共享新能源汽车分时租赁网点的选址优化分析

赵永全　朱兴和

【摘 要】随着科技的发展，共享新能源汽车分时租赁业务已经成为一种新颖的商业模式。本文分析了其运作模式，在相关研究有益成果的基础上，提出了共享新能源汽车分时租赁网点的选址模型。该模型可以采用k-means聚类分析算法加以求解。

【关键词】新能源汽车；分时租赁；网点选址

中图分类号： D922.296；F721 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2018）12-0223-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.12.104

Analysis on the optimization of the location of the time-sharing rental network of new energy vehicles

ZHAO Yong-quan ZHU Xing-he

（school of economics and management， Shanghai maritime university， Shanghai 210000，China）

[abstract] with the development of science and technology， time-sharing car rental business of sharing new energy has become a novel business model. This paper analyzes its operation mode， and puts forward the location model of the time-sharing car rental network based on the beneficial results of relevant studies. The model can be solved by k-means clustering analysis algorithm.

[key words] New energy vehicles； Time-sharing leases； Node location

科技的日益发展已经为新能源汽车产业与共享经济的结合创造了有力条件。众所周知，汽车尾气是环境污染的重要来源之一，而且汽车使用越久，汽车尾气的排放就会越来越严重，对环境的污染程度就会更加严重。面对日益严重的环境、资源、交通等问题，绿色新能源汽车越来越受到人们的欢迎。共享新能源汽车也叫共享电动汽车，一般是由商业化运作平台来协调用户、车辆和渠道，其最大的作用是用来替代私家车，从而达到节能减排、缓解交通压力的效果。而电动汽车的大量使用，也可以降低对石油资源的依赖性。而共享新能源汽车的发展和推广可以缓解相当程度的环境污染问题，减少环境治理的成本。

共享新能源汽車是能有效地降低燃油能源的消耗，同时也能够有效降低汽车对空气的污染程度。2011 年，中央指定上海市为发展共享新能源汽车的试点区，以推广共享新能源汽车的发展为主要任务。因此，鼓励共享新能源汽车的发展也是发展新能源产业的必要方式[1]。为推广共享新能源汽车，2016年3月上海市就推出了《新能源汽车分时租赁指导意见》，在政策上对共享新能源汽车的发展提供了支持。

1 相关研究回顾

Dong[2]（2014）等人开发了一种遗传算法来寻找电动车公共充电站的最佳位置，他还提供了基于多天GPS旅行调查数据的案例研究。 他们表明，通过在热门目的地安装公共充电站，并在合理的基础设施投资下，旅行里程和电动汽车出行次数可以显着增加。这样就可以增加电动汽车的使用率。

Boyaci等人[3]（2015年）提出了一个多目标整数线程程序，该程序优化了与车站布局和车队规模相关的战略决策，同时还允许全天按照运营人的方式重新安置车辆。 然而，尽管我们的方法基于实际满足的需求来执行必要的充电，但它们依赖于先验已知的充电。

彭淑梅[4]（2017）提出了一种结合某区域小区家庭数以及各小区之间的距离，运用线性规划的的相关理论对电动汽车充换电站进行合理布局，提高效率。其模型算法比较单一，运用的范围比较小，未能运用到更多的优化模型。共享新能源汽车就是将新能源汽车的运营给予共享的模式，王新源[5]（2014）通过研究国外先行成立的共享汽车模式的经验，结合我国城市交通拥堵的现状，认为发展共享汽车服务是可行的，并且从运营的角度出发，以北京市为例，对北京市现有的共享汽车公司的运营方式提出了一定的建议，对于共享汽车的来源进行了分析。

孟尚雄[6]（2011）论述了不同学科在选址问题上的学术成果，他认为选址理论应该成为一门独立的学科而不受其他的影响，在此基础上，通过屠对能模型、韦伯模型以及克里斯塔勒模型三个模型的介绍分析论述了选址理论的基本的内容和理论体系。Edourad Serot和杨帆（2013）[7]提出了影响电动汽车充电站站址的参数包括居住人口密度、大学区、工作岗位、零售及娱乐区、旅游景点、交通枢纽以及普通乘换点，并且对参数进行区域性的调研，对电动汽车的需求进行了局部的分析。这对于我们构建共享新能源汽车分时租赁网点选址模型来说是非常重要的，我们可以借鉴其中的确定的参数。

