城市公共自行車智能調(diào)度與運(yùn)用管理系統(tǒng)及其實(shí)現(xiàn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及城市公共自行車智能調(diào)度與運(yùn)用管理系統(tǒng)及其實(shí)現(xiàn)方法，屬于節(jié)能減 排、綠色出行、車輛調(diào)度領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著能源和環(huán)境問題的日益惡化，現(xiàn)代人的生活方式追隨著節(jié)能減排的腳步，日 益趨向于低碳和綠色。就目前城市交通來說，公交和地鐵難以滿足綠色出行的要求。
[0003] 公共自行車自誕生以來，首先在歐洲進(jìn)行了大范圍的推廣與應(yīng)用，并取得了良好 的運(yùn)營效果，已經(jīng)成為城市公共交通的一個(gè)不可分隔的部分。我國武漢是率先使用公共自 行車的城市，繼而杭州首先推行了公共自行車的租賃系統(tǒng)，目前我國很多大中城市都在積 極引進(jìn)公共自行車系統(tǒng)，以方便廣大市民使用，因?yàn)榧磿r(shí)的租車系統(tǒng)不僅有助于減少城市 交通擁堵環(huán)境污染，而且對(duì)出行者來說是一種方便、實(shí)惠以及健康的交通工具。我國作為資 源緊缺國家，需建設(shè)集約型城市，集約型城市多樣化、集約化的交通結(jié)構(gòu)中，公共自行車交 通是必不可少的重要組成部分。
[0004] 但是目前的公共自行車系統(tǒng)由于缺乏有效管理、普及率低導(dǎo)致無法在城市公共交 通中發(fā)揮較大的作用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供城市公共自行車智能調(diào)度與運(yùn)用管理系統(tǒng)及其實(shí)現(xiàn)方法， 主要解決現(xiàn)有公共自行車系統(tǒng)由于缺乏有效管理、普及率低導(dǎo)致無法在城市公共交通中發(fā) 揮較大作用的問題。本發(fā)明一方面通過手機(jī)APP提供的預(yù)約車輛、查詢車輛等功能方便居 民出行，為居民的"最后一公里"等短途出行服務(wù)；另一方面，為城市公共自行車管理部門提 供一個(gè)智能管理系統(tǒng)，首先基于每個(gè)城市居民的交通出行特性，得出一組站點(diǎn)布局及車輛 數(shù)的合理初始值，進(jìn)而通過優(yōu)化設(shè)計(jì)算法，以每天最少的調(diào)度和最長的循環(huán)運(yùn)營時(shí)間為目 標(biāo)，最終得出合理的站點(diǎn)布局和車輛數(shù)量分配，處理用戶預(yù)約請(qǐng)求以及車輛調(diào)度，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng) 的尚效運(yùn)行。
[0006] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：
[0007] 城市公共自行車智能調(diào)度與運(yùn)用管理系統(tǒng)，包括調(diào)度管理中心、服務(wù)器、用戶端； 其中，調(diào)度管理中心實(shí)現(xiàn)站點(diǎn)分布及信息顯示、地圖動(dòng)態(tài)顯示、車輛信息查詢、調(diào)度方案的 生成、用戶預(yù)約管理；
[0008] 服務(wù)器包括后臺(tái)數(shù)據(jù)庫，進(jìn)行后臺(tái)處理；
[0009] 用戶端實(shí)現(xiàn)用戶賬號(hào)信息管理、站點(diǎn)信息查詢、預(yù)約車輛。
[0010] 具體地，所述用戶端包括公共自行車公司、用戶移動(dòng)端和PC端。
[0011] 城市公共自行車智能調(diào)度與運(yùn)用管理系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法，主要包括如下步驟：
[0012] S1、建立站點(diǎn)車輛選址及車輛初始配置模型，得出初步的各站點(diǎn)初始值；
