CN112116203A - 一种基于有调度车的公共自行车系统布局规划方法 - Google Patents

一种基于有调度车的公共自行车系统布局规划方法 Download PDF

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CN112116203A CN202010847058.5A CN202010847058A CN112116203A CN 112116203 A CN112116203 A CN 112116203A CN 202010847058 A CN202010847058 A CN 202010847058A CN 112116203 A CN112116203 A CN 112116203A
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Abstract

一种基于有调度车的公共自行车系统布局规划方法，属于交通运输技术领域，主要包括以下步骤：S1：建立使规划区域内所有出行者总出行时间最小的目标函数，选择建设租赁点并根据统计的不同时段的需求量设置各建设点的自行车和停车桩数量；S2：确定调度车辆的调配量，建立使得总运输成本最小的目标函数合理规划调配车辆路线。本发明从居民出行需求的发生量与吸引量出发，综合考虑建设租赁点的布局、规模、调度运输成本和调度路线，在一定的约束条件下建立两个目标函数，使任一时间段居民在其步行范围内的租赁点都能借到车和还车，并使规划区域内所有出行者总出行时间最小、调度车辆总运输成本最小。

Description

一种基于有调度车的公共自行车系统布局规划方法
技术领域
本发明属于交通运输技术领域，更具体地，涉及一种基于有调度车的公共自行车系统布局规划方法。
背景技术
自行车交通作为解决城市交通拥堵和公共交通出行“最后一公里”难题的有效方法，在全国各大城市得到了大力推广。目前对公共自行车系统布局的研究，大多是着眼于运营模式、规模测算和租赁点选址等方面；而对于公共自行车系统调度方面的研究，则大多为建设好运营过程中的自行车调配或实时动态调度。
如《基于城市轨道交通接驳的公共自行车租赁点规模确定方法》一文中建立多元Logit模型和多元线性回归模型预测其客流量，并提出基于用户满意度和车辆(桩)周转率的租赁点规模测算方法，为公共自行车租赁点的规划及建设提供了量化依据。《考虑动态多时段借还车需求的城市自行车租赁系统规划模型》一文中将一天分为二十个时段，设立自行车系统供需平衡的前提，建立了一个最小化总投资建设成本的自行车租赁系统规划模型。《城市公共自行车租赁点布局优化模型》一文中分析了目前公共自行车的使用特征与问题，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，得到最优布局方案。《基于禁忌搜索的公共自行车站点及车道选址优化》以公交站点为中心建立以最大化满足用户需求量为优化目标的公共自行车选址的非线性优化模型。还有，《Ahub location inventory model for bicycle sharing system design:Formulationand solution》中，建立基于系统服务水平的数学模型求解自行车租赁站点选址、数量和车道的网络结构。《公共自行车租赁点选址优化方法研究》中姚学儒将运营时间划分为多个时间段，以最小化未满足需求为目标函数，构建规划模型确定公共自行车系统租赁点位置、桩位配备数量。《Solving a static repositioning problem in bike-sharing systemsusing iterated tabu search》中研究了静态自行车复位问题，建立了一个求各个站点总惩罚最小的模型，提出了一个迭代禁忌搜索启发式算法，所得结果包括选择一系列要去的站点并定序，并决定各站点的装卸数量。
我们需要从居民出行需求的发生量与吸引量和公共自行车系统外部供给及内部满足等角度出发，构建考虑有调度车的公共自行车租赁点布局规划系统与方法。
发明内容
针对上述存在的技术问题，本发明提出一种基于有调度车的公共自行车系统布局规划方法，使任一时间段居民在其步行范围内的租赁点都能借到车和还车，同时又使得规划区域内居民总出行时间最短及调度车辆总运输成本最小。
