CN104850900A - 一种公共自行车系统网点布局优化成套方法 - Google Patents

Abstract

一种公共自行车系统布局优化成套方法,该方法针对目前公共自行车系统微观层面上网点位置和网点规模优化方法的空缺，综合考虑宏观网络布局和微观网点设置，提出一套完整的公共自行车系统布局优化方法。该方法首先建立区域用地、公共自行车基础信息数据库，然后根据网点周转率识别区域问题网点，基于此分别进行网点布局优化、网点位置优化和网点规模优化。本发明为公共自行车系统的建设提供了规划和优化分析的决策技术支持，促进了公共自行车系统的可持续发展。

Description

一种公共自行车系统网点布局优化成套方法

技术领域

本发明属于交通规划领域，涉及一种公共自行车系统网点布局优化成套方法，包括网点布局、网点位置和网点规模优化三方面内容。

背景技术

从国外自行车交通的发展来看，使用自行车这种绿色交通工具出行是保护环境和缓解交通拥堵的有效途径之一。公共自行车作为一种健康、低碳、节能的出行方式，能够有效解决“最后一公里”的出行问题。目前国内公共自行车系统已在北京、上海、杭州、太原等城市开通运营，并且越来越多的城市投入了公共自行车建设的行列。然而现有的网点规划缺乏有效技术支撑，网点布局、位置、规模存在诸多不合理，导致系统服务水平低下、客源流失，严重制约了公共自行车系统的可持续发展。

现有的公共自行车系统规划以定性分析为主，主要是宏观层面上的布局原则、规模预测。研究申请号为CN201110316200的专利公开了城市公共自行车租赁点布局优化的方法，通过建立区域用地、居民结构、出行方式等基本数据库，预测各交通小区的出行生成和出行分布，对不同的布局方案建立由自适应遗传算法和方式分担交通分配组合反馈模型组成的双层模型进行求解并评价方案结果，在评价值最终收敛后得到最优布局方案使得区域出行成本和公共自行车系统设施建设成本最小。该发明可在宏观层面对区域网点布局进行优化，但没有给出微观层面具体网点位置优化和网点规模优化的方法。此外，现有成果的应用需要大量调查数据的支撑，实际工程可操作性不强。

针对目前公共自行车系统微观层面上网点位置和网点规模优化方法的空缺，本发明考虑网点布局、网点位置、网点规模三方面内容，兼顾理论基础研究和实际工程应用提出一套完整的公共自行车系统网点优化方法。

发明内容

为克服现有方法的不足，本发明综合考虑宏观和微观两个层面，提出了一种公共自行车系统网点布局优化成套方法，包括网点布局优化、网点位置优化和网点规模优化三方面内容，为公共自行车系统的建设提供规划和优化分析的决策支持，进而促进公共自行车系统的可持续发展。

本发明采用的具体方案如下：

一种公共自行车系统网点布局优化成套方法，包括以下步骤：

步骤1：识别区域问题网点

步骤2：建立区域用地特性数据库；

步骤:3：提出适用于不同用地性质的网点布局模式，进行网点布局优化；

步骤4：提出各类型发生吸引源设置网点的条件和距离要求，进行网点位置优化；

步骤5：基于网点位置，根据周边发生吸引源分布和网点分布，进行网点规模优化。

其中：

所述的步骤1中区域问题网点的识别过程如下：

步骤1.1：明确区域优化范围，获取区域公共自行车网点周转率，利用聚类法将其分为4个网点等级，其中等级一、等级二为高周转率的网点，等级三、等级四为低周转率网点。

步骤1.2：将等级三、等级四的网点识别为问题网点。

所述的步骤2中区域用地特性数据库建立过程如下：

步骤2.1：获取优化区域内公共自行车网点基础信息，包括网点数量、网点位置、网点锁车器数量。

步骤2.2：通过实地调查掌握区域道路等级。

步骤2.3：通过实地调查掌握区域用地性质、土地开发强度和发生吸引源分布情况。

所述的步骤3中的网点布局优化过程如下：

步骤3.1：公共自行车系统试点建设期，网点建设总体规模较小，区域宜采用点对型布局模式，即在区域重要发生源和吸引源分别设置网点以形成出行发生点和吸引点的有效配对。

步骤3.2：公共自行车系统全面建设期，应全力扩大网点总体规模，区域宜采用局部密集型布局模式，即在区域内高密度布设网点，将网点间距控制在380米之内，实现区域重要发生吸引源的网点全覆盖。

