淮海工學院公共自行車智能管理系統方案設計研究

劉楠 馬玉倩 趙立勤

摘要：本文根據當前大學校園學生擁有及使用自行車的現狀，立足于淮海工學院蒼梧校區的實際，主要針對校園公共自行車智能管理系統的設計方案進行研究。通過對校外共享單車在淮海工學院蒼梧校區附近的站點分布、車輛數量、學生對公共自行車需求分析以及淮海工學院公共自行車智能管理系統投入的成本費用和預期收益的分析，認為淮海工學院實施公共自行車智能管理系統具有明確的可行性。在此基礎上，從淮海工學院公共自行車智能管理系統校內站點的選擇、系統運行模式的設計、控制系統的開發設計等方面分析研究該系統的方案設計，構建了該系統的基本構架。

Abstract： According to the current situation of college students' possession and use of bicycles and based on the real situation in Cangwu campus of Huaihai Institute of Technology， this paper focuses on the design scheme of campus public bicycle intelligent management system. By analyzing the bicycle site distribution in the vicinity of the Cangwu campus， the number of bicycles， students need of public bicycles， the cost and expected return of public bicycle intelligent management system of Huaihai Institute of Technology， we think that， the implementation of public bicycle intelligent management system has definite feasibility. On this basis， the design of the system is analyzed from site selection， system operation mode design， development and design of control system and so on， and the basic framework of the system is constructed.

關鍵詞：淮海工學院；公共自行車；智能管理系統

Key words： Huaihai Institute of Technology；public bicycle；Intelligent management system

中圖分類號：U491.2 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）16-0019-04

1 公共自行車在社會上的基本現狀

隨著我國社會經濟的飛速發展和城市化進程的加快，城市人口劇增，環境污染呈日益嚴重的態勢，持續增長的二氧化碳排放加之能源供應緊張，使得我國城市交通受到越來越大的壓力。自行車作為綠色交通、低碳出行的一種方式，靈活方便，具有獨特優勢，近年來我國開始逐漸重視公共自行車的作用，加大了對該領域的規劃和支持力度。2008年5月，杭州市公共自行車租賃項目啟動，并在幾年內不斷擴大發展，取得了較大的成功。隨后，公共自行車項目如雨后春筍般在蘇州、太原等全國各城市迅速擴展開來。截至2016年底，全國已有超過400個城市開展了公共自行車系統的建設，并且此數字正在持續快速增加中；行業中的主要企業也已經形成了地域和市場的布局[1]。

我國的公共自行車業務經過過去幾年的有益探索后，逐漸形成了較為主流和穩定的政府購買公共服務的行業模式，即使用政府財政預算進行投資和監管，由專業機構進行實際執行。

此外，從2015年下半年起，以OFO、摩拜單車為首的一批無樁共享單車服務提供商在北京、上海、廣州、深圳、成都等一二線城市陸續推出用戶付費共享單車（無樁）。

總體而言，雖然我國公共自行車行業發展時間不長，但增長速度迅猛，未來有望在目前基礎上保持快速、穩定的發展態勢；并且行業中體量較大、布局較廣的企業有望憑借其先發規模優勢和龐大用戶群體，鞏固競爭地位，以擴展公共自行車行業的業務模式和盈利空間。

2 淮海工學院實施校內公共自行車系統的可行性分析

高校大學生是公共自行車（或共享單車）的主要使用群體之一，一些高校已經在校內啟用了共享單車系統，但是由于自行車管理系統還不夠完善，導致在系統運行中出現了諸如存車混亂、車輛丟失、車輛破損嚴重等很多問題，沒有達到系統運行的預期效果。

近年來，隨著淮海工學院（以下簡稱淮工）的招生規模不斷擴大，校園“版圖”也不斷擴大，由于學校的教學區與生活區間隔過遠，造成了出行不便的問題。因此，借鑒其他高校共享單車系統運行的經驗、教訓，開發、運行更完善的校園內公共自行車系統有很大的可行性。

2.1 校外共享單車在淮工附近的站點分布分析

淮工本部西門對面為連云港市新海高級中學和連云港市圖書館，該地區為人流量較多地區，所以連云港市的共享單車在淮工本部西門公交站臺附近（26輛自行車）、淮工本部正門附近（30輛自行車）、連云港市新海高級中學門口與市圖書館門口中間（40輛自行車）、市圖書館旁邊（科苑路，30輛自行車）各設有一個站點。

