CN113450242B - 一种路径偏离式公交调度系统及存储介质和设备 - Google Patents

Abstract

一种路径偏离式公交调度系统及存储介质和设备，属于城市道路交通规划领域。本发明是为了解决目前的公交调度系统不具有弹性调度的能力。本发明所述系统该系统通过请求处理模块、调度中心模块、更新模块、通勤模块、车辆单元等实现精准的信息采集和交互，通过动态与静态相结合的调度方法实现定点定线和需求响应的灵活切换，允许车辆在满足时间窗的情况下驶离既定路线为乘客提供门到门服务，从而提升了公交系统的灵活性，降低公交运力浪费。本发明主要用于应低密度区域的公交调度。

Description

一种路径偏离式公交调度系统及存储介质和设备

技术领域

本发明涉及一种路径偏离式公交调度系统，属于城市道路交通规划领域。

背景技术

随着城市化进程的加速推进，许多大城市城区规模不断扩大，出现了一些低密度开发区域，如新兴建成区、外围郊远区域等。传统定点定线公交模式能够通过行车计划的合理安排满足高客流密度的出行需求，而对于这些低密度区域，由于居民出行需求规模较小且空间分布零散，传统运行模式已不再适用。因此，在现实生活中，迫切需要一种灵活经济的运输组织方式来为这类区域居民服务。而半弹性公交则是一种介于传统公交和需求响应式公交之间的运营模式，其线路既包含控制站点和时刻表，又存在动态服务响应，允许车辆在满足时间窗的情况下驶离既定路线为乘客提供门到门出行服务。但是目前半弹性公交模式在基础理论和应用实践中仍然存在大量没有解决的问题，目前国际上还没有针对这类公交服务的指导手册或运营指南，大部分线路的运营更多地还是依靠经验来完成，这对于提高服务水平和运行效率是十分不利的，阻碍了这类服务模式在可行区域的进一步推广。因此，有必要针对代表性的半弹性公交模式，以现实路网条件和客观需求分布为基础，构建一套能够适应低密度区域的半弹性公交系统。

发明内容

本发明是为了解决目前的公交调度系统不具有弹性调度的能力。

一种路径偏离式公交调度系统，包括中央调度单元、用户通勤单元、车辆单元；

中央调度单元内置以下模块：

请求处理模块，用于接收并处理来自不同通勤移动设备的预约出行需求信息，包括：乘客的上车点、下车点、上车时间，并将符合计划窗口内的需求整合为需求数据集合，然后将该数据集合发送到调度中心模块用于第一阶段的静态调度处理；请求处理模块同时用于接收来自更新模块的实时需求信息：乘客的上车点、下车点及需求时间，并将符合本线路时间窗要求的实时需求加入到需求数据集合，再次发送到调度中心模块用于第二阶段的动态调度处理；

调度中心模块，通过接收来自请求处理模块的需求数据集合以及车辆通知装备的车辆数据信息，以系统成本最低为目标进行静态调度，确定车辆初始路径行驶方案；调度中心模块根据接收到的车辆数据信息和需求数据集合的实时需求信息，以局部费用成本最小为目标进行动态调度，不断修正该车辆路径行驶方案，直至该旅行周期结束；

更新模块，用于接收来自调度中心的调度路径信息，并按照时间间隔更新实时出行需求和路径信息，将路径更新信息发送到车辆通知装备，将通勤者更新信息发送到通勤模块；通勤者更新信息包括：公交的实时位置、公交的乘客负荷、路径更新、时间表；

所述用户通勤单元包括一套通勤移动设备；

通勤移动设备内置通勤模块，通勤模块用户通过通勤移动设备提前预约或实时发送出行请求到中央调度单元用户同时通过该模块查询公交动态线路信息和实时道路情况；通勤移动设备还作为显示装置，用于显示公交车辆的更新信息；

所显示的车辆更新信息包含车辆标识符、路线信息、预估到达时间、车内乘客人数、车辆内/外部图像信息，以帮助通勤者在车辆接近请求地点时准确识别车辆；

所述车辆单元包括一组车辆通知装备；车辆通知装备包括能够收集实时车辆信息的远程信息处理装置；车辆通知装置可以按照时间间隔将实时车辆信息发送到中央调度单元；车辆通知装备还可以从调度中心模块接收路径更新信息，提供实时车辆信息以更新调度中心模块；该实时车辆信息可包括：基准路线、服务区域、控制站点、需求站点、松弛时间、当前位置、当前路线、当前容量或乘客量、当前时间表和用于更新调度中心模块的其他信息；此类实时车辆信息通过网络交换数据传输到调度中心模块；调度中心模块根据出行请求和车辆信息确定车辆路径方案；

