公交多式联运站点改造选址方法技术

本发明专利技术涉及一种公交多式联运站点改造选址方法包括以下步骤：S1、导入限制条件及基础数据；S2、计算得到每个快递驿站到每个公交站的实际路线距离，得到二维矩阵，该二维矩阵表示快递驿站分配到的公交站点以及其到公交站的距离；S3、根据步骤S2中的二维矩阵，使用贪心算法为快递驿站分配距离最近的公交站作为取货点；S4、采用模拟粒子运动算法对过载的公交车站进行负荷均衡等；本发明专利技术的优点是：模拟粒子运动算法把快递驿站迁移等价于粒子的迁移运动，在保护快递驿站通过贪心算法找到的最佳取货公交站的同时，使过载的公交站点可以有效的迁移出快递驿站，达到均衡效果。达到均衡效果。达到均衡效果。

【技术实现步骤摘要】
公交多式联运站点改造选址方法


[0001]本专利技术涉及一种公交多式联运站点改造选址方法，属于领域。

技术介绍

[0002]公开号:CN 112446653 A，专利技术名称为：一种利用公交车和公交站亭做包裹运输的方法以及公交站亭，其提及了：所述运输线路包括起始公交站亭和目标公交站亭之间的运输线路，所述起始公交站亭包括第一寄件柜以及与第一寄件柜相连的第一站亭顶部，所述目标公交站亭包括第一待取柜以及与第一待取柜相连的第二站亭顶部；将包裹放入第一寄件柜。所述包裹从第一寄件柜被移动到第一站亭顶部；公交车停放在起始公交站亭，所述包裹从第一站亭顶部被移动到公交车顶部；公交车从起始公交站亭移动到目标公交站亭。所述包裹从公交车顶部被移动到第二站亭顶部，并从第二站亭顶部移动到第一待取柜。
[0003]在集约化社会的大背景下，提高资源利用率，节约成本是国家、社会、企业发展的大趋势。公交作为一种网状的运输资源，与快递运送有天然的契合点，目前已经有了很多通过公交运输物品的探索及专利。
[0004]但所涉及的技术方案主要是如何改造公交车，公交站，以及货物如何从公交车卸货到公交站，或者从公交站载货至公交车。但没有从整个社会角度出发,给出最经济的公交站改造方案。
[0005]同时通用的分配算法不适用于公交多式联运场下公交站改造选址问题，其分配有如下特殊性：
[0006]1)快递驿站有最大取件距离限制，不可无限制的牺牲某些驿站的取件距离取得全局最优解。
[0007]2)公交多式联运场景下，公交站可以服务于多个快递驿站，一个快递驿站也可以从多个公交站点取货，属于多对多分配问题。
[0008]3)选择改造公交站的数量不是固定的，可以删减，并且删减的位置也不是固定的。
[0009]综合上述三个特性，需要一种专门针对公交多式联运场景设计一种分配算法来求得多式联运公交站改造的社会最优解。本专利针对上述公交联运中公交站点改造选址特点，提出一种模拟粒子运动算法，配合贪心算法、归并算法，经过有限次迭代在多项式时间内计算出近似最优解的方法，得出近似成本最优的多式联运公交车站改造方案。

