CN107832972A - 基于拍卖机制的网约车辆资源分配及定价方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于拍卖机制的网约车辆资源分配及定价方法，网约车平台发布车辆使用信息，用户提交预约信息对车辆进行竞价，网约车平台对用户预约信息进行汇总，根据用户的用车需求成本，将网约车无法满足的用户需求删除，然后将用户按照用车需求性价比进行降序排列，依次为每个用户分配车辆资源，最后采用基于二分法的定价算法求解每个用户的支付价格。本发明通过拍卖方式实现动态的价格机制，提高车辆利用率及收益，并降低用户的车辆使用成本。

Description

基于拍卖机制的网约车辆资源分配及定价方法

技术领域

本发明属于网约车辆技术领域，更为具体地讲，涉及一种基于拍卖机制的网约车辆资源分配及定价方法。

背景技术

2016年中国网约车市场交易规模达1000亿元以上，随着盈利模式逐渐成熟、新能源汽车技术的提升，互联网汽车市场在未来将继续保持较快速度增长。网约车运营模式目前有两种，一种是个人车主通过车辆审核加入某网约车公司，在这种模式下，平台将用户的网约车需求根据地理位置信息分发到个人车主客户端，车主将乘客接上车完成旅程，收取一定费用，并按照一定比例与网约车公司分成。另一种方式是网约车公司购买大量车辆，雇佣司机作为员工为其工作，并发放固定工资。用户下单后，公司会指派附近的车辆去接乘客上车，完成旅程。两种方式的最大区别在于，第一种方式下，车辆所有权属于车主，所得利润车主与网约车公司分成，车主和公司属于合作关系；第二种方式下车辆所有权属于公司，公司雇佣司机为其开车，并支付工资，司机和公司属于雇佣关系。

目前无论是采用第一种或第二种网约车模式，用户的支付方式都是定价模式，通过旅程公里数、行程时间等计算最终的支付价格。在网约车市场发展初期，这种方式简洁高效，但是不能根据市场供需情况对价格做出及时的调整，无法使得网约车公司的社会福利(social welfare)及收益(profit)最大化。

对于第二种网约车方式，即车辆所有权属于公司的情况，由于用户网约车请求与时间段有很大关系，例如，上下班高峰期打车人很多，车辆利用率高，但其余时间段打车的人有很少，就造成了公司车辆闲置的状态，例如，某公司有1000辆车，工作日早上8:00-9:00时间段，下午17:00-18:30时间段车辆利用率达到100％，但是9:00-17:00以及18:30-23:00车辆利用率只有50％，那么闲置的车辆在此时间段里无法为公司盈利。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于拍卖机制的网约车辆资源分配及定价方法，针对车辆所有权属于公司的情况，通过拍卖方式实现动态的价格机制，提高车辆利用率及收益，并降低用户的车辆使用成本。

为实现上述发明目的，本发明基于拍卖机制的网约车辆资源分配及定价方法包括以下步骤：

S1：网约车平台发布未来某时间段T内的车辆使用信息，记可使用车辆数量为M，车辆的单位成本为c；

S2：用户查看时间段T内的车辆使用信息，根据自身需求预约车辆，向网约车平台提交预约信息，包括车辆预计使用时段、车辆预计行驶路程及用户对此次行程的竞价；

S3：网约车平台对所有针对时间段T的用户预约信息进行汇总，记提交预约信息的用户数量为N′，用户i′的预约信息θ_i′＝(t_i′,d_i′,s_i′,b_i′)，其中1≤i′≤N′，(t_i′,d_i′)表示用户i′的用车时段，t_i′表示开始使用时刻，d_i′表示结束使用时刻，s_i′表示用户i′的用车行驶路程，b_i′表示用户i′对此次行程的竞价；