步骤3.3：公共自行车系统稳定运营期，区域宜采用疏密有间型布局模式，即根据道路交通条件灵活确定网点间距的模式。快速路、主干道附近的网点设置遵循大间距控制的原则，只在地铁站、公交站、大型发生吸引源设置网点；次干道、支路的网点设置遵循小间距控制的原则，实现网点对重要发生吸引源的覆盖。

所述的步骤4的网点位置优化过程如下：

步骤4.1：分析不同类型发生吸引源周边网点的周转率，对网点租还需求进行预测，得到不同类型发生吸引源的网点设置推荐等级，如表1所示。根据表1查询该发生吸引源附近是否需要设置网点，具体分为必设、可设和不设三类。

表1 基于发生吸引源类型的网点设置

说明：P_c＝F_c·N_c，式中P_c为居住区楼层数与楼房数的乘积，F_c为居住区楼层数，N_c为楼房数；F_b为办公楼楼层数。

步骤4.2：针对必设和可设网点的发生吸引源，根据表2查询网点设置位置与发生吸引源出入口的适宜距离和极限距离。网点与发生吸引源出入口的距离应控制在适宜距离之内，受用地、用电等条件限制距离可适当点放宽，但不得超过极限距离。

表2 网点设置适宜距离和极限距离

所述的步骤5网点规模优化过程如下：

步骤5.1：以网点为圆心，明确其190米半径范围内的发生吸引源分布情况，包括发生吸引源类型、数量、出入口与网点的距离。

步骤5.2：考虑网点周边发生吸引源分布，测算网点初始锁车器规模，公式如下：

$\frac{O_1}{0.192\·{R_{11}}^{0.617}}+\frac{O_2}{0.192\·{R_{12}}^{0.617}}+...+\frac{O_i}{0.192\·{R_{1i}}^{0.617}}=D_1---\left(1\right)$

式中，O_i表示发生吸引源i的锁车器规模需求(查询表3)；R_1i表示网点1与发生吸引源i出入口之间的距离；D₁表示网点1的初始锁车器规模。

表3 发生吸引源规模需求

步骤5.3：若周边发生吸引源190米半径范围内存在其他网点，则需要考虑周边网点对客源的分散作用，先测算发生吸引源偏移锁车器规模，再测算网点最终锁车器规模。首先测算发生吸引源偏移锁车器规模，公式如下：

$\frac{D_1}{0.192\·{R_{11}}^{0.617}}+\frac{D_2}{0.192\·{R_{21}}^{0.617}}+...+\frac{D_j}{0.192\·{R_{j1}}^{0.617}}=O_{1^{,}}---\left(2\right)$

式中，D_j表示网点j的初始锁车器规模；R_j1表示网点j与发生吸引源1出入口之间的距离；O₁’表示发生吸引源1的偏移锁车器规模。

然后测算发生吸引源偏移系数，公式如下：

${\mathrm{\θ}}_i=\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\θ}}_i=\frac{O_i}{O_{i^{,}}},O_{i^{,}}>O_i\\ {\mathrm{\θ}}_i=1,O_{i^{,}}\≤O_i\end{array}\right.---\left(3\right)$

式中，θ_i表示发生吸引源i的偏移系数。

最后测算网点最终锁车器规模，公式如下：

$\frac{O_1\·{\mathrm{\θ}}_1}{0.192\·{R_{11}}^{0.617}}+\frac{O_2\·{\mathrm{\θ}}_2}{0.192\·{R_{12}}^{0.617}}+...+\frac{O_i\·{\mathrm{\θ}}_i}{0.192\·{R_{1i}}^{0.617}}=D_{1^{,}}---\left(4\right)$

