利用MySQL研究公共自行車服務系統(tǒng)

黃 莉,劉丁酉

(1.武漢商學院 信息工程系， 湖北 武漢 430056；2.武漢大學 數學與統(tǒng)計學院， 湖北 武漢 430072)

利用MySQL研究公共自行車服務系統(tǒng)

黃 莉1,劉丁酉2*

(1.武漢商學院 信息工程系， 湖北 武漢 430056；2.武漢大學 數學與統(tǒng)計學院， 湖北 武漢 430072)

公共自行車作為一種低碳、環(huán)保、節(jié)能、健康的出行方式，正在全國許多城市迅速推廣與普及.2013年9月高教社杯全國大學生數學建模競賽的D題就關注了公共自行車服務系統(tǒng)，該題以浙江省溫州市鹿城區(qū)公共自行車管理中心提供的某20天借車和還車的原始數據作為參考，利用關系數據庫MySQL為工具對這些數據進行處理和分析，研究該區(qū)公共自行車服務系統(tǒng)的運行規(guī)律，由此對該系統(tǒng)作出評價和建議，以期為其他地區(qū)公共自行車服務系統(tǒng)的運行和維護提供一些參考依據.

公共自行車服務系統(tǒng)；MySQL；數據

圖1 數據概念模型

1 數據建模

本文中參考數據為2013年高教社杯全國大學生數學建模競賽的D題中浙江省溫州市鹿城區(qū)公共自行車管理中心(http://www.wzbicycle.com)[1-2]提供的某20天借車和還車的原始數據.基于對原始數據的分析，可以看到題目中的數據是一種關系型結構，采用關系數據庫作為工具來分析數據，是最合適的選擇.

可以使用Sybase公司的建模工具PowerDesigner工具，建立如圖1數據概念模型.關系數據庫種類眾多，當前比較流行的有：Oracle、DB2、SQL Server、MySQL等.MySQL是當前最流行的、開放源碼的關系型數據庫管理系統(tǒng)[3-4]，并且數據庫服務器具有快速、可靠和易于使用、總體擁有成本低的特點.因此本文采用MySQL作為數據庫工具來存儲數據，并將基于MySQL數據庫，采用SQL語言編程來完成數據分析工作.

2 數據分析

為得到公共自行車服務系統(tǒng)的有用信息，基于數據模型建立數據庫，數據庫名稱leo_schema，然后根據數據關系建立數據視圖day_data，day_data結構與題目中提供的數據結構保持一致.從以下幾個方面來分析數據：

1) 分別統(tǒng)計各站點20天中每天及累計的借車頻次和還車頻次.

編寫SQL查詢語句：

Select count(*) 累計借車次數,d.day,d.借出車站

FROM leo_schema.day_data d

group by d.day,d.借出車站

order by cast(d.day as unsigned int) ,cast(count(*) as unsigned int);

由此得到各站點每天的借車頻次、還車頻次，以及各站點20天累計的借車、還車頻次，并按從小到大順序排列出來.分析結果發(fā)現(xiàn)，各站點累計借還自行車的次數相差非常大，因此各站點的規(guī)模設置要根據實際用車需求來調整.從整體的20天累計統(tǒng)計，借車頻次和還車頻次較多的站點基本上比較固定，比如街心公園、五馬美食林、開太百貨、體育中心西、醫(yī)學院等；而從具體的每一天的統(tǒng)計數據來看，使用較多的站點基本上也是上述這些，但是在個別天里，有些站點的使用率也較高，比如銀泰百貨，這說明除了穩(wěn)定的使用率高的站點需要增加站點規(guī)模外，有些人流量大的商業(yè)區(qū)里面的一些站點也需要考慮臨時性較高的使用率，就需要管理方采取相應的措施來應對這種情況.

2)統(tǒng)計每次用車時長的分布情況.

將用車時長的數據梳理一下，發(fā)現(xiàn)有116個數據用車時長為0，這些數據視為借車違規(guī)未還數據或者是問題數據和特殊數據，這些數據在這個問題中不予考慮.

