CN111080116B - 一种共享单车和公共自行车的协同调度方法 - Google Patents

一种共享单车和公共自行车的协同调度方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种共享单车和公共自行车的协同调度方法。首先，通过读取车辆定位数据、各站点停放车辆数据以及订单数据，结合站点容量、周转率、满足订单需求情况三个指标，判定每个站点是否需要调度。其次，利用订单数据测算各站点需要调入调出的车辆数，并安排调度车辆及人员。最后在实际调度时，需要首先判定公共自行车的调度数量是否超过一定阈值，若为是，则先装载所需数量的公共自行车，而后装载共享单车，之后前往共享单车缺失的地点卸下共享单车，再到达指定的公共自行车站点卸车。反之则需先利用模型优化配置货车运量比例，而后跟根据模型计算结果先按照需求装载共享单车，后装载公共自行车。本发明能有效地提高共享自行车的调度效率。

Description

一种共享单车和公共自行车的协同调度方法
技术领域：
随着我国社会经济发展，机动化水平提高，小汽车出行比例不断提升，带来了交通拥堵、环境污染，能源消耗等问题。而共享自行车作为公共交通的补充，在短距离范围内具有灵活便捷的优势，能够较好的改善“最后一公里”的问题，有助于形成以轨道交通为骨干网，常规公交为主体网，共享自行车为接驳方式的一体化公共交通系统。
对于运营企业而言，最高的成本源于每日对于单车的调度。公共自行车和共享单车的本质区别仅仅在于信息共享的智能化设备的不同，分别是车桩和智能锁。车桩代表固定的停放地点和良好的停放秩序，智能锁代表灵活的停放地点和较差的停放秩序。因此对于企业的调度管理而言，二者的区别主要在于调度地点的差异。公共自行车的调度是在固定站点完成的，而共享单车的调度往往需要结合订单分析而在一些车辆需求量较大的虚拟站点完成。为了实现互联网租赁自行车和公共自行车的融合发展，降低共享自行车企业调度运营成本，提高企业运营效率，亟需一种有效的共享单车和公共自行车协同调度方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是降低企业调度运营成本，提供一种共享单车和公共自行车的协同调度方法。本发明建立在传统的共享自行车调度流程的基础上，针对公共自行车和共享单车，以协同调度为技术手段，使二者在调度运营过程中加快融合，实现提高企业调度运营效率的目的。
本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：
本发明提供一种共享单车和公共自行车的协同调度方法，主要希望解决调度高峰时期(通常为早晚高峰前后)，车辆需要工作人员大规模移动而产生较大运营成本的问题，包括以下步骤：
步骤1，处理数据：读取借还车地点S以及借车还车时所在区域的停放车辆数量Ns；
步骤2，识别运营状况：利用步骤1得到的处理数据结合站点容量C、周转率R、订单数量O等数据判断各个站点是否需要进行调度；
步骤3，测算调度需求并安排调度计划：计算每个站点需要调入调出的公共自行车车辆数B1以及共享单车车辆数B2，进而安排所需的货车数量T和人力P；
步骤4，实际调度：根据公共自行车的车辆数B1是否超过一定阈值L采取不同的共享单车和公共自行车协同调度方案。
作为本发明的进一步技术方案，步骤1中S包含公共自行车的固定站点以及共享单车的虚拟站点。
作为本发明的进一步技术方案，步骤1中Ns对于公共自行车固定站点而言指公共自行车数量，对于共享单车虚拟站点而言指共享单车数量，若某个点既是公共自行车站点也是共享单车虚拟站点则Ns指两者数量之和。
作为本发明的进一步技术方案，步骤2具体为：
2.1，判断站点处车辆数Ns是否超过站点容量C，若超过则认为该站点需要调出车辆，并转入步骤3，若未超过则转入步骤2.2；
2.2，判断站点处的车辆周转率R是否低于一定阈值，若为是则认为该站点同样需要调出车辆，并转入步骤3，若为否则转入步骤2.3；
