一种公共自行车租赁点的聚类方法
【专利摘要】本发明公开了一种公共自行车租赁点的车辆聚类方法，属于公共交通聚类领域。该方法包括以下步骤：通过所描绘的租赁点一天中车辆数变化的特征曲线并根据具体分割需求对曲线进行分割，在被分割的每一段中使用曲线的编码和量化方法来确定该段的编码值，再通过相似度函数来计算相应的相似度，根据相似度的值使用聚类方法将最为相似的租赁点归为一类。本发明使得公共自行车租赁点类型的聚类更加便捷，有效的缓解的租赁点分布和归类的不合理问题，也更好的缓解了“借车难，还车难”的现状，提高公共自行车系统的服务水平、人们对于公共自行车的整体满意度及公共自行车的利用率。
【专利说明】一种公共自行车租赁点的聚类方法
【技术领域】
[0001] 本方法属于公共交通聚类领域，可应用于公共自行车租赁点类型的聚类，以更快、 跟便捷的方式对公共自行车的租赁点类型进行聚类，提出了基于编码和相似度函数的租赁 点聚类方法。
【背景技术】
[0002] 尽管城市公共交通发展迅速，人们出行越来越方便，但无论是地铁站还是公交站， 离我们要去的目的地总会有一段距离。这段距离往往不长不短，打车不合算、换乘公交不太 方便，走路又有点远，即所谓的"最后一公里"问题。因此，公共自行车是一种较好的解决方 式。同时，为了响应政府提出的绿色出行的号召，以普通民众为主的公共自行车租赁服务正 在国内外的各个大城市悄然兴起，而且自行车存放、使用时占用土地少，能够提高道路资源 利用率，缓解道路拥堵，又能促进节能减排、减少尾气污染，还能强身健体、提高城市品质。 因此，培育公共自行车租赁市场，实现公共自行车租赁系统，是缓解交通压力，减少环境污 染的有效途径，也是解决市民出行的良好办法之一。
[0003] 然而，随着公共自行车系统规模逐渐增大、使用频率逐渐增加，给公共自行车系统 的管理和服务也带来了一系列问题。最首要的就是表现在客户的满意度上，例如，高峰期时 段，某些租赁点的所有锁桩呈空位状态时间过长，导致用户借不到车；某些租赁点的所有锁 桩呈满位状态时间过长，导致用户还不了车。这些问题使得用户满意度急剧下降，用户投诉 量不断上升，直接的影响了人们对于公共自行车的实际作用的质疑。
【发明内容】
[0004] 为了增加用户的满意度，提高大众对于公共自行车服务的认可，提高公共自行车 系统的服务水平，有必要对租赁点采用合理的方式进行聚类。本发明的目的在于提出一种 基于车辆数随时间变化的相似度函数的聚类方法，通过对现有的租赁点特征进行分析，以 各个租赁点的车辆数随时段的变化规律进行编码量化，用更方便快捷的方式将同一类租赁 点归为一类。
[0005] 本发明采用的技术方案如下：
[0006] -种公共自行车租赁点的车辆聚类方法，包括以下步骤：
[0007] (1)按照时间序列建立各租赁点的特征曲线，并对曲线进行特征分割，获得多个分 割点；
[0008] (2)租赁点特征曲线的编码及量化方法：
[0009] 步骤21 :确定编码值，根据步骤（1)分割得到的特征曲线在分割点的车辆数的变 化趋势，即上升或者下降，确定编码值；
[0010] 步骤22 :确定编码方案，根据曲线描述的特征决定采用何种编码方式；
[0011] 步骤23 :曲线编码的量化：根据步骤22中的编码方案计算各个分割点的变化量： 利用公式：（时间段开始时刻的车辆数-时间段结束时间的车辆数）/该租赁点插槽总数 量，得出某租赁点一天的具体编码值；
[0012] (3)使用相似度函数计算两个租赁点的相似度：
[0013] 步骤31 :确定相比较的两个租赁点的编码；
[0014] 步骤32 :运用编辑距离方法计算两个站点的距离；
[0015] 步骤33 :根据相似度函数计算出两个租赁点的相似度，相似度函数公式：相似度 =1-编辑距离/编码个数；
[0016] (4)对租赁点进行聚类：
[0017] 步骤41 :利用步骤（2)得到的所有编码值中选择5个编码类型，作为各个类型的 初始中心点；
[0018] 步骤42 :计算其余各个编码到这5个初始中心点的编辑距离，分别将各个租赁点 划分到编辑距离最小的初始中心点所在的类型中；
[0019] 步骤43 :计算各个类型中两两租赁点编码之间的编辑距离，得出一个到本类型中 其他租赁点编辑距离最小的点，作为新的租赁点，重新计算所有的租赁点到新产生的5个 中心点的距离，重新划分各个租赁点所属的中点；