S4：计算每个用户的用车需求成本s_i′*c，如果s_i′*c＞b_i′，将用户i′的预约信息从用户需求集合θ′中删除，得到清理后的用户需求集合θ，对应的用户集合记为U；记用户需求集合θ中每个预约信息θ_i＝(t_i,d_i,s_i,b_i)，(t_i,d_i)表示用户i的用车时段，t_i表示开始使用时刻，d_i表示结束使用时刻，s_i表示用户i的用车行驶路程，b_i表示用户i对此次行程的竞价，i＝1,2,…,N，N表示用户需求集合θ中的用户数量；

S5：进行车辆资源分配，其具体步骤包括：

S5.1：计算用车需求性价比f_i：

将用户集合U中的用户按照其用车需求性价比降序排列，得到未分配用户集合D，初始化已分配用户集合X为空；

S5.2：从未分配用户集合D中选择用户需求性价比最高的用户作为当前用户i；

S5.3：判断用户i是否有可分配车辆资源，即M个车辆中是否有满足用户i需求的车辆，如果不存在满足用户i需求的车辆，进入步骤S5.4，否则进入步骤S5.6；

S5.4：标记用户i分配不成功，将用户i从未分配用户集合D中删除；

S5.5：判断未分配用户集合D是否为空，如果不是，返回步骤S5.2，否则分配结束；

S5.6：从满足用户i需求的车辆中选择一辆车辆作为当前车辆j分配给用户i，标记用户i的分配结果，更新车辆j的已分配使用时间段，将用户i从未分配用户集合D中删除，加入已分配用户集合X；

S5.7：判断未分配用户集合D是否为空，如果不是，进入步骤S5.8，否则分配结束；

S5.8：从未分配用户集合D中选择用户需求性价比最高的用户作为当前用户i；

S5.9：判断车辆j是否可分配给当前用户i，如果是，进入步骤S5.10，否则返回步骤S5.3；

S5.10：将当前车辆j分配给用户i，标记用户i的分配结果，更新车辆j的已分配使用时间段，将用户i从未分配用户集合D中删除，加入已分配用户集合X，返回步骤S5.7；

S6：根据步骤S5得到的为用户分配的专车情况，采用基于二分法的定价算法求解每个用户的支付价格。

本发明基于拍卖机制的网约车辆资源分配及定价方法，网约车平台发布车辆使用信息，用户提交预约信息对车辆进行竞价，网约车平台对用户预约信息进行汇总，根据用户的用车需求成本，将网约车无法满足的用户需求删除，然后将用户按照用车需求性价比进行降序排列，依次为每个用户分配车辆资源，最后采用基于二分法的定价算法求解每个用户的支付价格。本发明通过拍卖方式实现动态的价格机制，提高车辆利用率及收益，并降低用户的车辆使用成本。

附图说明

图1是本发明基于拍卖机制的网约车辆资源分配及定价方法的具体实施方式流程图；

图2是本发明中车辆资源分配方法的流程图；

图3是本发明中基于二分法的定价算法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行描述，以便本领域的技术人员更好地理解本发明。需要特别提醒注意的是，在以下的描述中，当已知功能和设计的详细描述也许会淡化本发明的主要内容时，这些描述在这里将被忽略。

实施例

图1是本发明基于拍卖机制的网约车辆资源分配及定价方法的具体实施方式流程图。如图1所示，本发明基于拍卖机制的网约车辆资源分配及定价方法

S101：发布车辆使用信息：

网约车平台发布未来某时间段T内的车辆使用信息，记可使用车辆数量为M，车辆的单位成本为c。

S102：用户预约车辆：

用户查看时间段T内的车辆使用信息，根据自身需求预约车辆，向网约车平台提交预约信息，包括车辆预计使用时段、车辆预计行驶路程及用户对此次行程的竞价。

S103：用户预约信息汇总：

网约车平台对所有针对时间段T的用户预约信息进行汇总，记提交预约信息的用户数量为N′，用户i′的预约信息θ_i′＝(t_i′,d_i′,s_i′,b_i′)，其中1≤i′≤N′，(t_i′,d_i′)表示用户i′的用车时段，t_i′表示开始使用时刻，d_i′表示结束使用时刻，s_i′表示用户i′的用车行驶路程，b_i′表示用户i′对此次行程的竞价。表1是用户i′的预约信息示例。