連云港市公共自行車站點均在淮工校外，如果淮工學生要使用公共自行車，必須要走到淮工門口方可使用。另一方面，使用公共自行車必須要使用市民卡或者微信綁定借車卡，考慮到淮工學生并不是人手一張市民卡或者借車卡，所以淮工學生不一定可以成功借車使用。

綜上所述，雖然連云港市公共自行車在淮工校外設立了幾個站點，但是淮工學生使用公共自行車依舊存在以下幾點不方便的因素：

①淮工學生學習、生活地點距離公共自行車站點較遠，不方便取車。

②校外公共自行車不是主要針對學生人群，學生使用公共自行車不方便。

③公共自行車站點在校外，對淮工學生在校內用車不方便。

因此，校外的連云港市的公共自行車及其站點分布，并不能很好滿足淮工學生使用自行車的需要，開發和運行淮工校內公共自行車系統，可以更好地滿足淮工學生在校內使用自行車的需要。

2.2 共享單車在淮工附近車輛數量分析

在淮工本部對面有一所高中和市圖書館，屬于人流量較大地區之一。根據實地調查發現，在淮工附近僅設立了4個公共自行車站點，共126輛公共自行車，這對于人流量較大的地區是遠遠不夠的。另外，這4個公共自行車站點是供連云港市所有市民使用的，而淮工學生僅是自行車使用人群之一。

對淮工學生現有自行車數量的調查表明，僅有34.6%的學生擁有自己的自行車，這其中有18.8%的學生不會在外出時經常使用自己的自行車，這意味著淮工絕大部分學生外出時，是通過公交車或校外公共自行車。而且，淮工學生使用自行車出行多數情況下是集體出行，同時使用的自行車數量會比較多。因此，淮工附近各站點內公共自行車供給的數量上也不能滿足淮工學生出行的需要（尤其是在出行高峰期）。

2.3 淮工學生對公共自行車的需求分析

根據調查，淮工只有34.6%的學生擁有自己的自行車，且有62.2%的學生更愿意使用自行車出行（包括去上課）。因此，淮工學生對自行車的需求很大，尤其是對隨騎隨走，統一管理的公共自行車的需求更大[2]。

調查也顯示，有62%的淮工師生聽說過并且愿意選擇公共自行車作為代步工具，主要原因在于公共自行車具有方便、經濟、環保并能鍛煉身體的特點。然而，仍然有38%的師生不愿使用公共自行車，其主要原因大多集中在擔心停車不方便、怕危險以及擔心不會使用上。有88%的師生認為，在校園內運行公共自行車將會對減少空氣噪聲污染以及方便出行方面產生有利影響。

因此，淮工校園公共自行車項目的推行是有充分的需求基礎的。

2.4 淮工實施公共自行車智能管理系統的經濟可行性分析

根據測算，淮工公共自行車智能管理系統第一批可投入950輛自行車（全新自行車475輛、僵尸車475輛），每輛公共自行車上所需配備的設備分別為車載唯一標識二維碼、車載電子標簽、鎖止器，第一批一共需要13套站點管理器。

2.4.1 系統投入的成本費用分析

淮工公共自行車智能管理系統第一批投入運行的主體成本費用主要有以下幾方面構成。

①共享單車車輛基本成本。一輛共享單車基本成本包括車輛購置費用、維修費用（針對回收車輛）、車載電子標簽購置費用、鎖止器購置費用、車載唯一標識二維碼印制費用。具體費用如表1。

②共享單車站點管理器基本成本。共享單車管理器中包含的設備有感應器、服務器、控制器，一套管理器的價格為20000元左右，所需13套，因此站點管理器的總價格為260000元。

