多方有益的出租车拼车调度方法
【专利摘要】本发明提供一种多方有益的出租车拼车调度方法，其包括：对于乘客发送的乘车请求，调度中心分析其中包含的信息：乘客数目、上车位置和上车位置时间范围、下车位置和下车位置时间范围、愿意支付的小费；调度中心跟踪各出租车的状态，包括出租车位置和车上乘客数目，根据乘车请求中的信息和出租车状态设定整数线性规划的目标函数，计算得到最优解，将求解整数线性规划得到的调度作为当前出租车拼车调度方案。该方法还包括一个动态的规划更新机制，只有当新调度对于目标函数的提升能够达到或超过一个阈值，才对当前的出租车调度进行更新。本发明可以降低乘客打车的花费，增加出租车司机的收益，使得多方受益。
【专利说明】多方有益的出租车拼车调度方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及城市交通计算领域，尤其是一种出租车的拼车调度方法。
【背景技术】
[0002] 在现代化的城市中，出租车正在人们的交通出行中起到越来越重要的作用。一项 在纽约的调查显示，超过100家出租车公司正运营着超过一万三千辆出租车，每天的载客 量有66万。占到所有流量的百分之25。出租车上面的交通花费占其他公交花费的百分之 45。
[0003] 经管出租车正变得越来越重要，如今的出租车系统却十分低效。在交通繁忙时期， 人们往往很难打到车。而正在载客的出租车上，往往也有很多空位。这样一种低效对于那 些人口的增加速度快于城市化进程的城市来说，能带来更多的不便。
[0004] 在出租车系统中引入拼车的概念可以很好的缓解公交系统的低效。当乘客们有一 些相似的行程时，他们就可以选择共享一辆出租车。如今已经有一些拼车方案被提出，然 而，他们大多无法处理实时的大规模乘车要求。而可以实时做调度的系统，也只是采取了一 个最简单的方法：对于一个新来的乘车请求，系统调度一辆绕路最少的出租车去服务这个 新的请求。他们不会考虑乘客的体验。
[0005] 现有的出租车拼车调度系统较难权衡乘客的乘车体验（包括乘车时间，以及拼车 的陌生人的数目等）与出租车司机的利益。比如在传统的出租车系统中，贪婪的出租车司 机会选择去开一条较长的路径，从而增加计程器的里程数，这样也会增加用户的乘车时间。 在拼车系统中，用户的体验有可能会被更大程度的影响。人们选择坐出租车往往是为了一 个比较舒适的，不用多走路的服务。如果与陌生人拼车，乘客们往往会感受到隐私的泄露， 更长的旅程。这样的担忧会大大打击乘客们想要拼车的愿望。另外一方面，为了达到最优 的调度策略，出租车系统往往要时时地对调度进行更新。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足，提供一种多方有益的出租车拼车 调度方法，能够解决乘客体验与司机收益之间的矛盾，同时也能时时对调度策略进行更新， 可以减缓城市交通堵塞问题，节约能源，也可以降低乘客打车的花费，增加出租车司机的收 益，实现多方有益。本发明采用的技术方案是：
[0007] -种多方有益的出租车拼车调度方法，其包括：
[0008] 对于乘客发送的乘车请求，调度中心分析其中包含的信息：乘客数目、上车位置和 上车位置时间范围、下车位置和下车位置时间范围、愿意支付的小费；
[0009] 调度中心跟踪各出租车的状态，包括出租车位置和车上乘客数目，根据乘车请求 中的信息和出租车状态设定整数线性规划的目标函数，计算得到最优解，将求解整数线性 规划得到的调度作为当前出租车拼车调度方案。
[0010] 进一步地，所述整数线性规划具体包括：
[0011] 刻画出租车拼车调度：
[0012] 首先，使用戈=...，尺^}较表示当前正要处理的乘车请求集合，n表示乘车请 求数，使用V= {K, 来表示道路上出租车的集合，m表示出租车数；
[0013] 接着，将出租车拼车调度问题刻画在一个有向图G(N，A)中，N用来表示有向图G中 节点的集合，A用来表示有向图G中有向边的集合，其中N= 0UPUD，0 = {1，…，m}，P ={m+l，*"，m+n}，D= {m+n+l，*"，m+2n};集合P和D用来表示上车位置和下车位置，集合 〇用来表示出租车当前的位置；
[0014] 用c来表示每辆出租车的最大载客数目；每一个有向图G中的节点i都赋予一个 负载Qi;对于i属于〇或P，负载Qi彡1，对于i属于D，负载qi= -qi_n ;负载qi用来表不一 个乘车请求中乘客的人数；
