[發(fā)明專利]一種基于多層次分區(qū)的公共自行車高峰期調(diào)度方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610039835.7
• 申請日: 2016-01-21
• 公開（公告）號: CN105719083A
• 公開（公告）日: 2016-06-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬瑩瑩;秦筱然;葉欽海
• 申請（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06;G06Q30/06;G06N3/12
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245
• 代理人: 羅觀祥

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及公共自行車調(diào)度的技術(shù)領(lǐng)域，尤其是指一種基于多層次分區(qū)的公共自行車高峰期調(diào)度方法。

背景技術(shù)

公共自行車的租借在時(shí)間分布上存在明顯的高峰期，工作日早高峰和晚高峰的租借量遠(yuǎn)大于其他時(shí)段的租借量，工作日高峰期的用戶量極有可能導(dǎo)致設(shè)施供給無法滿足高使用需求的情況。而在空間分布上具有潮汐現(xiàn)象，同類型租賃點(diǎn)的租借規(guī)律相同，住宅類公共自行車租賃點(diǎn)工作日高峰期多為基家出行，因此呈現(xiàn)明顯租車高峰，而晚高峰即為還車高峰。靠近就業(yè)區(qū)域公建類租賃點(diǎn)則相反。盡管公共自行車租賃點(diǎn)規(guī)劃依據(jù)需求預(yù)測而定，但設(shè)施限制和借還需求的不匹配仍衍生出公共自行車調(diào)度問題，以期通過調(diào)度最大限度滿足居民的使用需求。

目前公共自行車調(diào)度通過臨界閾值警告方式，實(shí)時(shí)每一個(gè)服務(wù)點(diǎn)的車輛狀況，當(dāng)服務(wù)點(diǎn)的現(xiàn)存可用自行車數(shù)量臨近飽和或非常少時(shí)，根據(jù)系統(tǒng)設(shè)置的空位和滿溢閾值，發(fā)出預(yù)警信息,提示系統(tǒng)調(diào)度員進(jìn)行調(diào)度,調(diào)度員向相關(guān)工作人員發(fā)出調(diào)度指令，進(jìn)行車輛調(diào)配。這種調(diào)度方式的問題在于，臨近閾值時(shí)發(fā)出調(diào)度指令，但調(diào)度方案臨時(shí)確定，無法保證其路徑最優(yōu)。而距離較遠(yuǎn)的調(diào)度往往受到高峰期擁堵影響，無法保證調(diào)度效率和及時(shí)性。

公共自行車系統(tǒng)對于世界上大多數(shù)城市來說仍是新興的交通方式，國外針對其的集中研究也是從21世紀(jì)初左右才開始的，主要的研究文獻(xiàn)與第三代公共自行車系統(tǒng)的發(fā)展同步進(jìn)行，主要集中在系統(tǒng)的發(fā)展特征、使用效果、面臨的問題及優(yōu)化改善幾方面；國內(nèi)對公共自行車的研究相對國外更晚，研究內(nèi)容也零零散散，其中運(yùn)營調(diào)度問題的研究主要表現(xiàn)如下：劉登濤等選擇將動(dòng)態(tài)車輛轉(zhuǎn)運(yùn)問題轉(zhuǎn)化為靜態(tài)車輛車輛轉(zhuǎn)運(yùn)問題，以運(yùn)輸成本最少為目標(biāo)，經(jīng)公共自行車系統(tǒng)調(diào)度模型優(yōu)化后調(diào)度車輛行駛路程比優(yōu)化前減少50％。劉祖鵬等將貨郎擔(dān)問題運(yùn)用到公共自行車的動(dòng)態(tài)調(diào)度問題中來，其首先收集有供給的租賃點(diǎn)處的公共自行車，然后再將收集到的自行車發(fā)放到有需求的租賃點(diǎn)處，最終通過上述兩個(gè)步驟得到自行車的最優(yōu)調(diào)度路徑。董紅召，趙敬洋等以最大化租賃點(diǎn)的滿意度為目標(biāo)建立了公共慢行系統(tǒng)調(diào)度的模型，并采用了滾動(dòng)時(shí)域調(diào)度算法針對公共自行車的主要特點(diǎn)，即時(shí)間和空間不均衡問題進(jìn)行了求解，最終實(shí)現(xiàn)了公共自行車系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)調(diào)度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)和不足，提供一種基于多層次分區(qū)的公共自行車高峰期調(diào)度方法，保證調(diào)度及時(shí)有效。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所提供的技術(shù)方案為：一種基于多層次分區(qū)的公共自行車高峰期調(diào)度方法，包括以下步驟：