本发明采用以下具体的技术方案：
一种基于有调度车的公共自行车系统布局规划方法，包括以下步骤：
S1：选择待建租赁点并设置各待建租赁点的自行车和停车桩数量，使规划区域内所有出行者总出行时间最小；
S1.1：根据需求点i与租赁点j之间的距离dij以及租赁点的服务半径得到每个需求点i对应的候选租赁点；
S1.2：将从7点至19点的居民出行时间划分为六个时间段t＝{1,2,3,4,5,6}，并分别统计六个时间段内各个需求点i对公共自行车租借/还车需求量；
S1.3：在候选租赁点的集合J中选择部分作为建设租赁点：建立包括起始需求点i到租赁点j的时间、租赁点j到租赁点j′的时间和租赁点j′到目的需求点i′的时间的目标函数：
Figure BDA0002643418020000021
S1.4：为各建设租赁点分配合适的自行车数Bike(j)和停车桩数ParkPile(j)；
S2：规划调度车辆v的调配量与路线，使得总运输成本最小；
S2.1：确定各建设租赁点各时段所需的自行车调配量；
S2.2：安排调度车辆路线，建立包括固定成本和可变成本的目标函数：
Figure BDA0002643418020000022
其中，I(i、i′∈I)为需求点的集合，J(j、j′∈J)为候选租赁点的集合，J1(j、j′∈J)为建设的租赁点集合，车场编号定为0，T(t∈T)为各个时段的集合；Biji′(t)表示第t个时段需求点i到需求点i′的出行者在候选租赁点j的借车数，Rij′i′(t)表示第t个时段需求点i到需求点i′的出行者在候选租赁点j′的还车数，Eijj′i′(t)表示第t个时段需求点i到需求点i′的出行者在候选租赁点j所借的自行车中还到候选租赁点j′的自行车数，dij为第i个需求点到第j个租赁点的距离，djj′为第j个租赁点到第j′个租赁点的距离，di′j′为第i′个需求点到第j′个租赁点的距离，v1为出行者的步行速度，v2为出行者的骑车速度；调度车辆编号为v(v∈V)，p为调度车辆单位距离运行成本，r为每辆调度车辆使用的固定成本，m、n为常数，分别表示调度车辆和建设租赁点的数量；xjj′v为调度车辆为建设租赁点调度服务的决策变量，调度车辆v在租赁点j′结束调度工作后，再到租赁点j进行调度，则xjj′v＝1，否则xjj′v＝0；ev为调度车辆运输路径的决策变量，调度车辆v若被使用，则ev＝1，否则ev＝0。
进一步的，所述公共自行车租借/还车需求量由t时段候选租赁点服务半径内需求点i的自行车出行发生量Qi(t)和出行吸引量Di(t)决定：
Figure BDA0002643418020000031
其中，Pj(t)为第t个时段第j个候选租赁点可以提供的自行车数，Qj(t)为第t个时段第j个候选租赁点可以提供的自行车数，aij＝1表示第i个需求点可以由第j个候选租赁点服务，否则为0。
进一步的，所述候选租赁点只能为其服务半径内的需求点提供服务，有
Figure BDA0002643418020000032
其中，d0表示出行者步行距离上限。
进一步的，所述候选租赁点选出的建设租赁点最少有一个需求点作为其服务对象，每一个需求点也至少有一个建设租赁点为其服务：
Figure BDA0002643418020000041
其中，yj为候选租赁点j是否建设租赁点的决策变量，是则yj＝1，否则为0。
进一步的，所述需求点i到需求点i′的出行者在一个候选租赁点的借、还自行车数分别为该候选租赁点还到其他候选租赁点自行车数之和、其他候选租赁点还到该候选租赁点自行车数之和：
Figure BDA0002643418020000042
Figure BDA0002643418020000043
且i≠i′；
Figure BDA0002643418020000044
且j≠j′；
Figure BDA0002643418020000045
Figure BDA0002643418020000046
Figure BDA0002643418020000047
且i≠i′；
Figure BDA0002643418020000048
且j≠j′；
Figure BDA0002643418020000049
进一步的，所述自行车数Bike(j)和停车桩数ParkPile(j)的约束条件有：
