CN115577818B - 一种用于智能公交的乘客需求响应式拼车调度方法及*** - Google Patents
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Abstract
本发明属于公交调度技术领域，具体涉及一种用于智能公交的乘客需求响应式拼车调度方法及***，方法包括：S1、乘客登录乘客用小程序，开启预约拼车出行的功能；S2、乘客通过乘客用小程序选择拼车出行服务，并且输入行程信息，生成拼车订单；S3、调度管理模块通过运行拼车算法，对乘客的多个拼车订单进行合并组合，同时规划订单的路线，查询可用的车辆；S4、基于引力模型算法，生成可行的初始车辆路径解；S5、通过启发式算法，对初始车辆路径解进行进一步的优化；S6、通过调度管理模块给车辆发布订单任务，完成拼车订单，本发明能够实现以乘客需求为导向的车辆灵活接送的功能。
Description
技术领域
本发明属于公交调度技术领域，具体涉及一种用于智能公交的乘客需求响应式拼车调度方法及***。
背景技术
需求响应式公交的基本思想是按照潜在乘客预约的上下车地点与上下车时间来安排公交车辆的运行，实现门到门的运输，与现有的预约出租车相比，需求响应式公交具有承载率高、运输成本低的优点，与常规公交相比，需求响应式公交又具有机动灵活、出行便捷的优点，然而，现有的需求响应式公交多是在常规公交的基础上根据实际客流情况进行模式切换或联合优化，这往往会影响到常规公交的正常行车计划，并且在考虑固定站点或需求响应式站点选取方面的研究比较少，大多数研究都停留在已有站点、虚拟路网站点，由此，本发明研究一种用于智能公交的乘客需求响应式拼车调度方法及***来解决上述的技术问题，具有十分重要的现实意义。
发明内容
本发明实时收集乘客的出行请求，并且对乘客出发地点进行聚类分析，确定需求响应站点，根据站点位置以及乘客数量，为乘客分配合理的车辆，并对车辆进行动态路径规划，旨在优化运营成本和乘客的出行体验。
为了达到上述的发明目的，给出如下所述的一种用于智能公交的乘客需求响应式拼车调度方法，主要包括以下步骤：
S1、乘客登录乘客用小程序，调度管理模块识别乘客的身份标识，乘客身份被成功识别以后，乘客能够开启预约拼车出行的功能；
S2、乘客通过乘客用小程序选择拼车出行服务，并且输入行程信息，生成拼车订单；
S3、调度管理模块通过运行拼车算法，对乘客的多个拼车订单进行合并组合，同时规划订单的路线，查询可用的车辆；
S4、基于引力模型算法，将路径搜索问题转化为计算与当前站点之间的吸引力最大的站点选择链的迭代问题，从而生成可行的初始车辆路径解；
S5、通过启发式算法，对初始车辆路径解进行进一步的优化；
S6、通过调度管理模块给车辆发布订单任务，车辆按所述S5中输出的路线和站点信息执行拼车功能，以完成拼车订单。
作为本发明的一种优选技术方案，所述S2包括如下步骤：
S21、乘客按其出行需求预约出行，每个乘客将包含出发站、目标站、期望到达目标站的时间在内的信息传输到调度管理模块；
S22、调度管理模块根据每个乘客的目标站和期望到达目标站的时间，按照实际到达时间不晚于乘客期望值的原则，对所有乘客进行聚类，将目标站点和期望到达时间相同的乘客聚为一类，将到达时间和到达地点相同的乘客也聚为一类。
作为本发明的一种优选技术方案，所述S3包括如下步骤：
S31、建立车辆运营过程的拓扑，以30分钟为一个长决策周期，对于一个长决策周期，将车辆的运营过程拓扑为决策网络，具体将车辆、乘客上车点、乘客下车点，以及周期终止分别抽象化为节点，通过有向弧将两两节点连接，从而得到车辆运营过程的拓扑；
S32、建立目标函数，优化目标主要考虑运营收益最大化，以及乘客的出行体验最优，影响乘客出行体验最为关键的因素是乘客的等待时间，考虑乘客等待时间的软时间窗约束，当乘客等待时间超过等待时间阈值时，减少乘客需要支付的费用，同时对运营收益产生一定的惩罚值。