1)選定研究范圍，采集基礎(chǔ)資料，包括規(guī)劃資料、各租賃點(diǎn)的設(shè)施資料、需求資料，其中，所述規(guī)劃資料包括規(guī)劃租賃點(diǎn)位置、各租賃點(diǎn)規(guī)劃配備車輛數(shù)和租賃點(diǎn)用地性質(zhì)類型，該租賃點(diǎn)用地性質(zhì)類型主要分為交通樞紐、公交中途站、公建商業(yè)類、居住類和休閑類五類；所述各租賃點(diǎn)的設(shè)施資料指實(shí)際鎖車樁數(shù)；所述需求資料指該租賃點(diǎn)早晚高峰短時(shí)段內(nèi)公共自行車相對準(zhǔn)確的借還量，一般記借車量為公共自行車出行發(fā)生量，為正值，而還車量為出行吸引量，為負(fù)值；

2)確定上層調(diào)度區(qū)域，分析各租賃點(diǎn)鎖車樁數(shù)和借還需求關(guān)系，通過各點(diǎn)間車輛流動(dòng)關(guān)聯(lián)度將周圍租賃點(diǎn)納入調(diào)度區(qū)域，直至上層調(diào)度區(qū)域內(nèi)為公共自行車高峰期主要流動(dòng)范圍；

3)在調(diào)度區(qū)域內(nèi)進(jìn)行小區(qū)劃分，根據(jù)各租賃點(diǎn)高峰期運(yùn)營數(shù)據(jù)，結(jié)合聚類分析和人工調(diào)整方法進(jìn)行小區(qū)劃分和編號；

4)確定區(qū)間調(diào)度方案：根據(jù)步驟3)的小區(qū)劃分結(jié)果，統(tǒng)計(jì)各小區(qū)高峰期短時(shí)段內(nèi)總需求量以及小區(qū)各租賃點(diǎn)中最早的時(shí)間要求，代入調(diào)度模型中計(jì)算得到區(qū)間調(diào)度方案；

5)確定區(qū)內(nèi)固定調(diào)度方案：根據(jù)各小區(qū)區(qū)內(nèi)租賃點(diǎn)的分布和道路條件，利用最短路模型進(jìn)行區(qū)內(nèi)固定調(diào)度路線的確定，并結(jié)合小區(qū)內(nèi)各租賃點(diǎn)的短時(shí)段需求量確定區(qū)內(nèi)調(diào)度方案；

6)結(jié)合區(qū)間和區(qū)內(nèi)調(diào)度方案制定高峰期整體方案。

在步驟2)中，分析確定上層調(diào)度區(qū)域的主要步驟包括：

2.1)判斷各租賃點(diǎn)的高峰期每10分鐘需求量和其鎖車樁數(shù)量的差異，若差值超過鎖車樁數(shù)量的一半，則將其作為供不應(yīng)求的調(diào)度需求點(diǎn)；

2.2)通過公共自行車借還刷卡數(shù)據(jù)或預(yù)約數(shù)據(jù)，得到調(diào)度需求點(diǎn)主要自行車流向租賃點(diǎn)或自行車吸引租賃點(diǎn)，將其納入上層調(diào)度區(qū)域內(nèi)；

2.3)判斷調(diào)度區(qū)域內(nèi)租賃點(diǎn)互為主要吸引、發(fā)生租賃點(diǎn)，即流入和流出調(diào)度區(qū)域的公共自行車較少時(shí)，停止納入新租賃點(diǎn)；

2.4)判斷調(diào)度區(qū)域內(nèi)租賃點(diǎn)個(gè)數(shù)，較多則剔除部分租借關(guān)聯(lián)度較低的租賃點(diǎn)，最終確定調(diào)度區(qū)域范圍；

在步驟3)中，小區(qū)劃分的主要步驟包括：