2.3，判断站点处的车辆数是否满足当前订单需求，若为是则认为该站点无需车辆调度，不再对该站点开展下一步的工作，若为否则认为该站点需要调入车辆，并转入步骤3。
作为本发明的进一步技术方案，步骤4具体为：
4.1，判断公共自行车的调度数量B1是否超过一定阈值L，若为是则转入步骤4.2，否则转入步骤4.3；
4.2，调度货车先装载公共自行车，剩余的货车运量装载共享单车，卸车时先卸共享单车而后卸公共自行车；
4.3，调度货车先装载共享单车，而后装载公共自行车，卸车时先卸公共自行车而后卸共享单车。
作为本发明的进一步技术方案，步骤4.2具体为：
4.2.1，调度货车先装载所需数量的公共自行车，空余的货车运量用来装载共享单车；
4.2.2，调度货车首先到达共享单车缺少的地点卸下共享单车，若在行驶途中遇到需要调度的共享单车，则可视情况灵活装卸车；
4.2.3，当共享单车全部卸车完毕后，前往指定的公共自行车站点卸下公共自行车完成调度任务。
作为本发明的进一步技术方案，步骤4.3具体为：
4.3.1，首先利用相应数学模型优化配置调度货车运量比例，使得货车调度效益可以达到最大化；
4.3.2，按照模型配置结果，调度货车先装载共享单车，而后装载公共自行车；
4.3.3，调度货车首先前往指定的公共自行车站点卸下公共自行车，当公共自行车卸车完毕后可在行驶途中灵活装卸需要调度的共享单车；
4.3.4，调度货车前往共享单车缺少的地点卸下共享单车从而完成调度任务。
本发明的核心技术在于步骤4，采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：本发明在传统的共享自行车调度流程的基础上，针对公共自行车和共享单车，以协同调度为技术手段，使二者在调度运营过程中加快融合，实现提高企业调度运营效率的目的。本发明能够有效减少共享自行车调度过程中所需要的货车和人力数量，充分发挥每辆调度货车的运输能力，降低企业调度运营成本，使得城市共享自行车能够更加高效可靠准确地满足用户日常出行需求，解决“最后一公里”出行问题，同时对于节能减排以及可持续发展具有一定的积极意义。
附图说明
图1是本发明共享单车和公共自行车协同调度的流程图。
图2是本发明具体实施例中的调度需求图。
图3是本发明的具体实施例中的调度过程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：
本发明建立在传统的共享自行车调度流程的基础上，针对公共自行车和共享单车，以协同调度为技术手段，使二者在调度运营过程中加快融合。
图3所示为本发明共享单车和公共自行车协同调度的流程图，下面结合图3对本发明作进一步的说明。
本发明基于传统的共享自行车调度流程，主要希望解决调度高峰时期(通常为早晚高峰前后)，车辆需要工作人员大规模移动而产生较大运营成本的问题，包含以下步骤：
(1)处理数据：读取借还车地点S以及借车还车时所在区域的停放车辆数量Ns。
所读取的借还车地点S既包含公共自行车的固定站点，也包含共享单车的虚拟站点。公共自行车的固定站点通常即指公共自行车停车桩，而共享单车的虚拟站点是指在步行可达范围内共享单车车辆的集合。
借车还车时所在区域的停放车辆数量Ns对于公共自行车固定站点而言是指该站点处公共自行车停放数量，而对于共享单车虚拟站点而言则指该站点共享单车停放数量，若存在某个点既是公共自行车站点也是共享单车虚拟站点则Ns指两者停放数量之和。
所述步骤(1)中共享单车虚拟站点的确定方法主要有聚类、网格以及人为划分，具体如下：
聚类：对订单数据做聚类分析，将各个聚类中心作为虚拟站点，此后利用ArcGIS软件生成这些聚类中心所对应的泰森多边形以及500m半径圆，分别将每个站点所对应的泰森多边形和圆取交集得到该虚拟站点的服务范围。
网格：将整个城市划分为网格，网格形状包括平行四边形、六边形、三角形，网格大小从50米到5千米不等，将每个格子作为一个虚拟站点。
人为划分：调度人员结合所在城市的形态、土地利用情况，共享单车实际运营情况以及此前调度的一些经验，人为确定若干个虚拟站点以及每个站点所对应的服务范围。
