有桩自行车共享系统吞吐率的近似模型及算法

通过探讨用户需求和骑行时间不确定的有桩自行车共享系统(docked bike-sharing system,DBSS)建立吞吐率的近似模型及算法。一个具有固定自行车数量的DBSS可视为封闭的排队网络,每个站点都是有限的M/M/1队列,由此建立了DBSS吞吐率的近似模型及其算法。该算法不仅能够计算道路上期望的自行车数量、骑行时间、车站的期望库存及停留时间,还能计算最优自行车投放量,即吞吐率最大值对应的最小的自行车投放量。同时,给出了给定用户需求、路由矩阵和车桩分配下站点自行车集聚与空缺的判断方法。将该近似算法在真实的DBSS中进行了应用。结果表明,随着自行车投放量的增加,系统吞吐率呈阶梯形递增但存在上限;自行车投放量一旦超过最优数量将产生闲置,并且自行车集聚与空缺站点分布也将固定。

大数据驱动的大型自行车共享系统及其站点车辆再平衡研究

近年来,大数据、云计算与物联网为复杂系统的组织与管理提供了有力的新型信息化技术,并引起了企业的组织架构与运营机制的多方面变化.基于此,本文首先针对大数据驱动的大型自行车共享系统构建了一个新的随机模型,既表达了大数据的重要作用,又描述了大型自行车共享系统的运营过程,特别是使用卡车对各个站点自行车的再平衡.其次,本文提出了一种研究大数据驱动的大型自行车共享系统的平均场极限理论,包括利用平均场理论建立非时齐的排队系统,由非时齐的排队系统建立系统的平均场方程组;给出了经验测度过程(empirical measure process)的非线性生灭过程,提出了分段结构下生灭过程的固定点的有效算法,由此能够计算每个站点稳态平均自行车数;用数值算例分析了每个站点稳态平均自行车数是如何依赖于自行车共享系统中的一些关键参数的.基于此,本文对大数据在大型自行车共享系统中所引起的物理效应进行了建模分析,从而为大型自行车共享系统的随机分析提供了一个极有研究潜力的重要发展方向.

大型自行车共享系统的平均场极限理论与排队模型研究

人口的快速增长与空间的高度城市化带来了汽车尾气污染等环境污染问题,这已成为影响社会可持续发展的主要制约因素。基于此,近十年来自行车共享系统在世界多个国家的许多重要城市获得了高度重视并取得了迅速发展。然而,相比于自行车共享系统的快速发展,其相关研究却并未取得较大进展,主要原因在于它是一个大型的复杂系统,涉及密集的城市交通、异构的运营环境、多重的顾客偏好选择以及多渠道的收益管理等多种关联因素。在这种背景下,本文建立了一个通用的大型自行车共享系统,并提出了一种基于平均场极限理论与非时齐排队模型相结合的有效随机模型分析方法,包括利用平均场理论建立了非时齐排队系统、构建了经验测度过程(Empirical measure process)的非线性生灭过程、给出了分段结构下生灭过程的固定点的"几何之和"算法以及提供了问题站点稳态概率的数值计算等等。本文为研究大型自行车共享系统的随机模型提供了一个重要的发展途径,并有望能够用于分析更加一般的大型自行车共享系统。

求解自行车共享系统静态再平衡问题的单亲遗传算法

自行车共享系统具有改善城市交通出行结构,减少交通污染等优点。各站点自行车数量相对平衡对于提高共享系统的利用率非常重要,自行车共享系统再平衡问题应运而生。该问题属于NP难问题。2017,年Fábio等提出求解单车多访问静态再平衡问题的ILS算法,获得了较好的结果,但是该算法结构较为复杂,修复算子耗费大量时间,且修复后得到劣质解的概率较大,影响了优化结果。针对该问题,提出基于单亲遗传算法的求解方法P-SMSBR,设计了较为简练的优化过程,运用十进制编码表示运载车路径方案,引入7种变异算子参与演化,并采用精英策略增强算法的搜索能力。利用大量模拟数据和真实数据对算法性能进行测试,实验结果表明,P-SMSBR算法具有较好的优化效果,能够在较短的时间内获得较ILS算法更短的运载车路径方案,且随着站点数的增多,P-SMSBR算法优势更加显著,是一种求解自行车共享系统静态再平衡问题的有效方法。

基于自行车共享系统静态再平衡问题的分支定界算法

自行车共享系统是一种交通系统,允许用户在分散在城市各处的众多自动租车点之一租用一辆自行车,使用它们进行短途旅行,并在任何站点返回。良好的服务质量是建立在再平衡操作基础上完成的,具体形式表现在将自行车从一些车站移走,并将它们转移到其他车站。为了提高服务质量,研究了静态情况下的再平衡车辆路径问题,即车辆在各车站之间进行往返,以将其返回到所期望的站点,而且每一个站只能访问一次。这个问题类似于有额外限制出行的推销员的问题。其目的是找到一种最优的车辆调度方法,使车站在不平衡状态下的总等待时间最小化。首先建立相关模型,提出使用下界和上界。这些边界用于分支定界算法进行计算,得出最优解。为了验证方法可行性,对大量实例进行了计算实验,得到的结果表明了该方法的有效性。

自行车共享系统中的短时出租量预测方法

自行车共享系统目前存在的主要问题是高峰时段用户租存车困难,实时监控不能很好地解决。为提高公共自行车的利用率,提出一种预测模型,可以预测未来期间将从每个站点集群租出的自行车数量,提前执行重新分配。通过双因素聚类算法对站点进行聚类,考虑时间、天气、温度和风速的因素,预测整个城市公共自行车的出租量,通过变异系数函数计算每个集群所占整体的比例,预测每个集群的出租量。利用纽约市花旗自行车系统的出行数据和纽约市的气象数据进行检测,与GBRT、历史平均法及LSTM进行比较,验证了该模型的有效性。

