共享新能源汽車分時(shí)租賃網(wǎng)點(diǎn)的選址優(yōu)化分析

趙永全　朱興和

【摘 要】隨著科技的發(fā)展，共享新能源汽車分時(shí)租賃業(yè)務(wù)已經(jīng)成為一種新穎的商業(yè)模式。本文分析了其運(yùn)作模式，在相關(guān)研究有益成果的基礎(chǔ)上，提出了共享新能源汽車分時(shí)租賃網(wǎng)點(diǎn)的選址模型。該模型可以采用k-means聚類分析算法加以求解。

【關(guān)鍵詞】新能源汽車；分時(shí)租賃；網(wǎng)點(diǎn)選址

中圖分類號(hào)： D922.296；F721 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095-2457（2018）12-0223-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.12.104

Analysis on the optimization of the location of the time-sharing rental network of new energy vehicles

ZHAO Yong-quan ZHU Xing-he

（school of economics and management， Shanghai maritime university， Shanghai 210000，China）

[abstract] with the development of science and technology， time-sharing car rental business of sharing new energy has become a novel business model. This paper analyzes its operation mode， and puts forward the location model of the time-sharing car rental network based on the beneficial results of relevant studies. The model can be solved by k-means clustering analysis algorithm.

[key words] New energy vehicles； Time-sharing leases； Node location

科技的日益發(fā)展已經(jīng)為新能源汽車產(chǎn)業(yè)與共享經(jīng)濟(jì)的結(jié)合創(chuàng)造了有力條件。眾所周知，汽車尾氣是環(huán)境污染的重要來源之一，而且汽車使用越久，汽車尾氣的排放就會(huì)越來越嚴(yán)重，對環(huán)境的污染程度就會(huì)更加嚴(yán)重。面對日益嚴(yán)重的環(huán)境、資源、交通等問題，綠色新能源汽車越來越受到人們的歡迎。共享新能源汽車也叫共享電動(dòng)汽車，一般是由商業(yè)化運(yùn)作平臺(tái)來協(xié)調(diào)用戶、車輛和渠道，其最大的作用是用來替代私家車，從而達(dá)到節(jié)能減排、緩解交通壓力的效果。而電動(dòng)汽車的大量使用，也可以降低對石油資源的依賴性。而共享新能源汽車的發(fā)展和推廣可以緩解相當(dāng)程度的環(huán)境污染問題，減少環(huán)境治理的成本。

共享新能源汽車是能有效地降低燃油能源的消耗，同時(shí)也能夠有效降低汽車對空氣的污染程度。2011 年，中央指定上海市為發(fā)展共享新能源汽車的試點(diǎn)區(qū)，以推廣共享新能源汽車的發(fā)展為主要任務(wù)。因此，鼓勵(lì)共享新能源汽車的發(fā)展也是發(fā)展新能源產(chǎn)業(yè)的必要方式[1]。為推廣共享新能源汽車，2016年3月上海市就推出了《新能源汽車分時(shí)租賃指導(dǎo)意見》，在政策上對共享新能源汽車的發(fā)展提供了支持。

1 相關(guān)研究回顧

Dong[2]（2014）等人開發(fā)了一種遺傳算法來尋找電動(dòng)車公共充電站的最佳位置，他還提供了基于多天GPS旅行調(diào)查數(shù)據(jù)的案例研究。 他們表明，通過在熱門目的地安裝公共充電站，并在合理的基礎(chǔ)設(shè)施投資下，旅行里程和電動(dòng)汽車出行次數(shù)可以顯著增加。這樣就可以增加電動(dòng)汽車的使用率。

Boyaci等人[3]（2015年）提出了一個(gè)多目標(biāo)整數(shù)線程程序，該程序優(yōu)化了與車站布局和車隊(duì)規(guī)模相關(guān)的戰(zhàn)略決策，同時(shí)還允許全天按照運(yùn)營人的方式重新安置車輛。 然而，盡管我們的方法基于實(shí)際滿足的需求來執(zhí)行必要的充電，但它們依賴于先驗(yàn)已知的充電。