技术实现思路

[0010]为克服现有技术的缺陷，本专利技术提供一种公交多式联运站点改造选址方法，本专利技术的技术方案是：
[0011]一种公交多式联运站点改造选址方法，包括以下步骤：
[0012]S1、导入限制条件及基础数据；
[0013]S2、调用地图导航API接口，计算得到每个快递驿站到每个公交站的实际路线距离，构造二维矩阵，矩阵的行id对应快递驿站id，矩阵的列id对应公交站id，矩阵行和列对
应的值为该快递驿站到该公交站的距离；
[0014]S3、根据步骤S2中的二维矩阵，在不考虑公交站负荷的情况下，使用贪心算法为快递驿站分配距离最近的公交站作为取货点；
[0015]S4、采用模拟粒子运动算法对过载的公交车站进行负荷均衡；
[0016]S5、在步骤S4之后，所有公交站的负载率都小于1，此时的社会总成本为最高成本；按区域划分网格，网格从负载最低的公交站进行撤销并对快递驿站重分配，当无法进行重分配或者网格内社会总成本不再降低时停止，不断归并单元格重复撤销操作，直至整个城市位于一个单元格时达到近似社会最优成本及公交站改造方案；
[0017]S6、得到最终得到的公交站点和快递驿站分配方案，根据社会总成本计算公式：计算社会近似最优成本。
[0018]所述的步骤S1具体为：
[0019]所述的基础数据为：对所有公交站点进行标记，标记为n个公交站点，位置集合SP＝{sp1,sp2,sp3...spn}，所有快递驿站记为m个快递驿站，位置HP＝{hp1,hp2,hp3....hpm}；所有快递驿站平均每天快递量HC＝{hc1,hc2,hc3....hcm}；快递驿站每公里的取货成本hcst；每个公交站改造及5年内维护成本scst；公交站改造后可承担的每日运载量max_load；
[0020]所述的限制条件为：快递驿站可接收的最大取件距离max_fetch_distance大于每个快递驿站到最近公交站的距离，均衡迭代退出条件N、k，其中N代表迭代N轮，负载率>1的公交站点负载之和减小k％。
[0021]所述的步骤S2具体为：计算得到每个快递驿站到每个公交站的实际路线距离，得到二维矩阵matrix_raw_distances[h][s]，其中h表示驿站的id，s表示公交站点的id；将二维矩阵中快递驿站到公交站点距离大于max_fetch_distance的元素改为0，即由于超过最大取货距离快递驿站无法从此公交站取货，得到matrix_distances[h][s]矩阵，此二维矩阵表示快递驿站可以分配到的公交站点以及其到公交站的距离。
[0022]所述的步骤S3具体为：
[0023]3‑
1、创建matrix_distances的副本矩阵，记为matrix_assign_original；
[0024]3‑
2、matrix_assign_original矩阵中每一行保留最小的非零值，将其余值都置为0；
[0025]3‑
3、遍历matrix_assign_original中的每一行，其非0值对应的列id为快递驿站id，从HC中获取该快递驿站id对应的平均每日快递量，并用快递量替换matrix_assign_original中的该行的非0值；3
‑
4、将矩阵matrix_assign_original转置后得到新的矩阵matrix_assign_original[s][h],其中s表示公交站id，h表示快递驿站id，对应的值表示此快递驿站分配在此公交站的重量；
[0026]3‑
5、创建n个公交站点的负载率向量station_load_percentage＝{blp1,blp2...blpn}，每个公交站点的负载率计算公式为s是公交站id，k是公交站id；如果每个公交站的负载率都小于1，则跳过步骤S4，直接进行步骤S5；
[0027]4、根据权利要求3所述的公交多式联运站点改造选址方法，其特征在于，所述的步骤S4具体为：
[0028]4‑
1、创建一个标志向量vb＝{vb1,vb2,....vbn}，表示本轮公交站是否已经完成负载转移，即有快递驿站从本公交站转到其他公交站作为取货点，默认初始值都是0，表示未转移；当公交站在一轮迭代中，有负载移出时，则将其对应的标志位置为1，并且在本轮中不再进行负载转出，也不接受负载转入；
[0029]4‑
2、从station_load_percentage中随机选择负载率大于1，且标志向量vb中对应标志位为0的公交站，其id记为src_stn，则matrix_assign_original[src_stn]为该公交站对应的快递驿站集合，选取对应取货重量大于0的快递驿站id，形成集合src_host＝{s本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种公交多式联运站点改造选址方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、导入限制条件及基础数据；S2、调用地图导航API接口，计算得到每个快递驿站到每个公交站的实际路线距离，构造二维矩阵，矩阵的行id对应快递驿站id，矩阵的列id对应公交站id，矩阵行和列对应的值为该快递驿站到该公交站的距离；S3、根据步骤S2中的二维矩阵，在不考虑公交站负荷的情况下，使用贪心算法为快递驿站分配距离最近的公交站作为取货点；S4、采用模拟粒子运动算法对过载的公交车站进行负荷均衡；S5、在步骤S4之后，所有公交站的负载率都小于1，此时的社会总成本为最高成本；按区域划分网格，网格从负载最低的公交站进行撤销并对快递驿站重分配，当无法进行重分配或者网格内社会总成本不再降低时停止，不断归并单元格重复撤销操作，直至整个城市位于一个单元格时达到近似社会最优成本及公交站改造方案；S6、得到最终得到的公交站点和快递驿站分配方案，根据社会总成本计算公式：计算社会近似最优成本。