吉林大学学报(工学版) ›› 2018, Vol. 48 ›› Issue (6): 1677-1684.doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20170543

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共享单车故障车辆回收模型

常山(),宋瑞(),何世伟,黎浩东,殷玮川   

  1. 北京交通大学 城市交通复杂系统理论与技术教育部重点实验室,北京 100044
  • 收稿日期:2017-05-25 出版日期:2018-11-20 发布日期:2018-12-11
  • 作者简介:常山(1992-),男,博士研究生.研究方向:城市交通规划与管理.
  • 基金资助:
    国家自然科学基金重点项目(U1434207);北京市自然科学基金项目(J160001)

Recycling model of faulty bike sharing

CHANG Shan(),SONG Rui(),HE Shi-wei,LI Hao-dong,YIN Wei-chuan   

  1. MOE Key Laboratory for Urban Transportation Complex Systems Theory and Technology, Beijing Jiaotong University, Beijing 100044, China
  • Received:2017-05-25 Online:2018-11-20 Published:2018-12-11

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188

摘要：

提出了共享单车故障车辆回收的流程,采用K-means算法对共享单车故障车辆进行聚类,形成聚类服务点,在此基础上构建了以车辆回收工作总成本最小为目标的共享单车故障车辆回收模型,并使用Cplex优化软件求解。以北京市某片区共享单车为例,验证了模型和方法的有效性。结果表明:装载容量的取值对回收任务产生较大影响,本文模型和算法可较好地应用于共享单车故障车辆回收任务中。

关键词: 交通运输系统工程, 共享单车, 故障车辆回收, 公共自行车系统, Cplex

Abstract:

Bike sharing is a new dockless public bicycle system based on the mobile Internet technology. The solution of recycling problem of faulty bikes can reduce the bike sharing company's operating costs. A recycling process model of the faulty bikes is proposed in this work. Firstly, a K-means algorithm is used to cluster faulty bikes to different service points. Then a model of faulty bikes recycling is present in order to minimize the total recycling costs. The optimization software Cplex is used to solve the model. Finally, a case study based on a certain area in Beijing is carried out to validate the proposed model. The results show that the value of loading capacity greatly affects the results of recycling, and that the model and method proposed can be applied effectively to the recycling of faulty bikes.

Key words: engineering of communication and transportation, bike sharing, faulty bikes recycling, public bicycle system, Cplex

中图分类号: 

  • U491

图1

共享单车故障车辆回收网络"

图2

共享单车故障车辆回收流程图"

图3

共享单车热力图"

图4

K-means算法误差平方和的收敛图"

图5

K-means算法得到的聚类中心示意图"

表1

K-means算法得到的聚类结果"

序号 经纬度 共享单车/辆
1 116.312697°E, 39.976673°N 12
2 116.331015°E, 39.973789°N 29
3 116.328320°E, 39.982991°N 7
4 116.319399°E, 39.982194°N 20
5 116.335323°E, 39.983526°N 33
6 116.323458°E, 39.979507°N 21
7 116.325095°E, 39.971676°N 35
8 116.308566°E, 39.975907°N 24
9 116.331941°E, 39.968915°N 16
10 116.326312°E, 39.975648°N 23
11 116.315797°E, 39.986571°N 14
12 116.320677°E, 39.974414°N 10
13 116.334485°E, 39.976352°N 15
14 116.319400°E, 39.971287°N 7
15 116.311083°E, 39.971009°N 34

表2

实例的行程时间矩阵"

{0} 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
{0} 0 3 5 9 5 7 3 4 2 6 4 4 2 4 1 8
1 3 0 9 9 5 9 6 6 2 8 6 8 6 6 5 8
2 5 9 0 8 9 7 6 3 9 3 4 9 4 5 5 15
3 9 9 8 0 9 9 8 9 12 8 8 9 10 6 10 17
4 5 5 9 9 0 6 3 8 8 9 8 2 7 7 6 14
5 7 9 7 9 6 0 7 7 12 7 7 6 8 4 10 15
6 3 6 6 8 3 7 0 4 6 6 3 5 5 4 5 12
7 4 6 3 9 8 7 4 0 9 4 3 8 2 4 3 7
8 2 2 9 12 8 12 6 9 0 8 6 6 4 6 3 5
9 6 8 3 8 9 7 6 4 8 0 6 10 6 5 5 9
10 4 6 4 8 8 7 3 3 6 6 0 8 4 2 5 11
11 4 8 9 9 2 6 5 8 6 10 8 0 6 8 5 10
12 2 6 4 10 7 8 5 2 4 6 4 6 0 4 4 11
13 4 6 5 6 7 4 4 4 6 5 2 8 4 0 5 9
14 1 5 5 10 6 10 5 3 3 5 5 5 4 5 0 8
15 8 8 15 17 14 15 12 7 5 9 11 10 11 9 8 0

表3

Cplex运行最优结果"

车辆序号 回收车满载率/% 车辆到达的具体服务点 线路行程时间/min 总花费时间/min 总成本/元
1 87.5 0-8-15-1-0 18 88 710
2 92.5 0-12-7-2-0 12 86 610
3 97.5 0-10-6-4-11-0 16 94 710
4 97.5 0-13-5-3-9-14-0 31 109 1010
合计 - - 77 377 3040

表4

计算结果对比"

车辆
容量		 发车数
/辆		 平均满
载率/%		 总线路行
程时间/min		 总花费时
间/min		 总成本
/元
60 6 无可行解
70 5 85.7 81 381 3120
80 4 93.8 77 377 3040
90 4 83.3 77 377 3040
100 3 无可行解
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