公共自行车在基站网络中的移动规律与动态调度方法

Efficient public bicycle system will promote short-distance trips and improve connection to urban public transport modes. Quality service of public bicycle system is related to location of base stations, numbers of parking nodes and bicycles, convenience to use and additional services, etc. At present, users couldn’t rent a bicycle because no bicycles left in base station or bicycles are full instead. These problems result in unbalanced status of travel demand and system supply. In order to ensure enough bicycles or parking nodes for users, this project builds a closed queuing network which is composed of public bicycle users, base stations, parking nodes and bicycles, and explores a dynamic scheduling method for public bicycle network based on queuing theory. First, travel behavior of public bicycle users and supply characteristics of the network are investigated to analyze congestion phenomenon from survey and card data. Second, a feedback queuing model for base stations and users queue is established, and Multi-Agent dynamic scheduling mechanism could be determined according to bicycles numbers usable. At last, practical case is analyzed to verify effect of the method. Research findings would supply a new idea and a new method to reveal queuing rules of network flow in public bicycle system, make a decision-making support to bicycle scheduling of base stations. The research is good for reducing the scheduling and management cost and promoting integration of multimodal transport system.

高效的公共自行车系统对解决中短距离出行和城市公共交通衔接问题有显著的促进作用。公共自行车系统服务质量与网络基站位置、配桩数、配车数、借还方便程度及附加服务等因素密切相关。当前公共自行车系统出现“借不到车”和“还不了车”两类难题。本项目研究由基站、停车桩、使用者、自行车辆构建的公共自行车系统，利用排队模型理论，探索公共自行车基站网络的动态调度方法。本项目将采用SP/RP调查和智能卡数据分析公共自行车出行行为和供给特征，提出公共自行车需求估计方法，建立基站与使用者队列的反馈排队模型，揭示公共自行车在基站网络中的移动规律；针对基站可使用自行车数量的实时变化，确定基站网络的Multi-Agent动态调度机制，并用实际数据验证应用效果。研究成果将为建立公共自行车网络流理论提供新思路和新方法，为系统中公共自行车调度问题提供决策支持，从而降低公共自行车系统的调度管理成本，提升多方式交通换乘的一体化水平。

公共自行车是共享模式下的典型公共服务，绿色低碳，是城市交通系统的“毛细血管”，能便捷地满足市民和游客的中短距离交通出行需求，缓解城市活动密集区域的交通拥堵和停车困难问题。本课题面向由公共自行车使用者、基站、停车桩、公共自行车辆构成的城市公共自行车系统，以苏州市公共自行车单日出行借还车大数据为对象，组织安排公共自行车用户体验问卷调查，本课题采用理论文献检索、类比经验借鉴、数据调研及实践调查、数据基础集成的方法，首先研究公共自行车交通的发展定位，探索公共自行车在城市交通系统中的产生根源、模式发展阶段、定位导向、管理模式和存在的行业问题等。接着从基站规模分布情况、使用人群情况、借还车情况、车辆使用情况、办卡情况、维修维护情况等方面和“基站-停车桩-车辆”的视角进一步研究公共自行车系统的供给-基站服务特征、使用者的出行需求-选择行为特征和公共自行车系统的单日移动规律特征。同时结合城市地图定位，依据城市人口居住及就业岗位聚集、用地性质、分布规模、居民活动热点、城市轨道交通车站与公共自行车基站的衔接情况等方面分析公共自行车系统与土地利用的关联特征和基于城市轨道交通的公共自行车基站出行特征。再者分析公共自行车系统调度管理的层次和时间区域特征，从“在线车-备车”的视角分析调度管理的现状情况。在街区制城市规划新政策的背景下，选择苏州市相城区香城花园居民小区周边街区活动区域作为案例，分析该小区周边公共自行车基站服务在“街区制”背景下是否有改进的空间。最后提出对公共自行车交通行业的建议，并研究了共享单车的兴起与存在问题。本课题的研究成果内容较全面，对于全方位地理解公共自行车交通的功能特征、促进全省公共自行车交通功能提升和行业协调发展、提升公共自行车系统的整体服务水平和交通微循环的公共服务能力具有参考指导意义。