Figure BDA00026434180200000410
其中，α为各建设租赁点统计得出最少需要分配的自行车数，M为足够大的正整数，yi为候选租赁点选为建设租赁点的决策变量，yi＝1表示选为建设租赁点，否则yi＝0。
进一步的，在各建设租赁点的所述停车桩数ParkPile(j)大于其所能拥有的最多自行车数Bike(j)，保证系统的鲁棒性及弹性：
Figure BDA00026434180200000411
其中，Pj(t)为第t个时段第j个候选租赁点可以提供的自行车数，η1为停车桩数多于自行车数的下限，η2为停车桩数多于自行车数的上限。
进一步的，所述各建设租赁点各时段所需的自行车调配量Cj(t)为：
Figure BDA00026434180200000412
其中，Pj(t)第t个时段第j个候选租赁点可以提供的自行车数，当Cj(t)<0时，代表租赁点j应调出的公共自行车数量为|Cj(t)|，当Cj(t)＝0时，代表租赁点j该时段不需要调度。
进一步的，所述各建设租赁点都要被调度车辆服务，且一辆调度车仅服务一次：
Figure BDA0002643418020000051
进一步的，所述调度车辆v的运输容量Q满足：
Figure BDA0002643418020000052
其中，Cj(t)表示各建设租赁点各时段所需的自行车调配量。
本发明的有益效果为：从居民出行需求的发生量与吸引量出发，综合考虑建设租赁点的布局、规模、调度运输成本和调度路线，在一定的约束条件下建立两个目标函数，使任一时间段居民在其步行范围内的租赁点都能借到车和还车，并使规划区域内所有出行者总出行时间最小、调度车辆总运输成本最小。
附图说明
图1为本发明公共自行车系统布局规划方法流程图；
图2为本发明自行车系统网络结构示意图；
图3为本发明一优选实施例的需求点与建设租赁点分布示意图；
图4为图3布局的公共自行车系统调度车辆路线规划图。
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步说明本发明。除非特别说明，本发明实施例中采用的原料和方法为本领域常规市购的原料和常规使用的方法。
实施例1
如图1、2所示，一种基于有调度车的公共自行车系统布局规划方法，包括以下步骤：
S1：选择待建租赁点并设置各待建租赁点的自行车和停车桩数量，使规划区域内所有出行者总出行时间最小；
S1.1：根据需求点i与租赁点j之间的距离dij以及租赁点的服务半径得到每个需求点i对应的候选租赁点；
S1.2：将从7点至19点的居民出行时间划分为六个时间段t＝{1,2,3,4,5,6}，并分别统计六个时间段内各个需求点i对公共自行车租借/还车需求量；
S1.3：在候选租赁点的集合J中选择部分作为建设租赁点：建立包括起始需求点i到租赁点j的时间、租赁点j到租赁点j′的时间和租赁点j′到目的需求点i′的时间的目标函数：
Figure BDA0002643418020000061
S1.4：为各建设租赁点分配合适的自行车数Bike(j)和停车桩数ParkPile(j)；
S2：规划调度车辆v的调配量与路线，使得总运输成本最小；
S2.1：确定各建设租赁点各时段所需的自行车调配量；
S2.2：安排调度车辆路线，建立包括固定成本和可变成本的目标函数：
Figure BDA0002643418020000062
其中，I(i、i′∈I)为需求点的集合，J(j、j′∈J)为候选租赁点的集合，J1(j、j′∈J)为建设的租赁点集合，车场编号定为0，T(t∈T)为各个时段的集合；Biji′(t)表示第t个时段需求点i到需求点i′的出行者在候选租赁点j的借车数，Rij′i′(t)表示第t个时段需求点i到需求点i′的出行者在候选租赁点j′的还车数，Eijj′i′(t)表示第t个时段需求点i到需求点i′的出行者在候选租赁点j所借的自行车中还到候选租赁点j′的自行车数，dij为第i个需求点到第j个租赁点的距离，djj′为第j个租赁点到第j′个租赁点的距离，di′j′为第i′个需求点到第j′个租赁点的距离，v1为出行者的步行速度，v2为出行者的骑车速度；调度车辆编号为v(v∈V)，p为调度车辆单位距离运行成本，r为每辆调度车辆使用的固定成本，m、n为常数，分别表示调度车辆和建设租赁点的数量；xjj′v为调度车辆为建设租赁点调度服务的决策变量，调度车辆v在租赁点j′结束调度工作后，再到租赁点j进行调度，则xjj′v＝1，否则xjj′v＝0；ev为调度车辆运输路径的决策变量，调度车辆v若被使用，则ev＝1，否则ev＝0。
