一种基于有调度车的公共自行车系统布局规划方法技术方案

一种基于有调度车的公共自行车系统布局规划方法，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。本发明专利技术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。

【技术实现步骤摘要】
一种基于有调度车的公共自行车系统布局规划方法
本专利技术属于交通运输
，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。
技术介绍
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，《Ahublocationinventorymodelforbicyclesharingsystemdesign:Formulationandsolution》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。《Solvingastaticrepositioningprobleminbike-sharingsystemsusingiteratedtabusearch》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。
技术实现思路
针对上述存在的技术问题，本专利技术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。本专利技术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：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：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：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：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：且i≠i′；且j≠j′；且i≠i′；且j≠j′；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：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：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：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该本文档来自技高网...

【技术保护点】
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：/nS1：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；/nS1.1：根据需求点i与租赁点j之间的距离d

【技术特征摘要】
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：



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：



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：



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...

【专利技术属性】
技术研发人员：邵卿，颜泽玲，陈清化，王熙杰，李一龙，王慧晶，戴开勋，田宇璐，程钢，王艳艳，张芬香，葛婷婷，
申请(专利权)人：湖南铁路科技职业技术学院，
类型：发明
国别省市：湖南;43