开始使用时刻(ti′)	结束使用时刻(di′)	用车行驶路径(si′)	竞价(bi′)
				2	15	8	8

表1

如表1所示，该用户的预约信息θ_i′＝(2,15,8,8)。

由N′个用户的预约信息构成用户需求集合θ′。

S104：清理用户需求：

计算每个用户的用车需求成本s_i′*c，如果s_i′*c＞b_i′，显然该网约车平台无法满足该用户需求，因此将用户i′的预约信息从用户需求集合θ′中删除，得到清理后的用户需求集合θ，对应的用户集合记为U。记用户需求集合θ中每个预约信息θ_i＝(t_i,d_i,s_i,b_i)，(t_i,d_i)表示用户i的用车时段，t_i表示开始使用时刻，d_i表示结束使用时刻，s_i表示用户i的用车行驶路程，b_i表示用户i对此次行程的竞价，i＝1,2,…,N，N表示用户需求集合θ中的用户数量。

S105：车辆资源分配：

对于公司来说，需要追求社会福利最大化，进而追求利润最大化，由此可以把此车辆资源分配问题定义为：

目标函数：

约束条件：

其中，V表示网约车平台获得的社会福利总和。式(1a)表示任意时刻分配给所有用户的车辆总和不能超过车辆总量M；式(1b)中的x_i表示用户i的请求在t_i时刻是否满足，t_i表示用户i的开始用车时刻，满足为1，不满足为0。该问题的解是一维向量：X＝[x₁,x₂,...,x_N]。

即在满足式(1a)、式(1b)限制的条件下，可以使得式(1)中的社会福利V最大。严格满足式(1)及限制条件式(1a)、式(1b)的分配方案是最优分配。上述问题可以等价为背包问题，但背包问题是一个NP难问题。无法在多项式时间内求解。

针对车辆资源分配问题，本发明提出了一种启发式算法，基于分配单调性原则，仍旧能使得分配算法可信。图2是本发明中车辆资源分配方法的流程图。如图2所示，本发明中车辆资源分配方法的具体步骤包括：

S201：计算用车需求性价比：

本发明定义f_i表示用户i所提出用车需求的性价比，f_i值越高则越倾向于向此用户分配车辆资源。f_i的计算公式如下

将用户集合U中的用户按照其用车需求性价比降序排列，得到未分配用户集合D。初始化已分配用户集合X为空。

S202：选择用车需求性价比最高用户i：

从未分配用户集合D中选择用户需求性价比最高的用户作为当前用户i。

S203：判断用户i是否有可分配车辆资源，即M个车辆中是否有满足用户i需求的车辆，如果不存在满足用户i需求的车辆，进入步骤S204，否则进入步骤S206。

S204：用户i分配不成功：

标记用户i分配不成功，将用户i从未分配用户集合D中删除。

S205：判断未分配用户集合D是否为空，如果不是，返回步骤S202，否则分配结束。

S206：选择车辆分配：

从满足用户i需求的车辆中选择一辆车辆作为当前车辆j分配给用户i，标记用户i的分配结果，更新车辆j的已分配使用时间段，将用户i从未分配用户集合D中删除，加入已分配用户集合X。

在选择车辆分配给用户i时，可以在满足用户i用车需求的前提下，优先选择空余时间最短的车辆，以便于以较少车辆服务尽量多的用户。基于此，在步骤S203中判断是否有可分配车辆资源时，根据当前车辆的空余时间对M个车辆进行升序排列，然后依次进行判断，一旦有车辆可以满足用户i需求，即判断用户i有可分配车辆资源，选择该车辆作为当前车辆j分配给用户i，这样就无需再判断后续车辆，从而提高算法效率。