步骤一可以描述为在调度充分的条件下，即有调度车存在的情况，每个时段初租赁点拥有的自行车数不受上一时段的自行车数影响，而是与本时段该租赁点服务范围内需求点的自行车出行发生量和出行吸引量有关。为达到使规划区域内所有出行者总出行时间最小的目标，来选择待建租赁点及分配各点自行车数和停车桩数。式(1)的约束条件为：
Figure BDA0002643418020000071
(3)式约束规划区域内自行车租赁点的建设数目，y为最少需建设的自行车租赁点数目，
Figure BDA0002643418020000072
为最多能建设的自行车租赁点数目，yj为候选租赁点j是否建设租赁点的决策变量，是则yj＝1，否则为0。
Figure BDA0002643418020000073
(4)式定义0-1矩阵，用来保证候选租赁点只能为其服务半径内的需求点提供服务，d0表示出行者步行距离上限。
Figure BDA0002643418020000074
(5)式约束：对于每一个需求点，至少有一个建设租赁点为其服务。
Figure BDA0002643418020000075
(6)式约束：对于每个已决定建设的租赁点，要保证至少有一个需求点作为其服务对象。
Figure BDA0002643418020000076
Figure BDA0002643418020000077
(7)、(8)式约束：自行车出行者的借、还车需求只能在候选租赁点，且该租赁点需在步行距离范围内，M为足够大的正整数。
Figure BDA0002643418020000081
Figure BDA0002643418020000082
(9)、(10)式约束只有位于起始需求点和目的需求点步行距离范围内且建设的租赁点之间才有自行车出行。
Figure BDA0002643418020000083
(11)式约束整个规划区域内，自行车的购买成本、停车桩的安装成本和租赁点的固定建设成本应不超过总投资额，IG为规划区域的总投资额，g为每个自行车租赁点的固定建设成本，f1为每辆自行车的购买成本。
Figure BDA0002643418020000084
Figure BDA0002643418020000085
(12)、(13)式分别约束起始需求点到目的需求点的自行车出行量等于起始需求点的出行者在各个租赁点的借车数之和、起始需求点到目的需求点的自行车出行量等于到目的需求点的出行者在各个租赁点的还车数之和，Wii′(t)表示第t个时段需求点i到需求点i′的自行车出行量。
Figure BDA0002643418020000086
Figure BDA0002643418020000087
(14)、(15)式分别约束起始需求点到目的需求点在一个租赁点的借车数等于该租赁点到其它租赁点的自行车数之和、起始需求点到目的需求点在一个租赁点的还车数等于其它租赁点到该租赁点的自行车数之和。
Figure BDA0002643418020000088
(16)式定义每一天开始时刻初的每个租赁点都有车可用。
Figure BDA0002643418020000089
Figure BDA0002643418020000091
(17)式定义每个时段每个租赁点所需的自行车的调配量Cj(t)，(18)式去除调配量的非负限制，即强调其可为负整数或0的特点，同时该变量也是两阶段模型间连接变量，Pj(t)第t个时段第j个候选租赁点可以提供的自行车数，当Cj(t)<0时，代表租赁点j应调出的公共自行车数量为|Cj(t)|，当Cj(t)＝0时，代表租赁点j该时段不需要调度。
Figure BDA0002643418020000092
Figure BDA0002643418020000093
(19)、(20)分别定义第t个时段初第j个候选租赁点空闲的停车桩数Xj(t)、第t个时段末第j个候选租赁点可以提供的空闲的停车桩数，Qj(t)为第t个时段第j个候选租赁点可以提供的自行车数。
Figure BDA0002643418020000094
