CN108446878A - 一种基于载客出租车群的包裹逆向递送路线规划系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开的一种基于载客出租车群的包裹逆向递送路线规划系统，是一种高效的包裹逆向递送新方法。本发明利用了载有乘客的出租车群逆向运送包裹，实现了在提升物流效率的同时降低物流成本，并兼顾了可持续发展因素。具体来说，本系统包含两个阶段：第一阶段为载客出租车司机设计一个灵活高效的可持续利用的收集网络，使用商店作为收集网络基础设施(即包裹收集站)；第二阶段提出定向目标传播策略，制定路径路由表，对载客出租车进行合理调度，将退货包裹递送到指定目的地。经验证，该系统能有效且可靠地完成包裹逆向递送服务，对物流行业的技术革新有着积极的意义。

Description

一种基于载客出租车群的包裹逆向递送路线规划系统

技术领域

本发明涉及移动轨迹挖掘技术、路径规划技术，特别是包裹逆向递送路径优化技术。

背景技术

网络购物的流行促使电子贸易的飞速发展，一方面大幅增加包裹递送数量，另一方面需要迫切关注包裹退货的逆向物流收集递送问题。如图2所示与正向物流相比，逆向物流具有独特的自身特点：低附加值；同一零售商品具有相同目的地址；交付时间灵活。目前逆向物流的形式还是传统物流形式，无法有效解决现实问题。受到众包和物流网概念的启发，提出一种创新型解决方案——载客出租车和包裹逆向投递相结合，将消费者的退货包裹收集并退回给零售商。出租车是公共运输工具，在运载乘客时仍具有富有余力和持续的流动性，能够加以利用，该解决方案将形成一种新的退货物流模式，同时转移逆向物流管理对经济，环境和社会的负面影响，并且具有高效低成本的特点，然而这种新的配送模式将依附于一种基于载客出租车群的城市包裹逆向递送路线规划系统，要求该系统能够解决上诉问题，最终实现将随机的载客出租车路线串联成特定的包裹投递路径。

发明内容

为了克服现有的一些问题，本发明提出了一种基于载客出租车群的包裹逆向递送路线规划系统，在不降低乘客服务体验的前提下，通过全市范围的收集网络，把逆向递送任务外包给出租车司机，包裹搭乘载有乘客的出租车，在满足乘客和包裹的约束情况下，为包裹和乘客推荐近似最优的包裹运输路线。首先为出租车司机设计一个灵活高效的可持续利用的收集网络；然后制定有效可靠的的收集策略，以适应收集网络和出租车的流动性。

具体而言，本发明一种基于载客出租车群的包裹逆向递送路线规划系统采用的方案为：

一种基于载客出租车群的包裹逆向递送路线规划的推荐系统，包含两个阶段：第一阶段为载客出租车司机设计一个灵活高效的可持续利用的收集网络，使用商店作为收集网络基础设施(即包裹收集站)；第二阶段制定有效可靠的的分配策略，以适应收集网络和出租车的流动性。

进一步的，本发明一种基于载客出租车群的包裹逆向递送路线规划的推荐系统,通过全市范围的收集网络，把逆向递送任务外包给出租车司机。本发明选择出租车作为交通工具的原因如下：

