朱 闖 高嘉悅 吳海霞 趙 璽

石家莊鐵道大學(xué)，河北石家莊 050043

共享單車作為全新的經(jīng)濟(jì)共享模式和全新的公共交通方式，有效地解決了城市“最后一公里”的問(wèn)題，深受廣大市民的喜愛(ài)。然而通過(guò)調(diào)查，共享單車公司在爭(zhēng)搶市場(chǎng)的同時(shí)造成了大量的資源浪費(fèi)，引發(fā)了許多問(wèn)題， 給社會(huì)治理帶來(lái)了新的挑戰(zhàn)。在參考公共自行車交通的基礎(chǔ)上，根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)計(jì)算出南京市共享單車需求量，進(jìn)而合理優(yōu)化共享單車的分配與調(diào)度才能避免資源浪費(fèi)。解決了分配與調(diào)度問(wèn)題后，將其分析結(jié)果運(yùn)用到企業(yè)經(jīng)營(yíng)上，在代入數(shù)據(jù)計(jì)算過(guò)程中探究經(jīng)營(yíng)方案合理性。

1 背景

共享單車的出現(xiàn)極大地方便了人們的出行，但現(xiàn)實(shí)生活中出現(xiàn)的極多狀況，例如，公民不合理地停放共享單車，會(huì)導(dǎo)致下一個(gè)使用者不能及時(shí)使用單車，嚴(yán)重的，還會(huì)妨礙到交通。因此，合理地分析共享單車的市場(chǎng)需求，制定合理的單車投放方案，才能保證共享單車的均衡發(fā)展，同時(shí)也盡可能減少給交通帶來(lái)的負(fù)面影響。由于各個(gè)城市的發(fā)展、人口數(shù)量、區(qū)域面積以及地形等因素的影響，我們就中國(guó)一典型城市（南京）進(jìn)行分析和研究。

2 分析過(guò)程

2.1 需求量的分析

共享單車的需求量與很多因素有關(guān)，我們選取人口數(shù)量、輻射區(qū)域 、通勤市場(chǎng)為指標(biāo)，對(duì)共享單車資源需求量進(jìn)行分析。

圖1 共享單車需求量指標(biāo)示意圖

建立最簡(jiǎn)單的計(jì)算模型：Mi=PL；式中：Mi代表共享單車需求量；P代表人口數(shù)量；L代表單車市場(chǎng)滲透率。

不同年齡段、不同性別對(duì)共享單車的需求情況不一樣，公民的受教育程度也影響著單車需求量，為此，我們考慮不同的年齡段、男女性別以及受教育程度這幾個(gè)因素，建立計(jì)算模型，如下：

參考《白皮書》的數(shù)據(jù)，男性對(duì)共享單車的需求大于女性，受教育程度較高的人群對(duì)共享單車的需求量更高，本文設(shè)置女性對(duì)共享單車的需求比例為 7%，男性對(duì)共享單車的需求比例為8%，受教育程度較高者對(duì)共享單車的需求比例為 8%，受教育程度較低者對(duì)共享單車的需求比例為 4%，建立以下人口模型計(jì)算公式：

式中：Pm表示南京市15～64歲人口數(shù)量；Lm表示男性對(duì)單車需求比例；Nm表示女性對(duì)單車需求比例，P2表示大學(xué)?？疲ê瑢？疲┮陨蠈W(xué)歷；Pg表示大學(xué)專科以下學(xué)歷；L2表示大學(xué)?？疲ê瑢？疲┮陨闲枨蟊壤?；Lg表示大學(xué)?？埔韵滦枨蟊壤?。

圖2 南京市第六次人口普查受教育程度（萬(wàn)人）

共享單車的需求量可以從南京市的區(qū)域分布中反映出來(lái)。由于夜晚共享單車在南京的使用量較小，所以我們收集夜晚單車的輻射數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

由于南京市城區(qū)分區(qū)較多，因此本文采用分區(qū)法，匯總各區(qū)地域的輻射數(shù)據(jù)，并統(tǒng)計(jì)各區(qū)域單車密度ρ（輛/km2）、區(qū)域面積，另外，本文也考慮到共享單車的需求量與測(cè)得的單車密度、區(qū)域面積有一定的比例關(guān)系， 需設(shè)比例系數(shù)C，該比例系數(shù)與區(qū)域的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平有關(guān)，大致與該地區(qū)GDP呈線性相關(guān)， 建立簡(jiǎn)單模型（C*代表南京各分區(qū)GDP，C總代表南京市總GDP）。

