城市公共自行车智能调度与运用管理系统及其实现方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及城市公共自行车智能调度与运用管理系统及其实现方法，属于节能减 排、绿色出行、车辆调度领域。
【背景技术】
[0002] 随着能源和环境问题的日益恶化，现代人的生活方式追随着节能减排的脚步，日 益趋向于低碳和绿色。就目前城市交通来说，公交和地铁难以满足绿色出行的要求。
[0003] 公共自行车自诞生以来，首先在欧洲进行了大范围的推广与应用，并取得了良好 的运营效果，已经成为城市公共交通的一个不可分隔的部分。我国武汉是率先使用公共自 行车的城市，继而杭州首先推行了公共自行车的租赁系统，目前我国很多大中城市都在积 极引进公共自行车系统，以方便广大市民使用，因为即时的租车系统不仅有助于减少城市 交通拥堵环境污染，而且对出行者来说是一种方便、实惠以及健康的交通工具。我国作为资 源紧缺国家，需建设集约型城市，集约型城市多样化、集约化的交通结构中，公共自行车交 通是必不可少的重要组成部分。
[0004] 但是目前的公共自行车系统由于缺乏有效管理、普及率低导致无法在城市公共交 通中发挥较大的作用。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于提供城市公共自行车智能调度与运用管理系统及其实现方法， 主要解决现有公共自行车系统由于缺乏有效管理、普及率低导致无法在城市公共交通中发 挥较大作用的问题。本发明一方面通过手机APP提供的预约车辆、查询车辆等功能方便居 民出行，为居民的"最后一公里"等短途出行服务；另一方面，为城市公共自行车管理部门提 供一个智能管理系统，首先基于每个城市居民的交通出行特性，得出一组站点布局及车辆 数的合理初始值，进而通过优化设计算法，以每天最少的调度和最长的循环运营时间为目 标，最终得出合理的站点布局和车辆数量分配，处理用户预约请求以及车辆调度，实现系统 的尚效运行。
[0006] 为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
[0007] 城市公共自行车智能调度与运用管理系统，包括调度管理中心、服务器、用户端； 其中，调度管理中心实现站点分布及信息显示、地图动态显示、车辆信息查询、调度方案的 生成、用户预约管理；
[0008] 服务器包括后台数据库，进行后台处理；
[0009] 用户端实现用户账号信息管理、站点信息查询、预约车辆。
[0010] 具体地，所述用户端包括公共自行车公司、用户移动端和PC端。
[0011] 城市公共自行车智能调度与运用管理系统的实现方法，主要包括如下步骤：
[0012] S1、建立站点车辆选址及车辆初始配置模型，得出初步的各站点初始值；
[0013]S2、建立站点车辆运行优化模型，将步骤S1得出的结果进行虚拟运行，得出能够 最大限度满足用户需求的各站点初始值；
[0014]S3、系统运行，使用用户端进行车辆预约、借车、还车；
[0015]S4、调度管理中心根据步骤S2得出的结果作为各站点初始值，生成静态调度方 案；
[0016]S5、在系统运行时，检测各站点车辆数，当车辆数低于某一数值或者空车位数低于 某一数值，生成动态调度方案；
[0017] 具体地，所述站点车辆选址及车辆初始配置模型的建立方法为：
[0018]S11、划分交通小区；
[0019]S12、计算各交通小区间0D交通量；
[0020] S13、对各种交通出行方式效用函数的标定，得出各种交通出行方式的效用函数；
[0021] S14、根据每个人每次出行的数据建立logit模型，继而根据各交通小区的出行数 据，辅以TransCAD进行方式划分，求得各交通小区公共自行车分担率，得出各交通小区一 天的公共自行车需求总量；
[0022] S15、由一天的需求总量乘以早晚高峰和平峰相应时段出行量占全天出行总量的 比例求得三个时段各自需求量，取三个时段的车粧数和自行车数的最大值，得到各租赁站 点的规模。
