基于大數(shù)據(jù)優(yōu)化的隨約巴士

謝明輝 肖宇 余肖瀟 孟祥達(dá)

摘要：由于干線公交和軌道交通覆蓋率有限，我們提出基于互聯(lián)網(wǎng)的隨約巴士。該巴士是一種新型公共交通，可以解決公交覆蓋不全問題以及與軌道和干線公交接駁換乘問題。隨約巴士通過提前預(yù)約的方式靈活地設(shè)置線路，并將最優(yōu)線路顯示在手機(jī)端讓乘客選擇，同時采用線上線下付款方式供乘客自行付款。手機(jī)端提供二維碼作為上車憑證，且在運(yùn)營期間可根據(jù)反饋量開設(shè)新的線路。

關(guān)鍵詞：大數(shù)據(jù)；隨約巴士；公共交通；公交覆蓋率；軌道接駁

由于線路覆蓋不全，許多人在短距離出行時只能選擇步行或使用私家車，而私家車的過度使用會造成道路堵塞、車輛亂停亂放以及對環(huán)境影響加劇等問題。如何避免這類問題的發(fā)生，就成為我們亟需解決的問題。[1]

1 基本思路

乘客使用手機(jī)端線上預(yù)約巴士，完成線上支付，也可使用線下的巴士智能預(yù)約機(jī)查找要經(jīng)過的巴士并選擇合適的線路完成線下支付。系統(tǒng)會根據(jù)預(yù)約信息智能生成線路，根據(jù)所設(shè)模型篩選出在線路范圍之外的預(yù)約，同時對不在服務(wù)范圍內(nèi)的預(yù)約通過APP推送訂單取消消息并全額退款。

2 路線規(guī)劃的算法模型

（1）通過模擬一個范圍內(nèi)的乘客預(yù)約巴士的情況，再根據(jù)所設(shè)計的模型算法智能篩選出確認(rèn)接的訂單，篩選之后的所有訂單即可生成一條距離終點站的最短路線。過程如下：

線上預(yù)約截止，系統(tǒng)服務(wù)端處理預(yù)約信息，根據(jù)GPS、GIS的定位在線上地圖擬定出預(yù)約點手機(jī)客戶端地理位置。

（2）用地理位置以及發(fā)車點給定距離賦權(quán)無向圖，D=（V，E）。

a初始時令 S={V0}，T=VS={其余頂點}，T中頂點對應(yīng)的距離值；

若存在，d（V0，Vi）為弧上的權(quán)值；

若不存在，d（V0，Vi）為∞。

b從T中選取一個與S中頂點有關(guān)聯(lián)邊且權(quán)值最小的頂點W，加入到S中。

c對其余T中頂點的距離值進(jìn)行修改：若加進(jìn)W作中間頂點，從V0到Vi的距離值縮短，則修改此距離值。

重復(fù)上述步驟（2）、（3），直到S中包含所有頂點，即W=Vi為止。

（3）根據(jù)Dijkstra算法得到一個基礎(chǔ)最短路徑L0，在基礎(chǔ)路徑上，從除起點外，依次舍去每個點（起點或終點），用2中的算法計算依次的到L1、L2、L3…Li。

（4）Li/Ln

（5）服務(wù)端根據(jù)留下來的預(yù)約點用最短路徑規(guī)劃擬定出一條路線作為最終的行車路線。

（6）路線生成上傳并從巴士站場調(diào)度發(fā)車。

3 服務(wù)功能

從目前的實際情況來看，中國許多城市雖然每年都將大量資金注入到公交系統(tǒng)中，但是公交系統(tǒng)所提供的服務(wù)質(zhì)量卻不能讓現(xiàn)有的私家車主滿意，從而不能將這些車主從私家車使用中“擠壓”出來。許多人說公交系統(tǒng)缺乏效率，不過大多數(shù)人說的這種效率是公交系統(tǒng)的便利性。比如小區(qū)、工作場所與公交站點或者軌道交通的距離過遠(yuǎn)。如果讓中國的公交系統(tǒng)具有對于私家車的替代作用就必須讓公交系統(tǒng)的服務(wù)進(jìn)一步提升實現(xiàn)范圍全面覆蓋。

我們現(xiàn)在主流的交通出行方式只覆蓋到大多數(shù)地方，很多小區(qū)域是現(xiàn)有的運(yùn)輸系統(tǒng)沒有覆蓋到的，對于這種情況隨約巴士發(fā)揮了很大的功效。此巴士適用于乘客上車地點距離軌道交通和干線公交有一定距離且人們不想步行而選擇乘坐的交通方式，這有利地解決了公交覆蓋問題。當(dāng)我們的整個系統(tǒng)與現(xiàn)有的公交系統(tǒng)結(jié)合很好時就能有效減少私家車的出行。具體服務(wù)端功能和用戶端操作流程分別如圖1、圖2所示：

4 創(chuàng)新特色

（1）與互聯(lián)網(wǎng)相結(jié)合，通過乘客線上發(fā)出預(yù)約信息，再由計算機(jī)智能處理通過算法自動生成線路，線下預(yù)約的乘客也能根據(jù)線下機(jī)器實時看到經(jīng)過此地的巴士及其線路；

（2）線上線下預(yù)約，適用于所有階段的乘客，對乘客是否使用手機(jī)不作任何要求，線上線下支付也讓乘客付款方式自由；

（3）利用算法排除訂單，保證線路最優(yōu)、不走偏路、乘客心理舒適等。

5 結(jié)語

互聯(lián)網(wǎng)+隨約巴士適用于干線公交以及軌道交通均未涉及到的地點的人們的出行，解決了公交覆蓋不全問題。若該系統(tǒng)能廣泛運(yùn)用到各個城市，之后人們的主要出行方式會轉(zhuǎn)變?yōu)槌俗话褪亢蛙壍澜煌?，這樣就能緩解城市道路交通壓力，一定程度上也能改善我們的環(huán)境。

參考文獻(xiàn)：

[1]許旺土，何世偉，宋瑞，等.基于改進(jìn)遺傳算法的接運(yùn)公交線路生成優(yōu)化模型[J].北京交通大學(xué)學(xué)報，2009，33（3）：4044.