由此可以建立如下計(jì)算模型：

式中：n—南京市城區(qū)各分區(qū)數(shù)量；iSρ—分區(qū)面積；ρ—單車密度（輛/km2），iCρ—比例系數(shù)，根據(jù)數(shù)據(jù)分析，本文設(shè)置ρ=800（輛/km2）。通過(guò)查閱相關(guān)資料可知南京城區(qū)面積（km2）劃分如下：雨花臺(tái)134.6（2%），建鄴82.7（1%），江寧1572.9（24%），鼓樓53.1（1%），棲霞381.88（6%），六合1485.5（22%），浦口912.3（14%），秦淮49.2（1%），溧水1067.3（16%），玄武80.97（1%），高淳802（12%）；將數(shù)據(jù)代入上述模型，結(jié)果如下：

通勤市場(chǎng)計(jì)算共享單車的市場(chǎng)需求。軌道交通口、學(xué)校、各大商場(chǎng)以及旅游景點(diǎn)是使用共享單車高峰區(qū)，根據(jù)《白皮書》1分析數(shù)據(jù)，高達(dá)90%的居民會(huì)把共享單車與地鐵結(jié)合使用，本文選取公交站點(diǎn)、地鐵站點(diǎn)、學(xué)校、各大商場(chǎng)以及旅游景點(diǎn)為通勤市場(chǎng)，因此，本文依據(jù)通勤市場(chǎng)建立以下模型：M3= WdD + WgG + WxX+ WyY + WzZ ，其中代表地鐵站點(diǎn)的單車需求量，代表公交站點(diǎn)的單車需求量，代表高校對(duì)共享單車的需求量，代表商場(chǎng)對(duì)單車的需求量，代表旅游景點(diǎn)對(duì)單車的需求量，D代表地鐵站的數(shù)量，G代表公交站的數(shù)量，X代表高校的數(shù)量，Y代表商場(chǎng)的數(shù)量，Z代表旅游景點(diǎn)的數(shù)量，根據(jù)調(diào)查南京市的公交站點(diǎn)667個(gè)，地鐵站點(diǎn)139個(gè)，學(xué)校達(dá)359所（含高校及南京市區(qū)的各高中），大型購(gòu)物商場(chǎng)279所，旅游景點(diǎn)59處，根據(jù)百度百科數(shù)據(jù)分析，南京市地鐵站單車需求量400輛，公交站點(diǎn)單車需求量40，每所學(xué)校的單車需求量400輛，購(gòu)物商場(chǎng)單車需求量300輛，大型的旅游景區(qū)單車需求量800輛，將數(shù)據(jù)代入前者建立的模型： M3= WdD + WgG + WxX+ WyY + WzZ =356780。本文中的三個(gè)模型，分別在時(shí)間和空間上對(duì)共享單車的需求量進(jìn)行討論，這3個(gè)模型處于同等地位，因此取其平均值可以得出南京市的單車需求量：由此得出南京市對(duì)共享單車的需求量大約為40.95萬(wàn)輛。

2.2 共享單車分配的分析

共享單車數(shù)量在不同地區(qū)的分配趨于合理性，即已知在該地區(qū)共享單車的總數(shù)量，對(duì)其進(jìn)行合理分配。本文主要通過(guò)考慮地區(qū)特點(diǎn)的差異影響到該地區(qū)共享單車的分配數(shù)量，建立相關(guān)模型，影響共享單車分配數(shù)量的因素有很多，如人流量越大的地區(qū)共享單車分配的數(shù)量比例就越高，同時(shí)不能單方面考慮某一因素的直接影響，要綜合考慮各方面因素，結(jié)合需求量與分配量的關(guān)系，運(yùn)用組織結(jié)構(gòu)圖，AHP（層次分析法）合理的進(jìn)行單車分配。

AHP法是一種定量與定性相結(jié)合的，系統(tǒng)化層次化的分析方法，由美國(guó)匹茲堡大學(xué) T·L·Satty 教授于20世紀(jì)70年代提出。所謂層次分析法， 是指將一個(gè)復(fù)雜的多目標(biāo)決策問(wèn)題作為一個(gè)系統(tǒng)，將目標(biāo)分解為多個(gè)目標(biāo)或準(zhǔn)則，進(jìn)而分解為多指標(biāo)（或準(zhǔn)則、約束）的若干層次，通過(guò)定性指標(biāo)模糊量化方法算出層次單排序（權(quán)數(shù)） 和總排序，以作為目標(biāo)（多指標(biāo)）、多方案優(yōu)化決策的系統(tǒng)方法。在此問(wèn)題中，運(yùn)用AHP法能夠有效解決投放單車數(shù)量更加偏重于哪方面因素的影響的問(wèn)題。

