公共自行車租賃系統(tǒng)選址研究

袁雅茹

[提要] 本文以蚌埠市為例，首先建立層次分析模型，使用MATLAB軟件計(jì)算目標(biāo)層權(quán)重，從而選取影響自行車租賃系統(tǒng)有效性的相對重要指標(biāo)。然后，利用這些指標(biāo)，以滿足公眾生活需要情況下，以建設(shè)初期總成本最小為原則，建立整數(shù)規(guī)劃模型，利用LINGO軟件得出各租賃點(diǎn)的位置與規(guī)模。最后，對模型進(jìn)行誤差分析、模型改進(jìn)，并提出未來展望。

關(guān)鍵詞：公共自行車租賃系統(tǒng)；層次分析；整數(shù)規(guī)劃；MATLAB；LINGO

本文為安徽財經(jīng)大學(xué)國家級創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目：“基于模糊層次分析法的公共自行車租賃系統(tǒng)選址研究——以蚌埠市為例”（項(xiàng)目編號：201610378296）階段性研究成果

中圖分類號：F29 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

收錄日期：2017年3月3日

一、前言

交通擁堵、環(huán)境污染已成為城市交通的通病，很多城市已擴(kuò)展了地下交通網(wǎng)絡(luò)。對于蚌埠市來說，建設(shè)地下交通網(wǎng)絡(luò)工程過大、成本太高，近期實(shí)施可能性較小。公共自行車租賃系統(tǒng)作為緩解交通壓力的另一有效方法，具有不存在大氣污染、對道路占用較少、成本低、建設(shè)周期短等優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)已在蚌埠市推行試點(diǎn)。而且蚌埠市地勢平坦，視野開闊，具有自行車出行優(yōu)勢。龍子湖區(qū)作為首批試點(diǎn)，于2016年開始籌備并運(yùn)行，共設(shè)10個網(wǎng)點(diǎn)，340輛自行車。這不僅給百姓出行帶來方便和實(shí)惠，而且彌補(bǔ)了車輛出行穿街串巷的不便，解決了“最后1公里”出行問題。

為解決蚌埠市公共自行車租賃系統(tǒng)在推廣過程中需求分布預(yù)測和租賃點(diǎn)選址規(guī)劃等問題，本文通過求解模型得到租賃點(diǎn)的建設(shè)位置和各租賃點(diǎn)的規(guī)模，從而確定蚌埠市公共自行車租賃點(diǎn)的規(guī)劃方案。

二、公共自行車租賃系統(tǒng)模型指標(biāo)的確立

（一）對問題的分析。影響公共自行車租賃系統(tǒng)有效性的因素很多，且很多因素對有效性的影響存在沖突，這就說明綜合考慮各種因素的不可行性。由此本文選取影響租賃系統(tǒng)有效性的指標(biāo)進(jìn)行層次分析，以確定相對重要的因素，為構(gòu)建公共自行車租賃系統(tǒng)整數(shù)規(guī)劃模型提供依據(jù)，使結(jié)果更具說服力。

（二）對問題的求解：模型Ⅰ—層次分析模型

1、模型的準(zhǔn)備。層次分析法是一種定性與定量相結(jié)合的決策分析方法，具有系統(tǒng)性、全面性、簡單易懂、靈活的優(yōu)點(diǎn)。在一般評價中，對于一些無法測量的因素，只要引入合理的標(biāo)度，就可以用這種方法來度量各因素的相對重要性，從而為決策提供依據(jù)。

層次分析法基本思路是：把決策問題層次化，同一層次的元素作為準(zhǔn)則，對下一層的某些元素起支配作用，同時又受上一層次的元素值支配。通過兩兩比較方式確定層次中各指標(biāo)的重要度排序，然后進(jìn)行綜合判斷。層次分析法的一般步驟如圖1所示。（圖1）

