摘 要

随着经济社会的高速发展，人们的出行方式越来越多样化，为了适应大众的需求和社会经济社会可持续发展的需要，城市共享单车出现在大众的视野中并发展迅速，引起了社会广泛关注与创业者们的极大热情。但发展迅速，为人们带来便利的同时，共享单车也出现了许多弊端，引起了一系列亟待解决的问题。近年来，城市单车由于缺乏行之有效的调度方案，共享单车乱停乱放现象严重，严重影响城市交通秩序和人们的正常出行生活，车辆调度的不合理造成了许多区域共享单车的无序堆积。所以，研究共享单车的车辆调度问题是一个具有高度理论性和现实性的问题。

本文在简述共享单车相关含义及其功能定位的基础上，从共享单车调度系统着手，着重分析了共享单车调度的现状、模式、过程、成因、特性以及影响因素，突出了共享单车调度优化的重要性与必要性。本文根据当下共享单车调度的实际情况，以摩拜单车为具体实例，选取具体研究区域，收集该共享单车在该区域的调度数据进行分析研究其现状并总结其调度需求规律。并在前人的基础上，设计调度模型的目标函数与约束条件，使得共享单车的调度问题变成一个可由具体计算得到解答并且优化的问题。最后，在运筹学的基础上使用MATLAB软件和已知的具体数据结合，以最小调度成本为函数目标计算得出研究区域的最佳调度路径，从而为当下共享单车调度提供一个可能的参考。

关键词：共享单车；调度；优化

Study on Vehicle Scheduling Optimization for Shared Bicycles - a Case Study of Mobike

ABSTRACT

With the rapid development of economy and society, people's travel modes are becoming more and more diversified. In order to meet the needs of the public and the needs of sustainable social, economic and social development, urban bike-sharing has appeared in the public's vision and developed rapidly, which has aroused widespread concern of the society and great enthusiasm of entrepreneurs. However, the rapid development brings convenience to people at the same time, sharing bicycles also has many disadvantages, causing a series of problems to be solved. In recent years, due to the lack of effective scheduling schemes for urban bicycles, the phenomenon of disorderly parking and parking of Shared bicycles is serious, which seriously affects the urban traffic order and people's normal travel life. Unreasonable vehicle scheduling results in the disorderly accumulation of Shared bicycles in many regions. Therefore, it is a highly theoretical and realistic problem to study the vehicle scheduling of Shared

Bicycles.

Based on a brief description of the related meaning and function positioning of Shared bicycle, this paper analyzes the current situation, mode, process, causes, characteristics and influencing factors of Shared bicycle scheduling from the perspective of Shared bicycle scheduling system, and highlights the importance and necessity of optimization of Shared bicycle scheduling. Based on the actual situation of Shared bicycle scheduling at present, this paper takes mobike as a specific example, selects specific research area, collects the scheduling data of Shared bicycle in this area, analyzes its current situation and summarizes its scheduling demand rules. On the basis of predecessors, the objective function and constraint conditions of the scheduling model are designed to make the scheduling problem of Shared bikes become one that can be solved by concrete calculation and optimized. Finally, on the basis of operations research, MATLAB software and known specific data are combined to calculate the optimal scheduling path in the study area with the minimum scheduling cost as the objective function, so as to provide a possible reference for current Shared cycle

schedule.

