多模式交通时刻表与模块化车辆调度协同优化方法及装置

本申请涉及公共交通运营管理，具体涉及一种多模式交通时刻表与模块化车辆调度协同优化方法及装置。

背景技术：

1、城市公共交通组织与运行控制是反映居民生活质量的重要因素，提高城市公共交通系统的有效性对缓解城市道路拥堵具有重要意义。目前，公交系统已成为公共交通的主干线、客流运送的大动脉，直接服务广大城市居民的根本生活和出行需求。因此，如何保证公交系统的安全高效运营、提高其可靠性，是工程和研究中共同关注的重大社会和科学难题。

2、国内外公交运营过程中大多存在效率不高、服务可靠性较低、运营成本较大等痛点问题。究其原因，由于公交系统的软硬件限制和决策者对公交系统这一复杂巨系统所面临的动态不确定环境考虑不足，导致运营计划与实际情况之间偏差较大。

3、随着科技的发展，近年来新兴的模块化公交车辆有望解决上述问题。模块化公交车辆是一种将人工智能和驾驶技术相结合的新能源车辆，通常以一个模块化单元为运行个体，其能够依靠自身设备独立运行和进行解耦(耦合)操作。在场站存储和运行过程中，根据时变的客流需求，由多个模块单元组合成的公交能够快速地拆分为具有不同数量的模块化单元的车辆、多个独立的模块化单元可以灵活编组为一个模块化公交执行运营任务，从而提升有限资源的配置效率，解决供需不对称等问题。但模块化公交车辆还处于实地实验阶段，缺少科学的运营方法指导。

技术实现思路

1、本申请实施例提供了一种多模式交通时刻表与模块化车辆调度协同优化方法，以解决现有技术中，公交运营过程中大多存在效率不高、服务可靠性较低、运营成本较大的问题。

2、相应的，本申请实施例还提供了一种多模式交通时刻表与模块化车辆调度协同优化装置、一种电子设备，用于保证上述方法的实现及应用。

3、为了解决上述技术问题，本申请实施例公开了一种多模式交通时刻表与模块化车辆调度协同优化方法，所述方法包括：

4、将规划时域离散化，并基于固定线路车辆服务和需求响应型车辆服务的多模式交通系统，构建随机场景集；随机场景集包括固定线路车站的集合、固定线路车辆班次集合、车辆编组集合、客流场景集合、离散时间段集合、动态客流需求集合；

5、确定构建多模式交通时刻表与模块化车辆调度协同优化模型的决策变量；

6、基于随机场景集和决策变量，构建多模式交通系统的线性约束；线性约束包括固定线路车辆服务中鲁棒时刻表与车辆调度之间的耦合约束、需求响应型车辆服务中开行时间及开行路径与客流需求之间的耦合约束、多模式交通系统中运力运量耦合约束、多模式交通系统中各模式之间车辆灵活周转耦合约束；

7、基于线性约束，构建以极小化运营商成本与乘客出行成本加权和的期望值为目标的多模式交通时刻表与模块化车辆调度协同优化模型；

8、利用预设的求解算法对多模式交通时刻表与模块化车辆调度协同优化模型进行求解，获得多模式交通时刻表与模块化车辆调度方案。

9、本申请实施例还公开了一种多模式交通时刻表与模块化车辆调度协同优化装置，所述装置包括：

10、随机场景集构建模块，用于将规划时域离散化，并基于固定线路车辆服务和需求响应型车辆服务的多模式交通系统，构建随机场景集；随机场景集包括固定线路车站的集合、固定线路车辆班次集合、车辆编组集合、客流场景集合、离散时间段集合、动态客流需求集合；

11、决策变量确定模块，用于确定构建多模式交通时刻表与模块化车辆调度协同优化模型的决策变量；

12、线性约束构建模块，用于基于随机场景集和决策变量，构建多模式交通系统的线性约束；线性约束包括固定线路车辆服务中鲁棒时刻表与车辆调度之间的耦合约束、需求响应型车辆服务中开行时间及开行路径与客流需求之间的耦合约束、多模式交通系统中运力运量耦合约束、多模式交通系统中各模式之间车辆灵活周转耦合约束；

