數(shù)學模型下的共享單車問題(編輯修改稿)
2025-05-04 02:44 本頁面
【文章內容簡介】 站點樁位建設數(shù)目的限制，避免需求過于集中的要求，綜合考慮其他臨近小區(qū)的出行需求等因素的基礎上，選擇最合理、經(jīng)濟的布局及配置優(yōu)化方案。 與用戶切身相關的是用戶出行成本降低，即合理的公共自行車停放點系統(tǒng)應該使得用戶的總出行成本最低和滿足的出行需求最大。假設所有的公共自行車潛在需求全部選擇公共自行車出行(即用戶選擇公共自行車出行的初期意愿始終不變，如果到達停放點無車時，用戶則選擇等待或前往下一臨近停放點)將決策停放點布局及配置方案，使得用戶總出行成本最低。用戶的出行成本是個廣義成本，主要包括出行體能消耗和出行時間成本，出行體能消耗隨著出行時間成本增加而增加。而用戶在城市中步行速度差別不大，因此可以用用戶選擇公共自行車出行距離表示出行時間成本。 交通小區(qū)附近布設停放點和樁位配置總量需要響應交通小區(qū)的出行需求。小區(qū)出行需求包括借車出行需求和還車出行需求，簡稱借還車需求。借還車需求是隨著時間變化的需求曲線，不同類型的小區(qū)出行需求的變化規(guī)律也不盡相同。因此，要根據(jù)備選停放點的服務交通小區(qū)內借還車出行時間需求曲線，布局合理的停放點位置以及配置一定數(shù)量的樁位。 調度工作水平越高，越有利于停放點的正常運營，保證停放點的高效率工作。相反調度工作水平越差，由于城市交通的固有的不均衡性和隨機性，將導致越來越多的停放點失效，無法正常工作，影響用戶的體驗。 在現(xiàn)實實踐中，基于庫存理論提出調度閥值是實用、有效的調度方法之一。設置合理的調度啟動閥值[5]方法如下:在t時刻假設i停放點的自行車數(shù)量為，最多能容納的自行車數(shù)量(即服務點的容量)為，定義t時刻的自行車數(shù)量與服務點的容量之比為庫存率，服務點的庫存水平用庫存率來體現(xiàn)，即 （11）維持較高的調度工作水平是要耗費一定的成本的，稱為調度成本(運營成本的一部分)。主要是由于調度工作引發(fā)的人員、調度車輛和設備購置及使用費用組成。調度成本與調度工作量成正相關關系，調度工作量越大，所帶來的運營成本也越大，現(xiàn)實實踐中可以通過優(yōu)化調度系統(tǒng)工作，節(jié)省調度成本。 服務水平是指公共自行車停放點系統(tǒng)被用戶感知的服務質量的一項指標，通常根據(jù)需求滿足率，換乘距離，自行車完好率等，這些都已反應停放點的保有量是否合適，以及用戶借還車難易程度，舒適和方便等。 另外，如果用戶在指定地點未能成功借還車，需要就近到相鄰停放點借還的，其標志標線的清楚程度、相鄰停放點的借還車難易程度都將繼續(xù)影響用戶的服務質量的感知。一定的需求強度下，高水平的服務質量將對停放點布局和配置提出更高的要求。停放點布局及優(yōu)化思路：停放點布局及配置是影響居民借還車是否方便的很重要的因素之一，合理的布局和基于需求響應的合理配置，將滿足居民出行的需要，還有利于提高城市交通公共自行車出行的分擔率，從而使得城市交通更加綠色、便捷。停放點布局是指停放點在某區(qū)域內部的選址問題，停放點的基本設施配置包括停車樁數(shù)量和自行車輛投入量。保證公共自行車停放系統(tǒng)高效、穩(wěn)定運行的目的是為了滿足更多用戶可以快速地到達公共自行車停放站點，順暢地選擇公共自行車的需求。而為了達到這一目的，通常的做法是兩個角度。一是投入建設大量的稠密、配置較高的公共自行車停放站點系統(tǒng)，配合以較少的調度工作，以滿足不均衡的用戶出行需求(可以將其想象一種極端情況，在某區(qū)域面積內，沿道路一側全部建設公共自行車樁位，用戶只要在該區(qū)域內，隨時隨地都已接觸到公共自行車，幾乎不需要調度工作)。另一做法是設計高效、快速響應的調度系統(tǒng)，即對于某個站點較短時間內的需求，及時進行借還車需求的調入或調出工作，此做法可以配合較少基礎設施投入(一種極端舉例如，用戶在出行前電話告知或將一天用車計劃告知調度部門，調度部門在該借車事件發(fā)生之前及時將自行車送達，并在該還車時間發(fā)生之前提前在目的地騰出空余樁位)。可見，兩種做法是相互矛盾的。停放點布局及配置優(yōu)化就是在滿足用戶出行需求的基礎上，綜合兩種做法，布設空間相對合理的布局方案和配置合理的樁位數(shù)量及自行車投入數(shù)量。停放點布局及配置優(yōu)化思路如下:對于己經(jīng)建設實施運營的城市公共自行車系統(tǒng)，根據(jù)其運營監(jiān)測數(shù)據(jù)分析其停放點特征和租借行為特征，挖掘小區(qū)出行借還車需求曲線。用戶出行成本、基礎設施建設和投入成本、運營調度成本作為優(yōu)化目標，加以需求約束、成本控制、站點規(guī)模、距離限制等構建模型。并在模型中假設用戶就近選擇停放點進行借還車，對已經(jīng)確定停放點分布密度不足的局部區(qū)域提出增加停放點布局及配置方案，增加現(xiàn)狀停放點樁位配置方案以及公共自行車最少投入數(shù)量的優(yōu)化方案?；贗C卡信息的停放點保有量基于IC卡信息的停放點借還車需求多元回歸模型交通小區(qū)停放點選擇模型交通小區(qū)借還車需求停放點借還車需求優(yōu)化目標： 用戶出行成本最小 調度工作量最小 優(yōu)化方案建設成本最小公共自行車停放點布局優(yōu)化及配置方案約束：滿足小區(qū)借車需求滿足小區(qū)還車需求……公共自行車停放點布局優(yōu)化及配置方案圖1 公共自行車停放點布局及配置優(yōu)化思路 多目標優(yōu)化模型的建立在已建成公共自行車系統(tǒng)中，令為已建公共自行車停放點集合，為自行車停放需求點(可以看成是交通小區(qū))的集合，為候選停放點，有N輛自行車。模型思路是求解交通小區(qū)需求全部被滿足下的用戶出行成本最小、調度工作量最小和優(yōu)化方案建設投入成本最小的多目標優(yōu)化問題。故模型的優(yōu)化目標分別是:(1)用戶出行成本最小。(2)調度工作量最小。
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