Key words: Shared Bicycle;Scheduling;Optimization

目 录

1 绪论 - 1 -

1.1研究的背景以及意义 - 1 -

1.1.1研究的背景 - 1 -

1.1.2研究的意义 - 2 -

1.2国内外研究概况 - 2 -

1.2.1在共享单车调度模型方面 - 2 -

1.2.2在算法方面 - 3 -

1.2.3在数据来源方面 - 4 -

1.2.4在数据处理方面 - 5 -

1.2.5研究总结 - 5 -

1.3研究内容 - 5 -

2 共享单车系统分析 - 6 -

2.1共享单车相关概述 - 6 -

2.1.1共享交通的含义 - 6 -

2.1.2共享单车的含义及发展 - 7 -

2.1.3共享单车与公共自行车的联系与区别 - 7 -

2.2共享单车系统功能分析 - 9 -

2.2.1共享单车系统构成 - 9 -

2.2.2共享单车的适用范围 - 10 -

2.2.3共享单车的功能分析 - 11 -

2.3共享单车调度系统分析 - 12 -

2.3.1调度现状 - 12 -

2.3.2调度模式概述 - 12 -

2.3.3调度过程概述 - 14 -

2.3.4调度方式分析 - 14 -

2.4共享单车调度需求分析 - 15 -

2.4.1调度需求的成因方面 - 15 -

2.4.2调度需求的特性分析 - 16 -

2.4.3共享单车调度需求的影响因素分析 - 18 -

3 共享单车调度需求数量分析 - 21 -

3.1分析网点选择 - 21 -

3.2分析时段选择 - 23 -

3.3数据统计与处理 - 24 -

3.3.1数据获得与分析 - 24 -

3.3.2数据计算 - 25 -

4 共享单车调度模型构建 - 28 -

4.1模型描述 - 28 -

4.2模型假设 - 29 -

4.3集合、参数及变量定义 - 29 -

4.4目标函数与约束条件 - 30 -

5 算例分析 - 32 -

5.1算例描述 - 32 -

5.2运行环境与参数设置 - 33 -

5.3计算结果 - 34 -

5.4结果分析 - 35 -

5.5灵敏度分析 - 36 -

结 论 - 37 -

致 谢 - 39 -

参考文献 - 40 -

1 绪论

1.1研究的背景以及意义

1.1.1研究的背景

随着中国经济的高速发展，人们的生活水平日益提高。人们出行的次数越来越多，城市中的公共汽车、地铁等交通方式已经满足不了人们的日常出行需求。随着科技的发展，人民收入的提高，越来越多的人开始购买私家轿车以方便自己出行，但这也导致了交通拥堵的现象越来越严重，节假日期间许多城市出现寸步难行，高速排长龙达十几个小时等现象。根据百度地图发布的《2018年第三季度中国城市交通研究报告》显示，昆明、大连、贵阳、长春拥堵指数环比上季度分别上升3.82%，1.39%，1.32%，0.73%。而根据高德地图联合中国社会科学院社会研究所、未来交通与城市计算联合实验室、阿里云等单位共同发布的《2018年度中国主要城市交通分析报告》，中国堵城排行榜中，北京位列第一，而仅仅是排在第八位的上海，它的双程平均工作日通勤时间也长达85.27分钟，这意味着如果一个普通的上海人要上35年班，他一生花在上班途中的时间约为11869个小时，这其中有5443小时是因为交通拥堵导致。再者，随着机动车数量增多，城市出租车行业日益发展,城市中的尾气排放量愈见增加，温室效应在不断加剧。2017年，全国机动车四项污染物排放总量初步估算为4359.7万吨。据生态环境部发布的《中国机动车环境管理年报》，中国已经连续九年成为世界机动车产销第一大国，机动车污染已经成为我国环境污染的重要根源。由此可见，政府必须采取措施减少尾气排放，民众也应该提倡低碳节能的出行方式。保护环境已经成为全社会的呼声。所以，共享单车行业逐渐在中国崭露头角并以迅雷不及掩耳的势头成为中国提倡低碳环保出行的社会背景下一个炙手可热的产业。公共自行车分布在城市的各个角落，方便人们随时取用，只收取少量的租赁费用。自行车出行低碳环保，又有益身心健康，大大缓解了城市的交通压力与大气污染程度。但随着共享单车的急速发展，一些问题也随之而来。一些企业并没有做好市场调研和前景规划，只知道盲目的投资生产共享单车并将其随意排放在城市某处，并没有考虑到人们的实际需要，如：哪些地方需要设置单车投放点，哪些地方实际需要投放的单车数量。一些停放地点长期没有相关工作人员整理维修车辆，导致许多停放点出现停放混乱，单车损坏等现象，严重者甚至给正常交通秩序带来影响，为人们出行带来不便。此时，一个很好的调度规划可以为此类现象提供有效的解决措施。

1.1.2研究的意义