③共享單車維護材料費用。為防止車輛損耗，需要購入一批備用易損耗零部件，具體零部件費用如表2。

由于學校公共自行車的維護是交給學校后勤處管理，所以公共自行車的日常維護人工費用由學校后勤處另行預算。

2.4.2 系統運行的收益分析

根據上述測算，淮工公共自行車智能管理系統第一批投入運行的主體成本費用總共約為94萬。由于投入的設備至少是使用四年，每一年都會給學校帶來不同的效益，預計在第二年，效益將會跟投入總成本持平。從第三年開始將逐步盈利，預計第三年總收益將達到137萬左右，凈利潤將達到43萬左右；第四年的總效益將達到154萬左右，凈利潤將達到60萬左右。

3 淮工公共自行車智能管理系統方案設計要點

前述分析表明，實施淮工公共自行車智能管理系統具有明確的可行性。在系統方案的開發設計方面，根據淮工的具體情況，筆者認為著重要做好以下幾方面工作。

3.1 校內站點的選擇

在選擇淮工公共自行車校內站點時，一方面要考慮站點附近人流量的大小，另一方面要考慮取車的便捷度。

從淮工校園內人流量大小的分布情況來看，淮工本部學生在正常作息時間，大多數是以宿舍為出發點，并且是以宿舍為單位出行，學生公寓附近是人流量最大的區域；文通樓（包括A樓、B樓）和教學主樓是屬于主要教學區，該區域的人流量較大，特別是周一至周五；圖書館在教學主樓附近，人流量也大。

從淮工師生取車便捷度來看，在休息日有大部分學生愿意騎車到校門口，然后打車出行或者坐公交出行，這樣一來自行車無處停放，會對學生造成不必要的困擾。淮工師生在正常工作日主要活動區域包括教學樓（主樓、文通樓包括A樓、B樓、講堂樓、文淵樓）、教師公寓樓（四食堂前面宿舍公寓）、宿舍樓（A區、B區、C區、D區）、食堂（一食堂、三食堂、清真食堂、四食堂），淮工師生上課和就餐的出行都需要使用到自行車，在這些區域設置密度較大的站點，會提高師生取車的便捷度。

根據以上影響因素，淮工公共自行車站點分布點應該分別為學生公寓A區、B區、D區、文通樓（包括A樓、B樓）、主樓及主樓附近。學生公寓A區有10棟樓，每兩棟樓之間設立一個站點。在學生公寓B5樓下和大學生活動中心樓下設立站點。文通樓與A樓、B樓相通，所以在文通樓左右兩邊分別設立一個站點。在主樓正門口廣場設立一個站點，圖書館在主樓附近，所以在圖書館正門設立一個站點。為方便學生出行，在學校正門口和西門口設立站點。以上是第一批設立的自行車站點，站點數量和新增站點區域將會根據系統運行的反饋情況進行逐步增加。淮工公共自行車第一批設立的校內站點設計如圖1所示。

3.2 淮工公共自行車智能管理系統運行模式設計

淮工公共自行車智能管理系統運行模式設計得是否健全完善、先進合理，決定了系統運行的效率和效益，因此這是整個系統開發設計的重點，其關鍵內容主要涉及到以下幾個方面。

3.2.1 系統基本運行模式

目前公共自行車智能管理系統主要有有樁式公共自行車系統、無樁式公共自行車系統（共享單車）兩種。①有樁式公共自行車系統，是由數據中心、管理信息系統（MIS）、運營中心（發卡、充值、調度、維修等）、站點智能控制器、電子防盜鎖、自行車及隨車鎖具、用戶借車卡等基本部分構成。用戶在辦理借車卡后，在柱立式鎖車器的IC卡感應區刷卡，進行借還車和付款。這套設備的生產成本昂貴，由于需要安裝柱立式鎖車器，需要對地面進行破壞性的施工，安裝成本也隨之增大。②無樁式公共自行車系統（共享單車），共享單車是通過手機APP、云端平臺、車載智能控制系統實現租還車的。用戶需要注冊APP賬號，繳納押金后掃描車身二維碼即可使用自行車，還車時按下車載鎖止器，在APP上進行付款就能實現還車。該系統相較于有樁式公共自行車系統更為便捷，方便用戶借還，但是同樣帶來亂停亂放的問題，給本來就擁擠的城市帶來麻煩[3]。

