【摘要】：公共自行車系統(tǒng)作為城市公交的延伸和補充,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)自行車流動特性進行時空分析,根據(jù)得出的服務點運行規(guī)律設(shè)計合理調(diào)度方案,優(yōu)化分配各服務點的自行車數(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)律及各服務點宏/微觀運營規(guī)律,如居民區(qū)服務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,將租還需求互補的服務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地獲取公共自行車系統(tǒng)的調(diào)度時機,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,提升公共自行車系統(tǒng)工作效率和服務質(zhì)量。將分區(qū)域公共自行車調(diào)度問題界定為復雜環(huán)境下的動態(tài)協(xié)同調(diào)度管理問題,提出了“進化分形”的群體智能新方法。把分形理論的自相似性與協(xié)同進化機制相結(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)度過程進行控制,建立統(tǒng)籌時間滿意度與調(diào)度成本的多目標動態(tài)調(diào)度模型,設(shè)計改進的自適應遺傳算法對所建立的調(diào)度模型進行求解,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)度的復雜性,而改進自適應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)度實踐及應用,結(jié)果表明公共自行車系統(tǒng)各服務點的自行車調(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。
【學位授予單位】：浙江工業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：U491.225
【圖文】：

浙江工業(yè)大學博士學位論文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為是共享單車系統(tǒng)的服務點，如圖1-3所示。無論是公共自行車系統(tǒng)的租賃服務點還是共享單車的電子圍欄服務點，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點進行自行車補充或調(diào)出（公共自行車系統(tǒng)調(diào)度），可以避免服務點空/滿狀態(tài)

或者電子樁服務點，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為是共享單車系統(tǒng)的服務點，如圖1-3所示。無論是公共自行車系統(tǒng)的租賃服務點還是共享單車的電子圍欄服務點，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點進行自行車補充或調(diào)出（公共自行車系統(tǒng)調(diào)度），可以避免服務點空/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)挖時機選擇、區(qū)域劃分、調(diào)度模型設(shè)計與算法改進方面的研究現(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 各服務點空/滿位的車鎖比閾值計算方法，同時準閾值、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，進一步對正/負調(diào)度動態(tài)時間域進行聚類，獲得 PBS 各服務點調(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