[0013]S2、建立站點(diǎn)車輛運(yùn)行優(yōu)化模型，將步驟S1得出的結(jié)果進(jìn)行虛擬運(yùn)行，得出能夠 最大限度滿足用戶需求的各站點(diǎn)初始值；
[0014]S3、系統(tǒng)運(yùn)行，使用用戶端進(jìn)行車輛預(yù)約、借車、還車；
[0015]S4、調(diào)度管理中心根據(jù)步驟S2得出的結(jié)果作為各站點(diǎn)初始值，生成靜態(tài)調(diào)度方 案；
[0016]S5、在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，檢測各站點(diǎn)車輛數(shù)，當(dāng)車輛數(shù)低于某一數(shù)值或者空車位數(shù)低于 某一數(shù)值，生成動(dòng)態(tài)調(diào)度方案；
[0017] 具體地，所述站點(diǎn)車輛選址及車輛初始配置模型的建立方法為：
[0018]S11、劃分交通小區(qū)；
[0019]S12、計(jì)算各交通小區(qū)間0D交通量；
[0020] S13、對(duì)各種交通出行方式效用函數(shù)的標(biāo)定，得出各種交通出行方式的效用函數(shù)；
[0021] S14、根據(jù)每個(gè)人每次出行的數(shù)據(jù)建立logit模型，繼而根據(jù)各交通小區(qū)的出行數(shù) 據(jù)，輔以TransCAD進(jìn)行方式劃分，求得各交通小區(qū)公共自行車分擔(dān)率，得出各交通小區(qū)一 天的公共自行車需求總量；
[0022] S15、由一天的需求總量乘以早晚高峰和平峰相應(yīng)時(shí)段出行量占全天出行總量的 比例求得三個(gè)時(shí)段各自需求量，取三個(gè)時(shí)段的車粧數(shù)和自行車數(shù)的最大值，得到各租賃站 點(diǎn)的規(guī)模。
[0023] 進(jìn)一步地，所述步驟S15后，還建立公共自行車選址及規(guī)模確定的雙層規(guī)劃模型， 包括上層模型和下層模型；所述上層模型為決策部門總成本最小的效用函數(shù)；所述下層模 型為出行者出行費(fèi)用最低的效用函數(shù)。
[0024] 再進(jìn)一步地，所述步驟S3中，車輛預(yù)約的處理過程為：
[0025]S311、調(diào)度管理中心判斷該站點(diǎn)是否有空閑車輛，若有則該站點(diǎn)的預(yù)約車輛數(shù)+1; 若沒有則該站點(diǎn)被拒絕次數(shù)+1 ;
[0026]S312、計(jì)算本次預(yù)約的剩余有效時(shí)間，判斷是否超過本次預(yù)約的有效時(shí)間，若超 過，則解除超時(shí)間的預(yù)約的相應(yīng)預(yù)約車輛數(shù)-1 ;
[0027]S313、判斷是否有新的預(yù)約，若有則執(zhí)行步驟S311-S312。
[0028] 借車的處理過程為：
[0029]S321、判斷該站點(diǎn)是否有可借車輛，若有，則執(zhí)行步驟S322;若沒有，則該站點(diǎn)借 車被拒次數(shù)+1 ;
[0030]S322、該站點(diǎn)車輛數(shù)-1，產(chǎn)生預(yù)計(jì)到達(dá)目的站點(diǎn)的時(shí)間。
[0031] 還車的處理過程為：
[0032]S331、根據(jù)借車產(chǎn)生的目的站點(diǎn)的預(yù)計(jì)時(shí)間，判斷被借出的自行車是否到達(dá)目的 站點(diǎn)，若到達(dá)，則執(zhí)行步驟S332,若沒有到達(dá)，則該站點(diǎn)還車被拒絕，所有將到站倒計(jì)時(shí)-1;
[0033]S332、判斷該站點(diǎn)是否有空車位，若有，則該站點(diǎn)車輛數(shù)+1。
[0034] 再進(jìn)一步地，所述步驟S4中，在靜態(tài)調(diào)度方案生成以前，需要判斷站點(diǎn)是否需要 進(jìn)行調(diào)度，判斷的方法為：
[0035] 若站點(diǎn)X的車輛數(shù)不等于初始值，則表明站點(diǎn)X需要進(jìn)行調(diào)度；
[0036] 靜態(tài)調(diào)度方案生成過程為：
