一种混合服务模式下的网约车订单派送方法

技术领域

本发明属于交通运输规划与管理中的运营管理领域，具体涉及一种混合服务模式下的网约车订单派送方法。

背景技术

得益于信息技术和移动支付的快速发展，网约车服务以其创新的运营模式成为了城市交通系统的重要组成部分。通常而言，乘客通过打车软件将他们的出行请求发送给网约车平台，该平台通过实时整合供需资源实现司乘的精准匹配。在现实运营中，针对供应端，司机资源通常跨多个产品所共享(如滴滴快车和滴滴快车拼车)，一个司机可同时在网约车平台响应快车和拼车乘客的请求，这称为混合服务模式。现有的网约车派单大多考虑单一的服务模式，即快车或拼车，忽略了混合服务模式下的派单问题研究。更深刻地探索该问题有利于促进这两种网约车服务模式的融合发展。

另外，在城市出行高峰期，网约车辆供不应求的现象依然存在。网约拼车出行可使用有限的车辆来服务更多的乘客，是缓解高峰期网约车资源供给不足的有效途径。在现有研究中，单-三配匹配问题(一个拼车司机最多可同时或连续匹配三组乘客) 很少受到关注。研究此问题有助于提高网约车平台的运营管理效率和服务能力。

发明内容

针对上述问题，本发明提出一种混合服务模式下的网约车订单派送方法，已解决现有技术中存在的上述问题。

本发明采用的技术方案：一种混合服务模式下的网约车订单派送方法，包括如下步骤：

(1)在每一批次的决策时刻，通过订单需求池管理系统获取待匹配的快车和拼车订单以及相关的订单信息，通过网约车辆管理系统获取车辆的实时运营状态和载客信息；

(2)以快车和拼车订单最大可忍受的等车时长阈值为临界条件，构建任一网约车辆可服务的快车和拼车订单集合；

(3)依据车辆目前的载客组数以及车辆可服务的快车和拼车订单集合，利用带加速策略的枚举法构建网约车辆与单组或多组订单的可行匹配，使其满足订单匹配组数、容量、距离节省值、等待时长及绕行时长限制五个约束条件；

(4)将问题转化为最大权二部图匹配问题，建立多目标整数规划模型并采用分层序列法优化和输出最优匹配方案；

(5)对该批次未响应的订单，保留在订单需求池中等待下一批次的匹配，多个批次后仍未响应的订单则由系统单独调度网约车辆进行服务。

更进一步的，步骤(1)具体包含如下：

11)订单需求池管理系统用于累积和存储网约车平台接收的用户订单，包括该批次周期累积的新增订单以及上一批次周期未响应的订单；

12)通过订单需求池管理系统获取订单的出行信息，如订单类型(快车或拼车)、每组订单人数、订单的起终、点位置；

13)通过网约车辆管理系统实时监控车辆的运营状态和载客信息，如司机当前位置、载客订单组数和已载人数。据此，网约车辆可细分为如下四类：巡游空载车辆、已接到任务的空载车辆、已载有乘客但仍可服务的车辆，以及已载有乘客不可服务的车辆。

进一步的，步骤(2)的具体步骤为：

21)针对任一辆巡游空载车辆d，搜索其最大可接驾距离内可服务的快车订单，并将订单索引放入集合N(d

22)针对任一辆巡游空载车辆d，搜索其最大可接驾距离内可服务的拼车订单，并将订单索引放入集合N(d

23)针对任一辆已载有乘客但仍可服务的车辆d，搜索其最大可接驾距离内可服务的拼车订单，并将订单索引放入集合N(d

定义|N(d

24)针对任一已接到任务的空载车辆以及已载有乘客不可服务的车辆，暂时锁定；

进一步的，步骤(3)中的五个约束条件为：

31)对于空载状态车辆，司机可服务快车乘客和拼车乘客。当其匹配快车乘客时只能一组，当其匹配拼车乘客时最少一组、最多三组；对于非空载状态车辆，司机只能服务拼车乘客，包括该车目前的载客组数g

32)网约车的最大载客数目小于等于网约车容量；

33)司机若服务拼车乘客，需距离节省值

34)对于任一组快车j

35)对于任一组拼车乘客j

36)等车时长

快车乘客j

拼车乘客j

司机i服务拼车乘客时的拼车距离节省值

进一步的，步骤(3)中利用枚举法构建网约车辆与单组或多组订单可行匹配的具体步骤为：

对于任一车辆d，根据其目前的载客组数g

41)若车辆d的载客组数g

42)若车辆d的载客组数g

i)若|N(d

ii)若|N(d

另外的可行组合为将这两组乘客逐一匹配给司机，让其在下一批次再与其它组拼车乘客进行拼车；

iii)若|N(d

另外的可行组合为将各组乘客逐一匹配给司机；

43)若车辆d的载客组数g

i)若|N(d

ii)若|N(d

44)若车辆d的载客组数g

i)若|N(d

进一步的，步骤(3)中的加速策略为：

51)在进行单-二匹配或单-三匹配场景的组合后，可先进行任一组合中两组乘客起点之间的出行距离的计算。如果存在两组乘客起点之间的出行距离大于最大可容忍的等车时长阈值所对应的出行距离，则这两组乘客中后一组被接乘客的等车时长会超过最大可容忍的等待时长阈值，五个约束条件中44)不成立，任一司机不能同时服务该两组乘客，无需进行该组合下后继各情形的判断。

