共享單車投放點布局與投放量的最優(yōu)化模型構(gòu)建

靳鳳俠 齊夢珂

摘要：本文針對共享單車投放站點的設(shè)置與投放數(shù)量問題。首先從優(yōu)化的角度出發(fā)，基于多點距離之和相對較短的原則從所考慮備選對象中選擇出若干個較為理想的可行投放站點。其次從上述可行站點中，綜合考慮投放站點運行外部主要影響因素，運用層次分析法篩選出最優(yōu)的投放站點。其次運用動力系統(tǒng)模型來解決在投放站點的投放數(shù)量。這一解決方法不僅可以克服掉以往文獻中計算量大的弱點，而且可以為公交站點設(shè)置、招生考試考點設(shè)置等類似問題提供了一個具有一般性的，切實可行的、可借鑒的有效途徑。

關(guān)鍵詞：動力系統(tǒng)模型；層次分析法；投放點與投放數(shù)量

一、引言

伴隨著經(jīng)濟的飛速發(fā)展，越來越多的家庭擁有自己的私家車，國家各個城市的機動車數(shù)量也在持續(xù)增長，環(huán)境污染，道路擁堵等一系列問題也隨之誕生。為了響應(yīng)綠色理念，一種新型的共享單車應(yīng)運而生。“共享單車”的概念最早起源于歐洲，作為低碳、環(huán)保、節(jié)能、健康的新型交通工具，正在中國許多城市迅速推廣和普及，為市民提供便利的公共交通服務(wù)，在建設(shè)低碳城市，提升城市品質(zhì)，創(chuàng)建資源友好型社會中將會發(fā)揮重要作用。共享單車作為一種低碳、環(huán)保、節(jié)能、健康的出行方式，被迅速普及，共享單車在一定程度上，能夠減少機動車的使用量，同時符合人們綠色出行的理念。但是如果共享單車的投放地點與投放量安排的不夠合理，會造成資源的浪費。對共享單車的投放地點及投放量進行建模，使共享單車能夠更好地運營下去，意義是十分重大的。為了使系統(tǒng)維持動態(tài)平衡，需要通過對站點單車的投放量進行合理的分析，建立相應(yīng)的調(diào)度模型。本文討論了共享單車的配置點設(shè)置及投放量問題。

二、共享單車設(shè)置點的環(huán)境條件

為了敘述的方便和計算的簡單，我們假如對所考慮的設(shè)置點的內(nèi)外部環(huán)境不出現(xiàn)大的改變。比如對于單車站點服務(wù)區(qū)外的居民偶然的借車情況不再考率、不考慮因為人為原因而導(dǎo)致的自行車的丟失等問題，近似的認為所有站點的單車總數(shù)保持不變、由于出行時間與出行距離等因素的影響，單車投放點有一定的服務(wù)范圍。當居民從服務(wù)區(qū)內(nèi)出發(fā)時，單車在居民的出行選擇方式之內(nèi)，否則，不考慮單車的出行方式。

三、模型的建立與求解

3.1關(guān)于共享單車站點確定的建模與求解：

對于共享單車站點設(shè)置問題，考慮到共享單車站點選取的影響因素與公交站點建立的影響因素大體相同，因此為了得到較優(yōu)的共享單車投放地點，本文首先分別以此地區(qū)的各個公交站點為圓心，以R為半徑做圓（圓允許出現(xiàn)交叉情況，交叉情況采取就近原則，選擇距離近的點）。然后對于每個圓內(nèi)的站點按距離進行初步排序篩選，接著用層次分析進行具體篩選。

四、結(jié)論

在本文中，我們首先利用小區(qū)、景點、超市、學(xué)校到預(yù)設(shè)投放站點的距離值和及層次分析法建立了投放站點科學(xué)選取和布局的決策模型。其次建立動力系統(tǒng)模型來確定在每一個待投放站點的投放單車數(shù)量。其主要優(yōu)點體現(xiàn)在：首先使用了預(yù)選法，利用多點直線距離公式進行選址，可以得到每個待選投放地點到各個位置的距離，通過待投放站點到所有小區(qū)、景點、超市、學(xué)校距離之和相對較短這一標準，遴選到若干個待投放站點。這樣就大大簡少了以往文獻中計算工作量，可以說這是投入少、收效好的關(guān)鍵步驟，值得推廣和運用。接下來對得到較少的可行待投放站點，進一步建立了層次結(jié)構(gòu)模型，根據(jù)實際情況中的主要外部影響因素，進行權(quán)向量求解，進一步得到不同的方案對待設(shè)投放站點的組合權(quán)重。由于層次分析法模型具有定性與定量分析的功能和特點，其實用性與可靠性是顯而易見的。因此，該模型對倉庫建造的位置選擇，供貨商的合理選址、公務(wù)員的選拔、學(xué)生獎學(xué)金的發(fā)放等與實際生活中密切相關(guān)并備受關(guān)注的熱點問題也是同樣適用的

參考文獻：

[1]葉其孝，姜啟源.數(shù)學(xué)建模[M]（第五版），北京：機械工業(yè)出版社，2014.

[2]秦茜. 公共自行車租賃系統(tǒng)調(diào)度問題研究[D].北京交通大學(xué)，2013.

[4]曹茂林. 層次分析法確定評價指標權(quán)重及Excel計算[J]. 江蘇科技信息，2012，（02）：39-40.

[5]鮑娜. 城市公共自行車租賃點選址決策及調(diào)度模型研究[D].長安大學(xué)，2012.

[6]秦孝敏. 城市公共自行車租賃點布局及配置優(yōu)化研究[D].西南交通大學(xué)，2015.

[7]李慶揚.數(shù)值分析[M]（第五版）.北京：清華大學(xué)出版社，2008.

[8]戰(zhàn)春梅，趙則海，崔百寧.基于層次分析法的多媒體教學(xué)評價研究綜述[J].肇慶學(xué)院學(xué)報，2014，35（2）：40-43.

[9]楊克磊，和美.采用層次分析法的員工績效評價研究[J]. 重慶理工大學(xué)學(xué)報，2015，29（10），143-146.

[10]趙元，羅世超. 層次分析法在高校貧困生認定中的方法和運用探析[J]. 學(xué)理，論，2013，18：335-336.

[11]王建，龐永杰，楊卓懿，胡中慧. 改進模糊層次分析法在AUV總體性能評價中的應(yīng)用[J].上海交通大學(xué)學(xué)報，2015，49（2）：275-280.

作者簡介：靳鳳俠（1983-），女，河南原陽人，博士，副教授，主要決策理論及其應(yīng)用研究。

基金項目：河南科技學(xué)院2018年大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練計劃項目（2018CX73）。