校园共享单车停放点布局及调度问题

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1、西南大学电子信息工程学院课程论文考试科目：数学建模教师：学年：2016-2017学期：2年级专业：2015级电子信息工程学号：姓名：成绩：电子信息工程学院制队员1姓名：学号班级：联系电话队员2姓名：学号：班级：联系电话：队员3姓名：学号：班级：联系电话：指导老师校园共享单车停放点布局及调度问题摘要目前，共享单车已经成为我国的一大热点，如何通过建立数学模型来解决共享单车的停放点的布局以及如何调度共享单车，有重要的商业价值和研究意义。本文通过建立数学模型，以平均停放点间距为指标成功解决了这两个问题。针对问题一，我们提出了一种设立停放点的方法：方格法

2、。在本方法中，先确定中心点，然后以平均站间距为间距画出等大的一些方格，并在每个方格内布设一个停放点。同时我们在方格内还定义了几类主要吸引点，以备选点和方格内各吸引点的距离为指标，运用了层次分析法来确定各吸引点类型的权重，最后使用备选点重要度的计算公式，从而来确定停放点。针对问题二，我们首先根据行业标准以及西南大学校内调查的实际情况求出西南大学需要多少辆共享单车，多少单车维修人员，再根据停放点建立TSP问题模型，最后使用遗传算法求解。关键词：共享单车，调度，停放点，TSP问题1问题重述1.1问题背景“小黄”共享单车就像一股阳光清新的风，吹进山城重

3、庆，也吹进了高校校园。目前，西南大学已有2000多辆“共享单车”投入使用，所以同学们对这种单车并不陌生：手机扫描车上二维码，进入共享单车平台；输入车牌号，解开密码锁，在平台支付99元的租车押金就可以把小黄车骑走了，享受“一公里”的短途出行。校园共享单车自由度高，价格低廉，方便了学校师生最后1公里的出行。有数据显示，截止2017年4月，中国共享单车行业共计融资90至100亿元人民币。另有人推算，至2020年，中国共享单车行业市场营收规模，每年最高可以达到900至1000亿元人民币。不过，扣除生产成本、盗窃失踪、运营维护、保养改进、市场推广、企业运

4、营成本、补贴获新，车辆三年报废，以及潜在政策管理风险，现有商业模式来看，单车收益率几乎为负，仍面临极大挑战。1.2问题描述1）共享单车停放点布局针对西南大学共享单车的情况，给出维修总站、大、中、小三类停放点的布局。2）共享单车的优化调度西南大学需要多少辆共享单车，多少单车维修人员和车辆调度人员，几辆调度运送车（每辆最多运载20辆），如何进行调度，才能使得成本最少。2问题分析2.1问题一分析问题一要求针对西大校园内的情况给出维修总站以及大中小三类停放点的布局。我们首先建立站间距模型，计算出西南大学校内共享单车停放点合理的站间距，再根据站间距将西大

5、地图画出一些等大的方格，同时建立六类吸引点，运用桑蒂（santy）标度法对不同吸引点的权重进行标度，最后通过层次分析法，分析几个备选点，得出最佳备选点。2.2问题二分析问题二要求西南大学需要多少辆共享单车，多少单车维修人员和车辆调度人员，几辆调度运送车（每辆最多运载20辆），如何进行调度，才能使得成本最少。我们首先根据行业标准以及西南大学校内调查的实际情况求出西南大学需要多少辆共享单车，多少单车维修人员，再根据停放点建立TSP问题模型，最后使用遗传算法求解。3模型假设与符号系统3.1模型假设(1)西南大学校内每个宿舍居住的学生几乎一样多；(2)

6、西南大学校内每栋教学楼每天上课的学生几乎一样多；(3)自行车在行驶过程中是完全匀速行驶的，不考虑上下坡对车速的影响；(4)西南大学校内没有非本校人员居住的居民楼；(5)西南大学校内任意两个位置的非直线系数相同；(7)使用者到达和离开共享单车停放点是采用步行的方式；(8)西南大学校内站间距为平均站间距且相等。3.2符号系统符号意义单位Ep共享单车使用者的总效益Q共享单车需求量Tmt使用者选择共享单车的临界时间值Tp使用者使用共享单车总的出行时间秒Cmt使用者使用共享单车的平均时间价值T1使用者步行到达最近共享单车停放点的时间秒T2使用者借车花费的

7、时间秒T3使用者使用共享单车到达目标停放点的时间秒T4使用者还车花费的时间秒T5使用者步行离开共享单车停放点的时间秒T6骑行过程中的延误时间秒d共享单车停放点平均站间距千米φ道路非直线系数v1共享单车的骑行速度千米每小时v2人的步行速度千米每小时t借使用者解锁租借共享单车的时间秒t还使用者归还共享单车的时间秒L平均骑行距离千米ρ共享单车在十字路口被延误的概率Nc区域内十字路口的个数个C十字路口高峰期的平均周期秒g高峰期内平均可通行时间秒DAm备选点Am的重要度dpijAm吸引点Pij与备选点Am之间的距离千米kiI类备选点的权重4问题一的模型建

8、立与求解4.1模型的建立4.1.1站间距模型本文主要从使用者效益方面及成本建立站间距模型。从使用者的角度出发，站间距越小，使用者步行到达共享单车停放点