(2)识别运营状况：利用步骤(1)处理得到的数据结合站点容量C、周转率R、订单数量O等数据判断各个站点是否需要进行调度。
站点容量C指站点所能停放的自行车数量。对于公共自行车固定站点而言即指该站点处停车桩的数目，而对于共享单车虚拟站点而言，通常是设定一个车辆密度的上限即确定单个车辆停放占用的面积，而后考虑共享单车虚拟站点服务范围内的土地利用情况，最终通过以下公式近似计算虚拟站点的车辆容量上限：
C＝A/SA
式中：C代表虚拟站点容量，A代表停放区域面积，SA代表单个车辆停放需要占用的面积，可根据站点形式及所处区位在1.7m2-2.2m2范围内取值。如难以获取以上数据，通常而言一个虚拟站点容量可结合城市实际情况取20辆-500辆。
周转率R指每日每辆车的使用次数，反映企业的运营效能，计算公式如下：
R＝T/N
式中：R代表周转率，T代表车辆周转总次数，N代表车辆总数。
订单数量O主要用来反映用户的出行需求，若是有较多用户订单具有相同的起点，如在主城区订单数目超过25个，在外围城区订单数目超过10个，则代表该站点车辆使用需求量非常大，在调度中需要引起关注。
所述步骤(2)中根据站点容量、周转率、订单数量结合步骤(1)得到的站点停放车辆数量判断识别站点运营状况，判断站点是否需要车辆调度的具体步骤包括：
(21)判断站点处车辆数Ns是否超过站点容量C，若超过，则车辆的进一步累积将会导致该站点车辆停放秩序混乱进而影响道路的正常通行，故认为该站点需要调出车辆，并转入步骤(3)，若未超过则转入步骤(22)。对于公共自行车固定站点而言，主要可根据是否还有空余的停车桩位来判断，而对于共享单车虚拟站点而言，主要可根据是否有车辆停放在指定停放区域外甚至禁停区域加以判断；
(22)判断站点处的车辆周转率R是否低于一定阈值(由于使用共享单车出行的通勤者往往在上班和回程中均会使用，故对于通勤者而言共享单车平均使用次数一般不小于2次，而通勤出行在出行中所占比例较高，故此处可考虑将该阈值设置为2次。也可结合所在地区土地利用、共享单车数量及平均周转情况、居民出行调查等结果确定合适的符合该区域现状的周转率阈值)，若为是，则认为该站点处车辆使用率较低，较多车辆被闲置，是对车辆资源的严重浪费，故认为该站点同样需要调出车辆，并转入步骤(3)，若为否则转入步骤(23)；
(23)判断站点处的车辆数是否满足当前订单需求，若为是则认为该站点无需车辆调度，不再对该站点开展下一步的工作，若为否则表明该站点车辆供不应求，难以满足用户基本使用，影响车辆使用的便捷性以及用户体验，故认为该站点需要调入车辆，并转入步骤(3)。
(3)测算调度需求并安排调度计划：通过需求预测结果或是当前实际订单情况，以调度成本最小为目标建立模型计算每个站点需要调入调出的公共自行车以及共享单车车辆数B1和B2，进而安排所需的货车和人力数量T和P；
(4)实际调度：根据公共自行车的调度数量B1是否超过一定阈值L采取不同的共享单车和公共自行车协同调度方案，该阈值需要结合城市公共自行车运营数量及使用情况在20辆-500辆范围内取值；
所述步骤(4)中根据公共自行车的调度数量判断所需采用的调度方案的具体步骤包括：
(41)判断公共自行车的调度数量B1是否超过一定阈值L，若为是则转入步骤(42)，否则转入步骤(43)；
(42)调度货车先装载公共自行车，剩余的货车运量装载共享单车，卸车时先卸共享单车而后卸公共自行车；
(43)调度货车先装载共享单车，而后装载公共自行车，卸车时先卸公共自行车而后卸共享单车。
所述步骤(42)中具体的调度步骤包括：
(421)调度货车先装载所需数量的公共自行车，空余的货车运量用来装载共享单车；
(422)调度货车首先到达共享单车缺少的地点卸下共享单车，若在行驶途中遇到需要调度的共享单车，则可视情况灵活装卸车；
(423)当共享单车全部卸车完毕后，前往指定的公共自行车站点卸下公共自行车完成调度任务。
所述步骤(43)中具体的调度步骤包括：