編寫程序：Select count(*) 借車次數

From (

Select d.day,d.車號,

date_format(d.還車時刻,'%Y-%m-%d %H:%i:%s') 還車時刻 ,

date_format(d.借車時刻,'%Y-%m-%d %H:%i:%s') 借車時刻,

timediff(date_format(d.還車時刻,'%Y-%m-%d %H:%i:%s') ,

date_format(d.借車時刻,'%Y-%m-%d %H:%i:%s')) 借車使用時間

FROM leo_schema.day_data d

) base

where base.借車使用時間 >'00:00:00' and base.借車使用時間 <= '00:05:00'

將用車時長按5 min一個間隔統(tǒng)計，得到用車時長在5～10 min的使用次數為最多，占到25.8%，其次是10～15 min的占到20.8%，0～5 min的占到15.7%，并且在1 h內，隨著用車時長的增加，租借公共自行車的次數反而減少，說明這些使用者基本上都是在短距離的情況下選擇公共自行車作為出行方式，對于路程太遠的地方，大部分人還是會選擇公交車或者是出租車.同時發(fā)現(xiàn)租用公共自行車的市民中90.2%的用車時長不超過30 min，而98.9%的市民租用自行車的用車時長不會超過1 h，也就是免費租用公共自行車，僅有1.05%的市民用車時長在1～4 h，需要付費租用，而有0.05%的市民沒有遵守規(guī)定在4 h之內歸還公共自行車.因此，絕大部分使用者都是免費享用了政府這項便民惠民措施，但同時這塊財政支出也是較大的，可以考慮在站點里面以及公共自行車周身做一些商業(yè)廣告來貼補支出.另外也有極少使用者沒有遵守規(guī)定按時歸還自行車，甚至將公共自行車遺失、公車私用，那么管理方應該制定相應措施來制約和懲罰這部分使用者.

3)統(tǒng)計20天中每天使用公共自行車的不同借車卡(即借車人)數量，并統(tǒng)計數據中出現(xiàn)過的每張借車卡累計借車次數的分布情況.

20天中每天使用公共自行車的不同借車人的數量很容易統(tǒng)計出來，如果以天數為橫坐標，不同借車人數為縱坐標，建立每天不同借車人數的變化折線圖，就會發(fā)現(xiàn)每天不同借車人數隨天數不同，起伏很大，但大致規(guī)律為7天一個周期循環(huán)，在一個星期內，變化規(guī)律相似.每個周末內借車人數會出現(xiàn)最低值，而在周一開始顯著增多，工作日的幾天借車人數相對平穩(wěn)，這就表明租借公共自行車的人群可能大部分為上班族.每個星期的最高值基本差不多，但每個星期的最低值卻不一樣，其最低值不同可能受天氣等臨時性的因素所影響.

統(tǒng)計數據中每張借記卡累計借車次數的分布情況，發(fā)現(xiàn)每天租借公共自行車1～2次的人數最多，所占比例高達70%以上，而租借次數4次以上的所占比例不足10%，由此可見自行車的使用人群比較穩(wěn)定，主要為上班族，這些上班族使用自行車的主要目的是用來上下班.總體來看使用的目的過于單一，公共自行車利用率不高，所以政府還需要繼續(xù)倡導和鼓勵其他人群使用公共自行車，讓使用目的變得多樣化，公共資源的利用率更高.

統(tǒng)計在20天內累計借車次數的情況分布，發(fā)現(xiàn)20天內累計用車次數最多的一張借記卡，用車次數也才為25次，而且20天內累計用車次數大于等于10次的借記卡占所有使用過的借記卡的比例僅為1.9%，甚至近一半的借記卡20天內來偶爾使用一次.因此這些使用者都是不固定、偶爾使用自行車的，有很多使用者還沒有真正依賴公共自行車作為出行方式，說明對低碳環(huán)保的綠色出行方式的宣傳力度還需加大，同時也說明公共自行車可能在很多時候還不能滿足市民需求，有必要進一步改進.

4)針對使用公共自行車次數最多的一天(即為第20天)，再從以下幾個方面具體分析：

①對借還車是同一站點且使用時間在1 min以上的借還車情況進行統(tǒng)計.在這里不考慮借還車是同一站點且使用時間在1 min以內的數據，因為如果取公共自行車的平均速度為15 km/h的話，1 min以內的路程在250 m以內，這個距離在沒有公共自行車租借時完全可以步行.統(tǒng)計借還車是同一站點且使用時間在1 min以上的站點累計使用次數，按從大到小的順序排列下來，位列前五名的分別為：五馬美食林58次、縣前頭47次、體育中心西46次、陽光花苑42次、國際大酒店40次.由于該地區(qū)每個站點的鎖樁數量大概為30個，那么針對這幾個站點需要增加鎖樁才能使市民租借公共自行車的滿意度最大.