式中，D₁’表示网点1的最终锁车器规模。

本发明具有以下有益效果：本发明基于公共自行车网点运行现状识别问题网点，在实地调查的基础上对公共自行车网点布局、位置和规模进行优化，弥补了现有技术方法对于微观层面网点设置的空白，为公共自行车网点的规划和优化提供了决策支持和技术支撑，对于提高公共自行车系统服务水平，推进公共自行车系统的可持续发展具有重要作用；同时，该方法需要的数据利用少量人工调查即可实现，具有很强的工程实用性。

附图说明

图1为公共自行车系统网点优化方法流程图；

图2为北京市“双井-劲松”优化区域网点现状布局与等级分布图；

图3华威北里北口站周边发生吸引源及网点分布图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。

公共自行车系统网点优化方法的流程图如图1所示，包括以下步骤：

步骤1：识别区域问题网点。

步骤2：建立区域用地特性数据库。

步骤3：网点布局优化。

步骤4：网点位置优化。

步骤5：网点规模优化。

下面给出本发明的应用实例。

以北京市“双井-劲松”3.4千米半径圆形区域进行网点优化，如图2所示。

(1)识别区域问题网点。

获取区域内42个网点的周转率数据，利用聚类法对网点进行分级，将三级、四级网点作为问题网点。结果如表4所示：

表4 网点分级结果

网点等级	网点数量	所占比例	问题网点识别
				一级网点	6	14％	否
二级网点	15	36％	否
				三级网点	16	38％	是
四级网点	5	12％	是

从网点分级结果看，区域内存在21个问题网点需要优化。

(2)建立区域用地特性数据库。

首先，获取优化区域内公共自行车网点基础信息，包括网点数量、网点位置、网点锁车器数量。其次，以用地规划相关资料和实地调查为基础，分析区域用地性质、土地开发强度，掌握详细的道路等级分布和发生吸引源分布情况。

(3)网点布局优化。

优化区域网点现状布局与网点等级分布如图2所示，可以看出低周转率网点多处于快速路和主干道上，说明该区域快速路、主干道网点设置过于密度。

北京市公共自行车系统于2012年6月投入运营，“双井-劲松”区域作为首批建设网点，目前处于稳定运营期。基于用地规划相关资料和实地调查，结果表明优化区域土地开发强度适中，以居住用地为主，劲松以南用地混合性较高，日常服务设施较多；劲松以北用地单一，多为中高档住宅区。存在两个地铁站(双井、劲松)，通勤配对关系明显。区域宜采用疏密有间型布局模式，劲松以北低密度设点，劲松以南高密度设点。南侧二环、三环为快速路，劲松路、南磨房路、潘家园路、松榆北路为主干道，遵循大间距设点的原则；次干道、支路遵循小间距设点的原则。

(4)网点位置优化

逐一排查问题网点的位置是否合理，参照表1分析网点190米范围内是否存在必设、应设网点的发生吸引源，参照表2分析网点与发生吸引源的位置是否在极限距离之内，结果表明共存在三类问题：网点190米范围内不存在必设、应设网点的发生吸引源，应删除网点(表5)；同一发生吸引源近距离内设置了多个网点，应合并网点(表6)；网点与发生吸引源出入口距离超过极限距离，应优化位置(表7)。各类问题网点的位置优化结果如表5、6、7所示。

表5 应删除的网点

表6 应合并的网点

表7 应优化位置的网点

网点名称	网点等级	优化位置
			双井桥西站	四级	右移120m至双井地铁D口
惠林路南口东站	三级	北移60m至怡馨园门口南
			广泉小区北口站	四级	往东南移90m至光圈小区西门
劲松桥东站	四级	东移230m至天客隆超市门口
			松榆北路东口站	三级	西移180m至松榆里市场门口
松榆东里南门站	四级	东移120m松榆东里南门
			松榆北路西口站	三级	东移65m至松榆里社区东门
武圣东里北站	三级	北移95m至农光里市场门口
			华威西里北门站	三级	西移120m至京客隆超市门口