考慮上述兩種類型的優缺點，建議淮工公共自行車智能管理系統采用無樁式固定區域公共自行車智能系統。此種模式是一種基于物聯網的公共自行車租賃系統，使用車載公共自行車智能控制器，車載唯一標識二維碼，手機APP、車載電子標簽、停車區域RFID感應器以及后臺管理系統，使用RFID技術取代有樁鎖車器的同時固定自行車的停放點。該系統的相對優點主要有：①同時使用APP和站點刷卡終端可以大大提高使用率，讓用戶選擇借還方式[4]；②該系統無需使用有樁鎖，大大節省生產成本，無需對地面進行破壞性施工，也大大節省了安裝成本；③淮工在校學生只需在APP上上傳手持學生證的照片即可進行無押金租車；④該系統解決了普通共享單車亂停亂放的問題，約束了車輛的停放地點，方便調度人員進行調度工作[5]。無樁式智能系統實現固定區域借還車流程如圖2所示。

3.2.2 設立淮工公共自行車智能管理系統專業化管理機構

公共自行車智能管理系統的日常運行管理和維護，是整個系統有序運行的最基本保障，其他高校類似的公共自行車系統運營經驗和教訓一再說明，系統的日常運行管理和維護的水平，是直接導致系統能否平穩運行以及系統運行能否達到預期效果的最主要因素。因此，公共自行車智能管理系統的日常運行管理和維護，必須由專業化的管理機構來牽頭負責。

淮工也應該設立公共自行車智能管理系統的日常運行管理和維護的專業機構。根據淮工的具體情況，此機構可由淮工后勤處直接進行領導，或者說，可以在淮工后勤處專門成立一個科室，專門負責公共自行車智能管理系統的日常運行管理和維護。

考慮到淮工本部校區較大，后勤處工作人員人手不足，公共自行車智能管理系統日常運行管理和維護的一些簡單的工作，可以招聘學有余力的在校學生，經過系統培訓后作為管理人員來負責，使校園公共自行車項目成為學生社會實踐的一個平臺，不僅可以提升學生的管理能力以及社會責任感，更可以降低運營成本，節約資金。學校可對每學期表現優秀的學生管理員進行獎勵，以激勵學生積極參加社會實踐活動。對于自行車的硬件維護，可由學校后勤保障部門負責，由專門的工作人員對破損的自行車進行維護和更新，以保證自行車的良好運行。對于該智能系統的技術升級以及修復該系統出現的故障方面的工作，應設立一個專門的技術小組來主要負責。

3.2.3 淮海工學院公共自行車收費模式設計

淮工公共自行車智能管理系統的運行，還需要考慮自行車的租賃媒介問題。經過校內調查顯示，有92%的師生愿意將“校園一卡通”作為公共自行車的租賃媒介，其余師生則主張重新辦理自行車租賃卡，或用現金租車。為了防止丟失及打擊偷盜，學生需在PU上進行實名驗證后才能使用公共自行車，一旦發生自行車丟失或被偷盜現象，所涉及到的學生將會影響PU上的誠信值，誠信值低于85%將會影響PU的正常使用。在租賃資費方面，師生們一致認為，校園公共自行車屬于公共交通設施，因此租賃資費應在師生可接受范圍之內。據調查統計，有70%的師生認為兩公里以內（包括兩公里整）5元，超過兩公里，超過的公里數按0.5/km計費（不滿一公里按一公里計費）可以接受。除此之外，有13%的師生認為0.4元/20min（不滿20分鐘按20分鐘收費）的價格他們也可以接受，主要原因在于他們需要使用次數頻繁，但時間較短[6]。

由于針對的主要是學校師生，所以只要驗證本校師生身份成功，就可進行免押金使用，收費標準分為兩種：一種是距離制收費，一種是時間制收費，兩種收費模式學生均可按照自己的需要進行選擇使用。距離制收費標準為兩公里以內（包括兩公里整）5元，超過兩公里，超過的公里數按0.5/km計費（不滿一公里按一公里計費）；時間制收費標準為0.4元/20min（不滿20分鐘按20分鐘收費）。如果學生沒有按時還車，學校可以通過“一卡通”對學生進行罰款，如罰金沒有按時支付，學生將不能使用校園公共自行車[7]。