当车辆进一步行驶且收集到更新的实时出行请求时，将重新修正路径行驶方案，并将修正的更新路径发送给通勤移动设备和车辆通知设备。

进一步地，所述用户通勤单元还包括控制站点处的显示装置；用于显示公交车辆的更新信息。

进一步地，所述的控制站点处的显示装置为电子公交站牌。

进一步地，所述通勤移动设备包括智能手机、平板电脑、笔记本。

进一步地，所述调度中心模块进行静态调度的过程包括以下步骤：

1.1、整理静态调度模型所涉及的集合：

S_s为所有站点的集合；所有站点包括控制站点和非控制站点；控制站点是指一条线路中固定的站点，非控制站点为两个控制站点之间的可选择站点；

S为控制站点的集合；

N为N_Ⅰ,N_Ⅱ,N_Ⅲ,N_Ⅳ4种类型乘客的集合；

4种类型乘客：N_Ⅰ类乘客在非控制站点上下车；N_Ⅱ类乘客在控制站点上车非控制站点下车；N_Ⅲ类乘客在非控制站点上车控制站点下车；N_Ⅳ类乘客在控制站点上下车；

1.2、获取输入参数：

C_B为公交车辆的额定载客数；T为运营时间；ω₁，ω₂，ω₃为系统各个成本函数权重系数；t_p(_i)为非控制站点上车乘客i的上车时间；t_r(i)为乘客i的需求时间；T_s(j)为第j个站点的发车时间；A_s(j)为车辆到达第j个站点的时间；n_j为车辆到达第j个站点时车上未下车的乘客数量；d_j,u表示从站点j到站点u的距离；v为公交车辆行驶速度；ω₁，ω₂，ω₃，ω₄为系统各个成本函数权重系数；ω_m为经济成本转化为时间成本的换算系数；m_i表示乘客i支付的公交票价，为常数值；T_s为车辆在每个插入点的服务时间；e_i为非控制点的时间窗下界；l_i为非控制点的时间窗上界；t_d(i)为乘客i的下车时间；N_B(t)为t时刻公交车辆上的乘客数量；C_B为公交车辆的额定载客数；t_a(u)为车辆到达站点u的时间；t_b(_j)为车辆从插入点j的发车时间；Z表示一个足够大的值；x_j为站点j的横向坐标；d_xback为车辆在x方向上的最大逆行距离；

1.3、设定决策变量：

设0-1变量k_j,u表示公交车辆从插入点j到插入点u是否可行，是为1，否为0，其中

设0-1变量x_i表示乘客i的出行需求是否被满足，是为1，否为0；

1.4、确定目标函数：

公交静态调度模型以系统成本C1最低为目标，即乘客出行成本和公交运营成本最小化，其中，乘客出行成本包括所有非控制点上车乘客的总候车时间、所有乘客在控制站点的等待时间，公交运营成本包括车辆总运行时长、公交运营收入成本，均以时间成本表示；

进一步地，所述公交静态调度模型以系统成本C1最低为目标进行静态调度的过程中，需要满足以下束条件：

乘客上车时间需满足该站点的时间窗要求，该约束的表达式为：

车辆到达站点的时间加上该站的服务时间不晚于该站的发车时间，该约束的表达式为：

乘客的需求时间应不晚于其上车时间，该约束的表达式为：

任何时刻车上乘客数量不会超过公交车辆的额定载客量，该约束的表达式为：

车辆到达插入点u的时间不应早于插入点j的发车时间加上两站点间的行驶时间，该约束的表达式为：

公交车辆在所有插入点只停留1次，该约束的表达式为：

公交车辆的逆行距离不大于其最大允许逆行距离，该约束的表达式为：

x_i-x_j≥-d_back。

进一步地，所述调度中心模块进行动态调度的过程包括以下步骤：

(1)获取动态调度模型输入参数：

Γt_slack为剩余松弛时间；Δt_slack为本次插入消耗的松弛时间；ω₅，ω₆，ω₇为系统各个成本函数权重系数；T₁为服务区域内所有乘客的等待时间之和；T_w为新插入的乘客增加的候车时间之和；

