一种共享式自行车系统服务点容量规划方法技术方案

一种共享自行车系统服务点的容量规划方法，包括以下步骤：1)将最小服务周期按时间平均划分为若干个时间段，得到服务点基本容量：2)计算租还需求不平衡系数：3)计算净租还量不均衡系数：4)服务点最小容量计算。

A Capacity Planning Method for Service Points of Shared Bicycle System

A capacity planning method for shared bicycle system service points includes the following steps: 1) dividing the minimum service cycle into several time periods according to the average time, and obtaining the basic capacity of service points: 2) calculating the unbalanced coefficient of rent and repayment demand; 3) calculating the unbalanced coefficient of net rent and repayment; 4) calculating the minimum capacity of service points.

【技术实现步骤摘要】
一种共享式自行车系统服务点容量规划方法
本专利技术涉及一种共享式自行车系统服务点容量规划方法，属于智能交通领域。
技术介绍
城市共享式自行车系统(BicycleSharingSystem，BSS)分为锁桩式公共自行车和无锁桩式共享单车两种模式近年来自行车需求量规模性的增长给BSS带来了巨大挑战，然而，无论是无锁桩式共享单车系统的电子围栏还是锁桩式公共自行车系统的租赁站点，服务点都有容量的限制，容量过小，大部分租还需求得不到满足；容量过大，成本高、利用率低。因此，服务点容量科学规划是解决共享自行车系统服务点出现全空或全满的交通需求极端状态(简称：极态)的关键，构建适合于共享自行车系统服务点的容量规划方法，从而达到基本满足租还需求的条件下实现成本最小化。
技术实现思路
本专利技术要克服现有技术的上述缺点，提供一种共享自行车系统服务点的容量规划方法。本专利技术的一种共享自行车系统服务点的容量规划方法，包括以下步骤：1)将最小服务周期按时间平均划分为若干个时间段，得到服务点基本容量：城市共享式自行车系统建设初期，服务点容量规划往往依靠粗放的人工经验，或估算服务点附近建筑面积、人口密度简易规划。但是，实际租还需求往往存在较严重的时空不平衡现象，具体表现为景区、商业购物中心服务点节假日租还量明显高于普通工作日，而大型公交中转站服务点工作日的租还量明显高于节假日；景区、商业购物中心服务点9:00-10:00归还需求远远多于租借需求，17:00-19:00租借需求远远多于归还需求，而居民区服务9:00-10:00租借需求远远多于归还需求，17:00-19:00归还需求远远多于租借需求，存在明显的潮汐现象，即使采取人工调度也不一定能达到动态平衡的效果，导致部分服务点服务能力不足以满足用户需求，而其他服务点服务能力过剩。本专利技术要克服现有技术的上述缺点，提供一种共享自行车系统服务点的容量规划方法。将最小服务周期按时间平均划分为若干个时间段，t时刻某服务点共享自行车的数量等于t-1时刻自行车的数量加上t-1至t时间段内归还自行车的数量减去t-1至t时间段内租借自行车的数量，相应地，t时刻服务点空位数量等于t-1时刻空位数量加上t-1至t时间段内租借自行车的数量减去t-1至t时间段内归还自行车的数量，同时确保t时刻服务点共享自行车的数量和空位数量均大于等于0。得到服务点基本容量如下：式(1)中：C为某服务点的基本容量要求；为某服务点t时刻的空位数量为t时刻某服务点共享自行车的数量；Cren为某时段内租借共享自行车的数量；Cret为某时段内归还共享自行车的数量；2)计算租还需求不平衡系数：虽然单个服务点日租借总量和日归还总量大致相等，但是某时段内租借量和归还量相差较大，租还需求不平衡比较严重。针对全日每个时段租借量和归还量的差异，定义了租还需求不平衡系数Pd，描述BSS运行服务期间租借量和归还量的差异特征。式(2)、式(3)中：Pd为租还需求不平衡系数；T为取样量，等于BSS最小服务周期长度与取样时间段长度的比值；i为样本编号，i＝1、2、3…；为i样本的租还需求不平衡系数；为i样本服务时段内租借自行车的数量；为i样本服务时段内归还自行车的数量。3)计算净租还量不均衡系数：BSS运行服务最小周期内，以某服务点净租还量(|租借量-归还量|)在时间上的大小变化会呈现出不同的特征，按照净租还量高峰出现的次数分为：双峰型，净租还量在某两个时间点上非常集中，潮汐特性明显，典型的实例为上下班时段的租还高峰；全峰型，最小服务周期内净租还量都非常大，一般发生在节假日高成熟度开发地区附近的服务点；突峰型，位于城市公共娱乐、活动场所附近的服务点，有一个持续时间较短的突变的净租还量高峰；无峰型，基本无高峰时段，服务周期内净租还量都比较小。针对不同时段净租还量在时间上的不同分布类型，定义了净租还量不均衡系数Pnr，描述不同时段之间净租还量的分布特征。为了准确描述净租还量在时间上的不均衡特性，定义了如下2个参数：iCi为时间上相邻样本的净租还量差异，iiCgap为最小服务周期内加权净租还量差异。具体计算方法如下：①获取时间上相邻样本净租还量差异的平均值，Cave＝average(Ci).(6)②计算差异系数αi，③根据差异系数αi排序编码，以α5＜α3＜α1＜α7＜α4＜α6＜α2为例，编码如表1所示。αi越大，表示Ci与Cgve相差越大，即相邻样本净租还量差异与平均值相差越大，净租还量在时间上的升降趋势明显，需要重点保证满足用户需求，因此编码数设置越大。表1差异系数排序编码表④获得运行服务周期内加权净租还量差异Cgap，由此，净租还量不均衡系数Pnr为：4)服务点最小容量计算：改进服务点容量不仅需要满足该服务点的历史租还量，还要考虑容量限制等因素对实际租还需求的影响。租还需求不平衡系数描述了BSS运行服务时段租借量和归还量的差异特征，净租还量不均衡系数描述了不同时段之间净租还量的分布特征，两者对于基本容量具有独立性，并且这两个系数与基本容量同时较优时，服务点的容量规划才能达到最优，因而这两个系数与基本容量应是乘法关系。因此，服务点的最小容量应满足：Cmin＝C×Pnr×Pd.(10)式(10)中：Cmin服务点的最小容量应；C为某服务点的基本容量要求；Pnr租还量不均衡系数；Pd为租还需求不平衡系数。本专利技术的优点是：使用本专利技术的共享式自行车系统服务点容量规划方法，在服务点容量改进中能够满足所有租还需求，服务点利用率较高，不存在过度浪费现象，为共享自行车系统服务点容量规划提供了决策参考。附图说明图1是本专利技术方法的流程图。图2是龙翔桥服务点高峰期末采取调度曲线。图3是龙翔桥服务点高峰期采取调度曲线。具体实施方式下面结合附图进一步说明本专利技术的技术方案。为了准确描述共享自行车系统服务点的容量规划方法，定义了如下参数：1)C：C为某服务点的基本容量要求；为某服务点t时刻的空位数量；为t时刻某服务点共享自行车的数量；Cren为某时段内租借共享自行车的数量；Cret为某时段内归还共享自行车的数量；2)Pd：Pd为租还需求不平衡系数；3)T：T为取样量，等于BSS最小服务周期长度与取样时间段长度的比值；4)i：i为样本编号，i＝1、2、3…；为i样本的租还需求不平衡系数；为i样本服务时段内租借自行车的数量；为i样本服务时段内归还自行车的数量；5)Ci：Ci为时间上相邻样本的净租还量差异；6)Cgap：Cgap为最小服务周期内加权净租还量差异；7)αi：αi为计算差异系数；8)Pnr：Pnr净租还量不均衡系数Pnr。本专利技术的实施例为验证本专利技术的有效准确性，选取杭州市人工值守服务点龙翔桥作为实验研究对象，将施行人工值守前的租还数据作为实验数据。施行人工值守后，服务点的交通租还需求基本能达到随租随还的目标，因此将施行人工值守后的租还数据作为验证数据。(1)服务点容量规划选取施行人工值守前工作日/非工作日、正常天气、春/秋季共50天7：00-19：00的历史租还数据，并计算每30min的历史租还量平均值，具体如表1所示。表1施行人工值守前租还数据(龙翔桥服务点)将施行人工值守前的租还数据代入式(1)，获得服务点基本容量C＝39。由于早晚高峰(8:00-10:00、17:00-1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种共享自行车系统服务点的容量规划方法，包括以下步骤：1)将最小服务周期按时间平均划分为若干个时间段，得到服务点基本容量：最小服务周期按时间平均划分为若干个时间段，t时刻某服务点共享自行车的数量等于t‑1时刻自行车的数量加上t‑1至t时间段内归还自行车的数量减去t‑1至t时间段内租借自行车的数量，相应地，t时刻服务点空位数量等于t‑1时刻空位数量加上t‑1至t时间段内租借自行车的数量减去t‑1至t时间段内归还自行车的数量，同时确保t时刻服务点共享自行车的数量和空位数量均大于等于0；得到服务点基本容量如下：