2、模型的建立。通過對小區(qū)開放產(chǎn)生的影響因素分析，選取了6個指標(biāo)。如圖2所示。（圖2）

3、模型的求解

三、模型的構(gòu)建與求解

（一）對問題的分析。由層次分析模型可知，影響公共自行車租賃系統(tǒng)有效性的兩個最主要因素為租賃點(diǎn)選址與租賃點(diǎn)規(guī)模，因此本文選取這兩個指標(biāo)建立整數(shù)規(guī)劃模型。

（二）對問題的求解：模型II—整數(shù)規(guī)劃模型

1、模型的準(zhǔn)備。規(guī)劃論一般用于解決研究過程中的安排和估計(jì)問題。簡單來說，規(guī)劃論就是在滿足一定的限制條件下求得最佳解決方案的一種方法。線性規(guī)劃是規(guī)劃論的一部分，因其簡單明了、易于掌握、適用性強(qiáng)的特點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用。在特殊的問題中，要求整體或者一部分為整數(shù)，也就是整數(shù)規(guī)劃問題。在公共自行車租賃系統(tǒng)模型中，由于停車樁數(shù)量，自行車數(shù)量等都必須為整數(shù)，因此采用整數(shù)規(guī)劃。

2、模型的建立。由于公共自行車選址問題屬于NP-hard問題，因此我們提出下列假設(shè)以保證模型的可行性，以求得相對準(zhǔn)確的結(jié)果。（1）人們會選擇離自己最近的自行車租賃點(diǎn)借還公共自行車；（2）人們可接受的步行距離為500米；（3）修建租賃點(diǎn)的費(fèi)用不會受選址的影響。

公共自行車租賃系統(tǒng)的構(gòu)建原則是：在滿足公眾對自行車租賃系統(tǒng)有效性的需求下實(shí)現(xiàn)建設(shè)成本最小。本文選擇了蚌埠市大學(xué)城進(jìn)行模型建立，I為安徽財經(jīng)大學(xué)，II為蚌埠市醫(yī)學(xué)院，III為蚌埠市電子信息學(xué)院，IV為公交站點(diǎn)，V為龍湖春天商業(yè)街。假設(shè)學(xué)校內(nèi)的所有出行都集中于同一點(diǎn)，如圖3所示。由假設(shè)可知，三所學(xué)校的學(xué)生可接受的步行最長距離為500米，故由此設(shè)置公共自行車租賃系統(tǒng)備選點(diǎn)。（圖3、表3）

調(diào)查問卷顯示，學(xué)生出行時間較為固定，晚5點(diǎn)～6點(diǎn)出行人數(shù)最多。也就是說，能夠滿足晚5點(diǎn)到6點(diǎn)出行的自行車數(shù)量即為有效自行車規(guī)模。根據(jù)查閱資料與問卷調(diào)查得表4。（表4）

建設(shè)原則為滿足出行要求的情況下使總成本最小，這里的總成本包括自行車采購成本、停車樁成本、以及其他固定費(fèi)用。模型的建立滿足離散工廠選址模型特點(diǎn)，由于方案的選擇不會影響IV、V的建設(shè)成本，故此時只考慮I、II、III的總成本。

四、總結(jié)

本文選取了蚌埠市大學(xué)城進(jìn)行分析，利用層次分析法選取影響自行車租賃系統(tǒng)有效性的相對重要因素，使結(jié)果更具說服力。以保證居民出行條件下總成本最小為原則，假設(shè)用戶需求集中于一點(diǎn)，構(gòu)建了自行車租賃系統(tǒng)選址模型，使計(jì)算更加簡便。加以完善后可作為建設(shè)其他地區(qū)自行車租賃系統(tǒng)以及其他公共設(shè)施的依據(jù)。由于有效的調(diào)查只有648份，隨機(jī)性較大，可能使結(jié)果不夠準(zhǔn)確。且本文忽略了天氣對出行交通方式選擇的問題，可分天氣情況進(jìn)行調(diào)查問卷，并使用灰色預(yù)測來預(yù)測下一年度各天氣情況出現(xiàn)的天數(shù)，進(jìn)行加權(quán)計(jì)算，以提高模型的準(zhǔn)確性。

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