[发明专利]一种共享自行车系统交通需求极态溢出T-SIRH传播方法

权利要求书

1.一种共享自行车系统交通需求极态溢出T-SIRH传播方法，包括以下步骤

(1)BSS交通需求极态溢出传播特性分析；

将BSS运行过程中，某服务点因交通需求大导致服务点出现绝对空满位的状态定义为极态，将随着交通需求的持续增加，极态现象从极态服务点向区域内其他相邻服务点外延和传导的过程定义为极态溢出；当某服务点率先受容量限制发生极态现象，交通需求通过BSS网络在空间上实现“点线面”的辐射传播；为了准确描述交通需求的传播特性，定义了如下参数：

1)p：层数；以初始极态服务点为中心，圆面半径每增加100m，层数增加1；p＝1表示第一层；

2)s：服务点集合，s＝(s¹,s²,...,s^p)；s^p为第p层服务点集合，n为第p层服务点个数，为第p层第n个服务点；当p＝1，

3)所有传播方向；当p＝1，n＝1，

4)沿传播到的交通需求分配比重；为沿i₀传播到的交通需求分配比重；

5)沿在p和p'两层传播过程中，途中放弃接受服务的交通需求比例；为沿在第1-2层传播过程中，途中放弃接受服务的交通需求比例；

6)自身的交通需求；为自身的交通需求；

7)剩余交通需求；为剩余交通需求；

8)提供租还服务而满足自身的交需求；为提供租还服务而满足自身的交需求；

9)可提供租还服务的总量；为可提供租还服务的总量；

10)剩余交通需求传播到时，提供自行车租还服务而满足的交通需求；为剩余交通需求传播到时，提供自行车租还服务而满足的交通需求；

11)传播到的交通需求；为从传播到的交通需求；

交通需求从初始极态服务点沿BSS网络传播到周围其他服务点，交通需求传播路径为网状拓扑结构的交通路网，根据实际出行特性拟订交通需求传播路径；

从开始，沿着BSS网络经过第一层服务点进行一次交通需求分配，层数增加1，此时服务点编号为剩余交通需求将沿着第2层服务点继续向前传播，直到下一层服务点，完成又一次交通需求分配，层数继续增加1，依此类推，最终向各方向传播的交通需求都得到了满足；

根据交通需求传播特性，可推算出下一层服务点接收的剩余交通需求，从开始，依次推算不同方向各层服务点的剩余交通需求；

从式(1)和式(2)可以看出，交通需求从初始极态服务点向各相邻服务点传播过程中，若即服务点极态溢出至服务点，此时服务点也发生极态现象，随着剩余交通需求向各方向继续传播，BSS网络中多个服务点都将发生极态现象；同时，城市交通网路是复杂网络，城市交通具备复杂性；因此，极态现象沿BSS网络向周围服务点溢出过程与传染病在复杂网络上的传播过程相类似；

(2)建立T-SIRH传播方法；

将BSS网络中的服务点按照交通需求的大小分为4类：极态服务点，用I表示；受相邻I服务点交通需求影响可能发生极态现象的服务点，用S表示；极态服务点经人工调度转变成短期内不会受相邻I服务点影响而发生极态现象的服务点，用R表示；人工值守服务点，即永远不会发生极态现象的服务点，用H表示；λ为溢出概率，表示当S类服务点与I类服务点相邻时，极态现象从I溢出到S的概率；μ为恢复概率，表示I类服务点经人工调度暂时恢复为正常服务，变为R类服务点的概率；ν为失效概率，表示R类服务点因满足用户下一时段的租还需求后转变为S服务点的概率；ω为生成概率，表示某服务点因租还需求量大且时空不平衡而频繁出现极态现象，为满足用户需求，将该服务点设置为人工值守服务点的概率；T为传播时间，表示极态现象从一个服务点传播到相邻服务点所需时间，租/还车难传播时间各为一个常数值；h(Tt)为增益函数，表示Tt时刻人工值守服务点缓解极态现象的能力；用S(Tt)，I(Tt)，R(Tt)，H(Tt)分别表示Tt时刻处于S态、I态、R态、H态的服务点数量，建立T-SIRH方法：

(3)计算λ；

λ表示当S类服务点与I类服务点相邻时，S类服务点转变为I类服务点的概率，0≤λ≤1，其值越大，表示该服务点受相邻服务点租车需求的影响越大；当服务点与I类服务点相邻时，服务点间能否发生极态溢出，取决于某时段租车需求量、某时段起点时刻服务点自行车数量、服务点容量、放弃租借自行车的比例；

式中C_nd为某时段自行车的净租借需求量，

其中C_r为某时段自行车的归还需求量，

C_n为某时段自行车的租借需求量，

其中t和t’为某时段起止时刻，M为归还需求的时变函数，N为租借需求的时变函数；C_p为某时段起点时刻服务点自行车数量；L为某服务点无车可借时放弃租借自行车的用户比例；C_f为某服务点容量；C_s为向某服务点调入自行车的数量；

(4)计算μ；

μ表示I类服务点经人工调度恢复为正常服务，变为R类服务点的概率，0≤μ≤1，其值越大，表示调度方案对解决极态现象的效果越明显；影响其大小的主要因素有某时段净租借需求量、某时段起点时刻服务点自行车数量、调入量、服务点容量；租车需求量处于较大的持续时间越长，服务点恢复正常服务的概率则越小；当自行车管理中心采取调度相应措施，服务点的恢复能力则增强；

(5)计算ν；

ν表示R类服务点满足了下一时段净租车需求较大的需求后，从而再次转变为S服务点的概率，0≤ν≤1；影响其大小的主要因素有某时段起点时刻服务点自行车数量、某时段自行车的净租借需求量、锁桩数量；下一时段净租车需求越大，R类服务点转变成S类服务点的概率就越大；

其中，C_p为某时段起点时刻服务点自行车数量；C_nd为某时段自行车的净租借需求量；C_l为某服务点锁桩数量；

(6)计算ω；

ω表示某服务点因租还车需求量大且时空不平衡而频繁出现租车难现象，为满足用户需求，将该服务点设置为人工值守服务点的概率，0≤ω≤1；其值越大，表示将普通服务点建设成人工值守服务点的数量越多，对满足用户需求具有积极意义；影响其大小的主要因素有某时段内I类服务点的数量、区域内服务点的总数量；

(7)计算租车难现象在相邻服务点间传播的平均时间T；

S(Tt)，I(Tt)，R(Tt)，H(Tt)分别表示Tt时刻S类服务点、I类服务点、R类服务点、H类服务点的数量，是关于时间的函数，在共享自行车租车需求的传播过程中，租车需求传播到相邻服务点是需要时间的，因此：

其中：D为相邻服务点之间的平均距离；为人步行的平均速度；T为常数，表示租车难现象在相邻服务点间传播的平均时间；

(8)计算h(Tt)；

h(Tt)表示Tt时刻人工值守服务点减缓租车难服务点租车难现象的能力；影响其大小的主要因素有租车难服务点的剩余租车需求量、租车难服务点向相邻人工值守服务点传播的租还需求分配比重、某时刻I类服务点的数量以及区域内服务点的总数量；

因此，可得到共享自行车系统交通需求极态溢出T-SIRH方法：