(2)确定目标函数：

将消耗松弛时间最少的位置确定为“区间段”内的最终插入位置；为提高计算效率，插入算法以“区间段”内成本C2最低为目标构建如下函数模型：

C₂＝ω₅Δt_slack+ω₆T₁+ω₇T_w

(3)可变线路公交调度算法具体操作步骤：

步骤1：确定插入乘客所属“区间段”；

假设构成“区间段”的两个控制站点的横坐标为X₁和X₂，新插入乘客的起点或讫点的横坐标为X，那么新插入乘客点所属的“区间段”满足如下关系：

(X-X₁)(X-X₂)＜0

步骤2：确定“区间段”内的插入位置；

在该班次中，新乘客在“区间段”内会有多个位置可以插入，将消耗松弛时间最少的位置确定为“区间段”内的最终插入位置；

步骤3：判断本班次是否可插入；

判断插入点z是否可以插入控制站点i和u之间是通过剩余松弛时间Γt_slack能否满足本次插入的松弛时间消耗Δt_slack确定的，即

若满足上述约束条件，那么该班次进入备选班次集合；否则，选择下一班次，并重返步骤1；

步骤4：确定乘客最终插入班次；

若乘客对应的可插入班次备选集合是一个空集，那么该乘客的出行要求将被系统拒绝；否则，分别计算备选集合中每个班次对应的乘客平均出行时间，将乘客平均出行时间最小的班次确定为乘客点最终的插入班次；

步骤5：确定拒绝乘客的备选班次

当本班次出现拒绝乘客的现象时，将出现的拒绝乘客记为拟拒绝乘客，进行重新规划插入操作；如果经过该操作之后，乘客的备选班次集合仍然是空集，那么该乘客的出行要求才会被真正拒绝。

进一步地，所述进行重新规划插入操作的过程包括以下步骤：

首先，确定当前班次中每一个乘客被移除当前班次的可行性，若“区间段”移除乘客i后的行驶时间小于实际行驶时间，即T′_real(i)＜T_real，表示乘客i具有被移除的可行性；如果所有乘客都不具备可行性，当前班次不能作为拟拒绝乘客的备选班次；可进入下一班次进行重复操作；

其次，对于具有移除可行性的乘客，确定每个乘客能否被其他班次接纳，从松弛时间角度出发，将使消耗松弛时间最小的班次确定为被移除乘客的插入位置；如果没有新班次可以接纳移除的乘客，那么该乘客仍然不具有被移除的资格；该班次也不能作为拟拒绝乘客的备选班次；

最后，在所有真正能从当前班次区间段移除的乘客中，使原班次减少消耗的松弛时间与新班次增加消耗的松弛时间之和最小的乘客确定为最终移除的乘客，即表示乘客i最终被移除；那么该班次对应的可变线路公交的乘客安排方案就是该移除乘客插入新班次后的乘客安排方案；该班次也将成为拟拒绝乘客的备选班次，并跳转至步骤4来确定拒绝乘客的最终插入班次。

一种存储介质，所述存储介质中存储有至少一条指令，所述至少一条指令由处理器加载并执行一种路径偏离式公交调度系统。

一种设备，所述设备包括处理器和存储器，所述存储介质中存储有至少一条指令，所述至少一条指令由处理器加载并执行一种路径偏离式公交调度系统。

有益效果：

本发明以现实路网条件和客观需求分布为基础，构建了一套能够适应低密度区域的半弹性公交系统，通过动态与静态相结合的调度方法实现定点定线和需求响应的灵活切换，允许车辆在满足时间窗的情况下驶离既定路线为乘客提供门到门服务，从而提升了公交系统的灵活性，降低公交运力浪费。本发明的公交调度系统具有弹性调度的能力，可以满足低密度区域的发展需要。

附图说明

图1为一种路径偏离式公交调度系统结构图；

图2为一种路径偏离式公交调度流程图；

图3为一种路径偏离式公交调度系统显示模块示意图；

图4为区间段插入示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1至图3说明本实施方式，

一种路径偏离式公交调度系统，包括中央调度单元、用户通勤单元、车辆单元。中央调度单元通过网络交换数据技术与用户通勤单元、车辆单元相互连接。

中央调度单元作为服务器并在网络环境中运行，中央调度单元由CPU、IO单元、内存模块、通信卡等设备组成，中央调度单元内置以下模块：

请求处理模块，用于接收并处理来自不同通勤移动设备的预约出行需求信息，包括：乘客的上车点、下车点、上车时间，并将符合计划窗口内的需求整合为需求数据集合，然后将该数据集合发送到调度中心模块用于第一阶段的静态调度处理；请求处理模块同时用于接收来自更新模块的实时需求信息：乘客的上车点、下车点及需求时间，并将符合本线路时间窗要求的实时需求加入到需求数据集合，再次发送到调度中心模块用于第二阶段的动态调度处理。