作为本发明的一种优选技术方案，依据车辆运营过程的拓扑，包括如下步骤：
S311、将车辆当前位置节点的集合设为K，将请求集合设为R，其中的R1表示已在车上请求，R2表示未上车请求，将上下车点的集合设为I，其中的 i1 -表示已在车上下车节点，i2 +，i2 -分别表示和车辆绑定的请求上下车节点，i3 +，i3 -分别表示未被分配的请求上下车节点，将终止节点的集合设为S，所述有向弧的起始节点落在K和R中，终止节点落在S中；
S312、若车辆k经过从i到j的有向弧，则将变量xij k的值设为1，使用Akr表示车辆k被分配订单r，使用Ni k表示到i节点时k车辆的载客数量，使用ti k表示车辆k到达上下车节点i的时间，使用pi表示在节点i乘客的变化。
作为本发明的一种优选技术方案，所述S32中建立如下的目标函数maxZ：
，
其中，f(or,dr)为订单r的乘客从or前往dr需支付的费用，nr为订单r从or前往dr的乘客数量，ck为车辆k的单位行驶成本，d(i,j)为从i节点到j节点的行车距离，cpkr为车辆k执行订单r时产生的惩罚费用。
作为本发明的一种优选技术方案，所述S4包括如下步骤：
S41、确定车辆的出发站点，从有乘客上车需求的站点中，随机抽取一个作为车辆k的出发点，k的初始值为1；
S42、判断是否还有同类乘客未服务，若有，则跳至S43，否则，则跳至S45；
S43、搜索下一站点，在包含同类乘客的上车站点中，找出与当前站点之间吸引力最大的站点X，尝试将站点X加入路径选择链，计算车辆在加入该站点后的乘客数量，以及加入站点X后直接到达目标站点的时间；
S44、判断加入站点X后，车辆路线是否合理，若当前车辆服务的乘客数量未超过车载容量，并且到达目标站点的时间未超过乘客需求的时间，则以站点X为新的起点，跳至S43，否则，跳至S45；
S45、判断是否所有类别的乘客均被安排服务，若还有乘客未被安排服务，则调度下一辆车，k=k+1，跳至S41，否则，输出当前全部初始路径，结束基于引力模型的初始车辆路径解的生成算法。
作为本发明的一种优选技术方案，所述S5包括如下步骤：
S51、首先对服务于目标站点和到达目标站点时间需求相同的车辆之间进行站点数量均衡，检查这些车辆是否有服务站点数量不均衡的情况，如果有，则在保证满足车载容量和到达目标站点时间需求的前提下，将需经过站点数量较多的车辆路线中的部分站点转移给经过站点数量较少的车辆路线，并安排合理的站点顺序；
S52、尝试对服务于目标站点和到达目标站点时间需求相同的车辆之间进行路径优化，主要应用两路线间交换站点的方式，搜索更优的路线，在交换优化过程中，保证满足车载容量和到达目标站点的时间需求；
S53、对每一辆车的路线进行内部优化，主要在同一车辆路线内，尝试交换两站点的顺序，评估目标函数值是否减少，若减少，则交换站点顺序，否则，舍弃本次交换，在尝试预设的次数之后，终止算法，输出最终路线结果。
作为本发明的一种优选技术方案，所述S6包括如下步骤：
S61、当乘客拼车成功，并且车辆完成订单任务时，将拼车订单标记为成功，以及将车辆信息通过移动通信子***传输至乘客用小程序，告知乘客拼车成功相关信息；
S62、当乘客拼车失败，并且车辆未完成订单任务时，将拼车订单的失败信息通过通信子***传输至乘客用小程序，告知乘客拼车失败相关信息。
本发明还提供一种用于智能公交的乘客需求响应式拼车调度***，包括以下子***：
公交车载子***，包括车载移动通信终端、摄像头、客流信息采集设备，用于实时采集车辆位置信息和运营状态信息，全面监测车辆的运行状态，以及实时统计上下车客流人数，并且用于为公交智能调度子***提供车辆运行数据采集和调度指令下发的功能；