[0015] 对于每一个P和D中的节点，设定一个时间窗口[ep 1J来表不最早和最晚到达这 个节点i的时间限制；对于每一个节点i属于D，使用0i来表示对于乘车请求的线性 递减系数；
[0016] 对于有向图G中每一条有向边（i,j)和每一辆出租车，如果车辆k被调度去通行 (i，j)这条道路，则将设置为1，否则设置为0 ;
[0017] 使用来表示出租车k到达节点i时的时间，使用来表示出租车到达节点i 时，车上的乘客数目；
[0018] 设定整数线性规划的限制条件：
[0019] 1)从出租车位置出来的流最多为一：
【权利要求】
1. 一种多方有益的出租车拼车调度方法，其特征在于： 对于乘客发送的乘车请求，调度中心分析其中包含的信息：乘客数目、上车位置和上车 位置时间范围、下车位置和下车位置时间范围、愿意支付的小费； 调度中心跟踪各出租车的状态，包括出租车位置和车上乘客数目，根据乘车请求中的 信息和出租车状态设定整数线性规划的目标函数，计算得到最优解，将求解整数线性规划 得到的调度作为当前出租车拼车调度方案。
2. 如权利要求1所述的多方有益的出租车拼车调度方法，其特征在于，所述整数线性 规划具体包括： 刻画出租车拼车调度： 首先，使用
来表示当前正要处理的乘车请求集合，n表示乘车请求 数，使用v= {^^，…，VJ来表示道路上出租车的集合，m表示出租车数； 接着，将出租车拼车调度问题刻画在一个有向图G(N，A)中，N用来表示有向图G中节 点的集合，A用来表示有向图G中有向边的集合，其中N= 0UPUD，0= {1，…，m}，P= {m+l，*"，m+n}，D= {m+n+l，"*，m+2n};集合P和D用来表示上车位置和下车位置，集合0 用来表示出租车当前的位置； 用c来表示每辆出租车的最大载客数目；每一个有向图G中的节点i都赋予一个负载Qi;对于i属于〇或P，负载1彡1，对于i属于D，负载qi= _qi_n ;负载qi用来表示一个乘 车请求中乘客的人数； 对于每一个P和D中的节点，设定一个时间窗口 [ei，1J来表示最早和最晚到达这个节 点i的时间限制；对于每一个节点i属于D，使用0i来表示对于乘车请求的线性递减 系数； 对于有向图G中每一条有向边（i，j)和每一辆出租车，如果车辆k被调度去通行（i，j) 这条道路，则将?设置为1，否则设置为0 ; 使用7f来表示出租车k到达节点i时的时间，使用来表示出租车到达节点i时，车 上的乘客数目； 设定整数线性规划的限制条件： 1) 从出租车位置出来的流最多为一：
2) 所有进入上车位置（接客位置）的流都会离开这个位置：
3) 限制所有出租车从上车位置出来的流最多为一，用公式（3-1)表示；限制经过上车 位置的出租车，最终会到达下车位置，用公式（3-2)表示；
4) 到达终点的流的总数目大于等于进入终点的流的总数目：
5) 刻画出租车到达每一个位置的时间关联性，用公式（5-1)表示；限制出租车到达每 一个位置的时间处于规定范围内，用公式（5-2)表示；限制出租车会先到达上车位置，再达 到下车位置，用公式（5-3)表示；
其中，表示从有向图G中节点i到节点j所需要的时间； 6) 刻画出租车达到每一个位置时，车上乘客的数量，用公式（6-1)表示；限制乘客数量 小于车的容量c，用公式（6-2)表不：
设定整数线性规划的目标函数；有两个目标函数， 第一个目标函数用于优化司机赚到的小费的数目，用公式（9)表示：
其中，ai为每位发送乘车请求的乘客愿意最多支付的消费； 第二个目标函数用于最小化所有乘客送达延时的加权和，用公式（10)表示：
求得公式（9)或（10)中的一个最优解，然后即可将求解整数线性规划得到的调度作为 当前出租车拼车调度方案。 3如权利要求1或2所述的多方有益的出租车拼车调度方法，其特征在于： 该方法还包括一个动态的规划更新机制，只有当新调度对于目标函数的提升能够达到 或超过一个阈值，才对当前的出租车调度进行更新，否则保持原出租车调度。
【文档编号】G08G1/00GK104408910SQ201410683491
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年11月24日 优先权日:2014年11月24日
【发明者】张善丰, 马强, 朱彤, 刘克彬, 毛续飞, 刘云浩 申请人:无锡清华信息科学与技术国家实验室物联网技术中心