Figure BDA0002643418020000095
(21)式约束：任一时段，可为某需求点提供服务的租赁点，可提供的自行车数应不小于该需求点总的借车需求，(22)式约束任一时段需求点范围内的租赁点得满足到该需求点总的还车需求，aij＝1表示第i个需求点可以由第j个候选租赁点服务，否则为0，Qi(t)、Di(t)分别为第t时段候选租赁点服务半径内需求点i的自行车出行发生量、出行吸引量。
Figure BDA0002643418020000096
Figure BDA0002643418020000097
(23)、(24)式分别约束任一时段各个需求点在某个租赁点的借车数之和应不大于该租赁点可以提供租赁的自行车数Pj(t)、任一时段到各个需求点在某个租赁点的还车数之和应不大于该租赁点可以提供还车的空闲停车桩数Qj(t)。
Figure BDA0002643418020000101
Figure BDA0002643418020000102
Figure BDA0002643418020000103
Figure BDA0002643418020000104
Figure BDA0002643418020000105
Figure BDA0002643418020000106
(25)约束每个建设的租赁点最少需要分配的自行车数，(26)、(27)约束只有建设的租赁点才分配自行车和停车桩，(28)式为候选租赁点是否建设租赁点的0-1约束，(29)式为部分决策变量的非负约束，(30)保证系统的鲁棒性及弹性，限制各租赁点的停车桩数大于其所能拥有的最多自行车数，确保车有所停，且其差值处于一个合适的范围；其中，α为各建设租赁点统计得出最少需要分配的自行车数，M为足够大的正整数，yi为候选租赁点选为建设租赁点的决策变量，yi＝1表示选为建设租赁点，否则yi＝0，η1为停车桩数多于自行车数的下限(本实施例取0.1)，η2为停车桩数多于自行车数的上限(本实施例取0.3)。
Figure BDA0002643418020000107
(31)式约束两个租赁点间距不能过小，否则可能重复建设，增大成本，其中，djj′为第j个租赁点到第j′个租赁点的距离，dmin为租赁点间最小距离。
Figure BDA0002643418020000108
(32)式是为了保证待建自行车租赁点的服务水平，约束只有借、还车总数超过某一定值时才允许在该候选租赁点建自行车租赁点，否则不允许建，ω为自行车租赁点服务能力下限。
步骤二规划了在确定了待建租赁点和各点的调配量的情况下，规划调度车辆的路线安排和分配，使得总运输成本最小。当步骤一最优后，即得到要建设的租赁点及相应调配量，然后第二阶段就根据第一阶段确定的决策变量，寻求最优方案，安排调度车辆路线，(2)式包括固定成本和可变成本这两个基本的部分组成，满足约束条件：
Figure BDA0002643418020000111
Figure BDA0002643418020000112
Figure BDA0002643418020000113
Figure BDA0002643418020000114
xjj′v＝1或xjj′v＝0 (37)
ev＝1或ev＝0 (38)
式(33)约束运输车辆的数量；(34)限制调度车的运输容量；(35)和(36)表示各站点都被服务，且一辆车仅服务一次；(37)表示车辆v为租赁点j调度服务的决策变量，车辆v在租赁点j′结束调度工作后，再到租赁点j进行调度，则xjj′v＝1，否则xjj′v＝0；(38)表示运输车辆v运输路径的决策变量。上述模型中的j,j′∈J1(J1为待建设的租赁点，即yj)，Cj(t)由步骤一规划决策确定。
实施例2
如图3所示，现拟在规划区域建设一个公共自行车租赁系统，投资总额为200万元，先根据该规划区域居民的出行需求确认了10个自行车需求点，并依据这些需求点确定了20个候选租赁点的位置。根据具体情况设置相关常量：服务半径C＝400m，正整数M＝10000，每个自行车租赁点的固定建设成本g＝50000元，每个自行车租赁点最少需要分配的自行车数α＝15辆，每辆自行车的购买成本f1＝300元，每个停车桩的安装成本f2＝2000元，出行者的步行速度v1＝1.4m/s，出行者的骑车速度v2＝5m/s，调度车辆总数V＝2辆，车辆单位距离运行成本p＝2元/公里，每辆运输车辆使用的固定成本r＝40元，一辆调度车辆的运输容量Q＝100辆。