公交智能调度子***，包括如下的调度管理模块，以及定制公交移动端模块：
调度管理模块，用于自动实现车辆的运行作业计划，实现对于车辆运行的实时监控，对于公交车辆、线路、站点、运营人员的基础数据，以及GPS、排班、收支的动态数据进行全息感知和多源融合，还用于构建公交数据大脑中枢，并且通过可视化大屏展示一系列的公交业务数据；
定制公交移动端模块，包括乘客APP、乘客小程序、运营人员APP，用于实现定制公交出行的信息服务功能，包括乘客端服务、运营人员端服务、运营结算监测分析服务、上座率统计服务、站点客流统计服务；
公交站台子***，包括电子站牌、视频监控设备，用于实现站点客流量统计功能、站台监控功能、公交信息查询功能、到站预播报功能、多媒体语音功能、站台监控功能；
公交场站子***，包括公交停车场，以及公交指挥中心大屏，公交停车场又包括视频监控设备和场间组网设备，指挥中心大屏又包括LED显示***、图像及音频处理***、传输控制***，用于为公交智能调度子***和可视化大屏提供数据支持；
移动通信子***，用于使用无线通信网络连接公交车载子***、公交智能调度子***、公交站台子***、公交场站子***。
与现有技术相比，本发明的有益效果至少如下所述：
本发明针对实际的公交运营中定制公交需求问题，通过乘客实时地在小程序提交出行需求，需求信息包括上车地点、下车地点、期望上车时间、期望下车时间和乘客数量，***依据当前运营车辆的实时位置、车上乘客数量以及车辆已规划的行驶路径，为乘客分配拼车车辆，并且依据乘客出行需求实时更新车辆的行驶节点序列，从而实现以乘客需求为导向的车辆灵活接送服务。
附图说明
图1为本发明的一种用于智能公交的乘客需求响应式拼车调度方法的流程图；
图2为本发明的需求响应式乘客聚类方法的流程图；
图3为本发明的一种用于智能公交的乘客需求响应式拼车调度***的组成结构图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
可以理解，本申请所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件，但除非特别说明，这些元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个元件与另一个元件区分。举例来说，在不脱离本申请的范围的情况下，可以将第一xx脚本称为第二xx脚本，且类似地，可将第二xx脚本称为第一xx脚本。
参考如图1所示，发明人提出了一种用于智能公交的乘客需求响应式拼车调度方法，主要包括以下的步骤过程：
S1、乘客登录乘客用小程序，调度管理模块识别乘客的身份标识，乘客身份被成功识别以后，乘客能够开启预约拼车出行的功能；
S2、乘客通过乘客用小程序选择拼车出行服务，并且输入行程信息，生成拼车订单；
S3、调度管理模块通过运行拼车算法，对乘客的多个拼车订单进行合并组合，同时规划订单的路线，查询可用的车辆；
S4、基于引力模型算法，将路径搜索问题转化为计算与当前站点之间的吸引力最大的站点选择链的迭代问题，从而生成可行的初始车辆路径解；
S5、通过启发式算法，对初始车辆路径解进行进一步的优化；
S6、通过调度管理模块给车辆发布订单任务，车辆按上述S5中输出的路线和站点信息执行拼车功能，以完成拼车订单；
具体的，发明人发现现有的需求响应式公交调度方法多是在常规公交的基础上根据实际客流情况进行模式切换或联合优化，这往往会影响到常规公交的正常行车计划，并且在考虑固定站点或需求响应式站点选取方面的研究比较少，大多数研究都停留在已有站点、虚拟路网站点，由此，发明人提出上述S1到上述S6来解决现有的需求响应式公交调度方法中存在的技术问题。
进一步的，上述S2包括如下步骤：
