[发明专利]一种基于多层次分区的公共自行车高峰期调度方法

说明书

技术领域

本发明涉及公共自行车调度的技术领域，尤其是指一种基于多层次分区的公共自行车高峰期调度方法。

背景技术

公共自行车的租借在时间分布上存在明显的高峰期，工作日早高峰和晚高峰的租借量远大于其他时段的租借量，工作日高峰期的用户量极有可能导致设施供给无法满足高使用需求的情况。而在空间分布上具有潮汐现象，同类型租赁点的租借规律相同，住宅类公共自行车租赁点工作日高峰期多为基家出行，因此呈现明显租车高峰，而晚高峰即为还车高峰。靠近就业区域公建类租赁点则相反。尽管公共自行车租赁点规划依据需求预测而定，但设施限制和借还需求的不匹配仍衍生出公共自行车调度问题，以期通过调度最大限度满足居民的使用需求。

目前公共自行车调度通过临界阈值警告方式，实时每一个服务点的车辆状况，当服务点的现存可用自行车数量临近饱和或非常少时，根据系统设置的空位和满溢阈值，发出预警信息,提示系统调度员进行调度,调度员向相关工作人员发出调度指令，进行车辆调配。这种调度方式的问题在于，临近阈值时发出调度指令，但调度方案临时确定，无法保证其路径最优。而距离较远的调度往往受到高峰期拥堵影响，无法保证调度效率和及时性。

公共自行车系统对于世界上大多数城市来说仍是新兴的交通方式，国外针对其的集中研究也是从21世纪初左右才开始的，主要的研究文献与第三代公共自行车系统的发展同步进行，主要集中在系统的发展特征、使用效果、面临的问题及优化改善几方面；国内对公共自行车的研究相对国外更晚，研究内容也零零散散，其中运营调度问题的研究主要表现如下：刘登涛等选择将动态车辆转运问题转化为静态车辆车辆转运问题，以运输成本最少为目标，经公共自行车系统调度模型优化后调度车辆行驶路程比优化前减少50％。刘祖鹏等将货郎担问题运用到公共自行车的动态调度问题中来，其首先收集有供给的租赁点处的公共自行车，然后再将收集到的自行车发放到有需求的租赁点处，最终通过上述两个步骤得到自行车的最优调度路径。董红召，赵敬洋等以最大化租赁点的满意度为目标建立了公共慢行系统调度的模型，并采用了滚动时域调度算法针对公共自行车的主要特点，即时间和空间不均衡问题进行了求解，最终实现了公共自行车系统的动态调度。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点和不足，提供一种基于多层次分区的公共自行车高峰期调度方法，保证调度及时有效。

为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：一种基于多层次分区的公共自行车高峰期调度方法，包括以下步骤：

1)选定研究范围，采集基础资料，包括规划资料、各租赁点的设施资料、需求资料，其中，所述规划资料包括规划租赁点位置、各租赁点规划配备车辆数和租赁点用地性质类型，该租赁点用地性质类型主要分为交通枢纽、公交中途站、公建商业类、居住类和休闲类五类；所述各租赁点的设施资料指实际锁车桩数；所述需求资料指该租赁点早晚高峰短时段内公共自行车相对准确的借还量，一般记借车量为公共自行车出行发生量，为正值，而还车量为出行吸引量，为负值；

2)确定上层调度区域，分析各租赁点锁车桩数和借还需求关系，通过各点间车辆流动关联度将周围租赁点纳入调度区域，直至上层调度区域内为公共自行车高峰期主要流动范围；

3)在调度区域内进行小区划分，根据各租赁点高峰期运营数据，结合聚类分析和人工调整方法进行小区划分和编号；

4)确定区间调度方案：根据步骤3)的小区划分结果，统计各小区高峰期短时段内总需求量以及小区各租赁点中最早的时间要求，代入调度模型中计算得到区间调度方案；

5)确定区内固定调度方案：根据各小区区内租赁点的分布和道路条件，利用最短路模型进行区内固定调度路线的确定，并结合小区内各租赁点的短时段需求量确定区内调度方案；

6)结合区间和区内调度方案制定高峰期整体方案。

在步骤2)中，分析确定上层调度区域的主要步骤包括：

2.1)判断各租赁点的高峰期每10分钟需求量和其锁车桩数量的差异，若差值超过锁车桩数量的一半，则将其作为供不应求的调度需求点；

2.2)通过公共自行车借还刷卡数据或预约数据，得到调度需求点主要自行车流向租赁点或自行车吸引租赁点，将其纳入上层调度区域内；

2.3)判断调度区域内租赁点互为主要吸引、发生租赁点，即流入和流出调度区域的公共自行车较少时，停止纳入新租赁点；

2.4)判断调度区域内租赁点个数，较多则剔除部分租借关联度较低的租赁点，最终确定调度区域范围；

在步骤3)中，小区划分的主要步骤包括：