调度中心模块，通过接收来自请求处理模块的需求数据集合以及车辆通知装备的车辆数据信息，以系统成本最低为目标进行静态调度，确定车辆初始路径行驶方案；调度中心模块根据接收到的车辆数据信息和需求数据集合的实时需求信息，采用插入算法的方法，以局部费用成本最小为目标进行动态调度，不断修正该车辆路径行驶方案，直至该旅行周期结束。

更新模块，用于接收来自调度中心的调度路径信息，并按照30s为一时间间隔更新实时出行需求和路径信息，将路径更新信息发送到车辆通知装备，将通勤者更新信息发送到通勤模块。通勤者更新信息包括：公交的实时位置、公交的乘客负荷、路径更新、时间表等。当乘客上下车时，与该通勤者相关联的通勤模块自动向中央调度单元发送出行确认，以更新该通勤者的状态。

所述用户通勤单元，用于用户发送出行请求并接收和查看来自中央调度单元的调度更新信息。所述用户通勤单元包括一套通勤移动设备和控制站点处的显示装置，通勤移动设备可以是智能手机、平板电脑、笔记本通讯设备等；

通勤移动设备内置通勤模块，通勤模块用户通过通勤移动设备提前预约或实时发送出行请求(需求时间、上车地点、下车地点)到中央调度单元用户同时通过该模块查询公交动态线路信息和实时道路情况。通勤移动设备还作为显示装置，用于显示公交车辆的更新信息。

控制站点处的显示装置为电子公交站牌，用于显示公交车辆的更新信息；

所显示的车辆更新信息包含车辆标识符、路线信息、预估到达时间、车内乘客人数、车辆内/外部图像信息等，以帮助通勤者在车辆接近请求地点时准确识别车辆。

所述车辆单元包括一组车辆通知装备，作为公交司机和调度中心模块之间的通信接口，

车辆通知装备包括能够收集实时车辆信息的远程信息处理装置，如车辆的当前位置，车内乘客人数等。车辆通知装置可以按照一定的时间间隔将实时车辆信息发送到中央调度单元。车辆通知装备还可以从调度中心模块接收路径更新信息，提供实时车辆信息以更新调度中心模块。该实时车辆信息可包括：基准路线、服务区域、控制站点、需求站点、松弛时间、当前位置、当前路线、当前容量或乘客量、当前时间表和用于更新调度中心模块的其他信息。此类实时车辆信息通过网络交换数据传输到调度中心模块。调度中心模块根据出行请求和车辆信息确定车辆路径方案。

当车辆进一步行驶且收集到更新的实时出行请求时，将重新修正路径行驶方案，并将修正的更新路径发送给通勤移动设备和车辆通知设备。

调度中心模块通过动态静态相结合的调度模型方法确定公交车的调度路径。

实际上本发明的整体系统包括了请求处理模块、调度中心模块、更新模块、通勤模块、显示模块、车辆通知装备。请求处理模块通过通勤设备收集预约和实时出行请求，将处理后的需求数据集合传入到调度中心；调度中心模块通过需求数据集合以静态和动态相结合的调度方法确定车辆的路径行驶方案；更新模块负责定时更新实时出行需求和路径信息，并将路径更新信息发送到车辆通知设备和通勤移动设备；车辆通知装备作为公交司机和调度中心之间的通信接口，主要用于发送实时路径信息到中央调度单元并接收来自更新模块的路径更新方案。

针对每一条公交线路，根据各线路乘客客流，设计单线路车辆发车计划，建立优化模型并求解。

调度中心模块进行静态调度的过程包括以下步骤：

(1)整理静态调度模型所涉及的集合：

S_s为所有站点的集合，所有站点包括控制站点和非控制站点；控制站点是指一条线路中固定的站点(必然经过的站点)，非控制站点为两个控制站点之间的可选择站点；

S为控制站点的集合；

N为N_Ⅰ,N_Ⅱ,N_Ⅲ,N_Ⅳ4种类型乘客的集合；

根据出行方式的不同可将乘客分为4类：Ⅰ类乘客在非控制站点上下车；Ⅱ类乘客在控制站点上车非控制站点下车；Ⅲ类乘客在非控制站点上车控制站点下车；Ⅳ类乘客在控制站点上下车。