S21、乘客按其出行需求预约出行，每个乘客将包含出发站、目标站、期望到达目标站的时间在内的信息传输到调度管理模块；
S22、调度管理模块根据每个乘客的目标站和期望到达目标站的时间，按照实际到达时间不晚于乘客期望值的原则，对所有乘客进行聚类，将目标站点和期望到达时间相同的乘客聚为一类，将到达时间和到达地点相同的乘客也聚为一类；
具体的，在本实施例中采用K均值聚类算法进行聚类，详细的聚类过程如图2所示。
进一步的，上述S3包括如下步骤：
S31、建立车辆运营过程的拓扑，以30分钟为一个长决策周期，对于一个长决策周期，将车辆的运营过程拓扑为决策网络，具体将车辆、乘客上车点、乘客下车点，以及周期终止分别抽象化为节点，通过有向弧将两两节点连接，从而得到车辆运营过程的拓扑；
S32、建立目标函数，优化目标主要考虑运营收益最大化，以及乘客的出行体验最优，影响乘客出行体验最为关键的因素是乘客的等待时间，考虑乘客等待时间的软时间窗约束，当乘客等待时间超过等待时间阈值时，减少乘客需要支付的费用，同时对运营收益产生一定的惩罚值；
具体的，为了便于理解，一辆车的运营过程可被抽象化为：车辆→需求上车点1→需求上车点2→需求下车点1→需求下车点2→决策周期结束。
进一步的，依据车辆运营过程的拓扑，包括如下步骤：
S311、将车辆当前位置节点的集合设为K，将请求集合设为R，其中的R1表示已在车上请求，R2表示未上车请求，将上下车点的集合设为I，其中的i1 -表示已在车上下车节点，i2 +，i2 -分别表示和车辆绑定的请求上下车节点，i3 +，i3 -分别表示未被分配的请求上下车节点，将终止节点的集合设为S，上述有向弧的起始节点落在K和R中，终止节点落在S中；
S312、若车辆k经过从i到j的有向弧，则将变量xij k的值设为1，使用Akr表示车辆k被分配订单r，使用Ni k表示到i节点时k车辆的载客数量，使用ti k表示车辆k到达上下车节点i的时间，使用pi表示在节点i乘客的变化。
进一步的，基于车辆运营过程的拓扑，上述S32中可以使用如下的公式计算惩罚费用：
，
其中，cpkr代表车辆k执行订单r时产生的惩罚费用，tr l是乘客发起订单r的等待时间，tl是乘客的最晚等待时间，ti k为车辆k到达上下车节点i的时间，tmax为乘客等待时间阈值，可人工设置调整，一般可以取3分钟，f为r订单下支付的单位时间费用，可人工设置调整，一般可以取2元/分钟。
进一步的，根据以上描述的内容，上述S32中最后能够建立如下的目标函数maxZ：
，
其中，f(or,dr)为订单r的乘客从or前往dr需支付的费用，nr为订单r从or前往dr的乘客数量，ck为车辆k的单位行驶成本，d(i,j)为从i节点到j节点的行车距离，cpkr为车辆k执行订单r时产生的惩罚费用；
具体的，在建立目标函数maxZ之后，还需要继续设计如下的约束条件：
a.保证已经在车上的乘客和已经被分配给车辆的乘客一定被服务到：
；
b.限制每个订单最多被一辆车服务：
；
c.流量约束
c1）.限制每一条弧最多被执行一次：
；
c2）.限制到达乘客节点的车辆需要从节点离开：
；
c3）.限制每一辆车在运营周期内要么接送乘客，要么原地等待：
；
c4）.限制车辆节点不能移动到其他车辆节点：
；
d.时间窗约束
d1）.车辆到达站点先后衔接约束：
；
d2）.限制车辆到达上车站点和下车站点的时间应满足一定时间窗：
；
e.车辆容量约束
e1）.限制车辆到达下一个站点的车上人数为到达当前站点时车上人数加上下一站点即将上车人数：
；
e2）.限制车上乘客数量小于该车载客量：
；
f.限制同一订单上车点位于下车点前：
；
g.限制订单的上车点和下车点必须由同一个车服务：
。
进一步的，综合上述内容，本实施例最终建立如下的拼车数学模型：
s.t.