圖3 單車投放點(diǎn)選擇示意圖

根據(jù)專家分析評(píng)估排定各評(píng)定指標(biāo)的相對(duì)優(yōu)劣順序，構(gòu)造出評(píng)定指標(biāo)的判斷矩陣：

式中：A—判別矩陣，aij—要素i與要素j重要性比較結(jié)果，并且有如下關(guān)系：aij有9種取值，分別為1/9，1/7，1/5，1/3，1/1，3/1，/5/1，7/1，9/1，分別表示i要素對(duì)于j要素的重要程度由輕到重。運(yùn)用規(guī)范列平均法求出權(quán)重向量，將矩陣A每一列歸一化得到矩陣B：；對(duì)矩陣B按行求和，即W=(W1,W2,W3,…Wn)，將向量歸一化，即計(jì)算最大特征根，矩陣C即所求權(quán)重向量；假設(shè)某一地區(qū)預(yù)計(jì)投放共享單車Z輛，根據(jù)上述算法算得：C=[C1, C2, C3, C4, C5, C6, C7,C8]T；即可根據(jù)公式大致求得Z投放=ZC。通過(guò)上述運(yùn)用AHP法計(jì)算出人流量大小，使用單車意愿，其他出行方式選擇等因素對(duì)投放點(diǎn)投放單車數(shù)量的影響權(quán)重，進(jìn)而規(guī)劃分配該投放點(diǎn)的單車數(shù)量使單車的分布趨于合理。

2.3 共享單車調(diào)度的分析

基于上述分析給出共享單車的分配方案可知，南京共享單車主要有四大類投放點(diǎn)，本文給出的調(diào)度方案基于此四類投放點(diǎn)。單車的調(diào)度一方面在于公司規(guī)?；剡M(jìn)行調(diào)度，另一方面，由于單車的流動(dòng)性也可以實(shí)現(xiàn)單車的調(diào)度，由此建立BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行分析。

簡(jiǎn)要分析在該地區(qū)內(nèi)四類主要單車投放點(diǎn)（共建點(diǎn)、居住點(diǎn)、交通樞紐、校園）之間的調(diào)度問(wèn)題。暫且假設(shè)：第1類投放點(diǎn)：共建點(diǎn)，第2類投放點(diǎn)：居住點(diǎn)，第3類投放點(diǎn)：交通樞紐，第4類投放點(diǎn)：校園。四者關(guān)系如圖4所示。

圖4 動(dòng)態(tài)平衡示意圖

在給出具體調(diào)度方案后，四類單車投放點(diǎn)中的任意兩類投放點(diǎn)都能達(dá)到單車數(shù)量的一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡，為達(dá)此目的，我們建立整數(shù)規(guī)劃模型 ：∑ Xij= N(i, j = 1 ,2,3,4,i ≠ j )；其中，Xij表示第i類投放點(diǎn)需要調(diào)度（包括單車數(shù)量的增加以及減少）到第j類投放點(diǎn)的單車數(shù)量，調(diào)度后才能達(dá)到第i類投放點(diǎn)單車數(shù)量上的動(dòng)態(tài)平衡（Xij≥0），例如，X12代表第1類投放點(diǎn)調(diào)度到第2類投放點(diǎn)的單車數(shù)量；N代表該四類投放點(diǎn)總共調(diào)度的單車數(shù)量。Xij的確定：首先考慮共享單車在投入后，公民騎行的流動(dòng)性，實(shí)現(xiàn)了一部分的調(diào)度；其他因素對(duì)共享單車的調(diào)度不產(chǎn)生很大影響，最終，為達(dá)到各區(qū)域共享單車數(shù)量上的動(dòng)態(tài)平衡，需要企業(yè)規(guī)?；貙?duì)單車進(jìn)行調(diào)度。

針對(duì)公民騎行，使單車流動(dòng)至各類單車投放點(diǎn)，建立同心圓模型。根據(jù)查詢資料可知，共享單車最遠(yuǎn)騎行距離為5km，且由實(shí)際調(diào)查分析可知，南京市區(qū)單車投放點(diǎn)較為集中，該四類單車投放點(diǎn)兩兩間距離不會(huì)超過(guò)5km。因此將會(huì)有一大部分共享單車在各區(qū)域流動(dòng)。選取第i類投放點(diǎn)為中心，第i、j類投放點(diǎn)距離為半徑r（r不超過(guò)5km）做圓再以5km為半徑做圓，得到同心圓，建立同心圓模型如圖5所示。

圖5 同心圓模型示意圖

從而可得共享單車具體調(diào)度方案為第i類投放點(diǎn)的企業(yè)調(diào)度數(shù)目：Ni=Mi-；求解得四類區(qū)域總共需調(diào)度得共享單車數(shù)量：