【技术特征摘要】
1.一种共享自行车系统服务点的容量规划方法，包括以下步骤：1)将最小服务周期按时间平均划分为若干个时间段，得到服务点基本容量：最小服务周期按时间平均划分为若干个时间段，t时刻某服务点共享自行车的数量等于t-1时刻自行车的数量加上t-1至t时间段内归还自行车的数量减去t-1至t时间段内租借自行车的数量，相应地，t时刻服务点空位数量等于t-1时刻空位数量加上t-1至t时间段内租借自行车的数量减去t-1至t时间段内归还自行车的数量，同时确保t时刻服务点共享自行车的数量和空位数量均大于等于0；得到服务点基本容量如下：式(1)中：C为某服务点的基本容量要求；为某服务点t时刻的空位数量；为t时刻某服务点共享自行车的数量；Cren为某时段内租借共享自行车的数量；Cret为某时段内归还共享自行车的数量；2)计算租还需求不平衡系数：虽然单个服务点日租借总量和日归还总量大致相等，但是某时段内租借量和归还量相差较大，租还需求不平衡比较严重；针对全日每个时段租借量和归还量的差异，定义了租还需求不平衡系数Pd，描述BSS运行服务期间租借量和归还量的差异特征；式(2)、式(3)中：Pd为租还需求不平衡系数；T为取样量，等于BSS最小服务周期长度与取样时间段长度的比值；i为样本编号，i＝1、2、3···；为i样本的租还需求不平衡系数；为i样本服务时段内租借自行车的数量；为i样本服务时段内归还自行车的数量；3)计算净租还量不均衡系数：BSS运行服务最小周期内，以某服务点净租还量(|租借量-归还量|)在时间上的大小变化会呈现出不同的特征，按照净租还量高峰出现的次数分为：双峰型，净租还量在某两个时间点上非常集中，潮汐特性明显，典型的实例为上下班时段的租还高峰；全峰型，最小服务周期内净租还量都非常大，一般发生在节假日高成熟度开发地区...

【专利技术属性】
技术研发人员：董红召，方雅秀，章丽萍，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33