[0023] 进一步地，所述步骤S15后，还建立公共自行车选址及规模确定的双层规划模型， 包括上层模型和下层模型；所述上层模型为决策部门总成本最小的效用函数；所述下层模 型为出行者出行费用最低的效用函数。
[0024] 再进一步地，所述步骤S3中，车辆预约的处理过程为：
[0025]S311、调度管理中心判断该站点是否有空闲车辆，若有则该站点的预约车辆数+1; 若没有则该站点被拒绝次数+1 ;
[0026]S312、计算本次预约的剩余有效时间，判断是否超过本次预约的有效时间，若超 过，则解除超时间的预约的相应预约车辆数-1 ;
[0027]S313、判断是否有新的预约，若有则执行步骤S311-S312。
[0028] 借车的处理过程为：
[0029]S321、判断该站点是否有可借车辆，若有，则执行步骤S322;若没有，则该站点借 车被拒次数+1 ;
[0030]S322、该站点车辆数-1，产生预计到达目的站点的时间。
[0031] 还车的处理过程为：
[0032]S331、根据借车产生的目的站点的预计时间，判断被借出的自行车是否到达目的 站点，若到达，则执行步骤S332,若没有到达，则该站点还车被拒绝，所有将到站倒计时-1;
[0033]S332、判断该站点是否有空车位，若有，则该站点车辆数+1。
[0034] 再进一步地，所述步骤S4中，在静态调度方案生成以前，需要判断站点是否需要 进行调度，判断的方法为：
[0035] 若站点X的车辆数不等于初始值，则表明站点X需要进行调度；
[0036] 静态调度方案生成过程为：
[0037] S41、得出所有需要调度的站点；
[0038] S42、计算目前所有站点的总车辆数是否足够，若不够则需要从调度管理中心调往 所需车辆，并执行步骤S43;
[0039]S43、计算得出经过所有需要调度的站点的最短路线。
[0040] 再进一步地，所述动态调度方案的生成过程为：
[0041]S41、建立调往的多目标规划模型；
[0042]S42、建立调离的多目标规划模型；
[0043]S43、当站点X需要调度，从距离站点X由近到远的临近站点中依次选择满足调车 后两个站点车辆数与各自初始值之差的和最小的调车数量A的站点；
[0044]S44、若没有任何站点能满足步骤S43的调车条件，则从距离站点X由近到远的临 近站点中依次选择满足调车后两个站点车辆数与各自初始值之差的和最小的调车数量B 的站点。
[0045] 与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
[0046] (1)本发明可以实现公共自行车的有效管理，增强其使用效率，保障公共自行车系 统尚效运彳丁，提供更尚质量的出彳丁服务。
[0047] (2)本发明为管理者提供了更方便的管理功能，同时也意味着自行车的管理更加 完善，通过对站点车辆的实时监测，有问题及时发现并能及时处理。
[0048] (3)本发明为自行车用户提供了预约等更人性化的高质量服务，使出行者更加便 捷有效的租借自行车。
[0049] (4)本发明通过融入调度的思想，使公共自行车系统能更加高效的持续运行，续航 能力的增强，也就意味着其服务能力的加强。
【附图说明】
[0050] 图1为本发明的系统框图。
[0051] 图2为本发明的预约子模块框图。
[0052]图3为本发明的借车子模块框图。
[0053] 图4为本发明的还车子模块框图。
[0054]图5为本发明的静态调度模块框图。
【具体实施方式】
[0055] 下面结合实施例和附图对本发明作进一步说明，本发明的实施方式包括但不限于 下列实施例。
[0056] 实施例
[0057] 如图1所示，城市公共自行车智能调度与运用管理系统，包括站点车辆选址及车 辆初始配置模型、站点车辆运行优化模型、调度管理中心、服务器、用户端。其中根据车辆初 始配置模型和站点车辆运行优化模型生成站点车辆配置数量；而调度管理中心提供站点信 息查询、地图动态显示、用户预约情况、生成调度方案，车辆使用情况；服务器建立数据库和 进行后台处理；用户端包括公共自行车公司、用户移动端和PC端。
[0058]1、站点车