代詩蕊

寧夏大學土木與水利工程學院寧夏銀川750021

共享單車的使用研究

代詩蕊

寧夏大學土木與水利工程學院寧夏銀川750021

本文通過相關數(shù)據(jù)對共享單車的時空分布情況進行分析，并運用數(shù)據(jù)統(tǒng)計有關方法，建立相關的數(shù)學模型，得出共享單車的最優(yōu)調(diào)選和最優(yōu)投放方案。

共享單車；時空分布；最優(yōu)調(diào)選；投放方案

一、共享單車相關分析的符號約定

g(i,j):共享單車從i區(qū)域到j區(qū)域的實際使用量；

Lij：共享單車從i區(qū)域到j區(qū)域的需求量；

△ij:共享單車從i區(qū)域到j區(qū)域的實際使用量與需求量之間的差值；

E△ij：共享單車的使用量與需求量之間的差值的平均值；

F(i,j)：優(yōu)化后的共享單車從i區(qū)域到j區(qū)域的投放量；

T：共享單車增加量，本文為確定值100；

二、共享單車的時空分布情況

要對共享單車的時空分布情況進行分析，首先需要得到共享單車相關的騎行數(shù)據(jù)。很多共享單車公司的單車都有GPS定位，能夠?qū)崿F(xiàn)動態(tài)化地監(jiān)測車輛數(shù)據(jù)、騎行分布數(shù)據(jù)，進而對單車做出全天候供需預測，為車輛投放、調(diào)度和運維提供指引。

（一）共享單車的時空分布情況的分析思路

根據(jù)給出的騎行數(shù)據(jù)，要對共享單車的時空分布情況進行估計，則首先需要對所提供的數(shù)據(jù)做必要的處理，進行相應地整理和統(tǒng)計。為了得出共享單車的時空分布情況，本文根據(jù)騎行數(shù)據(jù)的出發(fā)時間，將其劃分為不同的時間段，再通過對騎行數(shù)據(jù)中數(shù)據(jù)的整理統(tǒng)計，從而得出不同時間段10個區(qū)域之間共享單車的來去數(shù)量。

（二）共享單車的時空分布情況的分析過程

首先，將騎行數(shù)據(jù)導入Excel中。運用IF函數(shù)將每個序號的各個行程的出發(fā)區(qū)域表示出來，然后，對Excel表中的出發(fā)時間數(shù)據(jù)進行觀察，可以得出最早出發(fā)時間與最晚出發(fā)時間分別為360.21、1409.78。因此我們將出發(fā)時間分為4個時間段，分別為：[300,600）、[600,900）、[900,1200）、[1200,1500]。分別對以上四個時間段內(nèi)，10個區(qū)域之間共享單車來去數(shù)量進行統(tǒng)計即可得出結(jié)論。將整理出來的數(shù)據(jù)導入Matlab建立三維模型，將出發(fā)區(qū)域列為矩陣A，將到達區(qū)域列為矩陣B，將數(shù)量矩陣列為矩陣C，調(diào)用Matlab中surf函數(shù)做出時空分布圖。

三、優(yōu)化共享單車調(diào)度問題

（一）優(yōu)化共享單車調(diào)度問題的分析思路

對于解決如何優(yōu)化共享單車的調(diào)度的問題，就需要對比共享單車在10個區(qū)域往返之間的實際使用量和需求量的差值。因為在實際操作中，不可能使各區(qū)域的實際使用量與需求量完全相等，所以需要找出10個區(qū)域中往返之間的實際使用量與需求量差值最小的那個值，轉(zhuǎn)而求出差值的最小方差。當方差最小時，則每個差值等于原差值與平均值之差，再通過求出的差值計算出在各區(qū)域內(nèi)應該投放的共享單車數(shù)量，則為最優(yōu)的調(diào)選方案。

（二）優(yōu)化共享單車調(diào)度問題的分析過程

1、模型的建立

2、程序的編寫

根據(jù)所建立的模型在Matlab中編寫相應的程序，將事先整理好的所用到的數(shù)據(jù)導入Matlab中，運行得出各區(qū)域內(nèi)應該投放的共享單車數(shù)量。

3、得出的優(yōu)調(diào)方案

得出的D矩陣，即各區(qū)域內(nèi)應該投放的共享單車數(shù)量，如下表所示：

四、共享單車最優(yōu)投放方案

（一）共享單車最優(yōu)投放方案的分析思路

根據(jù)前面得出的共享單車在各區(qū)域往返之間的實際使用量與需求量的差值比，本文將新增加的這100輛單車按差值比例投放到各區(qū)域中。由于共享單車必須同時滿足總投放數(shù)為100和投放數(shù)為整數(shù)兩個條件，則需要對數(shù)據(jù)進行相應的調(diào)整。調(diào)整方案如下：將新增加的這100輛單車按差值比例四舍五入投放到各區(qū)域中，若各區(qū)域中增加的車輛數(shù)之和大于100，就需要將差值比例中較小的值抹去，使實際值等于100；若各區(qū)域中增加的車輛數(shù)之和小于100，就需要將差值比例中較大的值增加，使實際值等于100。

（二）優(yōu)化共享單車調(diào)度問題的分析過程

1、模型的建立

F(i,j)’=F(i,j)+int(△ij*T/sum△ij)

2、程序的編寫

根據(jù)所建立的模型在Matlab中編寫相應的程序，將事先整理好的所用到的數(shù)據(jù)導入Matlab中，運行得出初步的共享單車投放數(shù)。

3、數(shù)據(jù)的進一步處理

將得出的初步共享單車投放數(shù)進行求和，發(fā)現(xiàn)總數(shù)量超過100，則需要對△ij進行大小篩選，找出比較小的值。在前面得出的初步共享單車投放數(shù)中，將該值改為0，使在該區(qū)域不投放，從而保證投放總數(shù)為100。

五、小結(jié)

綜上所述，隨著社會的進步、時代的發(fā)展，共享單車的“低碳出行，節(jié)約方便”等特點，使其受到越來越多人的青睞。共享單車方便了我們的生活，節(jié)約了我們的時間，還減輕了我們的生活壓力，是共享經(jīng)濟下的一種新形態(tài)，互聯(lián)網(wǎng)時代衍生的一個產(chǎn)物。

[1]薛強.國人共享單車使用情況調(diào)查[J].金融博覽(財富), 2017,(01):24-26.