[发明专利]一种共享电动自行车站点车桩配备的优化方法

权利要求书

1.一种共享电动自行车站点车桩配备的优化方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)选定拟提供共享电动自行车服务模式的范围，收集获取共享电动自行车系统基础资料，包括站点信息、小区信息、需求信息、成本信息四部分；

2)根据获取得到的基础资料，结合站点充电特性，运用双队列排队模型估算用户站点延误，包含如下步骤：

2.1)确定各站点电动自行车和充电桩数量的计算方法，二者的计算公式如下：

式中，b_x为站点x的电动自行车数量；u_x为站点x的充电桩数量；为站点x的电动自行车周转率；为站点x的充电桩周转率；q_x为站点x的用户流量，分为借车流量q_bike,x和还车流量q_pile,x，即q_x＝q_bike,x+q_pile,x；

2.2)估计电动自行车的平均充电时间，估算公式如下：

式中，t_ex为站点x的平均充电时间；e_u为电动自行车每行驶单位距离消耗的电量；e_f为用户出行所需要的电量，假设其与用户的出行距离s线性相关，即e_f＝se_u；e_o为电池初始电量；k为电池损耗系数；C为电池容量；ω_x为站点x的充电效率；V_x为站点x充电桩的电压；I_x为站点x充电桩的电流；E(·)为·的期望值；

2.3)建立站点排队模型，即将空闲充电桩和非空闲充电桩视作是集中分布的，将共享站点抽象为由借车队列和还车队列两个存在相互影响的队列组成的排队系统，如果将观测时间间隔Δt划分达到设定值，且假设各用户的到达相互独立，则将借还车用户到达站点视作泊松过程；具体如下：

①对于借车队列，当u_x≤b_x，借车队列是一个用户到达率为λ_bike,x、电动自行车服务率为μ_bike,x、平行服务台为u_x和容量为b_x的M/M/u_x/b_x排队系统；当u_x＞b_x，借车队列是一个用户到达率为λ_bike,x、电动自行车服务率为μ_bike,x、平行服务台为b_x和容量为b_x的M/M/b_x/b_x排队系统；站点x的借车用户到达率为λ_bike,x＝q_bike,xΔt/60，站点x的电动自行车服务率为μ_bike,x＝Δt/(60t_ex)；

②对于还车队列，还车队列是一个用户到达率为λ_pile,x、充电桩服务率为μ_pile,x、平行服务台为u_x和容量为u_x的M/M/u_x/u_x排队系统；站点x的还车用户到达率为λ_pile,x＝q_pile,xΔt/60，站点x的充电桩服务率μ_pile,x为电动自行车被借走的频率；

2.4)估算用户的站点延误，用户的站点延误指的是用户在站点的逗留时间，根据站点电动自行车和车桩数量的大小关系，分以下情况进行计算：

①当u_x≤b_x时，得出借车队列的损失率

式中，P_bike,0x为站点x无人接受借车服务的概率；为站点x的借车用户损失率；η_bike,x为站点x中正在接受借车服务的人数；ρ_bike,x为站点x的电动自行车的利用率，ρ_bike,x＝λ_bike,x/μ_bike,x；

因此，得到当u_x≤b_x时站点x的借车用户站点延误为：

式中，为站点x的借车用户站点延误；L_bike,x是借车队列的队长的平均值，μ_pile,x为还车队列的服务率，也是该站点的电动自行车被借走的频率，即

而站点x的还车用户站点延误

②当u_x＞b_x时，只需将服务台数量由u_x变为b_x，借车和还车用户的站点延误同理可得；

3)重点考虑用户使用体验，以用户站点总延误最小为优化目标，并兼顾建设者、站点条件的约束，建立共享电动自行车站点车桩配备模型；

4)对共享电动自行车站点车桩配备模型进行求解，得到各站点的车桩配备方案。