共享单车车辆调度问题研究

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作者：

卢琰

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摘要：

随着社会的高速发展,共享单车应运而生并发展迅猛,引起了社会的极大关注和热切讨论。共享单车兼具非机动车和无桩单车的特点。首先,共享单车作为非机动车,出行过程不会产生任何污染,节能环保。同时,共享单车以其不同于公共自行车的无桩式的设计,使车辆的借还过程都得以简化,极大的方便了市民出行,真正解决了"最后一公里出行"问题。然而,共享单车系统的出现一方面完善了城市交通,方便了居民出行,另一方面也产生了共享单车占用盲道、损毁严重、乱停乱放等不良现象,共享单车企业也面临运营成本过高、车辆投放量大而服务水平低、车辆分布不均衡等问题。针对现有问题,本文经过分析,认为高效合理的车辆调度能够有效降低运营成本、减少新车投入、改善车辆分布不均衡,满足居民出行需求,提升服务效率。共享单车调度问题包含2个部分:需求预测问题和调度网络优化问题。本文重点研究共享单车调度网络优化问题,以网络运输成本最低为目标建立网络优化模型。具体研究工作包括以下几方面:(1)本文通过实际调查和对文献资料的整理归纳,对共享单车进行定义,了解其发展历程,划分了其与公共自行车的区别,明确其功能定位,总结了共享单车的调度现状以及现存问题,并对共享单车的需求特性等进行了分析。(2)分析共享单车调度问题,将其分解为需求预测问题与调度网络优化问题,明确研究重点为网络优化。在此基础上,分析共享单车网络的特点,对比城市物流配送网络规划问题,将轴辐式网络结构引入共享单车调度网络构建中,并从调度管理便捷性角度出发,建立三级网络结构。(3)为提高网络调度的时效性同时降低运输成本,本文构建了混合轴辐式网络结构,即允许非枢纽节点直达运输。对带有直达线路的轴辐式网络的优化问题进行分析,以网络运输成本最低为目标,根据共享单车不同的调度时段所显示的特点,建立了含时间窗和不含时间窗的两种优化模型。(4)在设计求解算法时,将模型求解问题分为3个部分:枢纽节点的选择、非枢纽直达路径的确定、非枢纽节点的指派,其中非枢纽节点的指派为本文关键问题,利用遗传算法进行求解,并以武侯区的共享单车调度网络规划为例,证明了模型和方法的有效性。

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关键词：

共享单车；调度问题；混合轴辐式网络；网络规划；遗传算法

学位级别：

硕士