[發明專利]基于多主體模擬的分批定量式車輛載客調度優化方法

在審

• 申請號: 202011573876.7
• 申請日: 2020-12-25
• 公開（公告）號: CN112668777A
• 公開（公告）日: 2021-04-16
• 發明（設計）人: 趙子鳴;伍速峰;陳清華
• 申請（專利權）人: 北京師范大學
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q10/06;G06Q50/26;G08G1/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種基于多主體模擬的分批定量式車輛載客調度優化方法，旨在探究載客區車輛的最優排列方式。首先，利用多主體建模方法科學合理地模擬車輛的載客過程，以車輛長寬、載客區車輛規模、車輛平均車速、司機反應時長、乘客步行速度、乘客反應時長因素為參數，利用Python語言進行編程模擬并進行重復實驗，記錄并計算平均每輛車載客總耗時；然后，計算車輛在閾值時間內完成載客的概率，作為評估車輛排列方式優劣的指標。該方法模擬速度快，實驗結果穩定合理，具有較強的通用性，在交通管理領域有廣泛的應用前景。

技術領域

本發明為一種基于多主體模擬的分批定量式車輛載客調度優化方法，屬于數學建模、仿真模擬與交通管理領域。

背景技術

隨著經濟發展與科技進步，越來越多的客運站、高鐵站和機場建設起來。這種大型交通樞紐區域人員密集、客流量大，這些區域對中短距離交通工具的需求量極大。在今天這個效率至上的時代，如何對各種交通工具進行科學合理的管理與調度，已成為交管部門叩待解決的重要難題。

汽車作為人類20世紀最偉大的發明之一，在中短距離交通運輸中發揮著重要作用。除公共交通外，以汽車為載體的交通工具主要包括私家車、出租車、網約車等。近年來，車輛排隊載客問題越來越受到交管部門的重視。在國內，大型交通樞紐一般會設置一定的區域作為車輛載客區，采用車輛一次性駛入，全部載客完畢后，車輛一次性駛出的管理方式。那么在保證車輛和乘客安全、載客區范圍相對有限的條件下，如何安排車輛排列方式才能最大限度地提高乘車效率呢？這一問題時間復雜度極高，是典型的NP-hard問題，基于排隊論及機器學習方法難以得到的穩定可靠的計算結果。

所述NP-hard問題，是指無法在非確定性多項式時間內通過一定數量的精確運算被解決的難題。其中，NP指非確定性多項式(non-deterministic polynomial)。NP問題，指可以在非確定性多項式時間內被解決的問題，即可以在非確定性圖靈機上在多項式時間內找出解的問題。

發明內容

本發明提出了一種基于多主體模擬的分批定量式車輛載客調度方法，科學合理地模擬車輛的載客過程，進一步通過計算概率指標來比較乘車效率。本方法可以在不同的實際約束條件下，給出穩定且合理的車輛載客區設計方案，在交通管理領域有重要的應用價值。

本發明為一種基于多主體模擬的分批定量式車輛載客調度優化方法，包括以下步驟：

(1)設定基礎參數，包括車輛長寬、載客區車輛規模、車輛平均車速、司機反應時長、乘客步行速度、乘客反應時長。

(2)模擬車輛分批定量式進場過程。

(3)模擬乘客上車過程。

(4)模擬車輛分批定量式出場過程。

(5)大量重復實驗，計算平均每輛車載客總耗時。

(6)設定不同的閾值，比較車輛在閾值時間內完成載客的概率。

本發明具有以下有益效果：

(1)本發明科學合理地模擬了車輛分批定量式進場過程、乘客上車過程、車輛分批定量式出場過程，并合理估計了每輛車在閾值時間內完成載客的概率，通過比較得到最優的車輛排列方式，在交通管理領域有重要的應用價值。

(2)本發明模擬速度快，實驗結果穩定合理。

(3)本發明具有廣泛的應用前景，通用性較強，除車輛調度外，還可以優化類似產品排產、輪船排倉、人員排隊等問題。

附圖說明

圖1為車輛分批定量式進場示意圖，示意圖中載客區可容納4行3列的車輛，每一行均有對應的乘客乘車點。

圖2為車輛載客流程圖。

圖3為不同排列方式下車輛在閾值時間內完成載客的概率。