候选租赁点和需求点之间的距离表如表1所示。根据租赁点与需求点之间的距离以及租赁点的服务半径C可得每个需求点所对应的候选租赁点，如表2所示。
表1租赁点到需求点的距离(m)
Figure BDA0002643418020000121
表2需求点对应的候选租赁点
Figure BDA0002643418020000131
时段1(7点—9点)各个需求点的公共自行车租借需求如表3所示，并依次统计其他时段(2-6时段)的租借/还车需求量，分别如表4至表8所示。
表3时段1(7点至9点)公共自行车租/还量
Figure BDA0002643418020000132
注：O1表示时段1的借车需求总量，D1表示时段1的还车需求总量
表4时段2(9点至11点)公共自行车租/还量
Figure BDA0002643418020000133
Figure BDA0002643418020000141
注：O2表示时段2的借车需求总量，D2表示时段2的还车需求总量
表5时段3(11点至13点)公共自行车租/还量
Figure BDA0002643418020000142
注：O3表示时段3的借车需求总量，D3表示时段3的还车需求总量
表6时段4(13点至15点)公共自行车租/还量
Figure BDA0002643418020000143
Figure BDA0002643418020000151
注：O4表示时段4的借车需求总量，D4表示时段4的还车需求总量
表7时段5(15点至17点)公共自行车租/还量
Figure BDA0002643418020000152
注：O5表示时段5的借车需求总量，D5表示时段5的还车需求总量
表8时段6(17点至19点)公共自行车租/还量
Figure BDA0002643418020000153
Figure BDA0002643418020000161
注：O6表示时段6的借车需求总量，D6表示时段6的还车需求总量
运用LINGO软件编程对目标函数(1)、(2)求解，目标函数(1)的约束条件为式(3)至式(32)，目标函数(2)的约束条件为式(33)至式(38)，运行程序求解得到该规划区域内居民最短的总出行时间为4096021秒，运输成本为363.5元。得出应建设的租赁点如表9，共需建设13个租赁点，在各建设租赁点应分别分配的自行车数和停车桩数见表10，各租赁点各时段的调配量见表11，依据选址方案及租赁点和需求点之间的距离表可得到各建设的站点应服务的需求点和调度车辆路径，如图4所示，调度车辆依次经过的建设租赁点的编号路径为：2→4→6→7→16→17→14→18→19→20→11→8→9。
表9系统局部方案
Figure BDA0002643418020000162
注：表中0代表不建设，1代表建设
表10租赁点分配的自行车和停车桩数
Figure BDA0002643418020000163
表11各租赁点各时段的调度计划
Figure BDA0002643418020000171
上述建设租赁点布局和调度分配，能满足一天内各个时段该区域居民的出行需求，做到任一时段居民在其步行范围内的租赁点都能借到车和还出车，同时又使得规划区域内居民总出行时间最短。租赁点的建设数目为13，避免租赁点建设太多造成资源的浪费以及租赁点建设过少无法满足出行者的需求。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于有调度车的公共自行车系统布局规划方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：选择待建租赁点并设置各待建租赁点的自行车和停车桩数量，使规划区域内所有出行者总出行时间最小；
S1.1：根据需求点i与租赁点j之间的距离dij以及租赁点的服务半径得到每个需求点i对应的候选租赁点；
S1.2：将从7点至19点的居民出行时间划分为六个时间段t＝{1,2,3,4,5,6}，并分别统计六个时间段内各个需求点i对公共自行车租借/还车需求量；
S1.3：在候选租赁点的集合J中选择部分作为建设租赁点：建立包括起始需求点i到租赁点j的时间、租赁点j到租赁点j′的时间和租赁点j′到目的需求点i′的时间的目标函数：
