旅游城市的公共自行車(chē)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方法研究

葉云濤

（長(zhǎng)安大學(xué) 汽車(chē)學(xué)院，陜西 西安 710064）

引言

機(jī)動(dòng)車(chē)數(shù)量的激增直接造成了城市污染和交通擁擠的問(wèn)題。隨著公共交通的發(fā)展，公共自行車(chē)項(xiàng)目的出現(xiàn)提出了解決這兩個(gè)問(wèn)題的新思路。根據(jù)研究數(shù)據(jù)，在不超過(guò)6公里的城市出行距離內(nèi)，自行車(chē)通行大約需要30分鐘，機(jī)動(dòng)車(chē)行駛時(shí)間大約需要35分鐘。在短途旅行中，自行車(chē)比公共交通具有更大的優(yōu)勢(shì)[1]。在中國(guó)，大多數(shù)城市的規(guī)劃結(jié)構(gòu)是一個(gè)單一的中心，市中心的等效半徑約為6-10公里[2]。在此范圍內(nèi)，隨著公共自行車(chē)的發(fā)展和許多共享自行車(chē)的投入，自行車(chē)交通的優(yōu)勢(shì)顯著，在完成交通“最后一公里”中起著重要作用。當(dāng)前我國(guó)的自行車(chē)交通普遍存在機(jī)非混行、基礎(chǔ)停車(chē)設(shè)施不完善、站點(diǎn)信息反饋不到位、相關(guān)法律欠缺等問(wèn)題，影響了自行車(chē)交通在城市交通中的發(fā)展。研究結(jié)合國(guó)內(nèi)外研究情況，提出了公共自行車(chē)站點(diǎn)規(guī)劃及其評(píng)價(jià)方法。

1 公共自行車(chē)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方法研究

對(duì)公共自行車(chē)網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃設(shè)計(jì)從三個(gè)方面展開(kāi)。

1.1 需求量預(yù)測(cè)

在需求量預(yù)測(cè)的方法選擇中，首先考慮了時(shí)間序列預(yù)測(cè)法中的二次指數(shù)平滑法，該預(yù)測(cè)方法對(duì)數(shù)據(jù)量要求不高，適用于具有明顯變化趨勢(shì)時(shí)間序列的預(yù)測(cè)。該模型預(yù)測(cè)過(guò)程如下：

公式中各字母含義如下：

α：平滑系數(shù)

Yt+T：第t+T期的預(yù)測(cè)值

T：由t期向后推移期數(shù)

其次，對(duì)灰色預(yù)測(cè)模型[3]進(jìn)行分析，該模型預(yù)測(cè)過(guò)程如下：

初始序列：

累加序列：

建立矩陣B，y：

利用最小二乘法求解a，u可得下式：

根據(jù)上述公式，將X(0)（1）當(dāng)做初始值，可得數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)模型為：

1.2 站址規(guī)劃模型

站址規(guī)劃模型的選擇中，分析了離散工廠選址模型、最大覆蓋模型、集合覆蓋模型、p-中心模型、p-中位模型[4]。在進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)的過(guò)程中，需要同時(shí)進(jìn)行定性和定量的分析，覆蓋模型的適用條件是確保每個(gè)站點(diǎn)具有足夠的服務(wù)能力，但是在景區(qū)出行高峰的時(shí)候，站點(diǎn)的服務(wù)能力難以維持，因此最終采用以需求量和需求點(diǎn)到站點(diǎn)距離乘積之和最小為目標(biāo)的p-中位模型，該模型如下：

M：表示需求點(diǎn)的集合

N：表示設(shè)施候選點(diǎn)的集合；

Ui：需求點(diǎn)i的需求量；

dij：需求點(diǎn)i到設(shè)施點(diǎn)j的距離；

p：站點(diǎn)建設(shè)的數(shù)量；

xj：若在候選點(diǎn)j建站，則值為1；若不建站，則值為0；

yij：若需求點(diǎn)i的需求被分配給設(shè)施點(diǎn)j則值為1；否則為0。

1.3 站址評(píng)價(jià)模型

站址評(píng)價(jià)模型參考有關(guān)文獻(xiàn)，選擇基于AHP的模糊綜合評(píng)判法，該方法適用于自行車(chē)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的評(píng)價(jià)，能考慮到多種影響因素[5][6]。首先建立公共自行車(chē)評(píng)價(jià)指標(biāo)模型如圖1，因素的重要度用表1表示：

