车将初始行驶路线作为当前行驶路线并从起点发车；

4)公车沿着当前行驶路线行驶，当在行驶过程中收到来自乘客的乘车请求时，基于主干停靠点起终点插入算法判断该乘车请求是否满足插入约束条件，若是，则接受该乘车请求，将新行驶路线设为当前行驶路线；反之，则拒绝该乘车请求；

5)当公车行驶到当前行驶路线的终点，回到步骤2)；

在步骤2)中，采用时空分割策略来计算车站间的交通流量，具体如下：

首先，根据经纬度将城市分割成多个面积相同的网格，根据历史轨迹数据构建一个交通流量表τ(z)，表中的元组的类型为t，g_o，g_d，num，其中z为一个网格，t为一个时间点，g_o和g_d为乘车请求的起始网格和终止网格，num为相应的交通流量；

然后，将获取潜在路线r＝(u，v，t)，通过路网计算潜在路线r的最短路径，并把路线的服务区域分割成K个子区域，并计算每个子区域在时刻t的交通流量，u、v为起点车站和终点车站；

最后，根据子区域的交通流量计算边e(u，v)_t的权重w(u，v)_t，权重w(u，v)_t即为从t时刻开始从起点车站u开往终点车站v的交通流量；

(1)获取潜在路线r＝(u，v，t)，通过路网计算潜在路线r的最短路径，获取路径上的所有路段，为每一个路段增加一个路段区域，把所有的路段区域组合在一起，形成潜在路线r的服务区域，并把服务区域分割成K个子区域：

其中tt(r)是潜在路线r最短路径的行驶时间，α是预定义的松弛率，U是时间间隔的长度；这样服务区域被分割成K个近乎等长的子区域{A₁，A₂，…，A_K}；

(2)对每个子区域A_i，获取它包含的所有网格，根据交通流量表τ(z)计算这些网格在时刻t开始的交通流量；网格z在时刻t的交通流量gw(z，t)计算如下：

slot(t，i)＝[t+(i-1)×U，t+iXU]，i＝1，2，··，K

G_i＝A_i∪A_i+1...∪A_K，i＝1，2，...，K

其中，x是流量表τ(z)的元组，slot(t，i)是指从t时刻开始的第i个时间段，每个时间段的长度都是U,G_i是指网格z所属子区域及其后续所有子区域内网格的集合；这样，子区域A_i在t时刻开始的流量权重被定义成fw(A_i，t):

(3)边e(u，v)_t权重的计算如下：

其中，l(u，v)是u到v的最短路径的距离，α是行驶路线的松弛率，R^*代表落在边e(u，v)_t服务区域内的所有预约乘车请求的数量，w_r是一个权重系数，用来调节历史交通流量和预约乘车请求之间的比例；

至此，t时刻的路线通过求解带全有向图G_t中边权重最大的边来获得,如果边e(u，v)_t的权重w(u，v)_t比预定的交通流量阈值γ小，即：

那么车辆c会在车站u停留一段时间，也就是c会被指定路线r(u，u，t)；这里δ_m是一条路线生成所需要的最少流量，一般与车辆容量和路线的操作损耗有关；当w(u，v)_t≥γ时，车站v就被选做下一个车站，也就是c会被指定路线r(u，v，t)；当r(u，v，t)被指定后，边e(u，v)_t的权重也会被随之更新：

这里δ_c是c能够预期服务的乘车请求数量，它与c的容量有关。