基于出行需求分析的网约拼车匹配与路径优化问题研究

摘要

生活水平的日益提高使得人民向更加快捷舒适的交通方式进行转移，私人小汽车则充分满足了人民的出行需求。近十年来私人小汽车保有量迅猛增长，使得道路拥堵、环境污染、能源消耗等问题日益严峻。在交通高峰期，大容量公共交通拥挤，出租车打车难，乘客的出行需求得不到有效的满足。出行线路相似的乘客共享一辆车的拼车出行方式能够有效利用私家车辆空余座位资源，使得乘客获得快捷舒适的出行，又能为车主分担一部分出行成本。经济而又快捷舒适的拼车出行被越来越多的人所接受。用户间合理匹配是实现拼车出行的基础，因此，依靠合理的用户匹配与路径优化模型与算法实现车主与乘客间的高效合理匹配与路径优化的研究也就显得尤为重要。 根据不同因素的影响和特性，对拼车模式进行分类，确定网约拼车为含有时间窗多车辆静态拼车模式。本文将网约拼车匹配与路径优化问题归为静态的车辆路径问题。依据居民拼车出行需求特性以及影响因素，结合车辆路径问题理论，构建网约拼车匹配与路径优化模型。不同于以往单一的以出行成本或者路径最短为目标的数学模型，本模型综合考虑了系统、车主和乘客三方的利益，构建以拼车乘客数最大化、拼车车辆出行成本最小和乘客出行时间最短为目标函数模型。该模型在满足车辆出行成本、车辆容量、车主和乘客出行时间窗等约束条件下，实现多车辆与多乘客间的最佳匹配和拼车出行路径的优化。针对模型特点设计高效合理的遗传算法，运用MATLAB工具求解算例，验证了算法的有效性。通过对结果分析，表明网约拼车出行所带来的效益。

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