一种基于订单分配的灵活公交路线规划方法及装置

技术领域

本申请涉及公共交通领域，特别是涉及一种公交订单分配方法与公交路径规划模型的构建方法。

背景技术

汽车工业的出现为人类带来了快捷和方便的出行方式，但同时，汽车的发展也引起了能源的消耗和空气的污染，在城市化的今天，人口流动性的增加和城市交通密集程度的不断增加导致汽车的数量不断增加，也使得碳排放量的迅速增加。

为了有效减少碳排放量，涌现出各种新的出行方式，如公交出行，公交车的运载能力是小汽车的数十倍，乘坐公交车出行可以大大减少碳排放量，但是，当前公交行业一般采用固定运行线路的方式设置公交运营车辆，换言之，公交车的线路仍然比较固定且运营方式缺乏灵活性，无法满足人们的个性化出行的需求，乘客需要自行前往的公交站点乘坐对应的公交路线。虽然也有现有技术可实现将公交车的实时位置通过APP等软件推送给乘客，以让乘客选择合适的时机乘坐公交，但即使用户可以知晓公交的到站时间，也依旧需要自行前往公交站点上车。若是遇上出行不便的天气或者乘客自身出行不便的情况，此类固定运行线路的公交运行方式会给乘客带来诸多出行的不便。

因此亟需一种能够灵活响应乘客出行需求，实现实时派单和灵活公交线路规划的公交运营方式。

发明内容

本申请实施例提供了一种基于订单分配的灵活公交路线规划方法及装置，通过设置安全点并结合遗传算法将为每一公交车规划可选路线，并将订单分配给合适的公交车从而灵活响应乘客的出行需求，减少乘客步行距离并提高公交车的利用效率。

第一方面，本申请实施例提供了一种基于订单分配的灵活公交路线规划方法，所述方法包括：

设置公交路线上的固定站点、可选站点以及安全点，取相邻的固定站点之间的固定路线作为默认轨迹，取任意两个相邻的固定站点之间经过可选站点的可选路线作为绕路轨迹，整合所有相邻固定站点之间默认轨迹和绕路轨迹作为当前公交路线上的行驶轨迹集合，其中安全点设置在默认轨迹上；

实时获取至少一乘客订单以及当前公交线路上的所有公交车的实时位置信息，将每一公交的行驶轨迹集合、乘客订单以及每一公交的实时位置信息输入到订单分配模型中对每一公交车规划灵活公交路线，基于每一公交车的实时位置信息和安全点自行驶轨迹集合中选择针对于当前公交车的可选轨迹集合，以最小化公交车辆剩余行驶总距离、最小化公交车辆接单距离以及最小化订单未接惩罚作为目标函数将每一乘客订单分配给对应的公交车并规划灵活公交路线，其中分配给每一公交车的乘客订单匹配对应公交车的可选轨迹集合。

第二方面，本申请实施例提供了一种基于订单分配的灵活公交路线规划装置，包括：

设置模块：设置公交路线上的固定站点、可选站点以及安全点，取相邻的固定站点之间的固定路线作为默认轨迹，取任意两个相邻的固定站点之间经过可选站点的可选路线作为绕路轨迹，整合所有相邻固定站点之间默认轨迹和绕路轨迹作为当前公交路线上的行驶轨迹集合，其中安全点设置在默认轨迹上；

路线规划模块：实时获取至少一乘客订单以及当前公交线路上的所有公交车的实时位置信息，将每一公交的行驶轨迹集合、乘客订单以及每一公交的实时位置信息输入到订单分配模型中对每一公交车规划灵活公交路线，基于每一公交车的实时位置信息和安全点自行驶轨迹集合中选择针对于当前公交车的可选轨迹集合，若当前公交车的可选轨迹集合可覆盖乘客订单则说明该乘客订单可以分配给当前公交车，以最小化公交车辆剩余行驶总距离、最小化公交车辆接单距离以及最小化订单未接惩罚作为目标函数将每一乘客订单进行分配，每一公交车根据被分配到的乘客订单规划灵活公交路线。