1.出租车的流动性基本覆盖城市包裹递送路径；

2.出租车具有可追溯性，通过GPS可监测出租车运行轨迹，确保包裹递送安全问题。

3.出租车司机可得到额外的经济利益。

4.载客出租车具有富有余力可利用。

进一步的，本发明一种基于载客出租车群的包裹逆向递送路线规划方法中的第一阶段，包括以下步骤：

步骤1：根据地理位置确认和选择商店作为包裹收集站；

步骤2：将步骤1选择的包裹收集站点映射到路网上。

进一步的，本发明一种基于载客出租车群的退货包裹逆向递送路线规划方法中的第二阶段，包括以下步骤：

步骤1：标识强客流量的地理位置，根据原始出租车行驶轨迹数据和城市收集网络将包裹收集站进行等级划分，并且计算包裹地理位置和交付距离；

步骤2：根据步骤1得到的包裹收集站的集合建立路径路由表；

步骤3：根据包裹订单的信息查找步骤2得到的路径路由表，找到特定载客出租车辆，对其进行调度。

附图说明

图1为本发明的系统框图。

图2为正向物流和逆向物流的分配网络示意图。

图3为本发明的收集网络示意图，由城市路网和包裹收集站共同构成。图中方块即包裹收集站的地理位置，紧靠道路两旁；

图4为本发明的路径路由表的建立过程。图(a)将包裹收集站进行等级划分，图(b)根据图(a)得到的包裹收集站的集合建立路径路由表。

图5为本发明的实际应用场景图，将825个商店作为包裹收集站，在机场附近选择包裹分配中心。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进一步说明。

在介绍算法内容之前，先陈述发明中4个必要的概念

第一个概念：路网，路网是城市物流的道路运输网络，每条边有两个节点，由于道路通常具有两个行驶方向，故每条边是双向的。

第二个概念：链路图，链路图是被定义为G＝(V,E)的有向图,其中V代表一系列包裹收集站的集合，E代表起始节点到目标节点的出租车客流量的有向边集合。

第三个概念：top-k链接站点，给定目标商店，通过计算出租车乘客到给定商店的客流量的积累，将客流量积累值中前k个的商店作为top-k链接站点。

第四个概念：收集设施，即包裹收集站，本发明使用城市中的商店作为收集设施，假设每个路段最多两个包裹收集站，每一个包裹收集站对应一个行驶方向，如图所示，目的是为了减少收集网络的复杂性。一个商店实际上是一个特别的兴趣站点。

一种基于载客出租车群的包裹逆向递送路线规划的推荐系统,通过全市范围的收集网络，把逆向递送任务外包给出租车司机。

一种基于载客出租车群的包裹逆向递送路线规划的推荐系统。如图1所示，本系统的系统框架主要包括两个阶段：第一阶段为出租车司机设计一个灵活高效的可持续利用的收集网络，将商店作包裹收集站，出租车作快递运输工具，包裹逆向交付以商店作为起始节点，分配中心作为目标节点，因此，第一阶段的收集问题可以描述为基于载客出租车的运输规划问题；第二阶段提出定向目标传播策略，适应收集网络和出租车的流动性，制定路径路由表，对出租车进行合理调度，将退货包裹递送到指定目的地，其中：

第一阶段为载客出租车司机设计一个灵活高效的可持续利用的收集网络，制定城市退货问题的方案，包括以下步骤：

步骤1：为减少收集网络的复杂度，将商店作为城市的兴趣站点，即包裹收集站。根据城市商店数据和路网数据对包裹收集站进行筛选；根据地理位置与路网数据进行初步处理并预先滤掉一部分包裹中转站。采用以下俩个基本原则筛选合适的包裹中转站：1)包裹中转站靠近路段。这一原则主要保证出租车司机可以较为容易地到达站定进行包裹中转传输任务；2)同一路段的相同行驶方向最多只能有一个包裹中转站，对于任意一条街道，有2个包裹收集站，每一个站点对应一个行驶方向。

步骤2：将步骤1得到的包裹收集站数据，与城市路网数据相结合，将包裹收集站映射到路网上，形成收集网络。如图3所示。

进一步的，第二阶段提出定向目标传播策略，通过制定路径路由表对载客出租车进行合理调度，将退货包裹递送到指定目的地。以目的地为导向的定向目标传播策略包含两个部分——离线路由路径识别模块和在线出租车调度模块，在所产生的路由路径中，任何两个连续的包裹收集站之间都具有强连通性，因此，在本发明中，基于路由表中的路径来完成包裹的逆向递送。每个包裹收集站到分配中心的路由路径的识别是复杂和耗时的，然而由于人的移动模式在空间和时间上是具有规律性和稳定性，该过程可以离线完成并且每季度更新一次，具体来说，第二阶段包括以下步骤：

