【摘要】：公共自行車系統(tǒng)作為城市公交的延伸和補(bǔ)充,能有效解決公共交通的“最后一公里”難題和提升城市交通的整體服務(wù)水平。目前,公共自行車系統(tǒng)在運行實施過程中存在經(jīng)常有租賃服務(wù)點出現(xiàn)“無車可租”或“無空位可還車”現(xiàn)象的問題。因此,對公共自行車系統(tǒng)自行車流動特性進(jìn)行時空分析,根據(jù)得出的服務(wù)點運行規(guī)律設(shè)計合理調(diào)度方案,優(yōu)化分配各服務(wù)點的自行車數(shù)量,這對于解決公共自行車系統(tǒng)“租/還車難”問題具有重大意義。另外,近幾年共享單車發(fā)展迅速,雖然它不受固定停車樁限制,但亂停亂放現(xiàn)象給道路交通帶來很大的安全隱患,需要劃定“電子圍欄”專門停放共享單車。電子圍欄有容量的限制,因此也會產(chǎn)生“租/還車難”問題,同樣需要進(jìn)行調(diào)度。合理的公共自行車系統(tǒng)調(diào)度方案可以推廣應(yīng)用于劃定電子圍欄的共享單車系統(tǒng),提升共享單車系統(tǒng)服務(wù)質(zhì)量。為了挖掘公共自行車系統(tǒng)運行規(guī)律,提出了公共自行車系統(tǒng)自流動特性的空間分析方法。以杭州市為例,對杭州市公共自行車系統(tǒng)五年的運行數(shù)據(jù)進(jìn)行時空挖掘,通過分析其公共自行車租/還行為的空間特性、時變特性與OD關(guān)聯(lián)特性等系統(tǒng)特征,獲得公共自行車用戶的出行規(guī)律及各服務(wù)點宏/微觀運營規(guī)律,如居民區(qū)服務(wù)點在工作日早晚高峰的公共自行車租還具有明顯潮汐現(xiàn)象,這些規(guī)律為后續(xù)公共自行車系統(tǒng)調(diào)度時間域的獲取、調(diào)度區(qū)域的劃分及調(diào)度模型的設(shè)計提供了數(shù)據(jù)參考和決策依據(jù)。針對公共自行車系統(tǒng)調(diào)度時間及空間域劃分,提出了基于公共自行車系統(tǒng)自流動模型的調(diào)度時間域獲取方法及基于分形樹的自平衡調(diào)度區(qū)域劃分方法。調(diào)度時間域獲取方法給出了判斷各服務(wù)點空/滿位的動態(tài)車鎖比閾值計算方法,并以此獲取公共自行車系統(tǒng)調(diào)度的最佳動態(tài)時間域和宏觀時間域。自平衡調(diào)度區(qū)域劃分方法根據(jù)分形樹的自相似性特征,提出自平衡分區(qū)算法FSPA,將租還需求互補(bǔ)的服務(wù)點層層聚類形成多級自平衡區(qū)域,使得每個區(qū)域內(nèi)的租還需求盡量達(dá)到自平衡以減少跨區(qū)調(diào)度,最終獲取公共自行車系統(tǒng)分級分區(qū)結(jié)果。最后以杭州市公共自行車系統(tǒng)為例進(jìn)行仿真驗證,結(jié)果表明所研究的動態(tài)調(diào)度時間域獲取方法能夠更精準(zhǔn)地獲取公共自行車系統(tǒng)的調(diào)度時機(jī),減少調(diào)度頻次;基于FSPA算法劃分的自平衡調(diào)度區(qū)域能更好的實現(xiàn)公共自行車調(diào)度的快速性和低成本目標(biāo),提升公共自行車系統(tǒng)工作效率和服務(wù)質(zhì)量。將分區(qū)域公共自行車調(diào)度問題界定為復(fù)雜環(huán)境下的動態(tài)協(xié)同調(diào)度管理問題,提出了“進(jìn)化分形”的群體智能新方法。把分形理論的自相似性與協(xié)同進(jìn)化機(jī)制相結(jié)合,根據(jù)公共自行車系統(tǒng)分區(qū)調(diào)度的分形特征,將復(fù)雜的公共自行車系統(tǒng)分區(qū)分級調(diào)度簡化為分形員調(diào)度的疊加和集成,依據(jù)L系統(tǒng)設(shè)計調(diào)度控制規(guī)則對調(diào)度過程進(jìn)行控制,建立統(tǒng)籌時間滿意度與調(diào)度成本的多目標(biāo)動態(tài)調(diào)度模型,設(shè)計改進(jìn)的自適應(yīng)遺傳算法對所建立的調(diào)度模型進(jìn)行求解,得到最優(yōu)調(diào)度方案。實驗證明公共自行車系統(tǒng)分形員調(diào)度模型簡化了調(diào)度的復(fù)雜性,而改進(jìn)自適應(yīng)遺傳算法提高了算法優(yōu)化性能,使得最后調(diào)度車的行駛路線明顯縮短,降低了調(diào)度成本。最后,在之前提出的數(shù)據(jù)分析及調(diào)度方法的基礎(chǔ)上,設(shè)計開發(fā)了結(jié)合服務(wù)點狀態(tài)報警、調(diào)度路線規(guī)劃等一系列功能于一體的GIS地圖可視化智能調(diào)度軟件系統(tǒng),并對本文提出的調(diào)度方法進(jìn)行了驗證。通過在杭州、龍游等地公共自行車系統(tǒng)的動態(tài)調(diào)度實踐及應(yīng)用,結(jié)果表明公共自行車系統(tǒng)各服務(wù)點的自行車調(diào)度數(shù)量及調(diào)運路徑規(guī)劃可以得到優(yōu)化,能夠減少調(diào)度成本,提升公共自行車系統(tǒng)的管理效率,緩解公共自行車系統(tǒng)的“租/還車難”問題。
【學(xué)位授予單位】：浙江工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：U491.225
【圖文】：