[0037] S41、得出所有需要調(diào)度的站點(diǎn)；
[0038] S42、計(jì)算目前所有站點(diǎn)的總車輛數(shù)是否足夠，若不夠則需要從調(diào)度管理中心調(diào)往 所需車輛，并執(zhí)行步驟S43;
[0039]S43、計(jì)算得出經(jīng)過所有需要調(diào)度的站點(diǎn)的最短路線。
[0040] 再進(jìn)一步地，所述動(dòng)態(tài)調(diào)度方案的生成過程為：
[0041]S41、建立調(diào)往的多目標(biāo)規(guī)劃模型；
[0042]S42、建立調(diào)離的多目標(biāo)規(guī)劃模型；
[0043]S43、當(dāng)站點(diǎn)X需要調(diào)度，從距離站點(diǎn)X由近到遠(yuǎn)的臨近站點(diǎn)中依次選擇滿足調(diào)車 后兩個(gè)站點(diǎn)車輛數(shù)與各自初始值之差的和最小的調(diào)車數(shù)量A的站點(diǎn)；
[0044]S44、若沒有任何站點(diǎn)能滿足步驟S43的調(diào)車條件，則從距離站點(diǎn)X由近到遠(yuǎn)的臨 近站點(diǎn)中依次選擇滿足調(diào)車后兩個(gè)站點(diǎn)車輛數(shù)與各自初始值之差的和最小的調(diào)車數(shù)量B 的站點(diǎn)。
[0045] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：
[0046] (1)本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)公共自行車的有效管理，增強(qiáng)其使用效率，保障公共自行車系 統(tǒng)尚效運(yùn)彳丁，提供更尚質(zhì)量的出彳丁服務(wù)。
[0047] (2)本發(fā)明為管理者提供了更方便的管理功能，同時(shí)也意味著自行車的管理更加 完善，通過對(duì)站點(diǎn)車輛的實(shí)時(shí)監(jiān)測，有問題及時(shí)發(fā)現(xiàn)并能及時(shí)處理。
[0048] (3)本發(fā)明為自行車用戶提供了預(yù)約等更人性化的高質(zhì)量服務(wù)，使出行者更加便 捷有效的租借自行車。
[0049] (4)本發(fā)明通過融入調(diào)度的思想，使公共自行車系統(tǒng)能更加高效的持續(xù)運(yùn)行，續(xù)航 能力的增強(qiáng)，也就意味著其服務(wù)能力的加強(qiáng)。
【附圖說明】
[0050] 圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)框圖。
[0051] 圖2為本發(fā)明的預(yù)約子模塊框圖。
[0052]圖3為本發(fā)明的借車子模塊框圖。
[0053] 圖4為本發(fā)明的還車子模塊框圖。
[0054]圖5為本發(fā)明的靜態(tài)調(diào)度模塊框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0055] 下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明，本發(fā)明的實(shí)施方式包括但不限于 下列實(shí)施例。
[0056] 實(shí)施例
[0057] 如圖1所示，城市公共自行車智能調(diào)度與運(yùn)用管理系統(tǒng)，包括站點(diǎn)車輛選址及車 輛初始配置模型、站點(diǎn)車輛運(yùn)行優(yōu)化模型、調(diào)度管理中心、服務(wù)器、用戶端。其中根據(jù)車輛初 始配置模型和站點(diǎn)車輛運(yùn)行優(yōu)化模型生成站點(diǎn)車輛配置數(shù)量；而調(diào)度管理中心提供站點(diǎn)信 息查詢、地圖動(dòng)態(tài)顯示、用戶預(yù)約情況、生成調(diào)度方案，車輛使用情況；服務(wù)器建立數(shù)據(jù)庫和 進(jìn)行后臺(tái)處理；用戶端包括公共自行車公司、用戶移動(dòng)端和PC端。
[0058]1、站點(diǎn)車