公共自行车系统自然租赁需求预测与多目标调度方法

摘要

公共自行车系统作为破解公共交通“最后一公里”难题的交通方式，能有效提升城市公共交通整体服务水平，但公共自行车系统在迅速发展的同时，也存在着经常出现的“无车可借”与“无法还车”问题。因此，为解决出行者租/还车难问题，需要获取公共自行车系统服务点的实时状态信息及调度需求信息，设计合理的调度计划，均衡分配各服务点的公共自行车数量。本论文以浙江省科技计划项目——公共自行车运行数据的空间分析及其调度系统的研究与开发(2013C33047)为依托，研究了公共自行车系统的自然租赁需求与调度模型及求解算法。
　　首先提出了公共自行车系统自然租赁需求的概念，并且给出了这种租赁需求的预测方法。通过Multi-logit改进模型估算公共自行车在客运总量中的分担率，利用模型估算所得分担率与调查统计所得到分担率的相关性，结合服务点历史租赁数据，实现公共自行车系统自助服务点自然租赁需求的预测。服务点自然租赁需求是公共自行车系统调度的前提，决定了服务点提供租还服务的能力和服务点的调度需求类型及调度需求量，对提高公共自行车系统的调度计划质量起着非常重要的作用。
　　其次，从不同角度对公共自行车系统调度问题进行了分析，将公共自行车调度问题界定为公共自行车自流动与机动车调度相叠加的复杂动态车辆调度问题。通过对公共自行车系统服务点调度优先级、调度需求量、服务时间窗约束等特性进行的研究，建立了统筹用户满意度与企业调度成本的公共自行车系统多目标动态调度模型。同时，设计了禁忌搜索算法与遗传算法相结合的混合算法对所建立的调度模型进行求解，得到公共自行车最优调度方案。
　　最后，通过C＃语言、Sql Sever2008数据库，开发了基于客户端/服务器(C/S)架构的公共自行车系统调度软件，并验证了本文所提出的公共自行车系统多目标调度方法。结果表明，调度方法在平衡各服务点公共自行车数量方面具有预期效果，能够达到缓解租/还车难问题的目的。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题的研究背景及意义

1．2 研究现状

1．2．1 公共自行车租赁需求预测现状

1．2．2 调度理论研究现状

1．3 目前公共自行车调度研究中存在的问题

1．4 研究内容及组织结构

第2章 公共自行车系统自然租赁需求预测

2．1 引言

2．2 自然租赁需求的提出

2．3 自然殂赁需求与调度需求量的关系

2．4 公共自行车自然租赁需求的预测

2．4．1 Multi-logit预测模型的确定

2．4．2 模型的改进

2．4．3 出行选择效用函数的建立

2．4．4 特性系数标定

2．4．5 公共自行车自然租赁需求预测

2．5 实验分析与结果验证

2．6 本章小结

第3章 公共自行车系统多目标动态调度建模

3．1 引言

3．2 公共自行车系统调度问题特性总结

3．3 多目标动态调度模型的建立

3．3．1 调度问题的描述

3．3．2 服务点调度请求

3．3．3 服务点调度需求量的确定

3．3．4 服务点调度时间窗的确定

3．3．5 调度车辆初始装载量的确定

3．3．6 目标函数的确定

3．4 本章小结

第4章 公共自行车调度模型求解算法

4．1 引言

4．2 滚动时域法

4．3 公共自行车调度问题求解

4．3．1 求解算法简介

4．3．2 禁忌遗传混合算法关键步骤设计

4．4 实验与分析

4．4．1 实验方案与资料

4．4．2 结果分析

4．5 本章小结

第5章 公共自行车调度系统的实现

5．1 引言

5．2 公共自行车调度软件功能需求分析

5．3 公共自行车调度系统架构

5．3．1 软件框架设计

5．3．2 系统结构设计

5．3．3 数据库设计

5．4 公共自行车调度系统的实现

5．4．1 可视化调度

5．4．2 服务点调度管理

5．4．3 调度信息生成

5．5 本章小结

第6章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

附录

参考文献

致谢

攻读学位期间参加的科研项目与成果