發(fā)布時間：2020-10-29 19:10

　　 近年來,公共自行車系統(tǒng)在全球范圍內(nèi)得到迅猛發(fā)展,為城市居民提供了一種綠色、便捷、廉價的出行方式,成為解決城市交通“最后一公里”問題的關(guān)鍵手段。當前,共享自行車系統(tǒng)主要包括兩大類,一類是基于站點的有樁公共自行車系統(tǒng),另一類是無樁共享單車系統(tǒng)。本文主要研究有樁公共自行車系統(tǒng),這類系統(tǒng)與共享單車系統(tǒng)比較,雖然損失了用完隨停的特點,但是通過集中化借還的方式,極大地減低了自行車的維護成本。然而由于潮汐流等城市交通的特點和站點容量的限制,常常導致公共自行車系統(tǒng)中,個別站點車輛堆積如山而另外一些站點一車難求的情況,嚴重降低了公共自行車系統(tǒng)的服務效率。提高公共自行車系統(tǒng)的服務效率依賴于對用戶使用情況的精確認知和建模。公共自行車系統(tǒng)中人、車、站之間的復雜耦合和隨機性使得從機理上建立相應的模型十分困難。所幸隨著物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的發(fā)展,通過自行站點配備的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),海量公共自行車系統(tǒng)用戶出行數(shù)據(jù)得以收集。因此可以從數(shù)據(jù)驅(qū)動的視角,細粒度地分析和建模用戶在城市中的移動行為,在此基礎上利用機器學習技術(shù),預測未來一段時間車輛的使用情況,從而實現(xiàn)車輛的再平衡、用戶的精準導航,達到優(yōu)化系統(tǒng)運行的目的。然而,站點與站點間的耦合性,站點與用戶間的相互影響,從數(shù)據(jù)的角度出發(fā),進行建模和優(yōu)化也存在著巨大的挑戰(zhàn)。這方面現(xiàn)有的研究主要有三方面不足:1)還沒有建立一個站點級別的細粒度預測模型;2)缺少針對大規(guī)模公共自行車系統(tǒng)的調(diào)度優(yōu)化算法;3)缺少數(shù)據(jù)驅(qū)動的驗證系統(tǒng)。針對這些不足,本文提出了精細的預測模型與相應的系統(tǒng)優(yōu)化算法。本文的主要工作和貢獻概括如下:1.概述了公共自行車系統(tǒng)及其存在的問題,介紹了相關(guān)研究現(xiàn)狀,分析了研究中存在的不足之處。2.從數(shù)據(jù)可視化分析的角度,分析了杭州市公共自行車系統(tǒng)2013年超過一億條使用數(shù)據(jù),從站點、用戶、車輛等多個角度系統(tǒng)地、形象地呈現(xiàn)公共自行車使用全貌,并著重分析了用戶的使用模式和自行車系統(tǒng)中使用不均衡問題。本文同時分析和比較了有樁和無樁公共自行車使用模式的特點。3.針對用戶使用量預測的問題,本文以用戶移動性的角度出發(fā),建模了用戶在不同站點對之前流動的概率轉(zhuǎn)移模型,并以此出發(fā),結(jié)合隨機森林模型,建立了站點的細粒度預測機制,為系統(tǒng)高效優(yōu)化奠定基礎。4.針對系統(tǒng)高效調(diào)度的問題,本文首先從系統(tǒng)運營方的角度出發(fā),以使用量預測模型為基礎,引出了調(diào)度區(qū)間的概念,并以最小化維護成本為目標,設計了調(diào)度優(yōu)化問題。由于該問題為NP難問題,本文分別設計了漸進最優(yōu)的求解算法和基于深度序列學習的近似算法。最后本文設計了專用的事件驅(qū)動仿真工具對所設計的算法進行了仿真驗證。5.為提高用戶借還成功率和實現(xiàn)站點自平衡,本文從用戶的角度出發(fā),通過向用戶推薦站點對的方式,疏導集中在部分站點的使用量,達到站點自平衡的目的。為此,本文首先根據(jù)預測模型計算每個站點的借還需求,接著建立了站點存量與用戶需求之間互相作用的模型以及相應的損失函數(shù),最后實現(xiàn)了最優(yōu)借還站點對的推薦系統(tǒng)。最后對全文進行了總結(jié),并展望了進一步的研究工作。
【學位單位】：浙江大學
【學位級別】：博士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：U491.225
【部分圖文】：

?第一章緒論??促進了公共自行車系統(tǒng)的發(fā)展。公共自行車系統(tǒng)在全球范圍的分布如圖１．１所示，公共自行??車系統(tǒng)主要分布在東亞、歐洲和北美洲［］。??圖１．１公共自行車系統(tǒng)全球分布地圖Ｉ?Ｉ??目前，主流的共享自行車系統(tǒng)可以分為兩類，一類是有樁的公共自行車系統(tǒng)，用戶需??要從站點借還車，典型系統(tǒng)包括杭州公共自行車系統(tǒng)，紐約Ｃｉｔｉｂｉｋｅ系統(tǒng)，里昂Ｖｅｌｏ’ｖ系統(tǒng)??等。另一類系統(tǒng)是無樁共享單車系統(tǒng)，在此類系統(tǒng)中，自行車可以用完隨放，典型系統(tǒng)包??括摩拜單車、哈羅單車、〇ｆ〇單車等。雖然無樁共享單車帶來了使用上的便利，但是也具有??諸多問題首先隨意停放的自行車帶來了高昂的維護成本［］，其次共享單車占用道路空??間已成城市頑疾［］，最后大量報廢自行車只能作為城市垃圾，造成資源浪費相比之下，??有樁公共自行車系統(tǒng)，在用戶便利性和系統(tǒng)可維護性方面達到了較好的折中，本文以有樁??公共自行車系統(tǒng)為研究對象。??公共自行車的核心部分為遍布城市的公共自行車站點