第三方面，本申请实施例提供了一种电子装置，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器被设置为运行所述计算机程序以执行一种基于订单分配的灵活公交路线规划方法。

第四方面，本申请实施例提供了一种可读存储介质，其特征在于，所述可读存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序包括用于控制过程以执行过程的程序代码，所述过程包括一种基于订单分配的灵活公交路线规划方法。

本发明的主要贡献和创新点如下：

本申请实施例设置了可选站点以及安全点，通过车辆位置与安全点位置的先后关系判断车辆能否绕路至可选站点；基于遗传算法构建订单分配模型，通过订单分配模型来判断每一公交车的可选轨迹集合，并为订单分配模型构建约束来将每一乘客订单分配给最为合适的公交车，从而有效的提高公交车的利用率，减少乘客的步行距离。

本申请的一个或多个实施例的细节在以下附图和描述中提出，以使本申请的其他特征、目的和优点更加简明易懂。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1是根据本申请实施例的一种基于订单分配的灵活公交路线规划方法的流程图；

图2是根据本申请实施例的固定公交路线示意图；

图3是根据本申请实施例的一种基于订单分配的灵活公交路线规划装置的结构框图；

图4是根据本申请实施例的电子装置的硬件结构示意图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本说明书一个或多个实施例相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本说明书一个或多个实施例的一些方面相一致的装置和方法的例子。

需要说明的是：在其他实施例中并不一定按照本说明书示出和描述的顺序来执行相应方法的步骤。在一些其他实施例中，其方法所包括的步骤可以比本说明书所描述的更多或更少。此外，本说明书中所描述的单个步骤，在其他实施例中可能被分解为多个步骤进行描述；而本说明书中所描述的多个步骤，在其他实施例中也可能被合并为单个步骤进行描述。

实施例一

本申请实施例提供了一种基于订单分配的灵活公交路线规划方法，通过设置可选站点来根据乘客的订单需求合理安排公交车的路线，有效缩短乘客的步行距离，具体地，参考图1，所述方法包括：

设置公交路线上的固定站点、可选站点以及安全点，取相邻的固定站点之间的固定路线作为默认轨迹，取任意两个相邻的固定站点之间经过可选站点的可选路线作为绕路轨迹，整合所有相邻固定站点之间默认轨迹和绕路轨迹作为当前公交路线上的行驶轨迹集合，其中安全点设置在默认轨迹上；

实时获取至少一乘客订单以及当前公交线路上的所有公交车的实时位置信息，将每一公交的行驶轨迹集合、乘客订单以及每一公交的实时位置信息输入到订单分配模型中对每一公交车规划灵活公交路线，基于每一公交车的实时位置信息和安全点自行驶轨迹集合中选择针对于当前公交车的可选轨迹集合，以最小化公交车辆剩余行驶总距离、最小化公交车辆接单距离以及最小化订单未接惩罚作为目标函数将每一乘客订单分配给对应的公交车并规划灵活公交路线，其中分配给每一公交车的乘客订单匹配对应公交车的可选轨迹集合。

在“设置公交路线上的固定站点、可选站点以及安全点”步骤中，所述固定站点为公交车必须经过的站点，所述可选站点为只有存在乘客上下车时公交车才会经过的站点，所述安全点为判断公交车能否去往可选站点的位置。

本方案中的固定路线为车辆在不经过可选站点必须行驶的路线，所述可选路线为在经过可选站点所行驶的路线，将相邻的两个固定站点之间为固定站点段。

示例性的，公交车的公交路线如图2所示，图2中的站点1、站点3、站点7和站点8为固定站点，站点2、站点4、站点5和站点6为可选站点，也就是说，图2中的路段1-3、3-7、7-8为固定站点段，以3-7这个固定站点段为例，公交车由站点3直接前往站点7所行驶的路线为轨迹，而3-4-7，3-5-7，3-5-6-7，3-6-7均为绕路轨迹。

