本發(fā)明涉及共享電動滑板車靜態(tài)再平衡調(diào)度，具體涉及一種允許多次訪問站點(diǎn)的共享電動滑板車靜態(tài)再平衡調(diào)度方法。

背景技術(shù)：

1、共享電動滑板車是一種新型的城市交通工具。它結(jié)合了傳統(tǒng)滑板車的便捷性和電動車的電動性。它通常由一塊長方形的平臺、兩個小車輪和一個或兩個電動驅(qū)動系統(tǒng)組成，配備有手柄或踏板供乘客站立或踏步。用戶可以通過手機(jī)應(yīng)用程序找到附近的電動滑板車、解鎖并使用它們，然后在行程結(jié)束時將它們停放在指定的區(qū)域。

2、在研究共享電動滑板車的運(yùn)營管理時，實(shí)際車隊(duì)規(guī)模(所有運(yùn)營的滑板車數(shù)量)的確定是一個核心問題。另外一方面，運(yùn)營商也會考慮最小車隊(duì)規(guī)模，即滿足用戶需求所需的最少滑板車數(shù)量。共享電動滑板車的再平衡調(diào)度是指針對共享微型交通工具在使用過程中出現(xiàn)的時空分布不均衡情況，通過重新調(diào)配或再分配車輛資源，以滿足用戶需求，提高服務(wù)效率的過程。再平衡調(diào)度的主要目的是確保共享交通工具的合理分布，避免出現(xiàn)供需失衡、資源浪費(fèi)和用戶體驗(yàn)下降等問題。

3、過去的研究往往忽略了在最小車隊(duì)規(guī)?；A(chǔ)上進(jìn)行再平衡調(diào)度優(yōu)化。通過這種方法，可以確定出最小的車隊(duì)規(guī)模，并在此基礎(chǔ)上對車輛再平衡調(diào)度過程進(jìn)行優(yōu)化。這種方法不僅能夠降低車輛前期投放和維護(hù)成本，還能減少再平衡調(diào)度的成本。通常情況下，共享電動滑板車的再平衡調(diào)度只允許每個站點(diǎn)訪問一次。然而，在實(shí)際操作中，如果某些站點(diǎn)的需求量超過了再平衡車輛的容量，僅僅以每個站點(diǎn)訪問一次為前提條件無法解決這個問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)中的上述不足，本發(fā)明提供了一種允許多次訪問站點(diǎn)的共享電動滑板車靜態(tài)再平衡調(diào)度方法，以有效降低共享電動滑板車的運(yùn)營成本，并解決可能出現(xiàn)的站點(diǎn)需求超載問題。

2、為了達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

3、一種允許多次訪問站點(diǎn)的共享電動滑板車靜態(tài)再平衡調(diào)度方法，包括以下步驟：

4、獲取共享電動滑板車的訂單出行數(shù)據(jù)和交通區(qū)域地理信息數(shù)據(jù)；

5、根據(jù)所有共享電動滑板車的訂單出行數(shù)據(jù)計算共享電動滑板車的最小車隊(duì)規(guī)模；

6、根據(jù)最小車隊(duì)規(guī)模下所有共享電動滑板車的訂單出行數(shù)據(jù)識別虛擬站點(diǎn)坐標(biāo)，并計算每個虛擬站點(diǎn)的車輛需求和虛擬站點(diǎn)之間的歐氏距離；

7、以每個虛擬站點(diǎn)的車輛需求和虛擬站點(diǎn)之間的最短距離作為輸入，以最小化再平衡過程的時間作為優(yōu)化目標(biāo)，采用允許多次訪問同一站點(diǎn)的車輛再平衡調(diào)度啟發(fā)式算法求解共享電動滑板車靜態(tài)再平衡調(diào)度結(jié)果。

8、作為優(yōu)選地，根據(jù)所有共享電動滑板車的訂單出行數(shù)據(jù)計算共享電動滑板車的最小車隊(duì)規(guī)模，包括以下步驟：

9、設(shè)定時間閾值和距離閾值；

10、遍歷所有共享電動滑板車的訂單出行數(shù)據(jù)中的每一行的數(shù)據(jù)，提取行程的序號、電動滑板車的序號、起始緯度、起始經(jīng)度、行程開始時間、行程結(jié)束時間、結(jié)束緯度、結(jié)束經(jīng)度、行程距離，并將行程標(biāo)識設(shè)為假；

