[发明专利]一种面向Df-PBS系统的公共自行车站点动态规划方法和系统

说明书

本发明公开了一种面向Df‑PBS系统的公共自行车站点动态规划方法，其中采用的自行车停放点聚类方法能够充分利用大规模历史公共自行车的位置信息记录，挖掘实际的自行车行驶租用需求、行驶轨迹、以及自行车停放点分布情况；自行车站点图模型和图序列模型的构建方法能够有效建立自行车站点的抽象模型并进行分析，同时能够有效捕捉不同时间段之间自行车站点位置及站点中自行车数量的更新和变化情况；基于门控图神经网络的公共自行车站点预测方法能够充分利用深度学习技术对大规模图结构数据进行挖掘，实现自行车站点布局的精准预测；自行车站点动态规划方法能够有效确保推荐的自行车站点布局有利于城市管理，同时提高供应商收益和用户便利性。

技术领域

本发明属于交通网络数据挖掘技术领域，更具体地，涉及一种面向Df-PBS系统的公共自行车站点动态规划方法和系统。

背景技术

凭借零碳排放和便捷的行驶体验优势，公共自行车(共享单车)在城市短途出行中具有显着优势，并被广泛用作公共交通以解决“最后一公里”问题。在世界上众多城市，有许多基于停放点/停靠桩的公共自行车共享(Station/Dock-based Public Bicycle-sharing，SD-PBS)系统为市民提供公共自行车。在SD-PBS系统中，每个自行车站点都有多个固定的停靠桩，这极大地限制了自行车站点位置的迁移动和每个站点中自行车数量的扩增，从而限制了用户租用和归还公共自行车的便利程度。

近年来，无桩公共自行车共享(Dock-free Public Bicycle-sharing，简称Df-PBS)系统在中国以及其他许多国家开始推广，其在自行车租用和归还过程中提供了便捷且极具个性化的服务。如图1所示，Df-PBS系统包括公共自行车、无桩自行车停放点(也称为自行车站点)、全球定位系统(Global Positioning System，简称GPS)、基于快速响应(QuickResponse，简称QR)代码的自行车锁模块、以及移动应用程序(Application，简称APP)，其中：

(1)公共自行车：公共自行车具有独特的外观，可以被用户快速识别。每辆自行车都配有GPS用以实时记录其位置信息以及基于QR码的自行车锁模块。

(2)无桩自行车停放点：Df-PBS供应商在各个城市的允许自行车停放的区域(例如道路旁边、公园入口、社区入口、或者购物中心附近)部署不同数量的公共自行车。每个密集的自行车停放点都被称为一个无桩自行车停放点。

(3)QR码：每辆自行车都有一个唯一的QR码，用户可以通过移动应用程序对其进行扫描，以解锁自行车并支付租金。

(4)移动应用程序：移动应用程序是Df-PBS系统的重要组成部分，它提供的功能包括自行车GPS定位、QR码扫描、解锁、付款、以及自行车轨迹跟踪等。

Df-PBS系统供应商根据人流量统计信息，在城市的许多地方灵活部署公共自行车，自行车停放点的位置是可以动态迁移的，每个停放点部署的自行车数量也是弹性变化的。得益于低廉的自行车部署成本和停放点迁移成本，这些公共自行车可以被部署并移动到每个城市的任何地方，可以根据各个地方和实时自行车租用行驶需求动态地更新自行车停放点的位置和每个停放点的自行车数量。因此，几乎无处不在的公共自行车为用户带来了十分便捷的出行服务。用户可以通过下载Df-PDS系统供应商的APP寻找最近的公共自行车，并且在行驶目的地附近的任何地方停放并且归还自行车。

然而，现有Df-PBS系统存在一些不可忽略的技术问题：第一，其自行车停放点布局不合理，这一方面会导致自行车供给失衡，即部分停放点无车可借，而其他停放点存在自行车冗余和空置现象，另一方面会增加公共自行车调度的工作负担；第二，现有的Df-PBS系统中存在大量冗余和低效的自行车停放点，这一方面浪费了城市公共空间，容易导致城市道路管理和交通安全等方面的问题，另一方面增加了Df-PBS系统供应商的运营和维护成本，造成了公共自行车资源的严重浪费面。

发明内容