Figure FDA0002643418010000011
S1.4：为各建设租赁点分配合适的自行车数Bike(j)和停车桩数ParkPile(j)；
S2：规划调度车辆v的调配量与路线，使得总运输成本最小；
S2.1：确定各建设租赁点各时段所需的自行车调配量；
S2.2：安排调度车辆路线，建立包括固定成本和可变成本的目标函数：
Figure FDA0002643418010000012
其中，I(i、i′∈I)为需求点的集合，J(j、j′∈J)为候选租赁点的集合，J1(j、j′∈J)为建设的租赁点集合，车场编号定为0，T(t∈T)为各个时段的集合；Biji′(t)表示第t个时段需求点i到需求点i′的出行者在候选租赁点j的借车数，Rij′i′(t)表示第t个时段需求点i到需求点i′的出行者在候选租赁点j′的还车数，Eijj′i′(t)表示第t个时段需求点i到需求点i′的出行者在候选租赁点j所借的自行车中还到候选租赁点j′的自行车数，dij为第i个需求点到第j个租赁点的距离，djj′为第j个租赁点到第j′个租赁点的距离，di′j′为第i′个需求点到第j′个租赁点的距离，v1为出行者的步行速度，v2为出行者的骑车速度；调度车辆编号为v(v∈V)，p为调度车辆单位距离运行成本，r为每辆调度车辆使用的固定成本，m、n为常数，分别表示调度车辆和建设租赁点的数量；xjj′v为调度车辆为建设租赁点调度服务的决策变量，调度车辆v在租赁点j′结束调度工作后，再到租赁点j进行调度，则xjj′v＝1，否则xjj′v＝0；ev为调度车辆运输路径的决策变量，调度车辆v若被使用，则ev＝1，否则ev＝0。
2.根据权利要求1所述的公共自行车系统布局规划方法，其特征在于，所述公共自行车租借/还车需求量由t时段候选租赁点服务半径内需求点i的自行车出行发生量Qi(t)和出行吸引量Di(t)决定：
Figure FDA0002643418010000021
其中，Pj(t)为第t个时段第j个候选租赁点可以提供的自行车数，Qj(t)为第t个时段第j个候选租赁点可以提供的自行车数，aij＝1表示第i个需求点可以由第j个候选租赁点服务，否则为0。
3.根据权利要求2所述的公共自行车系统布局规划方法，其特征在于，所述候选租赁点只能为其服务半径内的需求点提供服务，有
Figure FDA0002643418010000022
其中，d0表示出行者步行距离上限。
4.根据权利要求3所述的公共自行车系统布局规划方法，其特征在于，所述候选租赁点选出的建设租赁点最少有一个需求点作为其服务对象，每一个需求点也至少有一个建设租赁点为其服务：
Figure FDA0002643418010000023
其中，yj为候选租赁点j是否建设租赁点的决策变量，是则yj＝1，否则为0。
5.根据权利要求3所述的公共自行车系统布局规划方法，其特征在于，所述需求点i到需求点i′的出行者在一个候选租赁点的借、还自行车数分别为该候选租赁点还到其他候选租赁点自行车数之和、其他候选租赁点还到该候选租赁点自行车数之和：
Figure FDA0002643418010000031
Figure FDA0002643418010000032
6.根据权利要求1所述的公共自行车系统布局规划方法，其特征在于，所述自行车数Bike(j)和停车桩数ParkPile(j)的约束条件有：
Figure FDA0002643418010000033
其中，α为各建设租赁点统计得出最少需要分配的自行车数，M为足够大的正整数，yi为候选租赁点选为建设租赁点的决策变量，yi＝1表示选为建设租赁点，否则yi＝0。
7.根据权利要求6所述的公共自行车系统布局规划方法，其特征在于，在各建设租赁点的所述停车桩数ParkPile(j)大于其所能拥有的最多自行车数Bike(j)，保证系统的鲁棒性及弹性：
Figure FDA0002643418010000034
其中，Pj(t)为第t个时段第j个候选租赁点可以提供的自行车数，η1为停车桩数多于自行车数的下限，η2为停车桩数多于自行车数的上限。
8.根据权利要求1所述的公共自行车系统布局规划方法，其特征在于，所述各建设租赁点各时段所需的自行车调配量Cj(t)为：