11、遍歷共享電動滑板車車隊(duì)集合中各輛共享電動滑板車所執(zhí)行的行程集合；

12、計算當(dāng)前遍歷到的訂單出行數(shù)據(jù)的行程開始時間與當(dāng)前行程集合的最晚結(jié)束時間的時間差；

13、計算當(dāng)前遍歷到的訂單出行數(shù)據(jù)的起始經(jīng)度和起始緯度與當(dāng)前行程集合的結(jié)束緯度和結(jié)束經(jīng)度的距離差；

14、在行程的時間差大于或等于時間閾值且行程的距離差小于或等于距離閾值時，更新當(dāng)前的行程集合，并將行程標(biāo)識設(shè)為真；

15、在行程標(biāo)識未被設(shè)為真時，創(chuàng)建一個新的行程集合，將當(dāng)前遍歷到的訂單出行數(shù)據(jù)的行程的序號、電動滑板車的序號、起始緯度、起始經(jīng)度、行程開始時間、行程結(jié)束時間、結(jié)束緯度、結(jié)束經(jīng)度、行程距離添加到新的行程集合中，并將新的行程集合添加到共享電動滑板車車隊(duì)集合中；

16、根據(jù)共享電動滑板車車隊(duì)集合的長度確定共享電動滑板車的最小車隊(duì)規(guī)模。

17、作為優(yōu)選地，更新當(dāng)前的行程集合包括：

18、將當(dāng)前行程集合的結(jié)束時間更新為當(dāng)前遍歷到的訂單出行數(shù)據(jù)的行程結(jié)束時間與當(dāng)前行程集合原始結(jié)束時間兩者間的較大值；

19、將行程的結(jié)束經(jīng)度更新為當(dāng)前遍歷到的訂單出行數(shù)據(jù)的結(jié)束經(jīng)度；

20、將行程的結(jié)束緯度更新為當(dāng)前遍歷到的訂單出行數(shù)據(jù)的結(jié)束緯度；

21、當(dāng)前行程集合的行程距離之和加上當(dāng)前遍歷到的訂單出行數(shù)據(jù)的行程距離更新為新的行程距離之和；

22、將行程的序號和共享電動滑板車的序號添加到行程集合中。

23、作為優(yōu)選地，根據(jù)最小車隊(duì)規(guī)模下所有共享電動滑板車的訂單出行數(shù)據(jù)識別虛擬站點(diǎn)坐標(biāo)，并計算每個虛擬站點(diǎn)的車輛需求和虛擬站點(diǎn)之間的歐氏距離，包括以下步驟：

24、根據(jù)最小車隊(duì)規(guī)模下所有共享電動滑板車的訂單出行數(shù)據(jù)，提取所有共享電動滑板車在開始時和結(jié)束時的坐標(biāo)位置；

25、根據(jù)所有共享電動滑板車在開始時和結(jié)束時的位置計算最大輪廓系數(shù)，并根據(jù)最大輪廓系數(shù)確定聚類簇數(shù)；

26、根據(jù)所有共享電動滑板車在開始時的坐標(biāo)位置，采用k-means聚類算法聚類得到虛擬站點(diǎn)坐標(biāo)，每個虛擬站點(diǎn)的電動滑板車數(shù)量為聚類形成該站點(diǎn)的電動滑板車；

27、將所有共享電動滑板車在結(jié)束時的坐標(biāo)位置與虛擬站點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行匹配，結(jié)束時每個虛擬站點(diǎn)的電動滑板車數(shù)量為匹配到該虛擬站點(diǎn)的電動滑板車；

28、根據(jù)開始時和結(jié)束時每個虛擬站點(diǎn)的電動滑板車數(shù)量計算每個虛擬站點(diǎn)的車輛需求；

29、根據(jù)虛擬站點(diǎn)坐標(biāo)計算虛擬站點(diǎn)之間的歐氏距離。

30、作為優(yōu)選地，以每個虛擬站點(diǎn)的車輛需求和虛擬站點(diǎn)之間的最短距離作為輸入，以最小化再平衡過程的時間作為優(yōu)化目標(biāo)，采用允許多次訪問同一站點(diǎn)的車輛再平衡調(diào)度啟發(fā)式算法求解共享電動滑板車靜態(tài)再平衡調(diào)度結(jié)果，包括以下步驟：

31、初始化初始路徑，并將初始的虛擬站點(diǎn)需求數(shù)據(jù)設(shè)置為原始虛擬站點(diǎn)需求數(shù)據(jù)，車輛從車場出發(fā)；

32、當(dāng)初始的虛擬站點(diǎn)需求數(shù)據(jù)中的值不全為零時，從初始路徑中尋找最后一個訪問的虛擬站點(diǎn)，確定該虛擬站點(diǎn)與其他虛擬站點(diǎn)之間的距離矩陣；