１．２公共自行車系統(tǒng)相關(guān)研究現(xiàn)狀??公共自行車系統(tǒng)的基本構(gòu)成包括站點、車輛、用戶等要求，現(xiàn)在工作也主要圍繞這三??者中的一個或多個對象展開。如圖１．４所示，公共自行車系統(tǒng)中站點居于系統(tǒng)的核心位置，??４??

研究和解決這些問題，都有賴于對公共自行車系統(tǒng)運行模式的深入理解分析和有效確的建模。因此，現(xiàn)有工作主要從以下三個方面由淺入深地展開：公共自行車系統(tǒng)使用式挖掘，公共自行車系統(tǒng)使用量建模與預測，公共自行車系統(tǒng)運行優(yōu)化。下面將逐一敘三方面的代表性工作。??１．２．１公共自行車系統(tǒng)的使用模式挖掘??公共自行車系統(tǒng)中，使用模式的挖掘主要是指，用戶在使用公共自行車系統(tǒng)中呈現(xiàn)一般性規(guī)律和特征，它有助于我們在后續(xù)建模和優(yōu)化應用中，找到關(guān)聯(lián)密切的核心變量要素，以及發(fā)現(xiàn)需要優(yōu)化的重點問題。??Ｊｅｎｓｅｎ等人分析了里昂自行車系統(tǒng)中的路徑和速度，發(fā)現(xiàn)在市中心，騎行速度與汽行駛的速度相當，并提出自行車軌跡可以用于修建專用自行車道ｔ?ＬＮａｉｒ等人從站點特使用模式、公共自行車系統(tǒng)與其他公共交通系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)性等方面對里昂的公共自行車系進行了研究，他們發(fā)現(xiàn)一對站點間，從甲到乙的流量和從乙到甲的流量往往是不對等的，
【相似文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 鄧琴;;韶關(guān)建成首條山區(qū)雙環(huán)綠道[J];廣東交通;2011年01期

2 ;世界上第一條智能塑料自行車道在荷蘭建成[J];功能材料信息;2018年05期

3 ;北京首條自行車專用道9月開通[J];中國自行車;2018年03期

4 邱彩琳;;中國廈門建成世界上最長的空中自行車道[J];風景園林;2017年04期

5 暢晗;;韓國國土縱貫自行車道[J];小城鎮(zhèn)建設;2017年09期

6 梁肖;肖中圣;袁瑤;黃茜;;雙向自行車道設置條件及關(guān)鍵參數(shù)研究[J];交通運輸系統(tǒng)工程與信息;2016年05期

7 阿平;;自行車的故事[J];小獼猴智力畫刊;2019年Z1期

8 ;騎友驛站:行駐無縫接[J];東方文化周刊;2016年09期

9 本刊編輯部;;順應節(jié)能治霾需求 換個姿勢再次流行 “自行車盛世”重現(xiàn)中國?[J];地球;2017年01期

10 袁立明;;讓自行車“有路可走” 全國各地自行車道建設火熱[J];地球;2017年01期

相關(guān)博士學位論文 前5條

1 閆星臣;混合非機動車交通運行特性及自行車道優(yōu)化設計方法[D];東南大學;2017年

2 楊梓東;數(shù)據(jù)驅(qū)動的公共自行車系統(tǒng)分析建模與優(yōu)化[D];浙江大學;2019年

3 景春光;平面交叉口機非沖突機理及其應用研究[D];吉林大學;2005年

4 梁春巖;自行車交通流特性及其應用研究[D];吉林大學;2007年

5 梁肖;自行車微觀行為動力學建模及仿真研究[D];北京交通大學;2012年

相關(guān)碩士學位論文 前10條

1 劉洋;城市濱江自行車綠道構(gòu)建研究[D];上海交通大學;2017年

2 蘭迪;網(wǎng)絡租賃自行車經(jīng)營服務的行政法規(guī)制研究[D];云南大學;2018年

3 司小敏;公共自行車供給中的政府角色研究[D];華中師范大學;2017年

4 張鵬鵬;自行車與公共交通聯(lián)合出行系統(tǒng)的配置方法研究[D];揚州大學;2018年

5 楊揚;北京市步行自行車道路系統(tǒng)改造關(guān)鍵技術(shù)應用研究[D];北京建筑大學;2018年

6 張迎杰;街道空間品質(zhì)指導下西安市老城區(qū)自行車路網(wǎng)系統(tǒng)優(yōu)化研究[D];長安大學;2018年

7 劉曉宇;基于GIS技術(shù)的哈爾濱休閑騎行路徑安全性設計研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2018年

8 尹貽山;濰坊市公共自行車治理問題的研究[D];遼寧大學;2018年

9 付艷秋;基于服務理念的公共自行車設計研究[D];西安工程大學;2018年

10 鄧月涵;自行車綠道景觀設計研究[D];大連工業(yè)大學;2017年

本文編號：2861329