2.根据权利要求1所述的一种公交多式联运站点改造选址方法，其特征在于，所述的步骤S1具体为：所述的基础数据为：对所有公交站点进行标记，标记为n个公交站点，位置集合SP＝{sp1,sp2,sp3...spn}，所有快递驿站记为m个快递驿站，位置HP＝{hp1,hp2,hp3....hpm}；所有快递驿站平均每天快递量HC＝{hc1,hc2,hc3....hcm}；快递驿站每公里的取货成本hcst；每个公交站改造及5年内维护成本scst；公交站改造后可承担的每日运载量max_load；所述的限制条件为：快递驿站可接收的最大取件距离max_fetch_distance，均衡迭代退出条件N、k，其中N代表迭代N轮，负载率>1的公交站点负载之和减小k％。3.根据权利要求1所述的公交多式联运站点改造选址方法，其特征在于，所述的步骤S2具体为：计算得到每个快递驿站到每个公交站的实际路线距离，得到二维矩阵matrix_raw_distances[h][s]，其中h表示驿站的id，s表示公交站点的id；将二维矩阵中快递驿站到公交站点距离大于max_fetch_distance的元素改为0，即由于超过最大取货距离快递驿站无法从此公交站取货，得到matrix_distances[h][s]矩阵，此二维矩阵表示快递驿站可以分配到的公交站点以及其到公交站的距离。4.根据权利要求1或2所述的公交多式联运站点改造选址方法，其特征在于，所述的步骤S3具体为：3
‑
1、创建matrix_distances的副本矩阵，记为matrix_assign_original；3
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2、matrix_assign_original矩阵中每一行保留最小的非零值，将其余值都置为0；3
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3、遍历matrix_assign_original中的每一行，其非0值对应的列id为快递驿站id，从HC中获取该快递驿站id对应的平均每日快递量，并用快递量替换matrix_assign_original中的该行的非0值；
3
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4、将矩阵matrix_assign_original转置后得到新的矩阵matrix_assign_original[s][h],其中s表示公交站id，h表示快递驿站id，对应的值表示此快递驿站分配在此公交站的重量；3
‑
5、创建n个公交站点的负载率向量station_load_percentage＝{blp1,blp2...blpn}，每个公交站点的负载率计算公式为s是公交站id，k是公交站id；如果每个公交站的负载率都小于1，则跳过步骤S4，直接进行步骤S5。5.根据权利要求3所述的公交多式联运站点改造选址方法，其特征在于，所述的步骤S4具体为：4
‑
1、创建一个标志向量vb＝{vb1,vb2,....vbn}，表示本轮公交站是否已经完成负载转移，即有快递驿站从本公交站转到其他公交站作为取货点，默认初始值都是0，表示未转移；当公交站在一轮迭代中，有负载移出时，则将其对应的标志位置为1，并且在本轮中不再进行负载转出，也不接受负载转入；4
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2、从station_load_percentage中随机选择负载率大于1，且标志向量vb中对应标志位为0的公交站，其id记为src_stn，则matrix_assign_original[src_stn]为该公交站对应的快递驿站集合，选取对应取货重量大于0的快递驿站id，形成集合src_host＝{src_host1，src_host2...}；对每个src_host中的驿站查询matrix_distances，选择与这些快递驿站举例小于maxd的公交站且标志向量中标志位为0的公交站，形成可参与均衡的目标公交站集合dest_stn＝{dest_stn1,dest_stn2...}。综合matrix_distances矩阵数据形成一个快递驿站代价转移矩阵matrix_trans_cost[h][s]，其中h是src_host中的元素，s是dest_stn中的元素，矩阵值计算公式为matrix_trans_cost[h][s]＝matrix_distances[h][s]
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matrix_distances[h][src_stn]；4
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3、在matrix_trans_cost矩阵中，按照转移代价排序形成转移备选集合trans_candidates...

【专利技术属性】
技术研发人员：周翚，李松，高伟杰，
申请(专利权)人：青岛中瑞数研院科技有限公司，
类型：发明
国别省市：