S207：判断未分配用户集合D是否为空，如果不是，进入步骤S208，否则分配结束。

S208：选择下一用户：

从未分配用户集合D中选择用户需求性价比最高的用户作为当前用户i。

S209：判断当前车辆j是否可以继续分配给当前用户i，如果是，进入步骤S210，否则返回步骤S203。

S210：车辆分配：

将当前车辆j分配给用户i，标记用户i的分配结果，更新车辆j的已分配使用时间段，将用户i从未分配用户集合D中删除，加入已分配用户集合X，返回步骤S207。

S106：支付价格计算：

支付价格计算是在车辆资源分配结果的基础上计算出每位用户需要支付的费用。本发明基于VCG(Vickrey-Clark-Groves)机制设计了最优支付算法，VCG机制的核心是用户i最后所需支付的价格和自己的出价没有关系，这样也就消除了用户企图使用虚假报价来不当得利的意图。VCG机制在最优分配的前提下已被证明为满足可信性的。最优支付算法模型如下：

其中，θ_-i为用户需求集合θ中除用户i提交的需求外的用户需求集合，即θ_-i＝[θ₁...θ_i-1θ_i+1...θ_n]，A(θ_-i)表示θ_-i对应的最优分配方案，A(θ)表示θ对应的最优分配方案，b_i*表示用户i^*。用户i需要支付的费用pi为两部分相减，为用户i不参与拍卖的情况下时系统所计算出的最大的社会福利，为用户i参与拍卖时的系统计算出最大福利减去用户i提供的出价。

综上，最优车辆分配算法可以采用整数规划(IP)进行设计，最优支付算法可以按照VCG机制计算规则来设计。VCG机制可以保证假若用户出价高于VCG机制计算出的支付价格，那么该用户一定可以被选中，若用户出价低于VCG机制计算出的支付价格，那么该用户一定不可以被选中。使用VCG机制来计算支付价格的优势在于用户最终支付的费用与其出价没有关系，这样用户就不会对出价造假，因为造假也不会从中获利但是同样的。但是使用VCG机制计算支付价格的问题是NP难，计算时间不可预测，所以在实际中无法使用。因此本发明提出了一种基于二分法的定价算法，来计算每个用户的支付价格。

图3是本发明中基于二分法的定价算法的流程图。如图3所示，本发明中基于二分法的定价算法的具体步骤包括：

S301：选取已分配用户：

从已分配用户集合X中选取一个用户作为当前用户k。

S302：初始化支付价格：

令用户k的支付价格p_k＝b_k，支付价格最小值p′_k＝0，b_k表示用户k的竞价。

S303：更新用户竞价：

令用户k的竞价b_k＝(p_k+p′_k)/2。

S304：判断是否|p_k-p′_k|＞ε，ε表示预设阈值，进入步骤S305，否则进入步骤S307。

S305：重新进行车辆资源分配：

按照用户k的当前竞价b_k，其余参数不变，重新进行车辆资源分配，得到当前的最优车辆分配方案。

S306：更新支付价格参数：

判断步骤S305中得到的最优车辆分配方案，用户k以当前竞价b_k的情况下是否可以被分配车辆资源使用，如果可以，令p_k＝b_k；否则令p′_k＝b_k；返回步骤S304。

S307：确定支付价格：

将p_k作为用户k所需支付的价格，标识用户k已处理，从已分配用户集合X删除。

S308：判断已分配用户集合X是否为空，如果是，支付价格计算结束，否则返回步骤S301。

为了更好地说明本发明的技术方案，采用一个具体实例对本发明的具体实施过程进行说明。假设某公司有2辆车，用车成本1元/公里，每辆车都可以在时间段T＝[0,5]中使用，有4位用户提前向网约车平台发送在此时间段申请用车的预约信息。表1是网约车平台采集到的用户预约信息、成本及用车需求性价比数据。

表1

根据表1可知，这4位用户的用车需求成本都小于等于用户竞价，因此用户需求集合θ包含这4位用户的用车需求。本实施例中，基于二分法的定价算法中的阈值ε设置为0.01元。