圖1 公共自行車(chē)站點(diǎn)選址評(píng)價(jià)體系

表1 公共自行車(chē)站點(diǎn)分布綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

隨后根據(jù)圖1、表1建立判斷矩陣：

表2 A-O判斷矩陣

計(jì)算最大特征根λmax=2.29，CI=-0.355，RI=0.58，CR=-0.612≤0.1；所以該矩陣的一致性可以接受。

表3 O1-C判斷矩陣

表4 O2-C判斷矩陣

表5 O3-C判斷矩陣

最后選用集合P={p1，p2，p3，p4，p5}，分別對(duì)應(yīng){非常合適建站、較合適建站、合適建站、較不合適建站、不適合建站}[7]。

2 案例分析

2.1 區(qū)域分析

在確定了公共自行車(chē)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方法后，以大唐芙蓉園為例，大唐芙蓉園風(fēng)景區(qū)以其獨(dú)特的唐文化園林景觀吸引了眾多游客。據(jù)統(tǒng)計(jì)，曲江新區(qū)風(fēng)景區(qū)占25%以上，居民區(qū)約占50%，商業(yè)區(qū)和學(xué)區(qū)分別占10%。結(jié)合數(shù)據(jù)和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，標(biāo)記出了該景點(diǎn)的14個(gè)主要需求點(diǎn)，如圖2所示：

圖2 大唐芙蓉園景區(qū)圖

黑色虛線表示風(fēng)景區(qū)附近的區(qū)域，分為 6個(gè)區(qū)域，1-3個(gè)區(qū)域是住宅區(qū)，4-6個(gè)區(qū)域是商業(yè)區(qū)，沿途的8、9、10、14個(gè)代表公交車(chē)站，點(diǎn)12是地鐵4號(hào)線大唐芙蓉公園站點(diǎn)，點(diǎn)7、11和13則是大唐芙蓉園景點(diǎn)的三個(gè)入口。根據(jù)實(shí)地調(diào)查的結(jié)果，確定備選點(diǎn)分布，候選點(diǎn)的選擇條件是將能夠建立停車(chē)點(diǎn)的位置設(shè)置為替代點(diǎn)，如圖3所示：

圖3 公共自行車(chē)備選點(diǎn)集合圖

2.2 需求預(yù)測(cè)

考慮到共享單車(chē)的出行對(duì)公共自行車(chē)的沖擊，利用2014-2018年的數(shù)據(jù)，如表6所示：

表6 2014-2018年西安市公共自行車(chē)的日平均使用量

根據(jù)表6，近年來(lái)公共自行車(chē)使用人數(shù)呈明顯上升趨勢(shì)。因此，相應(yīng)的平滑系數(shù)應(yīng)更大，以確保最新數(shù)據(jù)對(duì)最終預(yù)測(cè)結(jié)果的影響并提高預(yù)測(cè)結(jié)果的可靠性。α將以0.8納入計(jì)算：采用預(yù)測(cè)值比實(shí)際值較低的二次指數(shù)平滑法的預(yù)測(cè)結(jié)果，即研究區(qū)域內(nèi)的日均需求量為3516人次，并進(jìn)行需求量分配，分配結(jié)果如表7：

表7 各需求點(diǎn)需求量表

考慮到站點(diǎn)的最大覆蓋范圍是500米，因此消除與需求區(qū)域距離超過(guò)500米的站點(diǎn)， 最終根據(jù)p-中位模型的原理，最終的規(guī)劃布局如圖4：

圖4 站點(diǎn)分布圖

2.3 需求預(yù)測(cè)

結(jié)合對(duì)相關(guān)文獻(xiàn)的歸納和前文的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，構(gòu)建對(duì)規(guī)劃布局的評(píng)價(jià)集，形成以下要素矩陣：

經(jīng)過(guò)合成運(yùn)算，得到準(zhǔn)則層的綜合評(píng)價(jià)決策矩陣如下：

對(duì)目標(biāo)景區(qū)的公共自行車(chē)站點(diǎn)適宜度規(guī)劃的模糊評(píng)價(jià)結(jié)果為：

對(duì)矩陣B進(jìn)行歸一化：

B*的元素表示了此區(qū)域內(nèi)公共自行車(chē)站點(diǎn)規(guī)劃設(shè)計(jì)的適宜度所對(duì)應(yīng)的評(píng)價(jià)集中各個(gè)級(jí)別的隸屬程度，其中第三項(xiàng)指標(biāo)0.464最大，對(duì)應(yīng)的模糊綜合評(píng)價(jià)內(nèi)容為“合適”，說(shuō)明站點(diǎn)的規(guī)劃是合理的。

3 結(jié)論

論文綜合考慮了灰色預(yù)測(cè)模型和二次指數(shù)平滑預(yù)測(cè)法的預(yù)測(cè)性能，對(duì)研究區(qū)域內(nèi)的日均需求量和游客用車(chē)需求量進(jìn)行了預(yù)測(cè)，并按照研究區(qū)域?qū)嵉厍闆r進(jìn)行了需求量分配。隨后采用 P-中位模型進(jìn)行了站點(diǎn)的布局規(guī)劃，利用基于 AHP的模糊綜合評(píng)判法評(píng)價(jià)該站點(diǎn)布局規(guī)劃，構(gòu)建了景區(qū)公共自行車(chē)站點(diǎn)規(guī)劃方法體系，結(jié)果表明上述方法進(jìn)行的站點(diǎn)布局規(guī)劃是合理的。