[0020] 步骤44 :重复步骤43直到该过程收敛为止；
[0021] 步骤45 :最后根据租赁点类型的特征，确定上述5个中心点分别属于哪一类型。
[0022] 上述步骤（1)中曲线分割的具体方法为：步骤11 :定义一天正常运营的开始时间 为Ts，结束时间为Te ;步骤12 :将一天中租赁点运营的时间进行分割为N段，则每段的时间 为T = (Te-Ts)/N ;步骤13 :根据上面的时间段划分，将曲线分割成N个点，这N个点用具 体的编码来表示曲线在此处的变化特征，每个点的时间计算如下：Ti = Ts+TXi，其中i = 1，2, ...，N。
[0023] 上述步骤（2)的具体步骤包括：步骤21确定编码值：根据步骤（1)分割方法得到 曲线在分割点还入、借出或者在站车辆数的变化趋势，确定编码值；步骤22确定编码方案： 编码的具体数值由该段曲线的变化幅度来确定，如果编码是刻画借出或者是还入的车辆变 化曲线，则每段车辆变化的编码公式如下：
[0024]
【权利要求】
1. 一种公共自行车租赁点的车辆聚类方法，其特征在于，此方法包括以下步骤： (1) 按照时间序列建立各租赁点的特征曲线，并对曲线进行特征分割，获得多个分割 占 . (2) 租赁点特征曲线的编码及量化方法： 步骤21 :确定编码值，根据步骤（1)分割得到的特征曲线在分割点的车辆数的变化趋 势，即上升或者下降，确定编码值； 步骤22 :确定编码方案，根据曲线描述的特征决定采用何种编码方式； 步骤23 :曲线编码的量化：根据步骤22中的编码方案计算各个分割点的变化量：利用 公式：（时间段开始时刻的车辆数-时间段结束时间的车辆数）/该租赁点插槽总数量，得 出某租赁点一天的具体编码值； (3) 使用相似度函数计算两个租赁点的相似度： 步骤31 :确定相比较的两个租赁点的编码； 步骤32 :运用编辑距离方法计算两个站点的距离； 步骤33 :根据相似度函数计算出两个租赁点的相似度，相似度函数公式：相似度= 1-编辑距离/编码个数； (4) 对租赁点进行聚类： 步骤41 :利用步骤（2)得到的所有编码值中选择5个编码类型，作为各个类型的初始 中心点； 步骤42 :计算其余各个编码到这5个初始中心点的编辑距离，分别将各个租赁点划分 到编辑距离最小的初始中心点所在的类型中； 步骤43:计算各个类型中两两租赁点编码之间的编辑距离，得出一个到本类型中其他 租赁点编辑距离最小的点，作为新的租赁点，重新计算所有的租赁点到新产生的5个中心 点的距离，重新划分各个租赁点所属的中点； 步骤44 :重复步骤43直到该过程收敛为止； 步骤45 :最后根据租赁点类型的特征，确定上述5个中心点分别属于哪一类型。
2. 根据权利要求1所述的一种公共自行车租赁点的车辆聚类方法，其特征在于，步骤 (1)中曲线分割的具体方法为： 步骤11 :定义一天正常运营的开始时间为Ts，结束时间为Te ; 步骤12 :将一天中租赁点运营的时间进行分割为N段，则每段的时间为T = (Te-Ts)/ N； 步骤13 :根据上面的时间段划分，将曲线分割成N个点，这N个点用具体的编码来表示 曲线在此处的变化特征，每个点的时间计算如下：Ti = Ts+TXi，其中i = 1，2, "·，Ν。
3. 根据权利要求1或2所述的一种公共自行车租赁点的车辆聚类方法，其特征在于，步 骤（2)的具体步骤包括： 步骤21确定编码值：根据步骤（1)分割方法得到曲线在分割点还入、借出或者在站车 辆数的变化趋势，确定编码值； 步骤22确定编码方案：编码的具体数值由该段曲线的变化幅度来确定，如果编码是刻 画借出或者是还入的车辆变化曲线，则每段车辆变化的编码公式如下：
这里，Ci为第i段的编码并取上界，用一位表示,Bi为第i段的车辆变化总数，W为该站 点车位总数； 如果编码是刻画站点在站车辆数目变化，则每段车辆变化的编码公式如下：
这里，< 为第i段借出的车辆数，为第i段还入的车辆数；在站车辆数编码需要两 位来表不，因为存在正负值，其中负数第一位用1表不，正数第一位用O表不。
【文档编号】G06K9/62GK104376327SQ201410616030
【公开日】2015年2月25日 申请日期:2014年11月5日 优先权日:2014年11月5日
【发明者】窦万峰, 陆朕 申请人:南京师范大学