銀川市“共享汽車”投放網(wǎng)點的最優(yōu)布局

田佳鑫 馬 娟 胡雯雯 朱佳春

(寧夏大學(xué)新華學(xué)院，寧夏 銀川750021）

1 概述

近年來，隨著網(wǎng)絡(luò)時代的到來，人們的生活發(fā)生了翻天覆地的變化。共享服務(wù)行業(yè)的共享單車、共享汽車發(fā)展迅捷，共享汽車的出現(xiàn)也使共享的理念逐漸被人們所接受，尤其以青年大學(xué)生及企業(yè)白領(lǐng)人員為主。但是，經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)車輛?？?、車輛投放不均衡等問題不僅僅是影響用戶能否方便使用共享汽車的重要因素，同時也影響著共享汽車的推廣和使用，尤其是在使用共享汽車較為頻繁的中心城區(qū)問題會更加嚴重，因為這些地方的停車位本身就存在嚴重緊張的問題，而共享汽車的出現(xiàn)，使得問題加劇[1-3]。目前對共享汽車投放網(wǎng)點布局優(yōu)化的研究較少，所研究的更多的是理論方面，如簡單的評價、對比模型[4]。本文創(chuàng)建的模型主要是針對銀川市共享汽車投放網(wǎng)點最優(yōu)布局的分布，模型中目標函數(shù)為使投放網(wǎng)點距居民的路程最短且設(shè)置數(shù)量最合適，約束條件是投放網(wǎng)點需吸引居民到達的周邊面積為吸引范圍、汽車行駛的最大距離等。

2 模型設(shè)計

2.1 參數(shù)說明

以上標記如圖1 所示。

圖1 區(qū)域內(nèi)停車區(qū)基本參數(shù)設(shè)計

模型假設(shè)條件如下:

假設(shè)2：由于共享汽車出行形式為中短途，根據(jù)實際情況，假設(shè)共享汽車每次行駛的距離值最大為S（單位Km）（S 在算法中可取200Km）；

假設(shè)4：只要有投放網(wǎng)點，共享汽車就可使用或停放，且共享汽車不會出現(xiàn)燃料缺失的問題。

2.2 目標函數(shù)

正常情況下，市民在出行方式的選擇中，除鍛煉身體外會選擇最短距離的出行方式,同時還會考慮交通擁堵的實際情況，這里有以下目標函數(shù)：

2.2.1 共享汽車通常用于短途旅行，如果居民去共享汽車投放網(wǎng)點的路程較遠，就難以滿足使用初衷. 因而要盡量使居民到達目的地時步行的路程最短,則有

2.2.2 設(shè)置的投放網(wǎng)點數(shù)量應(yīng)適當，數(shù)量較少則使用不便，數(shù)量較多會增加道路交通的壓力，導(dǎo)致出現(xiàn)交通擁堵的現(xiàn)象。所以，投放網(wǎng)點數(shù)量和位置的設(shè)計應(yīng)該是在保障目標函數(shù)（1）后，建設(shè)適量的投放網(wǎng)點，共享汽車的停車位也更合理方便，則有：

2.3 約束條件

與共享單車停放的任意特性不同，共享汽車隨意停放占用的面積比共享單車大，另外，投放網(wǎng)點設(shè)備的固定也有一定的要求，制約條件更加嚴格，主要表現(xiàn)在以下方面：因為目標函數(shù)中要求設(shè)置的投放網(wǎng)點不宜過多導(dǎo)致交通運輸不便，同時又要保障一定數(shù)量的投放網(wǎng)點，這樣居民出現(xiàn)使用共享汽車就更方便了，因此利用約束條件來選擇合適的構(gòu)造數(shù)目，如果市民所在節(jié)點投放網(wǎng)點，則應(yīng)到相鄰節(jié)點，考慮步行或共享單車。 以實現(xiàn)假設(shè)市民任意一端步行距離不超過a（單位Km）（a 值為2），即總行走距離不超過2a，則有:

其中節(jié)點m、n 為投放點，i、j 為居民起止點，若起止點就為投放點，此時Lmin變?yōu)長ii，即取值為0。

行程距離限制，單趟車次行駛距離不超過200 公里，市民通常只開一次共享汽車。因此，任意兩個直通節(jié)點之間的最大距離約束如下：

節(jié)點吸引范圍，可以解釋為市民在使用共享汽車出行時，能接受的停放網(wǎng)點所距離自己的一個范圍，在范圍內(nèi)有投放網(wǎng)點就會選擇使用共享汽車出行，否則選擇其他方式出行，進而得到：

其他約束限制：

由上文分析，構(gòu)建共享汽車投放網(wǎng)點布局優(yōu)化模型如下：

3 算例驗證

假設(shè)銀川市某區(qū)中適用于設(shè)置投放網(wǎng)點的節(jié)點有個，記為節(jié)點（1）至（25），城市路線網(wǎng)狀圖如圖2 所示，圖中的數(shù)字表示道路Kij的距離，節(jié)點旁邊括號中的數(shù)字分別表示該節(jié)點的吸引范圍，為了便于計算，假設(shè)每個節(jié)點之間的吸引量是一個相同的定值，取值為1。

圖2 路網(wǎng)節(jié)點示意圖

根據(jù)上文所構(gòu)建的模型，在預(yù)計算、調(diào)整，最終確定各個參數(shù)值為：最大進化代數(shù)B=100，通過使用Matlab 軟件進行求解，在計算100 次后趨于穩(wěn)定，可求得最優(yōu)解,其綜合目標函數(shù)minf（c）=0.3767,多目標規(guī)劃的兩個函數(shù)的值分別為=681.6（Km）和 minZ2=8（個）。

以上過程可看出，在得到的可行解中，當節(jié)點較少時，獲得的目標函數(shù)較優(yōu)，同時，計算所需要的時間大幅度減少，總體來說，在計算共享汽車投放網(wǎng)點布局優(yōu)化模型問題時，在滿足模型中提出的約束條件的基礎(chǔ)上，所得到結(jié)果較為合理，同時還獲得了最優(yōu)方案方案。

4 結(jié)論及建議

根據(jù)使用過共享汽車的調(diào)查反饋，在使用過程中使用弊端主要是在停放時不方便，約車不便捷。在使用過程中亂停亂放也是影響人們是否選擇共享汽車的主要原因。

通過以上結(jié)論，本文給出以下建議：

4.1 增加共享汽車停放區(qū)域，在學(xué)校附近和行人密集地區(qū)設(shè)置共享汽車停放區(qū)域，對車道進行規(guī)劃和停放標語的設(shè)置。

4.2 引導(dǎo)公民按規(guī)則停放共享汽車。

4.3 政府完善配套城市管理服務(wù)，組織交通城管等工作人員加強監(jiān)察頻率，加大處罰力度，及時處理問題。