公共自行車服務系統與統計分析的應用實踐微探

摘 要：文章根據公共自行車服務系統的服務模式和應用規則，對公共自行車的借車、還車原始數據進行預處理分析，并應用 spss軟件和excel軟件對各個站點每天以及累計了 二十天的公共自行車借車頻率和還車頻次進行分析，在分析之后給出了相關的排序結果以及各個公共自行車站點的設置，對公共自行車每天的用車分布進行系統統計分析，發現各個站點的公共自行車用車呈現了偏態的分布，為此通過監理模糊綜合評價模型來對公共汽車服務系統進行評價和未來發展展望。

關鍵詞：公共自行車服務系統；模糊數學；站點優化分析

公共自行車是一種低碳、環保、健康、節能的出行方式，在全國范圍內的各個城市得到了廣泛的應用。共自行車服務系統自行車租賃地理位置的選擇以及自行車數量的配置對最終公共自行車的運行效率和人們對自行車服務應用的滿意情況具有重要的影響。為了更好地提供公共自行車服務系統運行效率，加強公共汽車系統為人們能夠提供的服務，需要有關人員進一步加強對自行車租賃站點位置和自行車鎖樁數量的數據統計分析，根據數據統計分析結果對公共自行車服務系統提出評價和改進建議。

1 公共自行車服務系統評價的數據來源和模型假設

公共自行車服務系統評價的數據來源是安徽財經大學數學建模第一次模擬的附件，該模擬附件形成之前充分參考了公共自行車服務應用指南，在指南的要求下對公共自行車異常數據信息進行了必要的剔除，具體的剔除標準表現在以下幾個方面：第一，公共自行車的用車時長和借車、還車時間差絕對值超過兩分鐘的數據。第二，借車卡SN的長度不能是小于六位數的記錄信息。第三，公共自行車的用車時間長短一般在兩分鐘以內。第四，同一個公共自行車站點的用車時間大概是三分鐘到五分鐘左右。

2 公共自行車服務系統借車頻次、還車頻次的統計模型建立和分析求解

2.1 數據的預處理

每次用車的時間超過了二十四小時以及借出來的公共自行車車站號和還車車站號相同，但是用車的時長為一分鐘的記錄是無效的租車記錄，需要對公共自行車管理中心提供的20天借車和還車的原始數據進行預處理，并將處理之后的20天數據導入導相關處理軟件spss中，之后利用spss數據的篩選功能對不同的記錄信息進行篩選或者刪除得到了20天的借車和還車數據預處理表，將這些數據信息導入到spss中，建立相關的spss數據文件。

2.2 公共自行車的借車頻次和還車頻次統計排序

應用spss軟件，在對20個數據進行分析處理之后來進行相關的頻數分析，對不同站點每天公共自行車的借車頻次和還車頻次進行分析，在分析之后將20天各個站點的借車頻次和還車頻次匯總在一個表格中，之后利用這個匯總的表格來計算20甜內各個站點的累計借車頻次、還車頻次等。最后，應用rank函數將得到的累計借車頻次和還車頻次進行排序，具體排序如表一所示。根據表一可以發現每天的公共自行車借車頻次、還車頻次以及總攻的用車次數。從表格中可以發現在第13天的時候，公共自行車的應用次數總和達到了38800次，是應用公共自行車次數最多的一天。另外，從表一的統計數據中還可以發現，各個站點每天借車和還車的頻次以及累計的借車還車在排名上基本保持了一致，且每天用公共自行車最多的也是借車、還車頻次較高的站點，比如街心花園、五馬美食林等。經過分析可以發現街心花園、五馬美食林等是城市的主要娛樂場所和辦公場所，該地區具有人流密集的特點，因此用車需求也比一般的地區要高。相對來講，婦女兒童中心、望江路等是城市的郊區，在這周圍的辦公樓和娛樂場所較少，人流量小，用車需求也不高。根據這個地區的特點，為了更好地發揮出 公共自行車應用服務系統的效益，方便群眾的出行，需要有關人員在借車、還車頻次較高的地點安排更多的車輛，同樣在用車較少的地方減少公共自行車數量。

3 公共自行車用車時長分布模型的建立和求解

假設數據樣本觀測值是y1、y2、y3.......yn，經過統計學分析可以發現均值、眾數、中位數能夠對各個變量變化帶來的取值集中情況和取值集中位置進行充分的反映。為了更清楚地了解數據信息的分布特點，需要應用偏度、峰度來對數據的分布形態進行仔細的刻畫，其中偏度是對變量取值分布情況對稱性進行充分描述的統計量，具體可以被定義如（1）所示。假設公式中SK>0的時候，分布曲線呈現了一種正偏態的發展態勢，當SK<0的時候，分布曲線呈現的是一種負偏態。峰度是用來描繪變量取值分布發展態勢的一種統計量，具體可以定義如（2）所示。根據公式（2），當Ku>3的時候，分布的曲線呈現了一種尖頂峰度變化，是一種尖頂曲線，而當Ku<3的時候，分布的曲線呈現了一種較為平坦的曲線態勢。為了讓人們更加直觀地總結出數據統計的分布情況，可以通過觀測變量直方圖的繪制、條形圖的繪制等對函數分布規律進行更深一步的探討，具體表現如下：