浙江工業(yè)大學(xué)博士學(xué)位論文3圖1-2 共享單車的無序停放亂象對此，有專家提出在城市道路劃定“電子圍欄”[10]或者電子樁服務(wù)點，讓共享單車只能停放在規(guī)定停車區(qū)域內(nèi)，這種為了解決停車混亂問題而劃定的電子圍欄被認(rèn)為是共享單車系統(tǒng)的服務(wù)點，如圖1-3所示。無論是公共自行車系統(tǒng)的租賃服務(wù)點還是共享單車的電子圍欄服務(wù)點，都有容量的限制，因此，都會產(chǎn)生“租/還車難”問題。圖1-3 共享單車的電子圍欄及電子樁服務(wù)點對于公共自行車系統(tǒng)，通過使用專門的調(diào)度車輛對自行車不足或過多的服務(wù)點進(jìn)行自行車補(bǔ)充或調(diào)出（公共自行車系統(tǒng)調(diào)度），可以避免服務(wù)點空/滿狀態(tài)

或者電子樁服務(wù)點，讓共享單車只能停放在規(guī)定停車區(qū)域內(nèi)，這種為了解決停車混亂問題而劃定的電子圍欄被認(rèn)為是共享單車系統(tǒng)的服務(wù)點，如圖1-3所示。無論是公共自行車系統(tǒng)的租賃服務(wù)點還是共享單車的電子圍欄服務(wù)點，都有容量的限制，因此，都會產(chǎn)生“租/還車難”問題。圖1-3 共享單車的電子圍欄及電子樁服務(wù)點對于公共自行車系統(tǒng)，通過使用專門的調(diào)度車輛對自行車不足或過多的服務(wù)點進(jìn)行自行車補(bǔ)充或調(diào)出（公共自行車系統(tǒng)調(diào)度），可以避免服務(wù)點空/滿狀態(tài)，有效緩解“租/還車難”現(xiàn)象。而良好的車輛調(diào)度模式能夠保證公共自行車網(wǎng)絡(luò)的需求平衡，使得系統(tǒng)能夠有效運行。對于劃定了電子圍欄服務(wù)點的共享單車系統(tǒng)，由于圍欄區(qū)域的容量限制及市民出行潮汐現(xiàn)象，也會產(chǎn)生“租/還車難”問題

圖 1-4 論文的組織結(jié)構(gòu)圖第 1 章 緒論：闡述公共自行車系統(tǒng)發(fā)展的背景及意義，探索其在運營數(shù)據(jù)挖時機(jī)選擇、區(qū)域劃分、調(diào)度模型設(shè)計與算法改進(jìn)方面的研究現(xiàn)狀，分析公共自在實際運營過程中出現(xiàn)的問題，最后給出本文的主要研究內(nèi)容和組織結(jié)構(gòu)。第 2 章 公共自行車系統(tǒng)自流動特性的空間分析：采用空間分析方法對城市量運營信息進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘，通過分析其公共自行車租/還行為的空間特性、時變OD 關(guān)聯(lián)特性等系統(tǒng)特征，獲得公共自行車用戶的出行規(guī)律及各服務(wù)點宏/微觀，為后續(xù) PBS 調(diào)度時間域的獲取、調(diào)度區(qū)域的劃分及調(diào)度模型的設(shè)計提供數(shù)據(jù)策依據(jù)。第 3 章 基于 PBS 自流動模型的調(diào)度時間域獲取方法：提出了一種 PBS 自流并基于該模型給出了判斷 PBS 各服務(wù)點空/滿位的車鎖比閾值計算方法，同時準(zhǔn)閾值、自流動率、租還不平衡差異等對車鎖比閾值的影響，以此獲取 PBS 調(diào)時間域，進(jìn)一步對正/負(fù)調(diào)度動態(tài)時間域進(jìn)行聚類，獲得 PBS 各服務(wù)點調(diào)度的域。第 4 章 基于分形樹的自平衡調(diào)度區(qū)域劃分：根據(jù)分形樹的自相似性特征，從

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本文編號：2761679