Figure FDA0002643418010000035
其中，Pj(t)第t个时段第j个候选租赁点可以提供的自行车数，当Cj(t)<0时，代表租赁点j应调出的公共自行车数量为|Cj(t)|，当Cj(t)＝0时，代表租赁点j该时段不需要调度。
9.根据权利要求8所述的公共自行车系统布局规划方法，其特征在于，所述各建设租赁点都要被调度车辆服务，且一辆调度车仅服务一次：
Figure FDA0002643418010000041
10.根据权利要求1或9所述的公共自行车系统布局规划方法，其特征在于，所述调度车辆v的运输容量Q满足：
Figure FDA0002643418010000042
其中，Cj(t)表示各建设租赁点各时段所需的自行车调配量。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112665596A (zh) * 2020-12-29 2021-04-16 哈尔滨理工大学 一种基于自行车位置数据下的人群移动轨迹算法
CN113743797A (zh) * 2021-09-08 2021-12-03 北京化工大学 基于大数据的无桩共享单车运营调度策略优化方法及系统
CN115409536A (zh) * 2022-07-21 2022-11-29 浙江本源质品信息科技股份有限公司 一种校园人员流量适配站点调度方法及系统
CN112927058B (zh) * 2021-04-06 2023-10-03 徐州工程学院 一种基于用户需求的城市公共自行车租赁点布局及调度方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106952414A (zh) * 2016-01-07 2017-07-14 覃鹏 一种针对高峰期公共自行车租赁点选址布局方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106952414A (zh) * 2016-01-07 2017-07-14 覃鹏 一种针对高峰期公共自行车租赁点选址布局方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
QUCHEN AND TINGYUAN SUN: "A model for the layout of bike stations in public bike-sharing systems", JOURNAL OF ADVANCED TRANSPORTATION, pages 1 - 17 *
叶丽霞: "城市公共自行车调度系统研究", 中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅱ辑, no. 6, pages 4 *
潘媛媛;窦万峰;: "公共自行车系统规划方法研究", 南京师范大学学报(工程技术版), no. 01 *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112665596A (zh) * 2020-12-29 2021-04-16 哈尔滨理工大学 一种基于自行车位置数据下的人群移动轨迹算法
CN112927058B (zh) * 2021-04-06 2023-10-03 徐州工程学院 一种基于用户需求的城市公共自行车租赁点布局及调度方法
CN113743797A (zh) * 2021-09-08 2021-12-03 北京化工大学 基于大数据的无桩共享单车运营调度策略优化方法及系统
CN113743797B (zh) * 2021-09-08 2023-08-04 北京化工大学 基于大数据的无桩共享单车运营调度策略优化方法及系统
CN115409536A (zh) * 2022-07-21 2022-11-29 浙江本源质品信息科技股份有限公司 一种校园人员流量适配站点调度方法及系统
CN115409536B (zh) * 2022-07-21 2023-09-15 浙江本源质品信息科技股份有限公司 一种校园人员流量适配站点调度方法及系统

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