(2)获取输入参数：

记C_B为公交车辆的额定载客数；

记T为运营时间；

记ω₁，ω₂，ω₃为系统各个成本函数权重系数；

记t_p(i)为非控制站点上车乘客i的上车时间；

记t_r(i)为乘客i的需求时间；

记T_s(j)为第j个站点的发车时间；

记A_s(j)为车辆到达第j个站点的时间；

记n_j为车辆到达第j个站点时车上未下车的乘客数量；

记d_j,u表示从站点j到站点u的距离；

记v为公交车辆行驶速度；

记ω₁，ω₂，ω₃，ω₄为系统各个成本函数权重系数

记ω_m为经济成本转化为时间成本的换算系数；

记m_i表示乘客i支付的公交票价，为常数值；

记T_s为车辆在每个插入点的服务时间，取30s；

记e_i为非控制点的时间窗下界；

记l_i为非控制点的时间窗上界；

记t_d(i)为乘客i的下车时间；

记N_B(t)为t时刻公交车辆上的乘客数量；

记C_B为公交车辆的额定载客数；

记t_a(u)为车辆到达站点u的时间；

记t_b(j)为车辆从插入点j的发车时间；

记Z表示一个足够大的值；

记x_j为站点j的横向坐标；

记d_xback为车辆在x方向上的最大逆行距离。

(3)设定决策变量：

设0-1变量k_j,u表示公交车辆从插入点j到插入点u是否可行，是为1，否为0，其中

设0-1变量x_i表示乘客i的出行需求是否被满足，是为1，否为0。

(4)确定目标函数：

公交静态调度模型以系统成本C1最低为目标，即乘客出行成本和公交运营成本最小化，其中，乘客出行成本包括所有非控制点上车乘客的总候车时间、所有乘客在控制站点的等待时间，公交运营成本包括车辆总运行时长、公交运营收入成本，均以时间成本表示。

(5)建立约束条件：

乘客上车时间需满足该站点的时间窗要求，该约束的表达式为：

车辆到达站点的时间加上该站的服务时间不晚于该站的发车时间，该约束的表达式为：

乘客的需求时间应不晚于其上车时间，该约束的表达式为：

任何时刻车上乘客数量不会超过公交车辆的额定载客量，该约束的表达式为：

车辆到达插入点u的时间不应早于插入点j的发车时间加上两站点间的行驶时间，该约束的表达式为：

公交车辆在所有插入点只停留1次，该约束的表达式为：

公交车辆的逆行距离不大于其最大允许逆行距离，该约束的表达式为：

x_i-x_j≥-d_back

调度中心模块进行动态调度的过程包括以下步骤：

(1)获取动态调度模型的输入参数：

记Γt_slack为剩余松弛时间；

记Δt_slack为本次插入消耗的松弛时间；

记ω₅，ω₆，ω₇为系统各个成本函数权重系数；

记T₁为服务区域内所有乘客的等待时间之和；

记T_w为新插入的乘客增加的候车时间之和。

(2)确定目标函数：

将消耗松弛时间最少的位置确定为“区间段”内的最终插入位置。为提高计算效率，插入算法以“区间段”内成本C2最低为目标构建如下函数模型：

C₂＝ω₅Δt_slack+ω₆T₁+ω₇T_w

(3)可变线路公交调度算法具体操作步骤：

步骤1：确定插入乘客所属“区间段”。

假设构成“区间段”的两个控制站点的横坐标为X₁和X₂，新插入乘客的起点或讫点的横坐标为X，那么新插入乘客点所属的“区间段”满足如下关系：

(X-X₁)(X-X₂)＜0

步骤2：确定“区间段”内的插入位置。

在该班次中，新乘客在“区间段”内会有多个位置可以插入，即区间段内的非控制站点中均可作为插入点，如图4所示；将消耗松弛时间最少的位置确定为“区间段”内的最终插入位置。