彭淑梅[4]（2017）提出了一種結(jié)合某區(qū)域小區(qū)家庭數(shù)以及各小區(qū)之間的距離，運(yùn)用線性規(guī)劃的的相關(guān)理論對電動(dòng)汽車充換電站進(jìn)行合理布局，提高效率。其模型算法比較單一，運(yùn)用的范圍比較小，未能運(yùn)用到更多的優(yōu)化模型。共享新能源汽車就是將新能源汽車的運(yùn)營給予共享的模式，王新源[5]（2014）通過研究國外先行成立的共享汽車模式的經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合我國城市交通擁堵的現(xiàn)狀，認(rèn)為發(fā)展共享汽車服務(wù)是可行的，并且從運(yùn)營的角度出發(fā)，以北京市為例，對北京市現(xiàn)有的共享汽車公司的運(yùn)營方式提出了一定的建議，對于共享汽車的來源進(jìn)行了分析。

孟尚雄[6]（2011）論述了不同學(xué)科在選址問題上的學(xué)術(shù)成果，他認(rèn)為選址理論應(yīng)該成為一門獨(dú)立的學(xué)科而不受其他的影響，在此基礎(chǔ)上，通過屠對能模型、韋伯模型以及克里斯塔勒模型三個(gè)模型的介紹分析論述了選址理論的基本的內(nèi)容和理論體系。Edourad Serot和楊帆（2013）[7]提出了影響電動(dòng)汽車充電站站址的參數(shù)包括居住人口密度、大學(xué)區(qū)、工作崗位、零售及娛樂區(qū)、旅游景點(diǎn)、交通樞紐以及普通乘換點(diǎn)，并且對參數(shù)進(jìn)行區(qū)域性的調(diào)研，對電動(dòng)汽車的需求進(jìn)行了局部的分析。這對于我們構(gòu)建共享新能源汽車分時(shí)租賃網(wǎng)點(diǎn)選址模型來說是非常重要的，我們可以借鑒其中的確定的參數(shù)。

2 問題描述與基本假設(shè)

共享新能源汽車分時(shí)租賃網(wǎng)點(diǎn)選址主要是解決在一個(gè)局部區(qū)域人們用車還車方便的問題，如果一個(gè)地區(qū)的租賃網(wǎng)點(diǎn)過多造成需求過剩，就會(huì)車輛無法及時(shí)使用造成閑置和浪費(fèi)；如果分時(shí)租賃網(wǎng)點(diǎn)太少就滿足不了該地區(qū)人們的用車需求，共享新能源汽車就很難實(shí)現(xiàn)環(huán)保、節(jié)能，并影響人們出行方式的效果。

因此，共享新能源汽車分時(shí)租賃網(wǎng)點(diǎn)選址就是要在一個(gè)區(qū)域的眾多需求點(diǎn)中選出盡可能滿足需求點(diǎn)用車的建設(shè)網(wǎng)點(diǎn)。共享新能源汽車分時(shí)租賃網(wǎng)點(diǎn)選址是一個(gè)新的設(shè)施選址問題，可以結(jié)合相類似的設(shè)施選址包括電動(dòng)汽車充電樁選址、汽車停車場選址等前人的選址經(jīng)驗(yàn)構(gòu)建出我們所需要的選址模型。此外，本文中有關(guān)基本假設(shè)和符號(hào)說明如下：

在相關(guān)研究有益成果的基礎(chǔ)之上，以及借鑒Edourad Serot和楊帆（2013）提出的影響電動(dòng)汽車充電站站址的參數(shù)設(shè)置，我們認(rèn)為共享新能源汽車分時(shí)租賃網(wǎng)點(diǎn)選址應(yīng)該有如下假設(shè)：

（1）所有分時(shí)租賃網(wǎng)點(diǎn)的需求點(diǎn)包含小區(qū)、大學(xué)區(qū)、商場、景區(qū)、交通樞紐站、公司等幾種類型的地域。

（2）同類型的以及一定范圍（以鎮(zhèn)為單位）的網(wǎng)點(diǎn)造價(jià)應(yīng)保持一致，存在一定范圍的波動(dòng)。

（3）各網(wǎng)點(diǎn)的地皮面積一致。

3 模型的構(gòu)建

綜合上述分析，結(jié)合共享新能源汽車的業(yè)務(wù)運(yùn)營特點(diǎn)，我們，以用戶到需求點(diǎn)的總加權(quán)距離最短，網(wǎng)點(diǎn)覆蓋率最大以及用戶的出行成本最低為目標(biāo)函數(shù)，提出一個(gè)新的共享新能源汽車分時(shí)租賃網(wǎng)點(diǎn)的選址模型。