；
进一步的，上述S4包括如下步骤：
S41、确定车辆的出发站点，从有乘客上车需求的站点中，随机抽取一个作为车辆k的出发点，k的初始值为1；
S42、判断是否还有同类乘客未服务，若有，则跳至S43，否则，则跳至S45；
S43、搜索下一站点，在包含同类乘客的上车站点中，找出与当前站点之间吸引力最大的站点X，尝试将站点X加入路径选择链，计算车辆在加入该站点后的乘客数量，以及加入站点X后直接到达目标站点的时间；
S44、判断加入站点X后，车辆路线是否合理，若当前车辆服务的乘客数量未超过车载容量，并且到达目标站点的时间未超过乘客需求的时间，则以站点X为新的起点，跳至S43，否则，跳至S45；
S45、判断是否所有类别的乘客均被安排服务，若还有乘客未被安排服务，则调度下一辆车，k=k+1，跳至S41，否则，输出当前全部初始路径，结束基于引力模型的初始车辆路径解的生成算法。
进一步的，上述S5包括如下步骤：
S51、首先对服务于目标站点和到达目标站点时间需求相同的车辆之间进行站点数量均衡，检查这些车辆是否有服务站点数量不均衡的情况，如果有，则在保证满足车载容量和到达目标站点时间需求的前提下，将需经过站点数量较多的车辆路线中的部分站点转移给经过站点数量较少的车辆路线，并安排合理的站点顺序；
S52、尝试对服务于目标站点和到达目标站点时间需求相同的车辆之间进行路径优化，主要应用两路线间交换站点的方式，搜索更优的路线，在交换优化过程中，保证满足车载容量和到达目标站点的时间需求；
S53、对每一辆车的路线进行内部优化，主要在同一车辆路线内，尝试交换两站点的顺序，评估目标函数值是否减少，若减少，则交换站点顺序，否则，舍弃本次交换，在尝试预设的次数之后，终止算法，输出最终路线结果。
进一步的，上述S6包括如下步骤：
S61、当乘客拼车成功，并且车辆完成订单任务时，将拼车订单标记为成功，以及将车辆信息通过移动通信子***传输至乘客用小程序，告知乘客拼车成功相关信息；
S62、当乘客拼车失败，并且车辆未完成订单任务时，将拼车订单的失败信息通过通信子***传输至乘客用小程序，告知乘客拼车失败相关信息。
参考如图3所示，本发明还提供一种用于智能公交的乘客需求响应式拼车调度***，用来实现如以上内容所描述的一种用于智能公交的乘客需求响应式拼车调度方法，具体的，将各个子***的功能描述如下：
公交车载子***，包括车载移动通信终端、摄像头、客流信息采集设备，用于实时采集车辆位置信息和运营状态信息，全面监测车辆的运行状态，以及实时统计上下车客流人数，并且用于为公交智能调度子***提供车辆运行数据采集和调度指令下发的功能；
公交智能调度子***，包括如下的调度管理模块，以及定制公交移动端模块：
调度管理模块，用于自动实现车辆的运行作业计划，实现对于车辆运行的实时监控，对于公交车辆、线路、站点、运营人员的基础数据，以及GPS、排班、收支的动态数据进行全息感知和多源融合，还用于构建公交数据大脑中枢，并且通过可视化大屏展示一系列的公交业务数据；
定制公交移动端模块，包括乘客APP、乘客小程序、运营人员APP，用于实现定制公交出行的信息服务功能，包括乘客端服务、运营人员端服务、运营结算监测分析服务、上座率统计服务、站点客流统计服务；
公交站台子***，包括电子站牌、视频监控设备，用于实现站点客流量统计功能、站台监控功能、公交信息查询功能、到站预播报功能、多媒体语音功能、站台监控功能；
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移动通信子***，用于使用无线通信网络连接公交车载子***、公交智能调度子***、公交站台子***、公交场站子***。