步骤3：判断本班次是否可插入。

判断插入点z是否可以插入控制站点i和u之间是通过剩余松弛时间Γt_slack能否满足本次插入的松弛时间消耗Δt_slack确定的，即

若满足上述约束条件，那么该班次进入备选班次集合。否则，选择下一班次，并重返步骤1。

步骤4：确定乘客最终插入班次。

若乘客对应的可插入班次备选集合是一个空集，那么该乘客的出行要求将被系统拒绝；否则，分别计算备选集合中每个班次对应的乘客平均出行时间，将乘客平均出行时间最小的班次确定为该乘客最终的插入班次。

步骤5：确定拒绝乘客的备选班次

当本班次出现拒绝乘客的情况时，将出现的拒绝乘客记为拟拒绝乘客，系统触发“拒绝－重新插入”操作，该操作试图通过移除一个原有乘客来寻求拟拒绝乘客插入的可行性，即重新构造拟拒绝乘客的备选班次集合。如果经过该操作之后，乘客的备选班次集合仍然是空集，那么该乘客的出行要求才会被真正拒绝。

进行重新规划插入操作的过程包括以下步骤：

首先，确定当前班次中每一个乘客被移除当前班次的可行性，若“区间段”移除乘客i后的行驶时间小于实际行驶时间，即T′_real(i)＜T_real，表示乘客i具有被移除的可行性。如果所有乘客都不具备移除的可行性，当前班次不能作为拟拒绝乘客的备选班次。可进入下一班次进行重复操作。

其次，对于具有移除可行性的乘客，确定每个乘客能否被其他班次接纳，从松弛时间角度出发，将使消耗松弛时间最小的班次确定为被移除乘客的插入位置。如果没有新班次可以接纳移除的乘客，那么该乘客仍然不具有被移除的资格。该班次也不能作为拟拒绝乘客的备选班次。

最后，在所有真正能从当前班次区间段移除的乘客中，使原班次减少消耗的松弛时间与新班次增加消耗的松弛时间之和最小的乘客确定为最终移除的乘客，即表示乘客i最终被移除。那么该班次对应的可变线路公交的乘客安排方案就是该移除乘客插入新班次后的乘客安排方案。该班次也将成为拟拒绝乘客的备选班次，并跳转至步骤4来确定拒绝乘客的最终插入班次。

具体实施方式二：

本实施方式为一种存储介质，所述存储介质中存储有至少一条指令，所述至少一条指令由处理器加载并执行一种路径偏离式公交调度系统。

具体实施方式三：

本实施方式为一种设备，所述设备包括处理器和存储器，所述存储介质中存储有至少一条指令，所述至少一条指令由处理器加载并执行一种路径偏离式公交调度系统。

本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，本领域技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种路径偏离式公交调度系统，其特征在于，包括中央调度单元、用户通勤单元和车辆单元；

中央调度单元内置以下模块：

请求处理模块，用于接收并处理来自不同通勤移动设备的预约出行需求信息，包括：乘客的上车点、下车点和上车时间，并将符合计划窗口内的需求整合为需求数据集合，然后将该数据集合发送到调度中心模块用于第一阶段的静态调度处理；请求处理模块同时用于接收来自更新模块的实时需求信息：乘客的上车点、下车点及需求时间，并将符合本线路时间窗要求的实时需求加入到需求数据集合，再次发送到调度中心模块用于第二阶段的动态调度处理；

调度中心模块，通过接收来自请求处理模块的需求数据集合以及车辆通知装备的车辆数据信息，以系统成本最低为目标进行静态调度，确定车辆初始路径行驶方案；调度中心模块根据接收到的车辆数据信息和需求数据集合的实时需求信息，以局部费用成本最小为目标进行动态调度，不断修正车辆路径行驶方案，直至旅行周期结束；

更新模块，用于接收来自调度中心的调度路径信息，并按照时间间隔更新实时出行需求和路径信息，将路径更新信息发送到车辆通知装备，将通勤者更新信息发送到通勤模块；通勤者更新信息包括：公交的实时位置、公交的乘客负荷、路径更新和时间表；

所述用户通勤单元包括一套通勤移动设备；

通勤移动设备内置通勤模块，通勤模块用户通过通勤移动设备提前预约或实时发送出行请求到中央调度单元，用户同时通过该模块查询公交动态线路信息和实时道路情况；通勤移动设备作为显示装置，用于显示公交车辆的更新信息；