52)对于每个司机来说，进行可行匹配构建是独立的，因此可以实施并行计算加快可行匹配的筛选速度。

进一步的，步骤(4)的具体步骤为：

61)建立如下的多目标整数规划模型：

上层目标为最大化快车和拼车的加权匹配人数：

下层目标为最大化拼车的距离节省值：

约束条件需限制以下条件：每个司机至多只能包含在一个最优匹配结果中，每组快车和拼车乘客组至多只能包含在一个最优匹配结果中，二分图中每条边的决策变量取值约束：

其中：e为二分图中的边，每条边代表一个可行匹配；E为二分图中所有边的集合；E

62)本文采用分层序列法求解上述模型。具体而言，本文将z

有益效果：本发明与现有技术相比，具有以下优点：

(1)考虑单-三匹配、中途接单以及每组订单多人的现实场景，设计了一种混合服务模式下的网约车订单派送方法；

(2)设计了相应的加速策略加快可行匹配的筛选，并采用分层序列法获取最佳司乘匹配方案，实现全局最优；

(3)本发明可有效整合网约车快车和拼车两种模式，提高网约车平台的运营管理效率和服务能力。

附图说明

图1为本发明实施实例一种混合服务模式下的网约车订单派送方法流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

具体实施步骤如下：

1.获取订单和网约车辆的相关信息

(1)通过订单需求池管理系统获取用户订单，包括该批次周期累积的新增订单以及上一批次周期未响应的订单；并获取订单的出行信息，如订单类型(快车或拼车)、每组订单人数、订单的起终、点位置；

(2)通过网约车辆管理系统获取车辆的运营状态和载客信息，如司机当前位置、载客订单组数和已载人数。据此，网约车辆可细分为如下四类：巡游空载车辆、已接到任务的空载车辆、已载有乘客但仍可服务的车辆，以及已载有乘客不可服务的车辆。

2.构建任一网约车辆可服务的快车和拼车订单集合

(1)针对任一辆巡游空载车辆d，搜索其最大可接驾距离内可服务的快车订单，并将订单索引放入集合N(d

(2)针对任一辆巡游空载车辆d，搜索其最大可接驾距离内可服务的拼车订单，并将订单索引放入集合N(d

(3)针对任一辆已载有乘客但仍可服务的车辆d，搜索其最大可接驾距离内可服务的拼车订单，并将订单索引放入集合N(d

定义|N(d

(4)针对任一已接到任务的空载车辆以及已载有乘客不可服务的车辆，暂时锁定；

3.判断和筛选网约车辆与单组或多组订单的可行匹配

可行匹配的五个约束条件为：

1)对于空载状态车辆，司机可服务快车乘客和拼车乘客。当其匹配快车乘客时只能一组，当其匹配拼车乘客时最少一组、最多三组；对于非空载状态车辆，司机只能服务拼车乘客，包括该车目前的载客组数g

2)网约车的最大载客数目小于等于网约车容量；

3)司机若服务拼车乘客，需距离节省值

4)对于任一组快车j

5)对于任一组拼车乘客j

对于任一车辆d，根据其目前的载客组数g

(1)若车辆d的载客组数g

(2)若车辆d的载客组数g

i)若|N(d

ii)若|N(d

另外的可行组合为将这两组乘客逐一匹配给司机，让其在下一批次再与其它组拼车乘客进行拼车；

iii)若|N(d

另外的可行组合为将各组乘客逐一匹配给司机；

(3)若车辆d的载客组数g

i)若|N(d

ii)若|N(d

(4)若车辆d的载客组数g

i)若|N(d

4.实施可行匹配构建相关的加速策略

(1)在进行单-二匹配或单-三匹配场景的组合后，可先进行任一组合中两组乘客起点之间的出行距离的计算。如果存在两组乘客起点之间的出行距离大于最大可容忍的等车时长阈值所对应的出行距离，则这两组乘客中后一组被接乘客的等车时长会超过最大可容忍的等待时长阈值，五个约束条件中44)不成立，任一司机不能同时服务该两组乘客，无需进行该组合下后继各情形的判断。

(2)对于每个司机来说，进行可行匹配构建是独立的，因此可以实施并行计算加快可行匹配的筛选速度。

5.优化和输出最优司乘匹配方案

(1)建立如下的多目标整数规划模型：

上层目标为最大化快车和拼车的加权匹配人数：

下层目标为最大化拼车的距离节省值：

约束条件需限制以下条件：每个司机至多只能包含在一个最优匹配结果中，每组快车和拼车乘客组至多只能包含在一个最优匹配结果中，二分图中每条边的决策变量取值约束：

/>

(2)采用分层序列法求解上述模型。具体而言，本文将z

6.处理未响应订单

对该批次未响应的订单，保留在订单需求池中等待下一批次的匹配，多个批次后仍未响应的订单则由系统单独调度网约车辆进行服务。

本发明通过附图进行说明的，在不脱离发明范围的情况下，还可以对本发明专利进行各种变换及等同代替，因此，本发明专利不局限于所公开的具体实施过程，而应当包括落入本发明专利权利要求范围内的全部实施方案。