应该理解的是，虽然本发明各实施例的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，各实施例中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，上述的程序可存储于一个非易失性计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器（ROM）、可编程ROM（PROM）、电可编程ROM（EPROM）、电可擦除可编程ROM（EEPROM）或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器（RAM）或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM（SRAM）、动态RAM（DRAM）、同步DRAM（SDRAM）、双数据率SDRAM（DDRSDRAM）、增强型SDRAM（ESDRAM）、同步链路（Synchlink）DRAM（SLDRAM）、存储器总线（Rambus）直接RAM（RDRAM）、直接存储器总线动态RAM（DRDRAM）、以及存储器总线动态RAM（RDRAM）等。
以上上述的实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上上述的实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
以上上述的仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种用于智能公交的乘客需求响应式拼车调度方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、乘客登录乘客用小程序，调度管理模块识别乘客的身份标识，乘客身份被成功识别以后，乘客能够开启预约拼车出行的功能；
S2、乘客通过乘客用小程序选择拼车出行服务，并且输入行程信息，生成拼车订单；
S3、调度管理模块通过运行拼车算法，对乘客的多个拼车订单进行合并组合，同时规划订单的路线，查询可用的车辆；
S4、基于引力模型算法，将路径搜索问题转化为计算与当前站点之间的吸引力最大的站点选择链的迭代问题，从而生成可行的初始车辆路径解；
S5、通过启发式算法，对初始车辆路径解进行进一步的优化；
S6、通过调度管理模块给车辆发布订单任务，车辆按所述S5中输出的路线和站点信息执行拼车功能，以完成拼车订单；
所述S3包括如下步骤：
S31、建立车辆运营过程的拓扑，以30分钟为一个长决策周期，对于一个长决策周期，将车辆的运营过程拓扑为决策网络，具体将车辆、乘客上车点、乘客下车点，以及周期终止分别抽象化为节点，通过有向弧将两两节点连接，从而得到车辆运营过程的拓扑；
S32、建立目标函数，优化目标主要考虑运营收益最大化，以及乘客的出行体验最优，影响乘客出行体验最为关键的因素是乘客的等待时间，考虑乘客等待时间的软时间窗约束，当乘客等待时间超过等待时间阈值时，减少乘客需要支付的费用，同时对运营收益产生一定的惩罚值；
依据车辆运营过程的拓扑，包括如下步骤：
S311、将车辆当前位置节点的集合设为K，将请求集合设为R，其中的R1表示已在车上请求，R2表示未上车请求，将上下车点的集合设为I，其中的
表示已在车上下车节点，
分别表示和车辆绑定的请求上下车节点，
分别表示未被分配的请求上下车节点，将终止节点的集合设为S，所述有向弧的起始节点落在K和R中，终止节点落在S中；
S312、若车辆k经过从i到j的有向弧，则将变量
的值设为1，使用Akr表示车辆k被分配订单r，使用
表示到i节点时k车辆的载客数量，使用
表示车辆k到达上下车节点i的时间，使用pi表示在节点i乘客的变化；
所述S32中建立如下的目标函数maxZ：
其中，f(or，dr)为订单r的乘客从or前往dr需支付的费用，nr为订单r从or前往dr的乘客数量，ck为车辆k的单位行驶成本，d(i，j)为从i节点到j节点的行车距离，cpkr为车辆k执行订单r时产生的惩罚费用。
2.根据权利要求1所述的一种用于智能公交的乘客需求响应式拼车调度方法，其特征在于，所述S2包括如下步骤：
S21、乘客按其出行需求预约出行，每个乘客将包含出发站、目标站、期望到达目标站的时间在内的信息传输到调度管理模块；
S22、调度管理模块根据每个乘客的目标站和期望到达目标站的时间，按照实际到达时间不晚于乘客期望值的原则，对所有乘客进行聚类，将目标站点和期望到达时间相同的乘客聚为一类，将到达时间和到达地点相同的乘客也聚为一类。
3.根据权利要求1所述的一种用于智能公交的乘客需求响应式拼车调度方法，其特征在于，所述S4包括如下步骤：
S41、确定车辆的出发站点，从有乘客上车需求的站点中，随机抽取一个作为车辆k的出发点，k的初始值为1；