2 问题描述与基本假设

共享新能源汽车分时租赁网点选址主要是解决在一个局部区域人们用车还车方便的问题，如果一个地区的租赁网点过多造成需求过剩，就会车辆无法及时使用造成闲置和浪费；如果分时租赁网点太少就满足不了该地区人们的用车需求，共享新能源汽车就很难实现环保、节能，并影响人们出行方式的效果。

因此，共享新能源汽车分时租赁网点选址就是要在一个区域的众多需求点中选出尽可能满足需求点用车的建设网点。共享新能源汽车分时租赁网点选址是一个新的设施选址问题，可以结合相类似的设施选址包括电动汽车充电桩选址、汽车停车场选址等前人的选址经验构建出我们所需要的选址模型。此外，本文中有关基本假设和符号说明如下：

在相关研究有益成果的基础之上，以及借鉴Edourad Serot和杨帆（2013）提出的影响电动汽车充电站站址的参数设置，我们认为共享新能源汽车分时租赁网点选址应该有如下假设：

（1）所有分时租赁网点的需求点包含小区、大学区、商场、景区、交通枢纽站、公司等几种类型的地域。

（2）同类型的以及一定范围（以镇为单位）的网点造价应保持一致，存在一定范围的波动。

（3）各网点的地皮面积一致。

3 模型的构建

综合上述分析，结合共享新能源汽车的业务运营特点，我们，以用户到需求点的总加权距离最短，网点覆盖率最大以及用户的出行成本最低为目标函数，提出一个新的共享新能源汽车分时租赁网点的选址模型。

其中有关模型的符号与变量的涵义为

j，表示单个候选网点，j∈J；J，表示候选网点的集合；i，表示单个需求点，i∈I；I，需求点的集合；yj={0，1}，表示若候选点j为停车网点则yj的取值为1，否则为0；xij={0，1}，表示若候选点j能够覆盖需求点i，则xij的取值为1，否则为0；cj，为用户到候选网点j的距离成本；dij，表示需求点i到候选点j的距离；gi，表示需求点i处的需求量。

在以上模型中表达式（1）表示用户到共享新能源汽车分时租赁网点所花费的距离成本最小（距离成本与距离成正比）；表达式（2）表示需求点到分时租赁网点的距离最小；表达式（3）表示分时租赁网点的覆盖率最大；表达式4表示每一个需求点至少有一个分时租赁网点；表达式（5）表示两个网点之间距离最小的范围。根据模型的特点，可以采用k-means聚类分析算法加以求解。

4 结论与展望

共享新能源汽车要想合理地运营和推广其分时租赁网点的建造选址是至关重要的，因为租赁网点是完成共享新能源汽车取车、还车的重要的设施。合理的分时租赁网点选址不仅便于减少用户的出行距离，而且可以有效地减少环境的污染和管理者的成本，同时在节能、环保以及交通方面的工作中扮演着举足轻重的角色。本文结合共享新能源汽车的运营特点，设计了一种优化用户到达成本、用户到达距离最小以及网点覆盖更多的需求点为目标的多目标网点选址模型。

本文所研究的充电站选址，只是考虑了用户到达成本、用户到达距离以及覆盖最广三个目标，在之后的研究中如果有条件和数据可以考虑更多的因素，比如说共享新能源汽车分时租赁网点的充电桩的相关问题、停车网点带来的污染问题等。

【参考文献】

[1]陈卫东，杨若愚.我国新能源汽车分时租赁发展的现状、问题与对策研究——以上海市“EVCARD”模式为例.综合运输.2017， 39（8）：89-92.

[2]Dong， J. ， Liu， C. ， Lin， Z. ， 2014. Charging infrastructure planning for promoting battery electric vehicles： an activity-based approach using multiday travel data. Transp. Res. Part C 38： 44–55.

[3]Boyaci， B. ， Zografos， K.G. ， Geroliminis， N. ，2015. An optimization framework for the development of efficient one-way car-sharing systems. Eur. J. Oper. Res. 240 （3）： 718–733.

[4]彭淑梅，區域内电动汽车充换电站选址模型设计[J].北京工业职业技术学院学报，2017，16（1）：51-56.

[5]王新源.北京市发展共享汽车服务的运营策略研究.时代金融.2014（1）：123-124.

[6]孟尚雄.选址理论体系初探.中国流通经济.2011（4）：94-99.

[7]Edourad，杨帆.电动汽车共享服务选址方法研究.上海汽车. 2013（7）：32-35.