33、當(dāng)初始的虛擬站點(diǎn)需求數(shù)據(jù)中的值都大于或等于零時，將距離矩陣中到需求值為零的虛擬站點(diǎn)的距離標(biāo)為無窮大；否則，根據(jù)車輛負(fù)載篩選候選站點(diǎn)；當(dāng)車輛負(fù)載大于零時，將距離矩陣中到需求為正的虛擬站點(diǎn)的距離標(biāo)記為無窮大；否則，將距離矩陣中到需求為負(fù)的虛擬站點(diǎn)的距離標(biāo)記為無窮大；

34、選擇距離矩陣中距離該虛擬站點(diǎn)最近的虛擬站點(diǎn)作為下一個訪問的最近虛擬站點(diǎn)；

35、根據(jù)最近虛擬站點(diǎn)的車輛需求和當(dāng)前車輛的負(fù)載更新訪問最近虛擬站點(diǎn)后車輛的負(fù)載和各個虛擬站點(diǎn)的車輛需求；

36、將最近虛擬站點(diǎn)添加到當(dāng)前路徑中，并更新當(dāng)前路徑的長度；

37、當(dāng)初始的虛擬站點(diǎn)需求數(shù)據(jù)中的值全為零時，在當(dāng)前路徑末尾添加車場作為結(jié)束站點(diǎn)，得到最優(yōu)路徑，并確定最優(yōu)路徑的長度；

38、根據(jù)最優(yōu)路徑的長度和共享電動滑板車的平均速度計算最優(yōu)路徑的時間。

39、作為優(yōu)選地，更新訪問最近虛擬站點(diǎn)后車輛的負(fù)載具體為：

40、

41、其中，為最近虛擬站點(diǎn)nnearest的車輛需求，b為訪問最近虛擬站點(diǎn)nnearest前的車輛負(fù)載，c為車輛容量限制，max為取最大值函數(shù)，min為取最小值函數(shù)，btmp為訪問最近虛擬站點(diǎn)nnearest后的車輛負(fù)載。

42、作為優(yōu)選地，更新訪問最近虛擬站點(diǎn)后各個虛擬站點(diǎn)的車輛需求具體為：

43、

44、其中，為最近虛擬站點(diǎn)nnearest的車輛需求，b為訪問最近虛擬站點(diǎn)nnearest前的車輛負(fù)載，btmp為訪問最近虛擬站點(diǎn)nnearest后的車輛負(fù)載，為訪問最近虛擬站點(diǎn)nnearest后的車輛需求。

45、作為優(yōu)選地，更新當(dāng)前路徑的長度具體為：

46、

47、其中，nlast為當(dāng)前路徑上最后一個虛擬站點(diǎn)，nnearest為最近虛擬站點(diǎn)，為當(dāng)前路徑上最后一個虛擬站點(diǎn)nlast和最近虛擬站點(diǎn)nnearest之間的最短距離，+＝表示累加，l為當(dāng)前路徑的長度。

48、作為優(yōu)選地，確定最優(yōu)路徑的長度具體為：

49、

50、其中，nlast為當(dāng)前路徑上最后一個虛擬站點(diǎn)，ndepot為車場，為當(dāng)前路徑上最后一個虛擬站點(diǎn)nlast和車場ndepot之間的最短距離，l為當(dāng)前路徑的長度，lbest為最優(yōu)路徑的長度。

51、作為優(yōu)選地，根據(jù)最優(yōu)路徑的長度和共享電動滑板車的平均速度計算最優(yōu)路徑的時間，具體為：

52、tbest←lbest/v

53、其中，tbest為最優(yōu)路徑的時間，lbest為最優(yōu)路徑的長度，v為共享電動滑板車的平均速度。

54、本發(fā)明具有以下有益效果：

55、本發(fā)明通過利用滑板車實(shí)際運(yùn)營數(shù)據(jù)和交通小區(qū)地理信息數(shù)據(jù)，首先確定最小的車隊(duì)規(guī)模，并在此基礎(chǔ)上優(yōu)化車輛的再平衡調(diào)度過程。相較于車輛只允許訪問站點(diǎn)一次的傳統(tǒng)方法，本發(fā)明考慮到現(xiàn)實(shí)情況可能存在的站點(diǎn)需求超載問題，采用了允許多次訪問同一站點(diǎn)的啟發(fā)式算法來調(diào)整車輛分配，以實(shí)現(xiàn)更合理的再平衡調(diào)度。因此，本發(fā)明旨在提高共享電動滑板車的運(yùn)營效率和靈活性，從而降低成本、提升服務(wù)質(zhì)量。