S42、判断是否还有同类乘客未服务，若有，则跳至S43，否则，则跳至S45；
S43、搜索下一站点，在包含同类乘客的上车站点中，找出与当前站点之间吸引力最大的站点X，尝试将站点X加入路径选择链，计算车辆在加入该站点后的乘客数量，以及加入站点X后直接到达目标站点的时间；
S44、判断加入站点X后，车辆路线是否合理，若当前车辆服务的乘客数量未超过车载容量，并且到达目标站点的时间未超过乘客需求的时间，则以站点X为新的起点，跳至S43，否则，跳至S45；
S45、判断是否所有类别的乘客均被安排服务，若还有乘客未被安排服务，则调度下一辆车，k＝k+1，跳至S41，否则，输出当前全部初始路径，结束基于引力模型的初始车辆路径解的生成算法。
4.根据权利要求1所述的一种用于智能公交的乘客需求响应式拼车调度方法，其特征在于，所述S5包括如下步骤：
S51、首先对服务于目标站点和到达目标站点时间需求相同的车辆之间进行站点数量均衡，检查这些车辆是否有服务站点数量不均衡的情况，如果有，则在保证满足车载容量和到达目标站点时间需求的前提下，将需经过站点数量较多的车辆路线中的部分站点转移给经过站点数量较少的车辆路线，并安排合理的站点顺序；
S52、尝试对服务于目标站点和到达目标站点时间需求相同的车辆之间进行路径优化，主要应用两路线间交换站点的方式，搜索更优的路线，在交换优化过程中，保证满足车载容量和到达目标站点的时间需求；
S53、对每一辆车的路线进行内部优化，主要在同一车辆路线内，尝试交换两站点的顺序，评估目标函数值是否减少，若减少，则交换站点顺序，否则，舍弃本次交换，在尝试预设的次数之后，终止算法，输出最终路线结果。
5.根据权利要求1所述的一种用于智能公交的乘客需求响应式拼车调度方法，其特征在于，所述S6包括如下步骤：
S61、当乘客拼车成功，并且车辆完成订单任务时，将拼车订单标记为成功，以及将车辆信息通过移动通信子***传输至乘客用小程序，告知乘客拼车成功相关信息；
S62、当乘客拼车失败，并且车辆未完成订单任务时，将拼车订单的失败信息通过通信子***传输至乘客用小程序，告知乘客拼车失败相关信息。
6.一种用于智能公交的乘客需求响应式拼车调度***，用于实现如权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于，包括如下子***：
公交车载子***，包括车载移动通信终端、摄像头、客流信息采集设备，用于实时采集车辆位置信息和运营状态信息，全面监测车辆的运行状态，以及实时统计上下车客流人数，并且用于为公交智能调度子***提供车辆运行数据采集和调度指令下发的功能；
公交智能调度子***，包括如下的调度管理模块，以及定制公交移动端模块：
调度管理模块，用于自动实现车辆的运行作业计划，实现对于车辆运行的实时监控，对于公交车辆、线路、站点、运营人员的基础数据，以及GPS、排班、收支的动态数据进行全息感知和多源融合，还用于构建公交数据大脑中枢，并且通过可视化大屏展示一系列的公交业务数据；
定制公交移动端模块，包括乘客APP、乘客小程序、运营人员APP，用于实现定制公交出行的信息服务功能，包括乘客端服务、运营人员端服务、运营结算监测分析服务、上座率统计服务、站点客流统计服务；
公交站台子***，包括电子站牌、视频监控设备，用于实现站点客流量统计功能、站台监控功能、公交信息查询功能、到站预播报功能、多媒体语音功能、站台监控功能；
公交场站子***，包括公交停车场，以及公交指挥中心大屏，公交停车场又包括视频监控设备和场间组网设备，指挥中心大屏又包括LED显示***、图像及音频处理***、传输控制***，用于为公交智能调度子***和可视化大屏提供数据支持；
移动通信子***，用于使用无线通信网络连接公交车载子***、公交智能调度子***、公交站台子***、公交场站子***。
7.一种存储介质，其中存储有权利要求6所述的***可执行的指令，其特征在于，所述指令在由权利要求6所述的***包括的处理器执行时用于实现如权利要求1-5任一项所述的一种用于智能公交的乘客需求响应式拼车调度方法。
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