在本方案中，所述安全点对应至少一绕路轨迹，获取当前固定站点段中绕路轨迹与默认轨迹的分叉点，与该条绕路轨迹对应的安全点在所述分叉点之前。

具体的，在实际情况中公交车去往可选站点可能会经过左转或者右转，而在交通规则的限制下，往往公交车在左转或右转路口的前一段距离就必须确认车道，所以本方案将安全点设置在分叉点之前，就是为了保证公交车在接到可选站点的订单后公交车可以行驶至可选站点，避免出现公交车已经进入直行车道但由于接到乘客订单需要右转的情况发生。

进一步的，获取公交车的定位偏差，所述安全点与所述分叉点的距离大于所述定位偏差。

具体的，由于本方案是对公交车进行实时定位，所以会存在一定的误差，为了消除误差对本方案的影响，先获取公交车的定位偏差，所述公交车的定位偏差取最大值，将安全点与分叉点的距离设置为大于公交车的定位偏差，即使公交车的定位出现偏差也不会出现公交车接到与无法到达的可选站点有关的订单。

在“基于每一公交车的实时位置信息和安全点自行驶轨迹集合中选择针对于当前公交车的可选轨迹集合”步骤中，所述可选轨迹集合包括未行驶默认轨迹与可选绕路轨迹，其中，基于每一公交车的实时位置信息来确认未行驶默认轨迹，若当前公交车的实时位置在所述安全点之前，则将与该安全点对应的绕路轨迹作为可选绕路轨迹。

具体的，若根据当前公交车的实时位置信息判断当前公交车还未到达某一固定站点段，则该固定站点段的默认轨迹为未行驶默认轨迹。

具体的，若当前公交车的实时位置在所述安全点之后，则说明公交车后续只能在该轨迹上行驶，无法去往该安全点对应的轨迹。

具体的，本方案中的安全点与绕路轨迹为一对一或一对多，也就是说，一个安全点可以对应一条绕路轨迹或多条绕路轨迹。

示例性的，将公交路线l上的任意公交车k在固定站点段i上的所有轨迹j记为g

在一些具体实施例中，本方案还可以根据每一可选站点来设置安全点，也就是说，每一安全点对应一个可选站点或多个可选站点。

在本方案中，在“其中分配给每一公交车的乘客订单匹配对应公交车的可选轨迹集合”步骤中，在所述订单分配模型中设置约束条件，约束条件为：每一公交车在两个相邻站点之间只能选择一条可选轨迹，每一订单只能分配给一辆公交车。

具体的，为了保证本方案订单分配的合理性，为订单分配模型设置约束条件，保证一个订单可以分配给一个最优的公交车，避免多个公交车接到同样的订单从而浪费公交资源。

在“以最小化公交车辆剩余行驶总距离、最小化公交车辆接单距离以及最小化订单未接惩罚作为目标函数将每一乘客订单进行分配”步骤中，公交车辆剩余行驶总距离指每一公交在公交路线上的剩余行驶距离，公交车辆接单距离指公交车前往订单中上车点的距离，订单未接惩罚指出现订单未接时进行的惩罚。

具体的，本方案中的订单分配模型基于遗传算法对每一订单进行分配。

进一步的，本方案中的最小化订单未接惩罚的权重大于最小化公交车辆剩余行驶总距离和最小化公交车辆接单距离，这样做的目的是最大限度的保证每一订单都被接到。

也就是说，在本方案中可以将最小化公交车辆剩余行驶总距离、最小化公交车辆接单距离以及最小化订单未接惩罚看作订单分配模型的三种目标函数，基于遗传算法进行调整使这三种目标函数的值使之尽可能的最小就可以将每一订单分配给最为合适的公交车。

在一些具体实施例中，所述订单分配模型将每一公交车的每一条可选轨迹作为一个基因位，基于一辆公交车的所有基因位生成初始化种群，并为每辆车在公交路线上的每一相邻的固定站点之间随机生成轨迹作为染色体，大量染色体组成随机种群，获取每一乘客订单的可选公交车，通过每一公交车的随机种群和每一乘客订单的可选公交车通过遗传决策得知每一乘客订单的最优分配策略。