所显示的车辆更新信息包含车辆标识符、路线信息、预估到达时间、车内乘客人数和车辆内/外部图像信息，以帮助通勤者在车辆接近请求地点时准确识别车辆；

所述车辆单元包括一组车辆通知装备；车辆通知装备包括能够收集实时车辆信息的远程信息处理装置；车辆通知装置能够按照时间间隔将实时车辆信息发送到中央调度单元；车辆通知装备还能够从调度中心模块接收路径更新信息，提供实时车辆信息以更新调度中心模块；该实时车辆信息包括：基准路线、服务区域、控制站点、需求站点、松弛时间、当前位置、当前路线、当前容量或乘客量、当前时间表和用于更新调度中心模块的其他信息；此类实时车辆信息通过网络交换数据传输到调度中心模块；调度中心模块根据出行请求和车辆信息确定车辆路径方案；

当车辆进一步行驶且收集到更新的实时出行请求时，将重新修正路径行驶方案，并将修正的更新路径发送给通勤移动设备和车辆通知设备。

2.根据权利要求1所述的一种路径偏离式公交调度系统，其特征在于，所述用户通勤单元还包括控制站点处的显示装置；用于显示公交车辆的更新信息。

3.根据权利要求2所述的一种路径偏离式公交调度系统，其特征在于，所述的控制站点处的显示装置为电子公交站牌。

4.根据权利要求3所述的一种路径偏离式公交调度系统，其特征在于，所述通勤移动设备包括智能手机、平板电脑和笔记本。

5.根据权利要求1至4之一所述的一种路径偏离式公交调度系统，其特征在于，所述调度中心模块进行静态调度的过程包括以下步骤：

1.1、整理静态调度模型所涉及的集合：

S_s为所有站点的集合；所有站点包括控制站点和非控制站点；控制站点是指一条线路中固定的站点，非控制站点为两个控制站点之间的可选择站点；

S为控制站点的集合；

N为N_Ⅰ,N_Ⅱ,N_Ⅲ,N_Ⅳ4种类型乘客的集合；

4种类型乘客：N_Ⅰ类乘客在非控制站点上下车；N_Ⅱ类乘客在控制站点上车非控制站点下车；N_Ⅲ类乘客在非控制站点上车控制站点下车；N_Ⅳ类乘客在控制站点上下车；

1.2、获取输入参数：

T为运营时间；ω₁，ω₂，ω₃为系统各个成本函数权重系数；t_p(i)为非控制站点上车乘客i的上车时间；t_r(i)为乘客i的需求时间；T_s(j)为第j个站点的发车时间；A_s(j)为车辆到达第j个站点的时间；n_j为车辆到达第j个站点时车上未下车的乘客数量；d_j,u表示从站点j到站点u的距离；v为公交车辆行驶速度；ω₁，ω₂，ω₃，ω₄为系统各个成本函数权重系数；ω_m为经济成本转化为时间成本的换算系数；m_i表示乘客i支付的公交票价，为常数值；T_s为车辆在每个插入点的服务时间；e_i为非控制点的时间窗下界；l_i为非控制点的时间窗上界；t_d(i)为乘客i的下车时间；N_B(t)为t时刻公交车辆上的乘客数量；C_B为公交车辆的额定载客数；t_a(u)为车辆到达站点u的时间；t_b(j)为车辆从插入点j的发车时间；Z表示一个足够大的值；x_j为站点j的横向坐标；d_xback为车辆在x方向上的最大逆行距离；

1.3、设定决策变量：

设0-1变量k_j,u表示公交车辆从插入点j到插入点u是否可行，是为1，否为0，其中

设0-1变量x_i表示乘客i的出行需求是否被满足，是为1，否为0；

1.4、确定目标函数：

公交静态调度模型以系统成本C1最低为目标，即乘客出行成本和公交运营成本最小化，其中，乘客出行成本包括所有非控制点上车乘客的总候车时间、所有乘客在控制站点的等待时间，公交运营成本包括车辆总运行时长、公交运营收入成本，均以时间成本表示；