(5)网点规模优化

问题网点需根据公式(1)、(2)、(3)、(4)对网点规模进行优化。说明书选取华威北里北口站进行详细的案例说明。该网点周边发生吸引源及网点分布情况如图3所示。由图可见该网点190米范围内存在3个应设网点的发生吸引源，分别是办公楼1(距离网点63米)，办公楼2(距离网点168米)，居住区3(距离网点67米)。

参照表3，确定该网点周边3个发生吸引源的锁车器规模需求，如表8所示。

表8 华威北里北口站周边发生吸引源分布

序号	发生吸引源	锁车器规模需求	与网点的距离
				1	办公楼(Fb≥20)	15个	63米
2	办公楼(Fb≥20)	15个	168米
				3	居住区(50≤Pc＜80)	15个	67米

首先，根据公式(1)测算网点初始锁车器规模，得到华威北里北口站的初始锁车器规模为15个。

然后，根据公式(2)、(3)测算发生吸引源偏移锁车器规模。如图3所示，办公楼2在190米半径范围内除华威北里北口站(25个锁车器)外还存在华威路北口站(29个锁车器)，需考虑这两个网点对办公楼2客源的分散作用。根据公式(2)测算得到办公楼2偏移锁车器规模为13个，根据公式(3)测算得到办公楼2偏移系数为1。

最后，根据公式(4)测算得到网点最终锁车器规模，得到华威北里北口站优化后的网点最终锁车器规模为15个。

同理，对优化区域内其他问题网点(包括需合并的网点、需优化位置的网点、需优化规模的网点)进行规模优化，最终的网点规模优化结果如表9所示。

表9 问题网点规模优化结果

Claims (6)

1.一种公共自行车系统网点布局优化成套方法，其特征在于：该方法包括以下步骤，

步骤1：识别区域问题网点

步骤2：建立区域用地特性数据库；

步骤:3：提出适用于不同用地性质的网点布局模式，进行网点布局优化；

步骤4：提出各类型发生吸引源设置网点的条件和距离要求，进行网点位置优化；

步骤5：基于网点位置，根据周边发生吸引源分布和网点分布，进行网点规模优化。

2.根据权利要求1所述的一种公共自行车系统网点布局优化成套方法，其特征在于：所述的步骤1中区域问题网点的识别过程如下，

步骤1.1：明确区域优化范围，获取区域公共自行车网点周转率，利用聚类法将其分为4个网点等级，其中等级一、等级二为高周转率的网点，等级三、等级四为低周转率网点；

步骤1.2：将等级三、等级四的网点识别为问题网点。

3.根据权利要求1所述的一种公共自行车系统网点布局优化成套方法，其特征在于：所述的步骤2中区域用地特性数据库建立过程如下：

步骤2.1：获取优化区域内公共自行车网点基础信息，包括网点数量、网点位置、网点锁车器数量；

步骤2.2：通过实地调查掌握区域道路等级；

步骤2.3：通过实地调查掌握区域用地性质、土地开发强度和发生吸引源分布情况。

4.根据权利要求1所述的一种公共自行车系统网点布局优化成套方法，其特征在于：所述的步骤3中的网点布局优化过程如下：

步骤3.1：公共自行车系统试点建设期，网点建设总体规模较小，区域宜采用点对型布局模式，即在区域重要发生源和吸引源分别设置网点以形成出行发生点和吸引点的有效配对；

步骤3.2：公共自行车系统全面建设期，应全力扩大网点总体规模，区域宜采用局部密集型布局模式，即在区域内高密度布设网点，将网点间距控制在380米之内，实现区域重要发生吸引源的网点全覆盖；