在本方案中，采用轮盘赌方法选择每一公交车的可选轨迹，适应度高的更容易被选择，适应度低的更容易被淘汰。

在本方案中，交叉操作采用单点交叉和多点交叉结合的方式处理，同时变异操作也采取单点、多点变异的方式，其中交叉和变异的基因位置采用随机的方式获取。交叉变异的过程其实是对车辆当前线路的扰动，通过交叉变异可实现车辆可选路线的搜索。

在本方案中，采用精英保留策略选择每一公交车的最优可选轨迹，每一代中较优的部分个体，即所谓的“精英个体”保留下来，使这部分个体不参与到选择、交叉、变异的过程中。当剩余部分个体完成选择、交叉、变异的操作，得到新的种群时，再将上述“精英个体”插入到该新的种群中。

实施例二

基于相同的构思，参考图3，本申请还提出了一种基于订单分配的灵活公交路线规划装置，包括：

设置模块：设置公交路线上的固定站点、可选站点以及安全点，取相邻的固定站点之间的固定路线作为默认轨迹，取任意两个相邻的固定站点之间经过可选站点的可选路线作为绕路轨迹，整合所有相邻固定站点之间默认轨迹和绕路轨迹作为当前公交路线上的行驶轨迹集合，其中安全点设置在默认轨迹上；

路线规划模块：实时获取至少一乘客订单以及当前公交线路上的所有公交车的实时位置信息，将每一公交的行驶轨迹集合、乘客订单以及每一公交的实时位置信息输入到订单分配模型中对每一公交车规划灵活公交路线，基于每一公交车的实时位置信息和安全点自行驶轨迹集合中选择针对于当前公交车的可选轨迹集合，以最小化公交车辆剩余行驶总距离、最小化公交车辆接单距离以及最小化订单未接惩罚作为目标函数将每一乘客订单分配给对应的公交车并规划灵活公交路线，其中分配给每一公交车的乘客订单匹配对应公交车的可选轨迹集合。

实施例三

本实施例还提供了一种电子装置，参考图4，包括存储器404和处理器402，该存储器404中存储有计算机程序，该处理器402被设置为运行计算机程序以执行上述任一项基于订单分配的灵活公交路线规划方法中的步骤。

具体地，上述处理器402可以包括中央处理器(CPU)，或者特定集成电路(ApplicationSpecificIntegratedCircuit，简称为ASIC)，或者可以被配置成实施本申请实施例的一个或多个集成电路。

其中，存储器404可以包括用于数据或指令的大容量存储器404。举例来说而非限制，存储器404可包括硬盘驱动器(HardDiskDrive，简称为HDD)、软盘驱动器、固态驱动器(SolidStateDrive，简称为SSD)、闪存、光盘、磁光盘、磁带或通用串行总线(UniversalSerialBus，简称为USB)驱动器或者两个或更多个以上这些的组合。在合适的情况下，存储器404可包括可移除或不可移除(或固定)的介质。在合适的情况下，存储器404可在数据处理装置的内部或外部。在特定实施例中，存储器404是非易失性(Non-Volatile)存储器。在特定实施例中，存储器404包括只读存储器(Read-OnlyMemory，简称为ROM)和随机存取存储器(RandomAccessMemory，简称为RAM)。在合适的情况下，该ROM可以是掩模编程的ROM、可编程ROM(ProgrammableRead-OnlyMemory，简称为PROM)、可擦除PROM(ErasableProgrammableRead-OnlyMemory，简称为EPROM)、电可擦除PROM(ElectricallyErasableProgrammableRead-OnlyMemory，简称为EEPROM)、电可改写ROM(ElectricallyAlterableRead-OnlyMemory，简称为EAROM)或闪存(FLASH)或者两个或更多个以上这些的组合。在合适的情况下，该RAM可以是静态随机存取存储器(StaticRandom-AccessMemory，简称为SRAM)或动态随机存取存储器(DynamicRandomAccessMemory，简称为DRAM)，其中，DRAM可以是快速页模式动态随机存取存储器404(FastPageModeDynamicRandomAccessMemory，简称为FPMDRAM)、扩展数据输出动态随机存取存储器(ExtendedDateOutDynamicRandomAccessMemory，简称为EDODRAM)、同步动态随机存取内存(SynchronousDynamicRandom-AccessMemory，简称SDRAM)等。

