[发明专利]一种基于改良圈算法的公共自行车调度模型

说明书

本发明公开了一种基于改良圈算法的公共自行车的调度方法，它包括：收集租赁点公共自行车数量的初始值，并进行数据的预处理步骤；结合当前时间段和所处地段，判断是否需要进行再分配的原则步骤；汇总区域内所有站点的情况，转化为旅行商问题模型的步骤；通过改良圈算法，找出调度公共自行车的最佳路线规划的步骤。本发明通过提出新的算法路径选择策略，全面考虑影响公共自行车需求的因素，提高了算法的全局搜索效率和全局搜索精度，达到了进一步降低运输成本、提高调度效率的目的。

技术领域

本发明涉及城市公共交通领域，特别提供一种基于改良圈算法的公共自行车调度方法。

背景技术

随着城市经济的飞速发展和城市化进程的加快，大量的人口涌入城市，交通流动人口急剧增加，这引发了一系列问题，其中最显著的就是中心城区的拥堵问题。公共自行车的出现能够有效缓解这一问题。但在实际运营中由于公共自行车无法自发地在各个租赁点之间形成相对均衡的分布，许多租赁点经常出现“无车可借”或者“无位可还”的状况，这极大程度上限制了用户的需求，降低了公共自行车出行的可靠性。如果能解决这一问题，将有效促进绿色出行并缓解城市交通拥堵。

目前国内外对于公共自行车的研究主要在于租赁点布局，但是对于公共自行车运营、调度问题研究较少。尽管如此却也取得了一定的研究成果，提出了一系列建模方法和分析模型，对用车高峰时段的历史数据进行了统计分析，然而依旧没有效率较高且适用性较广的调度方法和策略问世。总体上来看，我国对于公共自行车调度的研究处于起始阶段，规模较小、研究较散，没有明确的方向形成统一的合力，调配算法研究目前还不是很深入。

发明内容

本发明的目的在于提供一种公共自行车调度方法，来实现对公共自行车的调度，解决生活中公共自行车站点的自行车数量分配不合理的问题。

本发明技术方案如下：

本系统的设计主要分为如下几个部分：首先收集每天租赁点公共自行车数量的初始值，并进行数据的预处理；接下来将每个租赁点的自行车数量，结合当前时间段和所处地段，判断是否需要进行再分配；然后系统汇总一定范围内所有站点的情况；最后系统计算最优路径后，统一进行状态转移，即公共自行车的合理调度分配。

数据的收集和预处理内容包括但不限于：租赁点当前可以被租赁的公共自行车数、租赁点当前暂时无法被租赁的公共自行车数、租赁点固有车位数、租赁点1km范围内的其他租赁点数目、租赁点下一个高峰用车期到来的时间。

收集到所需数据之后，根据车辆调度原则进行公共自行车数量的模拟分配。调度原则考虑了当租赁点处自行车数量超过停车位，会出现无处停车的情况和数量少于总车位数的百分之二十时，大概率面临车位全空，无法借车的情况。同时预留了在不超过车位上限的前提下尽量超出需求量的百分之十，以便应对偶然状况。

然后系统通盘考虑区域内所有租赁点的模拟分配情况，优先关注下一个用车高峰期即将到来，将有巨大用车需求的站点。公共自行车的特殊属性决定了即使在一日之内车辆需求与供给也是极不均匀的，如大学校园周边租赁点在下课的时间段将展现旺盛的需求，地铁站周边租赁点在早晚高峰时期常常出现“无车可借”的情况。

在确定了车辆的调度原则和时机后，进行车辆的状态转移。在预测车辆转移状况时，由于该阶段的停靠车辆应与下一阶段的需求车辆成正比关系，因此引入下一阶段的车辆需求量作为模型的修正项，进而确定状态转移方程。下一步列出状态转移矩阵，为给出最优路径作准备。通过改良圈算法，找出调度公共自行车的最佳路线规划，使得所需调度时间尽可能最短。具体操作为：设定初始路径；构造满足约束条件的新路径；若新路径方案优于初始路径，则替代之；不断循环上述过程，直至无法再改进路径。

最后系统给出完整调度方案，方案包括区域内所有租赁点公共自行车调配的数量、路径和时机。且方案为当前设定和条件下的最优调度方案。