(431)首先利用相应数学模型优化配置调度货车运量比例，使得货车调度效益可以达到最大化。具体而言，可将调度货车总的行驶距离最短作为目标函数，约束条件包括每个服务点一次调度只到达一次、每辆车在完成配送后都不会在站点处停留、各个需求点的装卸需求值均为非负整数、某卡车在某服务点处载货量的变化式。
(432)按照模型配置结果，调度货车先装载共享单车，而后装载公共自行车；
(433)调度货车首先前往指定的公共自行车站点卸下公共自行车，当公共自行车卸车完毕后可在行驶途中灵活装卸需要调度的共享单车；
(434)调度货车前往共享单车缺少的地点卸下共享单车从而完成调度任务。
下面用具体实施例来进一步说明本发明的技术方案。
某公共自行车站点S1和S2停放车辆数Ns分别为5辆、20辆，某共享单车虚拟站点S3、S4、S5和S6停放车辆数Ns分别为2辆、25辆、20辆、16辆，所有站点容量C假设均为20辆，S1、S2、S3、S4、S5和S6六个站点的周转率R分别为3、1.7、2.5、2.2、1.5、2.4，六个站点的订单数量O分别为17、8、17、20、10、13，车辆周转率阈值设定为2次,公共自行车调度阈值L设为10辆。如表1所示：
表1站点基本信息
Figure BDA0002312429440000061
1、处理数据：读取借还车地点S以及借车还车时所在区域的停放车辆数量Ns。
以上假设中已给出2个公共自行车站点S1、S2和4个共享单车站点S3、S4、S5、S6这6个站点停放车辆数量，分别为5辆、20辆、2辆、25辆、20辆、16辆。
2、识别运营状况：利用步骤1处理得到的数据结合站点容量C、周转率R、订单数量O等数据判断各个站点是否需要进行调度。
2.1、判断6个站点处车辆数Ns是否超过站点容量C，如表1所示，6个站点容量均设置为20辆，故可知站点S4由于停放车辆为25辆，超过站点容量20辆，需要调出车辆，其余站点转入步骤2.2分析；
2.2、判断其余5个站点处的车辆周转率R是否低于一定阈值，如表1所示，车辆周转率阈值设定为2次，故可知站点S2和S5由于车辆周转率分别仅为1.7次和1.5次，低于阈值2次，需要调出车辆，其余站点转入步骤2.3分析；
2.3、判断其余3个站点处的车辆数是否满足当前订单需求，如表1所示，站点S1处的订单数量为17，而车辆只有5辆，无法满足订单需求，故需要调入车辆；站点S3处的订单数量为17，而停放车辆为2辆，无法满足订单需求，故需要调入车辆；站点S6处的订单数量为13，而车辆有16辆，能够满足订单需求，无需调度，此站点不再做进一步分析。
3、测算调度需求并安排调度计划：计算每个站点需要调入调出的公共自行车以及共享单车车辆数B1和B2，进而安排所需的货车和人力数量T和P。
由于实际调度过程会受到多重因素的制约，调度过程十分复杂，故此处仅从满足订单需求以及不超过站点容量阈值的角度考虑调入调出车辆数可得，站点S1需调入12辆公共自行车，站点S3需调入15辆共享单车，站点S2需调出12辆公共自行车，站点S4需调出5辆共享单车，站点S5需要调出10辆共享单车，如图1所示。此处只是简单示例，故不作货车和人力数量的确定。
4、实际调度：根据公共自行车的调度数量B1是否超过一定阈值L采取不同的共享单车和公共自行车协同调度方案。
4.1、判断公共自行车的调度数量B1是否超过一定阈值L，如表1所示，阈值L设定为10辆，由于站点S1需调入12辆公共自行车，已超过阈值10辆，故转入步骤4.2。
4.2、调度货车先装载公共自行车，剩余的货车运量装载共享单车，卸车时先卸共享单车而后卸公共自行车，如图2所示。
4.2.1、调度货车先前往站点S2装载12辆需要调度的公共自行车，空余的货车运量用来装载共享单车，此处由于假设中只有15辆共享单车需要调度，故前往S4和S5装载15辆共享单车。
4.2.2、调度货车首先到达共享单车缺少的地点S3卸下15辆共享单车，若在行驶途中遇到需要调度的共享单车，则由于货车还有空余运量可视情况灵活装卸车。