首先按照车辆资源分配方法为各个用户分配车辆，具体步骤如下：

●将用户按照用车需求性价比降序排序，即未分配用户集合D＝{1，4，3，2}，共有2辆车：A，B；

●首先将车辆A分配给用户1使用，标记用户1已分配，车辆A已分配；

●此时未分配用户集合D＝{4，3，2}，用户4用车使用时间段与车辆A已分配使用时间段没有交集，将车辆A分配给用户4使用，标记用户4已分配；

●此时未分配用户集合D＝{3，2}，但两者用车使用时间段均与车辆A已分配使用时间段有交集，即车辆A不能够再分配给用户2和3使用，需要重新选择车辆；

●此时还剩余车辆B可以继续分配，因为未分配用户2和3中用户3用车需求性价比用户2的高，首先选择用户3，将车辆B分配给其使用，标记用户3已分配，车辆B已分配；

●此时未分配用户集合D＝{2}，由于用户2的用车使用时间段与车辆B已分配使用时间段有交集，即车辆B不能够再分配给用户2使用，需要重新选择车辆；但是由于此时已经没有车辆可以继续分配，因此用户2标记为分配不成功。

●未分配用户集合D为空，算法结束。

根据以上车辆资源分配过程中知，车辆A分配给用户1和4，将车辆B分配给用户3，用户2分配不成功，所得社会福利总额为(6-2)+(8-3)+(10-3)＝16。

接下来计算支付价格。由于本实施例中只有用户1、4、3被选中进行车辆资源分配，因此只需要计算用户1、4、3需要支付的价格。

以用户1为例，其对行程的竞价为6，此时p₁＝6，p′₁＝0，将其出价改为此时用户1的用车需求性价比为重新进行车辆资源分配，用户1没有被选中，此时根据算法，调整下一次出价为p₁＝6，p′₁＝3，此时用户1的用车需求性价比为重新进行车辆资源分配，用户1被选中，因为此时|p_i-p′_i|＞ε，所以算法继续，调整下一次出价为p₁＝4.5，p′ ₁＝3，此时用户1的用车需求性价比为重新进行车辆资源分配，用户1被选中，因为此时|p_i-p′_i|＞ε，所以算法继续…..如此循环，当|p_i-p′_i|≤ε最终可以得到用户1的支付价格p₁＝3.35。其他用户的支付价格依次类推。

尽管上面对本发明说明性的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

Claims (4)

1.一种基于拍卖机制的网约车辆资源分配及定价方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：网约车平台发布未来某时间段T内的车辆使用信息，记可使用车辆数量为M，车辆的单位成本为c；

S2：用户查看时间段T内的车辆使用信息，根据自身需求预约车辆，向网约车平台提交预约信息，包括车辆预计使用时段、车辆预计行驶路程及用户对此次行程的竞价；

S3：网约车平台对所有针对时间段T的用户预约信息进行汇总，记提交预约信息的用户数量为N′，用户i′的预约信息θ_i′＝(t_i′,d_i′,s_i′,b_i′)，其中1≤i′≤N′，(t_i′,d_i′)表示用户i′的用车时段，t_i′表示开始使用时刻，d_i′表示结束使用时刻，s_i′表示用户i′的用车行驶路程，b_i′表示用户i′对此次行程的竞价；

S4：计算每个用户的用车需求成本s_i′*c，如果s_i′*c＞b_i′，将用户i′的预约信息从用户需求集合θ′中删除，得到清理后的用户需求集合θ，对应的用户集合记为U；记用户需求集合θ中每个预约信息θ_i＝(t_i,d_i,s_i,b_i)，(t_i,d_i)表示用户i的用车时段，t_i表示开始使用时刻，d_i表示结束使用时刻，s_i表示用户i的用车行驶路程，b_i表示用户i对此次行程的竞价，i＝1,2,…,N，N表示用户需求集合θ中的用户数量；