其中有關(guān)模型的符號(hào)與變量的涵義為

j，表示單個(gè)候選網(wǎng)點(diǎn)，j∈J；J，表示候選網(wǎng)點(diǎn)的集合；i，表示單個(gè)需求點(diǎn)，i∈I；I，需求點(diǎn)的集合；yj={0，1}，表示若候選點(diǎn)j為停車網(wǎng)點(diǎn)則yj的取值為1，否則為0；xij={0，1}，表示若候選點(diǎn)j能夠覆蓋需求點(diǎn)i，則xij的取值為1，否則為0；cj，為用戶到候選網(wǎng)點(diǎn)j的距離成本；dij，表示需求點(diǎn)i到候選點(diǎn)j的距離；gi，表示需求點(diǎn)i處的需求量。

在以上模型中表達(dá)式（1）表示用戶到共享新能源汽車分時(shí)租賃網(wǎng)點(diǎn)所花費(fèi)的距離成本最?。ň嚯x成本與距離成正比）；表達(dá)式（2）表示需求點(diǎn)到分時(shí)租賃網(wǎng)點(diǎn)的距離最??；表達(dá)式（3）表示分時(shí)租賃網(wǎng)點(diǎn)的覆蓋率最大；表達(dá)式4表示每一個(gè)需求點(diǎn)至少有一個(gè)分時(shí)租賃網(wǎng)點(diǎn)；表達(dá)式（5）表示兩個(gè)網(wǎng)點(diǎn)之間距離最小的范圍。根據(jù)模型的特點(diǎn)，可以采用k-means聚類分析算法加以求解。

4 結(jié)論與展望

共享新能源汽車要想合理地運(yùn)營和推廣其分時(shí)租賃網(wǎng)點(diǎn)的建造選址是至關(guān)重要的，因?yàn)樽赓U網(wǎng)點(diǎn)是完成共享新能源汽車取車、還車的重要的設(shè)施。合理的分時(shí)租賃網(wǎng)點(diǎn)選址不僅便于減少用戶的出行距離，而且可以有效地減少環(huán)境的污染和管理者的成本，同時(shí)在節(jié)能、環(huán)保以及交通方面的工作中扮演著舉足輕重的角色。本文結(jié)合共享新能源汽車的運(yùn)營特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一種優(yōu)化用戶到達(dá)成本、用戶到達(dá)距離最小以及網(wǎng)點(diǎn)覆蓋更多的需求點(diǎn)為目標(biāo)的多目標(biāo)網(wǎng)點(diǎn)選址模型。

本文所研究的充電站選址，只是考慮了用戶到達(dá)成本、用戶到達(dá)距離以及覆蓋最廣三個(gè)目標(biāo)，在之后的研究中如果有條件和數(shù)據(jù)可以考慮更多的因素，比如說共享新能源汽車分時(shí)租賃網(wǎng)點(diǎn)的充電樁的相關(guān)問題、停車網(wǎng)點(diǎn)帶來的污染問題等。

【參考文獻(xiàn)】

[1]陳衛(wèi)東，楊若愚.我國新能源汽車分時(shí)租賃發(fā)展的現(xiàn)狀、問題與對策研究——以上海市“EVCARD”模式為例.綜合運(yùn)輸.2017， 39（8）：89-92.

[2]Dong， J. ， Liu， C. ， Lin， Z. ， 2014. Charging infrastructure planning for promoting battery electric vehicles： an activity-based approach using multiday travel data. Transp. Res. Part C 38： 44–55.

[3]Boyaci， B. ， Zografos， K.G. ， Geroliminis， N. ，2015. An optimization framework for the development of efficient one-way car-sharing systems. Eur. J. Oper. Res. 240 （3）： 718–733.

[4]彭淑梅，區(qū)域內(nèi)電動(dòng)汽車充換電站選址模型設(shè)計(jì)[J].北京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2017，16（1）：51-56.

[5]王新源.北京市發(fā)展共享汽車服務(wù)的運(yùn)營策略研究.時(shí)代金融.2014（1）：123-124.

[6]孟尚雄.選址理論體系初探.中國流通經(jīng)濟(jì).2011（4）：94-99.

[7]Edourad，楊帆.電動(dòng)汽車共享服務(wù)選址方法研究.上海汽車. 2013（7）：32-35.