基于魯棒規劃模型的共享單車優化停放問題研究

羅鳳潔 蔣蕊蓮 舒孝珍

摘要：隨著共享單車在各大城市的普及，共享單車在一定程度上解決了人們“最后一公里”出行難的問題，其便捷性與靈活性深受人們的喜愛，但同時也因共享單車的投放不合理與管理帶來了資源浪費、違法占道、亂停亂放等一系列問題。本文主要以魯棒優化理論為理論基礎，建立基于出行需求不確定的魯棒選址問題，在使得企業與個人成本和最小的情況下，找到最優停放點，優化共享單車停放問題。

Abstract： With the popularity of shared bicycles in major cities， shared bicycles solved the problem of people's "last mile" travel to a certain extent. Its convenience and flexibility are deeply loved by people， but it also brings some troubles such as waste of resources， illegal occupation of the road， and chaos. Based on the theory of robust optimization theory， this paper establishes a robust location problem based on travel demand uncertainty， so that， in the case of minimizing business and personal costs， it can find the optimal parking spot for shared bicycles and optimize the shared bicycle parking problem.

關鍵詞：共享單車;魯棒規劃;選址;優化問題

Key words： shared bicycle;robust planning;location;optimization problem

中圖分類號：O29 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1006-4311（2019）14-0034-04

1 ?背景分析

共享單車作為目前共享經濟和移動互聯網技術的產物，因其便捷性與靈活性而受到廣大民眾的喜愛和廣泛使用。然而，隨著各地共享單車使用量的增大，一系列問題也應運而生，如共享單車違法占道、無序投放、亂停亂放等。這一系列問題不僅嚴重影響了城市容貌，而且為市民取停共享單車、企業和政府管理共享單車造成了極大的阻礙。因此，合理規劃共享單車停放點，優化共享單車停放問題，改善共享單車給城市造成的影響已成為一個十分重要的問題。在一定的約束下建立優化模型，根據民眾出行特點為共享單車找到一個最優停放點，既能有效地讓群眾更快更方便地取停單車，又能讓車輛得到有序地停放從而方便企業與政府對車輛的集中管理，極大程度地減少企業的損失與成本投入，并有效地緩解政府管理公共車輛的壓力，在提倡人們低碳出行的同時美化市容市貌，促進共享單車在城市中的不斷發展。

2 ?共享單車停放點的選取

2.1 共享單車停放點考慮因素

2.1.1 地理因素

①人們取停共享單車的便捷性、政府企業對共享單車停放點的管理都受地理條件好壞的直接影響。因此應選取地勢比較平坦，地形寬闊的地方作為共享單車的停放點。

②共享單車停放點周圍應存在大型商場、大型廣場、學校和公園等設施，為人們出行提供便利并提高共享單車的使用率。

2.1.2 人口因素

人流量越大的地方，對共享單車的需求量也更大，因此共享單車停放點應設置在人流量密集的地方，以方便人們的使用，提高停放點的利用率。

2.1.3 交通因素

共享單車的使用率會受共享單車停放點周圍的交通情況的影響，因此共享單車的停放不能妨礙交通。

2.1.4 經濟因素

①共享單車的停放應該不能妨礙周圍經濟的發展。

②共享單車停放點的選取應方便政府和企業對共享單車的集中管理，極大程度地減少企業的損失與成本投入。

2.2 研究區域需求點選取

根據2.1對各因素的考慮分析，本研究選取了成都市溫江區以珠江廣場為中心，方圓0.7公里的區域作為主要研究區域。

該研究區域為成都市溫江區的繁華街區，該區域文化娛樂場所、商業設備、醫療措施、辦公區域分布密集，人流密度大，因此，共享單車使用率高，該區域具有較好的研究價值。接下來我們對所選取的研究區域的主要設施作分析。

2.2.1 商業設施

經過到珠江廣場實地勘察，珠江廣場一共有9處商業設施，主要包括商場、超市、電影院、醫院、銀行等，如表1所示。

2.2.2 文化娛樂場所

經實地調查，該研究區域中一共有5處文化娛樂場所，主要包括光華公園、碧落湖、光華社區書屋等，如表2所示。

2.2.3 醫療設施

經實地調查，該研究區域一共有2處醫療設施，如表3所示。

2.2.4 辦公區域

經實地調查，該研究區域一共有2處辦公區域，如表4所示。

基于以上的對研究區域主要設施的分析，選取了23個出行需求點，這些需求點的分布情況如圖1所示。

2.3 共享單車停放點選取

經對研究區域的實地考察，在不妨礙周圍交通的情況下，為方便人們對共享單車的使用和提高共享單車的使用率，選取了34個備選停放點，如圖2所示。

3 ?共享單車選址規劃模型研究

3.1 模型假設與參數設置

假設有P個共享單車備選停放點和N個共享單車出行需求點，每個備選停放點可對應多個出行需求點，但是一個出行需求點只能對應一個備選停放點。本研究模型的主要目的是通過確定共享單車停放點的位置、停放點的共享單車投放量和研究區域的需求點，使得共享單車停放點的建造成本、停放點共享單車的固定成本和人們出行的成本和最小。接下來對模型進行假設：

①人們的出行需求和停車需求具有不確定性，且該不確定性以出行需求量的波動區間來表示。

②任何一個出行需求可對應一個或多個停放點。

現對模型中所出現的符號進行以下說明解釋：

5 ?結語

共享單車優化停放問題對人們取停共享單車、政府企業管理共享單車有重大意義。本文以成都市溫江區珠江廣場以研究中心，根據人們用車需求和停車需求的不確定性，建立了基于出行需求不確定的魯棒選址問題的數學模型，確定了共享單車的最優停放點，對于共享單車的停放問題具有指導意義。

參考文獻：

[1]索源.基于出行需求波動的共享單車停放點選址規劃研究[D].北京交通大學，2018.

[2]肖磊，崔悅琪，鐘麗，黃薰好.共享單車最優選址問題的研究[D].華北理工大學，2018.

[3]謝金星，薛毅.優化建模與LINDO/LINGO 軟件[M].清華大學出版社有限公司，2005：115-237.

[4]劉慧.不確定因素下網絡設施選址魯棒性研究[D].華中科技大學，2014.

[5]王安琪，冀宵玉.共享單車選址問題的探究[D].中國農業大學，南京理工大學，2018.