自行车共享交通系统发展与对策分析

自行车共享交通系统提高了自行车的利用率,可改善城市交通出行结构,缓解交通拥挤,减少交通污染,有利于低碳高品质城市的实现和城市交通可持续发展战略的实施。在对自行车共享交通系统及其国内外发展历程、现状分析研究的基础上,指出现状条件下自行车共享交通系统的具体实施障碍,并为我国自行车共享交通系统的发展提供相关建议。

共享自行车系统动态调度时间域的获取方法

共享自行车系统(Bicycle Sharing System,BSS)调度时机的确定是影响BSS服务质量和调度成本的重要因素.综合考虑调度基准阈值、服务点的自行车周转率及租还量差异时变特性,建立了BSS服务点运行状态的自流动模型.基于自流动模型,提出了BSS服务点调度时机的动态调度时间域获取方法,包括判断服务点空/满位的车容比动态阈值的计算,以及根据BSS服务点调入/调出自行车的需求而获取的正/负调度时间域算法.最后,根据杭州锁桩式BSS运行的2016年历史数据,以编号3758服务点为例,对车容比动态阈值和固定阈值获取的调度时间域及调度效果进行分析比较.结果表明,本文研究的动态调度时间域获取方法能够更精准地获取BSS的调度时机,在满足BSS调度服务质量情况下,可以减少调度频次、降低服务成本.

共享自行车系统调度区域的分形树自平衡划分算法

为了满足大型共享自行车系统(BSS)快速响应调度的需求并降低调度成本,针对目前缺少调度区域合理划分研究的问题,提出BSS调度基于分形树的自平衡区域划分模型.该模型由具有自相似性结构的叶子级、枝节级和根级调度区域组成,给出衡量同级邻近区域租/还需求互补性的互平衡强度计算方法.根据分形树的自相似性特征,设计分形树自平衡区域划分算法(FSPA),包括考虑快速服务响应的分形树叶子级与枝节级调度区域范围计算方法和基于同级区域互平衡强度的自平衡区域划分动态聚类算法,将BSS周转率杠杆引入共协矩阵来实现自平衡区域聚类融合.以杭州市下沙地区锁桩式BSS运营历史数据为例,对构建模型方法进行实验验证,划分了具有分形树特征的三级自平衡调度区域.结果表明,采用自平衡区域划分方法,有助于实现区域内的自平衡,减少跨区调度次数和调度车行驶路程,可以有效地降低调度成本和提升BSS工作效率.

城市公共自行车服务系统的多学科探讨——一个典型的产品服务系统的案例对比研究

本文采用了一种多学科视角对四个城市的自行车共享系统案例进行了对比研究,论文针对自行车共享系统的整体设计、系统实施和可持续发展问题,讨论了设计、交通和商业管理在开发自行车共享系统中的作用,提出适合自行车共享系统的多学科研究策略理论,并运用产品服务系统设计、情境构建的方法对案例进行了重构和评估。

英国城市共享自行车系统应用前景和优化策略研究——以卡迪夫市为例

出于对全球气候变暖、能源安全以及石油价格不稳定性的担忧,使得世界各国的许多政策制定者和相关专家把目光转向于发展更具有可持续性和环境友好的交通方式,而发展共享自行车系统则成为了被广泛认同的城市可持续交通发展模式之一。通过对卡迪夫市中心区域的走访调研,发现该市在共享自行车的应用上有一定的前景,也伴随着一定的不足。文章将对其发展前景进行分析,并针对现有道路系统的欠缺之处提出改善性建议。

基于网络模型的城市公共自行车需求量预测研究

自行车共享系统逐渐出现在许多城市中,由于在不同时间和站点的自行车需求量(租/还量)不平衡,系统中各站点的自行车需要人工频繁地调整使其不断达到平衡状态,然而实时监控并不能很好地解决这个问题。因此,提出了一个基于网络图的预测模型,可以预测未来时间段内的某个站点自行车的需求量,提前对站点自行车进行分配。通过分层聚类算法对预测站点进行聚类,得到与其相关的站点簇,并对站点簇构建网络模型。最后,使用纽约(NYC)和华盛顿(D.C.)两个自行车共享系统的数据进行实验,并与基线法、历史平均法及ARIMA模型进行比较。结果发现同一簇的站点具有相似的使用模式,模型预测误差率不高于0.45,网络模型预测性能较好,且能够应用于不同城市的自行车共享系统。

共享单车与公共自行车,各自为政还是合作共赢?

为解决城市内部短程交通出行问题,自行车共享(bikesharing)计划自1965年在荷兰阿姆斯特丹起源,因其灵活、省时、低碳、低成本的出行特点,正逐渐成为主流公共交通选择。中国自2008年在杭州成功建设公共自行车系统以来,目前有接近300个公共自行车系统在运营。而自2016年下半年以来,共享单车横空出世,作为一种新形式的自行车共享系统,在短时间内迅速扩张,据粗略统计。

共享单车在国外

对中国年轻人来说,以摩拜单车和ofo为代表的无桩共享自行车平台,已成为健康出行的象征。其实,骑车出行作为一种健康环保的代步方式,在很多国家深得民众喜爱。如今,全球已有500多个城市配备了公共自行车租赁系统。共享单车在国外是什么状况呢?公共自行车系统起源于1965年的荷兰18世纪末,法国人西夫拉克发明了最早的自行车。