存储器404可以用来存储或者缓存需要处理和/或通信使用的各种数据文件，以及处理器402所执行的可能的计算机程序指令。

处理器402通过读取并执行存储器404中存储的计算机程序指令，以实现上述实施例中的任意一种基于订单分配的灵活公交路线规划方法。

可选地，上述电子装置还可以包括传输设备406以及输入输出设备408，其中，该传输设备406和上述处理器402连接，该输入输出设备408和上述处理器402连接。

传输设备406可以用来经由一个网络接收或者发送数据。上述的网络具体实例可包括电子装置的通信供应商提供的有线或无线网络。在一个实例中，传输设备包括一个网络适配器(Network Interface Controller，简称为NIC)，其可通过基站与其他网络设备相连从而可与互联网进行通讯。在一个实例中，传输设备406可以为射频(Radio Frequency，简称为RF)模块，其用于通过无线方式与互联网进行通讯。

输入输出设备408用于输入或输出信息。在本实施例中，输入的信息可以是固定站点、默认轨迹等，输出的信息可以是灵活公交路线等。

可选地，在本实施例中，上述处理器402可以被设置为通过计算机程序执行以下步骤：

S101、设置公交路线上的固定站点、可选站点以及安全点，取相邻的固定站点之间的固定路线作为默认轨迹，取任意两个相邻的固定站点之间经过可选站点的可选路线作为绕路轨迹，整合所有相邻固定站点之间默认轨迹和绕路轨迹作为当前公交路线上的行驶轨迹集合，其中安全点设置在默认轨迹上；

S102、实时获取至少一乘客订单以及当前公交线路上的所有公交车的实时位置信息，将每一公交的行驶轨迹集合、乘客订单以及每一公交的实时位置信息输入到订单分配模型中对每一公交车规划灵活公交路线，基于每一公交车的实时位置信息和安全点自行驶轨迹集合中选择针对于当前公交车的可选轨迹集合，以最小化公交车辆剩余行驶总距离、最小化公交车辆接单距离以及最小化订单未接惩罚作为目标函数将每一乘客订单分配给对应的公交车并规划灵活公交路线，其中分配给每一公交车的乘客订单匹配对应公交车的可选轨迹集合。

需要说明的是，本实施例中的具体示例可以参考上述实施例及可选实施方式中所描述的示例，本实施例在此不再赘述。

通常，各种实施例可以以硬件或专用电路、软件、逻辑或其任何组合来实现。本发明的一些方面可以以硬件来实现，而其他方面可以以可以由控制器、微处理器或其他计算设备执行的固件或软件来实现，但是本发明不限于此。尽管本发明的各个方面可以被示出和描述为框图、流程图或使用一些其他图形表示，但是应当理解，作为非限制性示例，本文中描述的这些框、装置、系统、技术或方法可以以硬件、软件、固件、专用电路或逻辑、通用硬件或控制器或其他计算设备或其某种组合来实现。

本发明的实施例可以由计算机软件来实现，该计算机软件由移动设备的数据处理器诸如在处理器实体中可执行，或者由硬件来实现，或者由软件和硬件的组合来实现。包括软件例程、小程序和/或宏的计算机软件或程序(也称为程序产品)可以存储在任何装置可读数据存储介质中，并且它们包括用于执行特定任务的程序指令。计算机程序产品可以包括当程序运行时被配置为执行实施例的一个或多个计算机可执行组件。一个或多个计算机可执行组件可以是至少一个软件代码或其一部分。另外，在这一点上，应当注意，如图4中的逻辑流程的任何框可以表示程序步骤、或者互连的逻辑电路、框和功能、或者程序步骤和逻辑电路、框和功能的组合。软件可以存储在诸如存储器芯片或在处理器内实现的存储块等物理介质、诸如硬盘或软盘等磁性介质、以及诸如例如DVD及其数据变体、CD等光学介质上。物理介质是非瞬态介质。

本领域的技术人员应该明白，以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请的保护范围应以所附权利要求为准。