基于优化调度的共享单车现状及发展研究

关键词：单调度中心调度模型 一元非线性回归模型
动态调度优化模型 共享单车 SPSS
一元线性回归模型 MATLAB
目录
一、问题重述 ..................................................................................................................................... 1 二、模型假设 ..................................................................................................................................... 1 三、符号说明 ..................................................................................................................................... 2 四、问题分析 ..................................................................................................................................... 2 4.1 数据分析 .......................................................................................................................................... 2 4.2 问题分析 .......................................................................................................................................... 4 五、模型的建立与求解 ...................................................................................................................... 5 5.1 问题一 .................................................................................................................................. 5 5.1.1 共享单车的时间分布 ................................................................................................................... 5 5.1.2 共享单车的空间分布 ................................................................................................................... 7 5.2 问题二模型的建立及求解 ..................................................................................................... 8 5.2.1 模型的建立 ................................................................................................................................... 8 5.2.1.1 单调度中心调度模型 ................................................................................................................. 8 5.2.1.2 动态需求调度优化模型 ............................................................................................................ 9 5.2.2 模型的求解 .................................................................................................................................. 10 5.2.2.1 数据的预处理 ........................................................................................................................ 10 5.2.2.2 优化调度模型的求解 ............................................................................................................ 11 5.3 问题三模型的建立及求解 ................................................................................................... 13 5.3.1 不同时空下共享单车的满足程度评价模型的建立 ................................................................. 13 5.3.2 不同时空下共享单车的满足程度评价模型的求解 ................................................................. 14 5.3.3 100 辆单车的分配求解 ............................................................................................................... 15 5.4 问题四模型的建立和求解 ................................................................................................... 16 5.4.1 一元线性回归模型 ..................................................................................................................... 17 5.4.1.1 模型的建立 .............................................................................................................................. 17 5.4.1.2 模型的求解 .............................................................................................................................. 18 5.4.1.3 模型的检验 .............................................................................................................................. 18 5.4.1.4 模型的检验结果 ...................................................................................................................... 20 5.4.2 一元非线性回归模型 ................................................................................................................. 21 5.4.3 量化研究 ..................................................................................................................................... 22 六、模型的评价及灵敏度、敏感性分析 ........................................................................................... 27 6.1 模型评价 ........................................................................................................................................ 27 6.1.1 动态优化模型的评价 ................................................................................................................. 27 6.1.2 一元回归模型的评价 ................................................................................................................. 28 6.2 灵敏度分析 .................................................................................................................................... 28 七、参考文献 ...................................................................................................................................单车现状及发展研究
论文题目：基于优化调度的共享单车现状及发展研究
摘要
随着共享单车的出现和普及，共享单车系统在城市公共交通中的地位越来越重要， 由于其快捷、方便、环保的特点，共享单车已成为居民解决出行“最后一公里”问题的 重要选择。 首先，我们利用 VBA 编程对数据进行处理，整理成为包含以下五项指标的数据表: 出发时间、到达时间、出发区域、到达区域、骑行时长，对骑行时长进行方差分析，从 而假设从 A 地出发到达 B 地的骑行时长以平均值代替， 并假设骑行速度都统一为正常人 的平均速度 15km/h，从而解出各个区域相对距离矩阵。 针对问题一，我们分为时间分布和空间分布讨论。从时间分布上看，各个区域单车 在 420—900 分钟流动频繁、分布密集，其他时段逐渐下降，1380 分钟以后分布趋于静 止。从空间分布来说，我们通过 VBA 编程统计分析得到从出发区域至到达区域车次的 OD 矩阵，可以明显看出，共享单车在 1 到 2、2 到 3、3 到 4、……、9 到 10 之间的分 布较为密集、其他地区基本呈现均匀分布。 针对问题二，建立了单调度中心调度模型和动态调度优化模型。根据附件 1、附件 2 的数据计算出现有单车情况下的各个地区的单车需求量，确定不同地区单车的需求时 间和可接受时间。根据问题 1 结果估计不同地区间的最短距离，建立单调度中心调度模 型 并 利 用 MATLAB 软 件 和 遗 传 算 法 求 解 得 出 初 始 调 度 方 案 ， 最 优 调 度 路 线 为 2-5-6-3-7-10-9-2。以单调度中心软时间窗调度模型为基础建立动态需求调度优化模 型，向初始静态优化解中不断插入新的调度需求，应用“初始静态优化+实时动态优化” 的方法对多个连续静态调度问题进行求解不断优化调度路线， 初次优化结果为 5-2-3-4-8-10-9，其中 5、2、3 已完成调度。 针对问题三，要判断各区域所需共享单车的满足程度。首先我们定义了从出发区域 i 到到达区域 j 的需求量、满足量以及需求满足比作为衡量各区域所需共享单车满足程 度的指标。根据问题一得到的 OD 矩阵以及附件 2 所给的需求矩阵，即可计算出从出发 区域 i 到到达区域 j 的需求满足比，进而判断各区域所需共享单车的满足程度。由结果 可知，各区域的满足程度从 78%到 99%不等，总体来看，满足程度较好。按照问题二的 需求比例即可求得 100 辆单车的投放方案。 针对问题四，要分析研究共享单车的投入对该地区打车市场的影响。根据附件 3 的 数据，我们将单车投放量作为自变量，打车人次作为因变量，作出散点图。观察得到在 单车投放量小于 4000 辆时呈现线性关系，大于 4000 辆时呈现非线性关系。因此我们以 x=4000 为分段点建立一元线性回归模型、一元非线性回归模型，利用 MATLAB 求解， 得出方程。通过观察方程，我们得出共享单车投放量与打车人次呈负相关，即共享单车 投放量越大，打车人次越少，从而对打车市场产生负面影响。并且搜集到上海市 4 月份 单车使用次数及打车人次的数据，从时间维度分析我们可以得出，固定日期分时段单车 使用次数与打车人次数的图像呈现近似的趋势， 而固定时段分日期单车使用次数与打车 人次数呈现线性负相关的关系。