共享單車投放點布局與投放量的最優化模型構建

靳鳳俠 齊夢珂

摘要：本文針對共享單車投放站點的設置與投放數量問題。首先從優化的角度出發，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的投放站點。其次運用動力系統模型來解決在投放站點的投放數量。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置、招生考試考點設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。

關鍵詞：動力系統模型；層次分析法；投放點與投放數量

一、引言

伴隨著經濟的飛速發展，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量也在持續增長，環境污染，道路擁堵等一系列問題也隨之誕生。為了響應綠色理念，一種新型的共享單車應運而生。“共享單車”的概念最早起源于歐洲，作為低碳、環保、節能、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，在建設低碳城市，提升城市品質，創建資源友好型社會中將會發揮重要作用。共享單車作為一種低碳、環保、節能、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。為了使系統維持動態平衡，需要通過對站點單車的投放量進行合理的分析，建立相應的調度模型。本文討論了共享單車的配置點設置及投放量問題。

二、共享單車設置點的環境條件

為了敘述的方便和計算的簡單，我們假如對所考慮的設置點的內外部環境不出現大的改變。比如對于單車站點服務區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范圍。當居民從服務區內出發時，單車在居民的出行選擇方式之內，否則，不考慮單車的出行方式。

三、模型的建立與求解

3.1關于共享單車站點確定的建模與求解：

對于共享單車站點設置問題，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，因此為了得到較優的共享單車投放地點，本文首先分別以此地區的各個公交站點為圓心，以R為半徑做圓（圓允許出現交叉情況，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、結論

在本文中，我們首先利用小區、景點、超市、學校到預設投放站點的距離值和及層次分析法建立了投放站點科學選取和布局的決策模型。其次建立動力系統模型來確定在每一個待投放站點的投放單車數量。其主要優點體現在：首先使用了預選法，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、景點、超市、學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構模型，根據實際情況中的主要外部影響因素，進行權向量求解，進一步得到不同的方案對待設投放站點的組合權重。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、公務員的選拔、學生獎學金的發放等與實際生活中密切相關并備受關注的熱點問題也是同樣適用的

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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用研究。

基金項目：河南科技學院2018年大學生創新訓練計劃項目（2018CX73）。