3.1 20天以內每次公共自行車用車時長的分布規律的統計分析

對預處理之后的20天內公共自行車借車、還車數據信息導入到spss中，并應用頻數分析的功能來具體計算每天使用公共自行車的均值時長、中位數數據、偏度數據、峰度數據等，具體如表二所示。在表二中可以發現20天內每天公共自行車的用車時長頻數信息，通過對這些信息的分析發現公共自行車的用車時長呈現的分布情況是一種正態分布，分布的曲線展現的是一種尖頂的曲線，且大多數的情況下中峰度超過了3，可以總結出每天應用公共自行車的時長不符合正態分布發展規律，呈現的是一種正偏態的發展趨勢。從圖一的第一天每次用車時長的Q-Q 圖可以發現每天應用公共自行車的時長眾數為七分鐘到九分鐘，中位數是十一分鐘到十三分鐘，平均數是十五分鐘到十七分鐘，其中應用公共自行車的平均時長沒有超過半個小時的用車均次數超過了85%，應用公共自行車的平均時長沒有超過一個小時的用車均次數超過了98%。文章以第一天的公共自行車用車次數和總共的用車次數為例具體分析公共自行車的用車時長。根據圖表可以發現第一天的用車時長呈現的是在一種正偏態的趨勢，總體峰度超過了數值3，分布曲線呈現的是一種尖頂曲線，總體上的用車時長眾數是數值7，可以發現用時較長的地區都分布在眾數7的附近。根據輸出的數據信息可以發現，公共自行車所用時長在一分鐘到七分鐘之間的占據了四分之三的比例，公共自行車用車時長不超過一小時的占據了98.8%的比重。第一天每次用車時長的分布條形圖具體如圖二所示。根據圖一好圖二可以發現公共自行車偏離正態分布線的點較多，且公共自行車用車時間在半小時以內的基本集中在正態線的附近，可見20天中的第一天用車時長是正偏態分布。

3.2 公共自行車每次用車時長的函數分布模型

為了更好地描述和反映公共自行車每天的使用時長和使用分布規律，需要對每天的公共自行車用車時長進行相應的數據分組統計，建立一種公共自行車用車時長的分布函數，將公共自行車的用車時長每十分鐘安排一組，在分組之后統計出每個小組的公共自行車使用頻數好頻率，具體如表三所示。根據表三的數據信息應用spss進行相應的回歸曲線分析，通過對回歸曲線的分析能夠應用s曲線的最終擬合效果最好，s曲線的最終擬合效果圖具體如圖三所示。經過計算得到的公共自行車用車時長曲線回歸方程可以表示為y=e-6.831+60.36x。經過每次用車時長的分布曲線的回歸分析可以發現，公共自行車的用車時長呈現的是一種偏正態分布趨勢，是一種s型曲線，公共自行車用車時長不超過一小時的用車次數占據總用車次數比例的98%，根據現階段公共自行車應用收費標準，這98%的公共自行車是不用收取費用的，可見現階段的公共自信車收費標準是合理的，為此可以推行這種綠色科學的公共自行車交通管理系統。經過統計發現公共自行車的平均用車時長大約在十五分鐘到十七分鐘之間，按照公共自行車每小時12km的平均運行計算速度來計算用車距離，能夠得到該區域的公共自行車平均用車距離在三千米左右，基本上符合我國現階段公共自行車的合理用車距離要求。

4 公共自行車服務系統的評價分析

通過對數據的處理結果分析發現每個公共自行車站點的需求量不同，一些站點出現了公共自行車資源設備的閑置，沒有實現對公共自行車資源的充分利用。對公共自行車站點設置具有重要影響意義的是在20天以內公共自行車借車、還車頻次的高峰值，高峰值所占的總額比例，20天內公共自行車借車、還車人數的變動差異等。考慮到公共自行車還車、借車高峰期時段問題，為了緩解公共自行車的借車壓力，需要有關人員在用車需求量大的地點加大公共自行車的供給數量。

根據上文的統計分析結果，文章以公共自行車的還車頻次、不同站點能夠供給的鎖樁數量和不同站點不同公共自行車型號SN為基本評價指標，將這幾個指標作為標準求出權重，從而對公共自行車服務系統 的優劣進行評價。假設U是需要被評價的n個基本站點，V是m個評價指標的合集，將U中的各個站點應用V中的各個因素來進行衡量，得到了相關的觀測矩陣，具體如（3）所示，之后根據（3）設計出理想方案，如（4）所示。建立相對偏差模糊矩陣并確定權數，應用公式（5）計算并構造如（6）所示的相對偏差模糊矩陣，再采用變異系數公式求得各個指標的權重。

5 結束語

綜上所述，公共自行車服務系統的評價研究對提高整個社會的經濟效益影響意義深遠，為了有效避免公共自行車服務系統出現空樁和滿樁現象，需要有關人員加強對公共自行車服務系統統計和分析的優化，完善公共自行車服務系統站點的設置，在公共自行車服務系統站點的設置方面要充分考慮站點所在位置、人流量以及經濟發展水平情況，從而形成一個科學合理的公共自行車站點設計，促進公共自行車服務系統作用的最大化實現。

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作者簡介

韋銀幕（1979-），男，壯族，廣西環江人，廣西現代職業技術學院， 研究生，講師， 研究方向：基礎應用數學。