13、模型构建模块，用于基于线性约束，构建以极小化运营商成本与乘客出行成本加权和的期望值为目标的多模式交通时刻表与模块化车辆调度协同优化模型；

14、模型优化模块，用于利用预设的求解算法对多模式交通时刻表与模块化车辆调度协同优化模型进行求解，获得多模式交通时刻表与模块化车辆调度方案。

15、本申请实施例还公开了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行程序时实现本申请实施例中一个或多个所述的方法。

16、本申请实施例中，将规划时域离散化，并基于固定线路车辆服务和需求响应型车辆服务的多模式交通系统，构建随机场景集；确定构建多模式交通时刻表与模块化车辆调度协同优化模型的决策变量；基于随机场景集和决策变量，构建多模式交通系统的线性约束；基于线性约束，构建以极小化运营商成本与乘客出行成本加权和的期望值为目标的多模式交通时刻表与模块化车辆调度协同优化模型；利用预设的求解算法对多模式交通时刻表与模块化车辆调度协同优化模型进行求解，获得多模式交通时刻表与模块化车辆调度方案。能够根据实际运营中的动态随机客流需求，以提高服务效率和可靠性以及降低运营成本为目标，将固定线路公交时刻表、需求响应型公交路线及服务时间、多模式交通系统车辆编组计划、车辆跨模式调度方案进行协同优化，以提高服务质量、提升服务可靠性、降低运营成本。

17、本申请实施例附加的方面和优点将在下面的描述部分中给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

技术特征：

1.一种多模式交通时刻表与模块化车辆调度协同优化方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的多模式交通时刻表与模块化车辆调度协同优化方法，其特征在于，所述决策变量包括固定线路车辆的始发偏移决策变量、停站时间决策变量、跳站决策变量、到发时间决策变量、车辆编组数量决策变量，以及需求响应型车辆的开行时间及开行路径决策变量、编组数量决策变量。

3.根据权利要求2所述的多模式交通时刻表与模块化车辆调度协同优化方法，其特征在于，所述固定线路车辆服务中鲁棒时刻表与车辆调度之间的耦合约束为：

4.根据权利要求3所述的多模式交通时刻表与模块化车辆调度协同优化方法，其特征在于，所述需求响应型车辆服务中开行时间及开行路径与客流需求之间的耦合约束为：

5.根据权利要求4所述的多模式交通时刻表与模块化车辆调度协同优化方法，其特征在于，所述多模式交通系统中运力运量耦合约束为：

6.根据权利要求5所述的多模式交通时刻表与模块化车辆调度协同优化方法，其特征在于，所述多模式交通系统中各模式之间车辆灵活周转耦合约束为：

7.根据权利要求6所述的多模式交通时刻表与模块化车辆调度协同优化方法，其特征在于，所述基于所述线性约束，构建以极小化运营商成本与乘客出行成本加权和的期望值为目标的所述多模式交通时刻表与模块化车辆调度协同优化模型，包括：

8.根据权利要求7所述的多模式交通时刻表与模块化车辆调度协同优化方法，其特征在于，所述利用预设的求解算法对所述多模式交通时刻表与模块化车辆调度协同优化模型进行求解，获得多模式交通时刻表与模块化车辆调度方案，包括：

9.一种多模式交通时刻表与模块化车辆调度协同优化装置，其特征在于，所述装置包括：

10.一种电子设备，其特征在于，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现权利要求1至8中任一项所述的方法。

技术总结
本申请涉及公共交通运营管理技术领域，公开了一种多模式交通时刻表与模块化车辆调度协同优化方法及装置，所述方法将规划时域离散化，并基于固定线路车辆服务和需求响应型车辆服务的多模式交通系统，构建随机场景集；确定构建模型的决策变量；基于随机场景集和决策变量，构建多模式交通系统的线性约束；基于公共交通运营线性约束，构建以极小化运营商成本与乘客出行成本加权和的期望值为目标的多模式交通时刻表与模块化车辆调度协同优化模型；利用求解算法对模型进行求解，获得多模式交通时刻表与模块化车辆调度方案。能提高服务质量、提升服务可靠性、降低运营成本。

技术研发人员：马继辉,夏东阳,董春娇,卢亚菡,马晓磊
受保护的技术使用者：北京交通大学
技术研发日：
技术公布日：2024/6/18