[发明专利]基于区间弱耦合度的公共自行车站点调度区域划分方法

说明书

本发明公开了一种基于区间弱耦合度的公共自行车站点调度区域划分方法。本发明首先获取空间距离数据与表示站点间关系的自行车借还数据，然后在两者结合时对r_ij进行归一化处理，将借还关系作为权重结合到距离矩阵中；再将代表两个站点之间借还关系的w_ij与表示站点间距离的d_ij融合，计算两个站点间的相似度s_ij；其次使用AP聚类算法对矩阵Sim进行求解，得到弱耦合度的区域划分；区域之间的调度取决于这两个区域之间耦合度的大小；而为了节省调度的成本，减少区域间调度的关键就是减少耦合度；因此，用耦合度目标函数R来衡量整个调度区域划分方案的合理性。本发明使得调度区域可以维持内部自行车的借还平衡，调度车区域内部调度效率提高，区域间调度工作量降低。

技术领域

本发明属于城市智能交通体系中公共自行车系统领域，涉及一种基于区间弱耦合度的公共自行车站点调度区域划分方法，从而保证区间弱耦合、区内强耦合的站点聚类方法。为保证分区效果达到最优，同时考虑了站点间的距离联系与自行车租借的逻辑联系。

背景技术

城市规模的扩大与人口的增长使得城市交通压力剧增。由此产生的废气排放、环境污染等问题越来越突出。公共自行车因具有无污染、机动性强等优点，可以有效地缓解城市交通压力，减少二氧化碳排放，改善城市环境，已经成为政府倡导和市民认可的交通出行方式。然而，城市公共自行车租赁系统正处于起步阶段，目前存在的一个比较关键性的问题是，自行车站点的分布并未根据市民的出行规律进行布局，在站点位置的选择上缺少一定的科学分析，从而导致某些站点在某些时间段会出现无自行车可借、无空位可还以及调度车无法及时集中地进行自行车调度。

目前的调度区域由于面积大、站点相似性小、区域之间跨度较大、调度路线复杂等原因，造成调度效率低下、调度成本过大等问题。因此，需要对调度区域重新分割，划分出更合理和集中的区域进行调度，从而提高效率，降低成本。同时，在划分区域时，应以空间距离为基础，结合市民使用自行车的出行规律，进行科学合理的区域划分。

目前，国内外在此领域的研究较少，大部分的研究是物流领域的单个站点布局，虽然与多个自行车站点的群体聚类有所差异，但在某些划分方法的研究上还是有一定借鉴。在这些研究中，提出的主要方法包括：α-cost模型，最小成本模型，最大被使用模型，带权k路聚类算法，数值型数据与类别型数据混合聚类算法等。这些方法的研究对象都属于个体功能比较集中，数量比较少的连锁企业或是物流仓库，对于布局需要相对密集并且个体之间的联系比较复杂的公共自行车站点来说，这些方法并不是很适合。

发明内容

本发明的目的是为了对城市公共自行车站点的调度区域重新划分，提供一种基于区间弱耦合度的公共自行车站点调度区域划分方法。使区域内部的站点相似性最大，而区域间耦合度达到最小，从而有效地平衡区域之间的资源配置，提高公共自行车调度效率。

本发明的方法的具体步骤如下：

步骤(1).设N{N₁,N₂,N₃…N_n}为所有公共自行车租赁站点的集合；M{M₁,M₂,M₃….M_m}为要划分的调度区域集合；d_ij为任意两个不同站点i和站点j之间的空间距离，其中i，j∈n；根据欧式距离的计算公式：

计算出任意两个站点之间的距离d_ij，对全部自行车站点建立空间距离矩阵Dis:

步骤(2).用r_ij表示站点i和站点j之间的自行车借/还量，即从站点i租借归还至站点j的借还量和从站点j租借归还至站点i的借还量总和，计算r_ij的值然后构建自行车借还矩阵Rel: