关于共享单车投放位置和数量问题研究

谢佳辉　董海文　慕悠然　唐彩华　达志和

摘要：毫无疑问，共享单车出现为居民出行提供极大便利，受到广大居民喜爱。近年来，随着共享单车客用量大幅度提升，相关平台共享单车投入数量也持续上升，导致部分城市共享单车因大量闲置而推挤于城市道路两侧，影响居民生活与环境，突显研究共享单车投放位置与数量重要性。本文根据共享单车投放情况并在满足共享单车存取需求基础上提出投放位置与数量估算模型，旨在规范共享单车停放管理，推动共享交通快速稳定发展。

关键词：共享单车;投放位置;投放数量

近年来，随着经济社会快速发展，我国各个城市机动车数量呈持续增长趋势，但也伴随着道路拥堵与环境污染等问题。新型共享单车响应国家提出的绿色理念，也是一种健康、环保、低碳、节能新型交通工具。当前我国大部分城市都投放共享单车，为大众出行带来便利。虽然共享单车在一定程度上减少机动车使用频率，但如果共享单车投放位置与投放数量缺少合理则会浪费资源。所以，通过合理分析共享单车投放位置与数量并建立相关调度模型，则能在一定程度上解决共享单车管理问题，提升共享单车使用成效。

1 建模思路

在明确共享单车规模后围绕用户停放需求以及在充分考虑共享单车占地面积最小、投放成分等基础上构建数学模型，再求解多目标。在明确停放需求方面，区域内各大平台共享单车停放数量直观反映该区域停车需求，对投放点一段时间内停放量变化进行统计并经数据处理可获取单车停放量分布特征。在明确投放占地面积与成本方面，通常由停车设施具体型号决定停车设施占地面积。投放成本要兼顾初期与后期运营维护成本，其中占地成本与共享单车停车设施占地面积具有紧密联系。经停放量数据调查可得知，共享单车用户停放需求日变化相对较大，如果运用立体式停车设施则需全面满足高峰期停车需求，那么在相对平缓的时间段则会空出大量泊位，严重浪费停车设施资源。所以，共享单车企业可采取立体停车设施与地面划线式停车位相结合方式则具有较高经济性且能满足用户停车需求。与此同时，研究者运用阶梯函数分布形式呈现共享单车停放量，类似于阶梯的多个跳跃间断点，其中每个停放量所对应的累计分布律为一个单独间断点。若测停放量数据量较大时则会呈现一条非连续性曲线。此外，不同规划点具有不同投放量分布，由于无法对适应于所有规划点内分布函数进行归纳总结，故而需单独考虑每个规划点。

2 建立投放量模型

在停放需求假设方面，设某一共享单车规划点停放量出现频率与离散型随机分布相符，那么可将投放量视为停放需求量。在投放成本假设方面，设共享单车投放成本为初级建设与后期运营维护组成，需忽略运营维护成本与停车设施投放间存在的个体差异。在停车设施假设方面，设共享单车停车设施中立体式停车装置与停放量分布曲线中拐点左侧需求相符，那么则由地面划线备用停车位方式满足余下停车需求。

在建构模型时需构建目标函数，即投放成本由共享单车投放数量与单个停车设施初期建设与后期运营维护成本组成，总占地面积则由立体停车设施与备用停车位占地面积。还需构建约束条件;在此过程中需结合实际情况与模型假设。其中模型约束即立体停车装置需满足近80%用户停车需求，同时立体停车装置与备用停车位泊位可满足共享单车用户停车需求。在选取防模型方面，一般在线性约束条件下的最小值求解线性目标函数，也称之线性规划问题。决策变量在模型中为整数，即构建多目标整体线规划模型。数学模型如下：

在上述模型中，z1表示共享单车规划区域停车设施投放所需总成本。Z2为规划区域中共享单车设施占地面积;T与t分别为停车设施使用年限及年数;pwf即在第t年现值系数。a1与b分别为规划区域内每台共享单车停车设施投放初期经济建设成本与规划区域在第t年每台停车设施在后期运营阶段所花费维护成本。m与n分别为单个停车设施与备用车位占地面积;x1与x2分别为停车设施投放与备用停车位划分数量;d与α则为单个停车设施泊位数与单车规划点投放量分布曲线拐点所对应累计分布律。N与P分别为规划点停放量最大值以及出现K辆共享单车停放需求概率。

针对共享单车投放位置，由于单车站点选取影响因素与公交车站点建立基本要素相同，以地区各个公交站点为圆心，R为半径做圆，在此过程中可允许圆存在交叉情况，即遵循就近原则选取距离最近点，再按照距离初步排序筛选每个圆点内站点，最后运用层次分析筛选出共享单车投放位置。该方式减少计算工作量且经济投入少，经济效益好，值得广泛推广与应用。

3模型求解

在求解模型时运用图解法并在可行域内使目标函数Z1与Z2最优整数点出现以下两种情况：其一，当目标函数Z1与Z2最优整数解為相同点时则说明x1与x2同时降低投放成本与占地面积。其二，当目标函数Z1与Z2最优整数解为不同点时，则说明x1与x2同时使投放成本与占地面积最小情况不存在，则无法直接求解模型。需投资者根据实际情况从不同层面比较分析占地面积与经济成本重要性并作出适当权重，也称之为分层多目标解决问题。

4结语

总之，共享单车的出现满足现代社会提出的绿色环保要求，更为人们出行提供便利。本文从共享单车用户、土地利用以及投资者方面构建构共享单车投放位置与数量模式，结果有利于为城市共享单车规划管理提供科学指导，满足用户出行需求的同时健全完善城市绿色慢行交通设施建设，实现预期经济与社会效益目标。

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