②針對借車頻次最高和還車頻次最高的站點，分別統(tǒng)計分析其借、還車時刻的分布及用車時長的分布.

統(tǒng)計出來借車頻次最高的站點為街心公園，其借車高峰時刻發(fā)生在下午5～6點，用車時長主要集中在20 min以內，所占比例達79.2%，并且用車時長在40 min以內的高達96.2%；還車頻次最高的站點為五馬美食林，其還車高峰時刻發(fā)生在下午5～6點，用車時長主要集中在20 min以內，所占比例達78.6%，并且用車時長在30 min以內的高達93.1%.因此可以考慮在這兩個站點的借還車高峰時段增派服務人員，以便最大程度滿足市民的用車需求.

③找出各站點的借車高峰時段和還車高峰時段.

Select count(*) 借車次數 ,base.借出車站, base.借車小時

From (

Select substr(d1.借車時刻,1,13) 借車小時, d1.*

FROM leo_schema.day_data_v_test d1

where d1.day = 20

and d1.還車車站號<> 0

)base

group by base.借出車站, base.借車小時

order by base.借出車站,cast(count(*) as unsigned int) desc, base.借車小時

通過以上程序得到各借車車站的高峰時刻和其最高借車頻次，發(fā)現(xiàn)借車高峰時段主要集中在07:00-09:00和17:00-18:00，分別占到30.4%和56.1%；同樣的可以得到，還車高峰時段主要集中在08:00-09:00和17:00-18:00，分別占到42.0%和46.7%.從以上結果可以看出，使用公共自行車都比較集中在上下班時間段，而在中午等其他時段用車頻次比較少.因此，在上下班這段高峰期會出現(xiàn)借還車困難的現(xiàn)象，有必要根據各站點的借還車頻次來更加合理地設置每個站點的大小和鎖樁的配置.

3 結語

目前全國有許多地區(qū)都在建設公共自行車服務系統(tǒng)，但或多或少都存有缺陷和不足.本文以鹿城區(qū)的公共自行車服務系統(tǒng)為例，針對原始數據從幾個方面找出一些有用的信息，來說明該系統(tǒng)在使用中需要注意的問題，以期為別的地區(qū)建立和完善該系統(tǒng)做出一定的參考.根據國內外公共自行車服務的成功經驗，公眾對于“綠色出行”具有巨大的需求.只要服務站點分布合理、借還車手續(xù)便捷、車輛維護及時，人們十分愿意采取這種環(huán)保而健康的出行方式.因此，只要因地制宜地不斷完善公共自行車服務系統(tǒng)，這樣一項便民惠民政策一定能真正深入人心、落到實處.

[1]全國大學生數學建模竟賽[EB/OL].(2013-09-13)[2013-09-15].http://special.univs.cn/service/jianmo/index.shtml.

[2]2013高教社杯全國大學生數學建模競賽賽題[EB/OL].(2013-05-25)[2013-05-27].http://special.univs.cn/service/jianmo/sxjmtmhb/2013/0525/969401.shtml.

[3]王志剛.MySQL高效編程[M].江友華譯,北京：人民郵電出版社，2012：9-11.

[4]王珊,薩師煊.數據庫系統(tǒng)概論[M].北京：高等教育出版社，2006：12-28.

責任編輯：時凌

ResearchonthePublicBicycleServiceSystembyMySQL

HUANG Li1，LIU Ding-you2*

(1.Department of Information Engineering，Wuhan Business University，Wuhan 430056，China;2.School of Mathematics and Stastitics, Wuhan University, Wuhan 430072,China)

Public bicycle as a low-carbon，environmentally friendly，energy-saving，healthy way to travel，is promoted in many cities.The public bicycle service system was concerned in 2013 CUMCM D problem.In this paper，the origin data provided by public bicycle management center of Lucheng district was used as a reference，then the operating rule of public bicycle service system was researched by using MySQL to process and analyze the data，in order to provide some reference for the construction of public bicycle service system in other areas.

public bicycle service system；MySQL；data

2014-01-23.

2013年度武漢市屬高校教學研究項目(2013132).

黃莉(1984- )，女，碩士，講師，主要從事矩陣分析及其應用研究；*

：劉丁酉(1957- )，男，博士，教授，主要從事矩陣分析及其應用的研究.

TP393

A

1008-8423(2014)01-0078-03