步骤1：基于链接图，通过计算出租车乘客到给定分配中心的客流量的积累，得到一组关于给定的分配中心的top-k链接站点，本发明将其作为1级包裹收集站点。如图4(a)所示，注意，本发明中的0级站点只有分配中心。

步骤2：对于1级收集站点的成员，计算出租车乘客到某一级站点成员的客流量的积累并增加一个地理约束(退货包裹由2级站点到达1级站点，要更接近目的地)，进一步得到其该成员的一组top-k链接站点，即2级收集站点。需注意，2级站点比1级站点的规模要大。如图所示。

步骤3：对于2级收集站点的成员，进一步确定其到分配中心的路由路径(即包裹收集站的序列)，根据步骤1和步骤2得到的收集站点的集合建立到达分配中心的路径路由表。若2级站点中的某个成员与1级站点的多个成员有强链接，则表示到该分配中心存在多条路径，在路径路由表中也需保留所有路径。如图4(b)所示。

步骤4：路由表制定后，在线出租车调度需根据包裹请求的订单信息在路径路由表中选择特定的出租车辆。在线出租车调度需要考虑两种情况，

情况1：若包裹的起始节点为1级站点或者2级站点，根据路由表安排的路线对载客出租车进行调度，若存在多条路径到达分配中心，则根据出租车的可用性来分配包裹，选择出发时间更早的出租车。

情况2：若包裹的起始节点不存在于1级站点和2级站点，则首先需等待一辆目的地为1级站点或2级站点的出租车，在此之后，按情况1的步骤进行操作。

Claims (4)

1.一种基于载客出租车群的包裹逆向递送路线规划系统。

2.其包含两个阶段：第一阶段为出租车司机设计一个灵活高效的可持续利用的收集网络，将商店作包裹收集站，出租车作快递运输工具，包裹逆向交付以商店作为起始节点，分配中心作为目标节点，因此，第一阶段的收集问题可以描述为基于载客出租车的运输规划问题；第二阶段提出定向目标传播策略，适应收集网络和出租车的流动性，制定路径路由表，对载客出租车进行合理调度，将退货包裹递送到指定目的地。

3.根据权利要求1所述的一种基于载客出租车群的包裹逆向递送路线规划的推荐系统，其特征是，所述的第一阶段包括以下步骤：包括以下步骤：

步骤1：为减少收集网络的复杂度，将商店作为城市的兴趣站点，即包裹收集站。根据城市商店数据和路网数据对包裹收集站进行筛选；根据地理位置与路网数据进行初步处理并预先滤掉一部分包裹中转站。采用以下俩个基本原则筛选合适的包裹中转站：1)包裹中转站靠近路段。这一原则主要保证出租车司机可以较为容易地到达站定进行包裹中转传输任务；2)同一路段的相同行驶方向最多只能有一个包裹中转站，对于任意一条街道，有2个包裹收集站，每一个站点对应一个行驶方向。

步骤2：将步骤1得到的包裹收集站数据，与城市路网数据相结合，将包裹收集站映射到路网上，形成收集网络。

4.根据权利要求1所述的一种基于载客出租车群的包裹逆向递送路线规划的推荐系统，其特征是，所述的第二阶段包括以下步骤：包括以下步骤：

步骤1：标识强客流量的地理位置，通过计算出租车乘客到给定分配中心的客流量的积累，得到一组关于给定的分配中心的top-k链接站点，本发明将其作为1级包裹收集站点。对于1级收集站点的成员，计算出租车乘客到某一级站点成员的客流量的积累并增加一个地理约束(退货包裹由2级站点到达1级站点，要更接近目的地)，进一步得到其该成员的一组top-k链接站点，即2级收集站点。

步骤2：对于2级收集站点的成员，进一步确定其到分配中心的路由路径(即包裹收集站的序列)，根据步骤1得到的收集站点的集合建立到达分配中心的路径路由表。若2级站点中的某个成员与1级站点的多个成员有强链接，则表示到该分配中心存在多条路径，在路径路由表中也需保留所有路径。

步骤3：根据包裹订单的信息查找步骤2得到的路径路由表，找到特定出租车辆，对其进行调度。