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原文传递公共自行车使用特性与分层调度研究

论文题名：	公共自行车使用特性与分层调度研究
关键词：	公共自行车;使用特性;分层调度;需求预测
摘要：	随着城市机动化进程的不断加快，交通拥堵、事故和环境污染等一系列问题日益突出。发展“多模式多层次”的公共交通系统被广泛认为是缓解各种城市交通问题的有效措施。作为公共交通的一种，公共自行车已在世界范围内引起了广泛的研究兴趣，并得到了管理部门的积极引进和发展。然而，在实际运营中，自行车在时间和空间上的借还不平衡，导致租赁点会出现“无车可借，无位可还”的现象，极大地降低了人们选择公共自行车出行的热情，制约了城市公共自行车系统的健康发展。　　本文在国家863计划项目《多模式多层次地面公交高效协同控制技术》（No.2014AA110303）的资助下，基于对公共自行车IC卡数据的挖掘，探索公共自行车系统的使用特性，提出公共自行车系统的分层调度策略，并对调度系统的总体架构进行设计；进而分析公共自行车静态调度和动态调度需求的计算方法、构建公共自行车静态调度和动态调度车辆路径优化的模型和算法，并利用实例验证模型和算法的可行性和有效性。旨在针对公共自行车日常运营中“无车可借，无位可还”的现象，进行专门、系统、全面地研究，以形成一套完整的解决城市公共自行车“借车难，还车难”问题的方法，从而为实际的公共自行车系统运营提供理论、方法和技术支撑，提高用户的满意度和系统运营效率、缩减运营成本。　　首先，本文在分析公共自行车IC卡、气象等数据的基础上，运用相关性分析法筛选影响公共自行车出行的主要因素，并从时间和空间两个角度研究用户出行以及租赁点借还的时空特性。　　其次，基于公共自行车的使用特性，分析调度类型和调度模式，提出公共自行车系统的分层调度策略。结合调度系统的设计需求，构建公共自行车调度系统体系结构，确立租赁点监控模块、数据清洗分析模块、故障车识别模块、调度需求分析模块、调度方案生成模块、调度执行模块等六大功能模块。　　再次，研究公共自行车静态、动态调度需求量的预测方法。通过对各租赁点累计借还差的分析，提出求解各租赁点最优初始投放量的方法，建立各租赁点夜间的静态调度需求量计算模型。基于公共自行车各租赁点的借还时空特性，进行聚类分析，研究不同类型的租赁点在不同天气、日历情况下短时借还需求预测的方法，提出各租赁点白天的动态调度需求量计算模型。　　最后，在明确公共自行车静态、动态调度需求量的基础上，构建以调度成本最低为目标、满足调度车容量和时长限制的公共自行车静态调度集分割模型，以及以调度成本最低和用户满意度最大为目标、满足调度车容量限制的公共自行车动态调度集分割模型，并根据集分割模型的特点，基于分支定价算法（Branch-and-Price）、SPFA算法（Shortest Path Faster Algorithm）和邻域搜索算法，设计相应的求解算法。利用实例分析验证模型和算法的可行性和有效性。
作者：	徐笑梅
专业：	交通运输工程
导师：	叶智锐
授予学位：	博士
授予学位单位：	东南大学
学位年度：	2019
正文语种：	中文