6.根据权利要求5所述的一种路径偏离式公交调度系统，其特征在于，所述公交静态调度模型以系统成本C1最低为目标进行静态调度的过程中，需要满足以下约束条件：

乘客上车时间需满足该站点的时间窗要求，该约束的表达式为：

车辆到达站点的时间加上该站的服务时间不晚于该站的发车时间，该约束的表达式为：

乘客的需求时间应不晚于其上车时间，该约束的表达式为：

任何时刻车上乘客数量不会超过公交车辆的额定载客量，该约束的表达式为：

车辆到达插入点u的时间不应早于插入点j的发车时间加上两站点间的行驶时间，该约束的表达式为：

公交车辆在所有插入点只停留1次，该约束的表达式为：

公交车辆的逆行距离不大于其最大允许逆行距离，该约束的表达式为：

x_i-x_j≥-d_back。

7.根据权利要求6所述的一种路径偏离式公交调度系统，其特征在于，所述调度中心模块进行动态调度的过程包括以下步骤：

(1)获取动态调度模型输入参数：

Γt_slack为剩余松弛时间；Δt_slack为本次插入消耗的松弛时间；ω₅，ω₆，ω₇为系统各个成本函数权重系数；T₁为服务区域内所有乘客的等待时间之和；T_w为新插入的乘客增加的候车时间之和；

(2)确定目标函数：

将消耗松弛时间最少的位置确定为“区间段”内的最终插入位置；为提高计算效率，插入算法以“区间段”内成本C2最低为目标构建如下函数模型：

C₂＝ω₅Δt_slack+ω₆T₁+ω₇T_w

(3)可变线路公交调度算法具体操作步骤：

步骤1：确定插入乘客所属“区间段”；

假设构成“区间段”的两个控制站点的横坐标为X₁和X₂，新插入乘客的起点或讫点的横坐标为X，那么新插入乘客点所属的“区间段”满足如下关系：

(X-X₁)(X-X₂)＜0

步骤2：确定“区间段”内的插入位置；

在当前班次中，新乘客在“区间段”内会有多个位置可以插入，将消耗松弛时间最少的位置确定为“区间段”内的最终插入位置；

步骤3：判断本班次是否可插入；

判断插入点z是否可以插入控制站点i和u之间是通过剩余松弛时间Γt_slack能否满足本次插入的松弛时间消耗Δt_slack确定的，即

若满足上述约束条件，那么该班次进入备选班次集合；否则，选择下一班次，并重返步骤1；

步骤4：确定乘客最终插入班次；

若乘客对应的可插入班次备选集合是一个空集，那么该乘客的出行要求将被系统拒绝；否则，分别计算备选集合中每个班次对应的乘客平均出行时间，将乘客平均出行时间最小的班次确定为乘客点最终的插入班次；

步骤5：确定拒绝乘客的备选班次

当本班次出现拒绝乘客的现象时，将出现的拒绝乘客记为拟拒绝乘客，进行重新规划插入操作；如果经过该操作之后，乘客的备选班次集合仍然是空集，那么该乘客的出行要求才会被真正拒绝。

8.根据权利要求7所述的一种路径偏离式公交调度系统，其特征在于，所述进行重新规划插入操作的过程包括以下步骤：

首先，确定当前班次中每一个乘客被移除当前班次的可行性，若“区间段”移除乘客i后的行驶时间小于实际行驶时间，即T′_real(i)＜T_real，表示乘客i具有被移除的可行性；如果所有乘客都不具备可行性，当前班次不能作为拟拒绝乘客的备选班次；进入下一班次进行重复操作；

其次，对于具有移除可行性的乘客，确定每个乘客能否被其他班次接纳，从松弛时间角度出发，将使消耗松弛时间最小的班次确定为被移除乘客的插入位置；如果没有新班次可以接纳移除的乘客，那么该乘客仍然不具有被移除的资格；该班次也不能作为拟拒绝乘客的备选班次；

最后，在所有真正能从当前班次区间段移除的乘客中，使原班次减少消耗的松弛时间与新班次增加消耗的松弛时间之和最小的乘客确定为最终移除的乘客，即表示乘客i最终被移除；那么该班次对应的可变线路公交的乘客安排方案就是该移除乘客插入新班次后的乘客安排方案；该班次也将成为拟拒绝乘客的备选班次，并跳转至步骤4来确定拒绝乘客的最终插入班次。

9.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质中存储有至少一条指令，所述至少一条指令由处理器加载并执行以实现如权利要求1至8之一所述的一种路径偏离式公交调度系统。

10.一种路径偏离式公交调度设备，其特征在于，所述设备包括处理器和存储器，所述存储器中存储有至少一条指令，所述至少一条指令由处理器加载并执行以实现如权利要求1至8之一所述的一种路径偏离式公交调度系统。