申请/专利权人：北京交通大学

申请日：2020-11-30

公开（公告）日：2024-06-14

公开（公告）号：CN112801727B

主分类号：G06Q30/0645

分类号：G06Q30/0645;G06Q10/0631;G06Q10/04;G06Q50/43;G06F18/2323

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.14#授权;2021.06.01#实质审查的生效;2021.05.14#公开

摘要：本发明涉及一种考虑租赁点车位数量和车辆调度的联合优化方法，可为共享汽车企业提供资源配置的建议，有效避免无车可用、无位可还等问题。实施方案是：采集共享汽车系统租赁点的分布数据，每个租赁点均可设置一定数量的虚拟车位，并对租赁点进行分区。提出两种灵活的还车策略，用户可以还车到本租赁点的虚拟车位，也可以还车到同区域其余租赁点的实际车位，分析采用不同还车策略的用户之间的优先级，并将其作为约束，利用大M法将模型中的非线性约束转为线性约束，对模型进行精确求解，得到车位配置和车辆调度方案。本发明使用数据的替代性较强，所构建的模型具有通用性和灵活性，能够根据实际共享汽车系统得到个性化的方案，具有实际的操作价值。

主权项：1.一种考虑租赁点车位数量和车辆调度的联合优化方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：将研究区域的所有共享汽车租赁点根据一定规则聚类成若干小区域；步骤2：为了解决“无车可借，无位可还”的出行难题，提出了两种灵活的还车策略；步骤3：分析两种还车策略下用户可能出现的多种出行模式，并依据出行模式将用户分为不同类型，同时给出共享汽车企业可以安排的调度操作类型；步骤4：以最大化共享汽车企业的总利润为目标函数，建立考虑租赁点车位数量和车辆调度的非线性混合整数联合优化模型；步骤5：将模型中的非线性约束，利用大M法转化为线性约束；步骤6：确定参数，代入已知数据，采用线性规划方法求解模型，得到不同情形下的用户出行结果；其中，步骤2中两种灵活的还车策略为：就近停放策略：如果租赁点无空余车位可供用户还车，企业允许用户将车辆停放在租赁点附近的道路停车，前提是不影响租赁点正常运营和城市交通，且称之为虚拟车位，企业需要支付一定的费用才能使用，但是用户需要向企业缴纳一定的惩罚成本；相邻区域停放策略：用户可以将车辆还至同区域其他租赁点的空余车位上，用户需要负担一定的时间成本，此过程中的车辆能耗费用需要企业负担；步骤3中的用户出行模式和类型为：用户的出行模式分别为以下三种，从实际车位出发到实际车位，或者从实际车位出发到虚拟车位，或者从实际车位出发到同区域其他站点的实际车位；用户在共享汽车租赁系统中可能会遇到的三种还车情况，分别记为PatternⅠ、Ⅱ、Ⅲ；还车模式含义分别如下：PatternⅠ表示用户从m区域i租赁点t时刻借车出发，t′时刻到达同区域的k租赁点或者n区域的l租赁点后，能够将车辆归还至实际车位，其中，表示从m区域i租赁点t时刻出发到n区域j租赁点花费的时间，区域m和n是相同或者不同的区域，该模式下的用户为第一类用户，记做或PatternⅡ表示用户到达同区域k租赁点或n区域l租赁点后，发现无空余车位，将车辆还至虚拟车位，同理区域m和n是相同或者不同的区域，该模式下的用户为第二类用户，记做或采用PatternⅡ还车方式的第二类用户只能将车辆还至虚拟车位；PatternⅢ表示用户从m区域i租赁点出发，在n区域j租赁点无空余车位还车的情况下，将车辆还至与j同区域的l租赁点，该模式下的用户为第三类用户，记做采用PatternⅢ还车方式的第三类用户，最终只能将车辆还至同区域其他租赁点的实际车位，用户将车辆从n区域j租赁点还至与j同区域的l租赁点的出行过程被表示为 或表示出行模式为PatternⅠ的用户，用户只能将车辆还至实际车位处；或表示出行模式为PatternⅡ的用户，用户只能将车辆归还至虚拟车位处；出行模式为PatternⅢ的用户，j租赁点无空余车位供用户还车，这一出行过程表示为或用户选择将车辆还至同区域租赁点的实际车位处，这一过程表示为关于调度操作，表示调度员在t时间步从m区域i租赁点将车辆调出，经过时间后，在时间步调入n区域j租赁点，当调出车辆的车位为虚拟车位时，这一调度过程被表示为同时禁止调度员将车辆调至虚拟车位；步骤4具体为：共享汽车企业的总利润包括所有用户支付的租车费用、车辆维护与折旧费用、实际车位的运营费用、虚拟车位的运营费用、调度人员费用、车辆在调度过程中产生的能耗费用、使用还车模式PatternⅡ的用户缴纳的惩罚费用、使用还车模式PatternⅢ的用户额外造成的能耗成本，考虑流量守恒、初始和结束时刻虚拟车位可用车辆数约束、站点的基本约束以及不同类型用户出行的优先级，联合优化模型表示如下： 其中，Π1表示运营商的总利润；P表示用户的单位租车价格；I,I′分别为共享汽车系统中实际站点和拥有虚拟车位的租赁点集合；M是共享汽车租赁系统内的区域集合；X表示由区域、租赁点实际车位、时间步构成的时空节点集合；X′表示由区域、租赁点虚拟车位、时间步构成的时空节点集合；T为运营时段内的时间步集合，其中T表示研究时段的最大时间步数量；表示车辆从m区域i租赁点行驶至n区域j租赁点所需的时间；A为车辆在t时间步，从m区域内的i租赁点出发，经过时间后，在时间步移动至n区域内的j租赁点所形成的有向弧集合；分别表示PatternⅠ、Ⅱ和Ⅲ的用户数量；表示t时间步，用户在m区域j租赁点无法还车，将车辆还至同区域l租赁点，其数量与采用PatternⅢ的用户数量一致；Cs,Cs′分别表示每个时间步的租赁点实际车位、虚拟车位的运营成本；Ce,Cf,Cr分别表示车辆能耗、车辆折旧、人员调度的单位时间成本，Cp表示用户将车辆停放在虚拟车位的惩罚费用；表示用户的出行需求，即用户在t时间步从m区域的i租赁点借车，经过时间后，在时间步将车辆还至n区域j租赁点的车辆数；表示m区域i租赁点的实际车位容量限制；表示m区域i租赁点在t时间步的可用车辆数；表示m区域i租赁点车位的冗余比例，即可以设置的虚拟车位数量和实际车位数的比例；表示调度员在t时间步从m区域i租赁点将车辆调出，经过时间后，在时间步调入n区域j租赁点；表示用户从m区域i租赁点步行到达同区域j租赁点所需的时间；公式2为共享汽车用户的出行基本约束，公式3-4表示租赁点实际车位和虚拟车位的流量守恒；公式5-9表示租赁点实际车位和虚拟车位数限制；公式10-11表示调度和用户出行之间的关系；公式12-15表示不同类型用户出行应满足的关系；公式16-18表示各个决策变量的取值要求；步骤5具体为：约束条件12为非线性约束，求解时需要转化为线性约束；大M法可以利用0-1变量u将非线性约束zq+Qz＝0转化为z＝Mu和q+Qz≤M1-u两个线性约束，其中M为一个非常大的正整数，因此引入0-1变量约束条件12可以转化为19-21： 。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 北京交通大学 一种考虑租赁点车位数量和车辆调度的联合优化方法

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