S5：进行车辆资源分配，其具体步骤包括：

S5.1：计算用车需求性价比f_i：

<mrow> <msub> <mi>f</mi> <mi>i</mi> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>b</mi> <mi>i</mi> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>s</mi> <mi>i</mi> </msub> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <mi>c</mi> </mrow> <mrow> <msub> <mi>s</mi> <mi>i</mi> </msub> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>d</mi> <mi>i</mi> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>t</mi> <mi>i</mi> </msub> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mfrac> <mo>,</mo> <mo>&amp;ForAll;</mo> <mi>i</mi> <mo>&amp;Element;</mo> <mi>U</mi> </mrow>

将用户集合U中的用户按照其用车需求性价比降序排列，得到未分配用户集合D，初始化已分配用户集合X为空；

S5.2：从未分配用户集合D中选择用户需求性价比最高的用户作为当前用户i；

S5.3：判断用户i是否有可分配车辆资源，即M个车辆中是否有满足用户i需求的车辆，如果不存在满足用户i需求的车辆，进入步骤S5.4，否则进入步骤S5.6；

S5.4：标记用户i分配不成功，将用户i从未分配用户集合D中删除；

S5.5：判断未分配用户集合D是否为空，如果不是，返回步骤S5.2，否则分配结束；

S5.6：从满足用户i需求的车辆中选择一辆车辆作为当前车辆j分配给用户i，标记用户i的分配结果，更新车辆j的已分配使用时间段，将用户i从未分配用户集合D中删除，加入已分配用户集合X；

S5.7：判断未分配用户集合D是否为空，如果不是，进入步骤S5.8，否则分配结束；

S5.8：从未分配用户集合D中选择用户需求性价比最高的用户作为当前用户i；

S5.9：判断当前车辆j是否可以分配给当前用户i，如果是，进入步骤S5.10，否则返回步骤S5.3；

S5.10：将当前车辆j分配给用户i，标记用户i的分配结果，更新车辆j的已分配使用时间段，将用户i从未分配用户集合D中删除，加入已分配用户集合X，返回步骤S5.7；

S6：根据步骤S5得到的为用户分配的车辆情况，采用基于二分法的定价算法求解每个用户的支付价格。

2.根据权利要求1所述的网约车辆资源分配及定价方法，其特征在于，所述步骤S5.6中选择车辆分配给用户i时，选择能够满足用户i的需求，且空余时间总量最小的车辆。

3.根据权利要求2所述的网约车辆资源分配及定价方法，其特征在于，所述步骤S5.4中判断是否有可分配车辆资源时，根据当前车辆的空余时间总量对M个车辆进行升序排列，然后依次进行判断，一旦有车辆可以满足用户i需求，即判断用户i有可分配车辆资源。

4.根据权利要求1所述的网约车辆资源分配及定价方法，其特征在于，所述步骤S6中，基于二分法的定价算法的具体步骤包括：

S6.1：从已分配用户集合X中选取一个用户作为当前用户k；

S6.2：令用户k的支付价格p_k＝b_k，支付价格最小值p′_k＝0，b_k表示用户k的竞价；

S6.3：令用户k的竞价b_k＝(p_k+p′_k)/2；

S6.4：判断是否|p_k-p′_k|＞ε，ε表示预设阈值，进入步骤S6.5，否则进入步骤S6.7；

S6.5：按照用户k的当前竞价b_k，其余参数不变，重新进行车辆资源分配，得到当前的最优车辆分配方案；

S6.6：判断步骤S6.5中得到的最优车辆分配方案，用户k以当前竞价b_k的情况下是否可以被分配车辆资源使用，如果可以，令p_k＝b_k；否则令p′_k＝b_k；返回步骤S6.4；

S6.7：将p_k作为用户k所需支付的价格，标识用户k已处理，从已分配用户集合X删除；

S6.8：判断已分配用户集合X是否为空，如果是，支付价格计算结束，否则返回步骤S6.1。