步骤3.3：公共自行车系统稳定运营期，区域宜采用疏密有间型布局模式，即根据道路交通条件灵活确定网点间距的模式；快速路、主干道附近的网点设置遵循大间距控制的原则，只在地铁站、公交站、大型发生吸引源设置网点；次干道、支路的网点设置遵循小间距控制的原则，实现网点对重要发生吸引源的覆盖。

5.根据权利要求1所述的一种公共自行车系统网点布局优化成套方法，其特征在于：所述的步骤4的网点位置优化过程如下：

步骤4.1：分析不同类型发生吸引源周边网点的周转率，对网点租还需求进行预测，得到不同类型发生吸引源的网点设置推荐等级，如表1所示；根据表1查询该发生吸引源附近是否需要设置网点，具体分为必设、可设和不设三类；

表1 基于发生吸引源类型的网点设置

说明：P_c＝F_c·N_c，式中P_c为居住区楼层数与楼房数的乘积，F_c为居住区楼层数，N_c为楼房数；F_b为办公楼楼层数；

步骤4.2：针对必设和可设网点的发生吸引源，根据表2查询网点设置位置与发生吸引源出入口的适宜距离和极限距离；网点与发生吸引源出入口的距离应控制在适宜距离之内，受用地、用电条件限制距离可适当点放宽，但不得超过极限距离。

表2 网点设置适宜距离和极限距离

6.根据权利要求1所述的一种公共自行车系统网点布局优化成套方法，其特征在于：所述的步骤5网点规模优化过程如下：

步骤5.1：以网点为圆心，明确其190米半径范围内的发生吸引源分布情况，包括发生吸引源类型、数量、出入口与网点的距离；

步骤5.2：考虑网点周边发生吸引源分布，测算网点初始锁车器规模，公式如下：

$\frac{O_1}{{{0.192\·R}_{11}}^{0.617}}+\frac{O_2}{{{0.192\·R}_{12}}^{0.617}}+...+\frac{O_i}{{{0.192\·R}_{1i}}^{0.617}}=D_1---\left(1\right)$

式中，O_i表示发生吸引源i的锁车器规模需求(查询表3)；R_1i表示网点1与发生吸引源i出入口之间的距离；D₁表示网点1的初始锁车器规模；

表3 发生吸引源规模需求

步骤5.3：若周边发生吸引源190米半径范围内存在其他网点，则需要考虑周边网点对客源的分散作用，先测算发生吸引源偏移锁车器规模，再测算网点最终锁车器规模；首先测算发生吸引源偏移锁车器规模，公式如下：

$\frac{D_1}{{{0.192\·R}_{11}}^{0.617}}+\frac{D_2}{{{0.192\·R}_{12}}^{0.617}}+...+\frac{D_j}{{{0.192\·R}_{j1}}^{0.617}}={O_1}^{\′}---\left(2\right)$

式中，D_j表示网点j的初始锁车器规模；R_j1表示网点j与发生吸引源1出入口之间的距离；O_1′表示发生吸引源1的偏移锁车器规模；

然后测算发生吸引源偏移系数，公式如下：

${\mathrm{\θ}}_i=\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\θ}}_i=\frac{O_i}{O_{i^{\′}}},O_{i^{\′}}>O_i\\ {\mathrm{\θ}}_i=1,O_{i^{\′}}\≤O_i\end{array}\right.---\left(3\right)$

式中，θ_i表示发生吸引源i的偏移系数；

最后测算网点最终锁车器规模，公式如下：

$\frac{O_1\·{\mathrm{\θ}}_1}{{{0.192\·R}_{11}}^{0.617}}+\frac{O_2\·{\mathrm{\θ}}_2}{{{0.192\·R}_{12}}^{0.617}}+...+\frac{O_i\·{\mathrm{\θ}}_i}{{{0.192\·R}_{1i}}^{0.617}}={D_1}^{\′}---\left(4\right)$

式中，D₁′表示网点1的最终锁车器规模。