4.2.3、当共享单车全部卸车完毕后，前往指定的公共自行车站点S1卸下公共自行车完成调度任务。
由于此处仅为简单示例，调度过程可能存在不合理性，例如站点S3可能处于站点S4和S5之间，因而先去S4和S5装车后去S3卸车明显存在绕路问题，故实际调度时还需要结合站点的位置以及所需要调入调出的车辆情况制定出成本相对较低的调度方案，更好地实现共享单车和公共自行车的协同调度。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替代，都应当视为属于本发明的保护范围。
以上所述，仅为本发明中的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内，可理解想到的变换或替换，都应涵盖在本发明的包含范围之内，因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (4)

1.共享单车和公共自行车的协同调度方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，处理数据：读取借还车地点S以及借车还车时所在区域的停放车辆数量Ns；
步骤2，识别运营状况：利用步骤1处理得到的数据结合站点容量C、周转率R、订单数量O等数据判断各个站点是否需要进行调度；
步骤3，测算调度需求并安排调度计划：计算每个站点需要调入调出的公共自行车以及共享单车车辆数B1和B2，进而安排所需的货车和人力数量T和P；
步骤4，实际调度时：根据公共自行车的调度数量B1是否超过一定阈值L采取不同的共享单车和公共自行车协同调度方案；
步骤4具体为：
4.1，判断公共自行车的调度数量B1是否超过一定阈值L，若为是则转入步骤4.2，否则转入步骤4.3；
4.2，调度货车先装载公共自行车，剩余的货车运量装载共享单车，卸车时先卸共享单车而后卸公共自行车；
4.3，调度货车先装载共享单车，而后装载公共自行车，卸车时先卸公共自行车而后卸共享单车；
步骤4.2具体为：
4.2.1，调度货车先装载所需数量的公共自行车，空余的货车运量用来装载共享单车；
4.2.2，调度货车首先到达共享单车缺少的地点卸下共享单车，若在行驶途中遇到需要调度的共享单车，则可视情况灵活装卸车；
4.2.3，当共享单车全部卸车完毕后，前往指定的公共自行车站点卸下公共自行车完成调度任务；
步骤 4.3具体为：
4.3.1，首先利用相应数学模型优化配置调度货车运量比例，使得货车调度效益可以达到最大化；
4.3.2，按照模型配置结果，调度货车先装载共享单车，而后装载公共自行车；
4.3.3，调度货车首先前往指定的公共自行车站点卸下公共自行车，当公共自行车卸车完毕后可在行驶途中灵活装卸需要调度的共享单车；
4.3.4，调度货车前往共享单车缺少的地点卸下共享单车从而完成调度任务。
2.根据权利要求1所述的共享单车和公共自行车的协同调度方法，其特征在于，步骤1中S包含公共自行车的固定站点以及共享单车的虚拟站点。
3.根据权利要求1所述的共享单车和公共自行车的协同调度方法，其特征在于，步骤1中Ns对于公共自行车固定站点而言指公共自行车数量，对于共享单车虚拟站点而言指共享单车数量，若某个点既是公共自行车站点也是共享单车虚拟站点则Ns指二者数量之和。
4.根据权利要求1所述的共享单车和公共自行车的协同调度方法，其特征在于，步骤2具体为：
2.1，判断站点处车辆数Ns是否超过站点容量C，若超过则认为该站点需要调出车辆，并转入步骤3，若未超过则转入步骤2.2；
2.2，判断站点处的车辆周转率R是否低于一定阈值，若为是则认为该站点同样需要调出车辆，并转入步骤3，若为否则转入步骤2.3；
2.3，判断站点处的车辆数是否满足当前订单需求，若为是则认为该站点无需车辆调度，不再对该站点开展下一步的工作，若为否则认为该站点需要调入车辆，并转入步骤3。
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