3.3 淮工公共自行車智能管理系統控制系統的開發設計

淮工公共自行車智能管理系統的開發設計，最為核心的部分，是其控制系統的開發設計。淮工公共自行車智能管理系統的控制系統的開發，重點內容包括以下幾方面。

3.3.1 開發淮工公共自行車智能管理系統平臺

通過云端平臺與所有單車進行數據通訊，收集信息與下達命令，為管理人員、手機APP、站點終端機提供服務，響應用戶與管理員的操作來向車控終端或者站點終端機發送命令進行控制。用戶可以通過APP掃描車身二維碼或者在站點終端機刷卡進行自行車的租還。

3.3.2 設計車載自行車智能控制器

控制器可采用ST17H30型藍牙智能芯片實現車輛定位和驅動自行車鎖止器的開關，當接收到后臺控制系統發來的開鎖指令時，控制器觸發電子控制模塊，開啟機械鎖的控制插銷，用戶就可以手動開鎖，開鎖成功后，觸發電子控制模塊的開鎖成功開關，通過中央控制器通知后臺管理系統開鎖成功；當用戶鎖車成功時，觸發電子控制模塊的鎖車成功開關，通過中央控制器通知后臺管理系統鎖車成功。

3.3.3 研發REID停車區域感應器

用RFID感應器取代固定在地面上的有樁鎖車器規范自行車的停放地點。當自行車停放在感應區內才能還車成功，避免自行車的亂停亂放。RFID是一種非接觸式的自動識別技術，它通過射頻發出的信號識別目標對象并獲取相關數據，在規定的停車區域安裝RFID解讀器，在自行車上安裝應答器也就是所謂的電子車標，當標簽進入磁場后接收解讀器發出的射頻信號，憑借感應電流所獲得的能量發送儲存在標簽中的車輛信息，解讀器讀取信息并解碼后，送至中央信息系統進行確認還車[8]。

3.3.4 研發公共自行車站點自助服務器

自助服務機也稱中控機，是前端自助租還系統的“大腦”，實現數據處理、數據存儲、數據傳輸等功能。自助服務機應該帶有LCD顯示屏，可以提供卡片信息查詢、周邊站點信息查詢等各種服務。該系統還應該可以配合校園一卡通系統使用，師生可以通過一卡通來租還車。

4 結論

公共自行車的發展已呈現出一種不可逆轉的趨勢。連云港市的公共自行車無論是在站點分布還是的車輛供給數量上，都不能很好滿足淮工學生用車的需要。淮工順應發展趨勢，開發和實施校內公共自行車智能管理系統在經濟性方面和滿足學生出行的需要方面都具有可行性。借鑒其他公共自行車系統運營的經驗和教訓，淮工校內公共自行車智能管理系統方案的開發設計，首先要在校內站點布局以及運行模式（包括基本運行模式、管理模式及計費模式）方面進行規劃設計，以保證系統在框架層面具有合理性、先進性，其次應重點運用先進技術，開發整個系統的中樞部分——控制系統部分，切實保證系統運行的智能化、人性化以及安全穩定性。

淮工公共自行車智能管理系統主要是以淮工在校學生為主要使用對象開發的，如果該系統在淮工運行成功，則對其他高校也具有借鑒推廣的價值。

參考文獻：

[1]王雪琳，萬毅.公共自行車在校園內運行前景及運行模式分析[J].邊疆經濟與文化，2013（03）：114-115.

[2]史京華.高校校園代步工具現狀分析研究[D].河北科技大學，2016.

[3]施文，費建國.高校無樁式公共自行車規劃與調度——以西南林業大學為例[J].交通科技與經濟，2017，19（06）：29-32.

[4]沙強，曹婷婷.基于手機APP的江蘇大學公共自行車租賃系統研究[J].設計，2016（01）：29-31.

[5]曹婷婷.江蘇大學公共自行車停車模式改良設計研究[J].設計，2016（03）：30-31.

[6]王文馳，曹桂彬，陳雪瑩.高校校園公共自行車租賃系統探究[J].企業改革與管理，2014（16）：152.

[7]劉林娜，黃睿，林媛，趙婳.河南高校校園新型智能化公共自行車租賃系統的研究[J].中外企業家，2014（20）：114-115.

[8]姜宇航.基于RFID的自行車防盜系統的設計與實現[D].吉林大學，2015.