朱 闖 高嘉悅 吳海霞 趙 璽

石家莊鐵道大學，河北石家莊 050043

共享單車作為全新的經濟共享模式和全新的公共交通方式，有效地解決了城市“最后一公里”的問題，深受廣大市民的喜愛。然而通過調查，共享單車公司在爭搶市場的同時造成了大量的資源浪費，引發(fā)了許多問題， 給社會治理帶來了新的挑戰(zhàn)。在參考公共自行車交通的基礎上，根據(jù)相關數(shù)據(jù)計算出南京市共享單車需求量，進而合理優(yōu)化共享單車的分配與調度才能避免資源浪費。解決了分配與調度問題后，將其分析結果運用到企業(yè)經營上，在代入數(shù)據(jù)計算過程中探究經營方案合理性。

1 背景

共享單車的出現(xiàn)極大地方便了人們的出行，但現(xiàn)實生活中出現(xiàn)的極多狀況，例如，公民不合理地停放共享單車，會導致下一個使用者不能及時使用單車，嚴重的，還會妨礙到交通。因此，合理地分析共享單車的市場需求，制定合理的單車投放方案，才能保證共享單車的均衡發(fā)展，同時也盡可能減少給交通帶來的負面影響。由于各個城市的發(fā)展、人口數(shù)量、區(qū)域面積以及地形等因素的影響，我們就中國一典型城市（南京）進行分析和研究。

2 分析過程

2.1 需求量的分析

共享單車的需求量與很多因素有關，我們選取人口數(shù)量、輻射區(qū)域 、通勤市場為指標，對共享單車資源需求量進行分析。

圖1 共享單車需求量指標示意圖

建立最簡單的計算模型：Mi=PL；式中：Mi代表共享單車需求量；P代表人口數(shù)量；L代表單車市場滲透率。

不同年齡段、不同性別對共享單車的需求情況不一樣，公民的受教育程度也影響著單車需求量，為此，我們考慮不同的年齡段、男女性別以及受教育程度這幾個因素，建立計算模型，如下：

參考《白皮書》的數(shù)據(jù)，男性對共享單車的需求大于女性，受教育程度較高的人群對共享單車的需求量更高，本文設置女性對共享單車的需求比例為 7%，男性對共享單車的需求比例為8%，受教育程度較高者對共享單車的需求比例為 8%，受教育程度較低者對共享單車的需求比例為 4%，建立以下人口模型計算公式：

式中：Pm表示南京市15～64歲人口數(shù)量；Lm表示男性對單車需求比例；Nm表示女性對單車需求比例，P2表示大學專科（含?？疲┮陨蠈W歷；Pg表示大學?？埔韵聦W歷；L2表示大學?？疲ê瑢？疲┮陨闲枨蟊壤?；Lg表示大學專科以下需求比例。

圖2 南京市第六次人口普查受教育程度（萬人）

共享單車的需求量可以從南京市的區(qū)域分布中反映出來。由于夜晚共享單車在南京的使用量較小，所以我們收集夜晚單車的輻射數(shù)據(jù)進行分析。

由于南京市城區(qū)分區(qū)較多，因此本文采用分區(qū)法，匯總各區(qū)地域的輻射數(shù)據(jù)，并統(tǒng)計各區(qū)域單車密度ρ（輛/km2）、區(qū)域面積，另外，本文也考慮到共享單車的需求量與測得的單車密度、區(qū)域面積有一定的比例關系， 需設比例系數(shù)C，該比例系數(shù)與區(qū)域的經濟發(fā)展水平有關，大致與該地區(qū)GDP呈線性相關， 建立簡單模型（C*代表南京各分區(qū)GDP，C總代表南京市總GDP）。

由此可以建立如下計算模型：

式中：n—南京市城區(qū)各分區(qū)數(shù)量；iSρ—分區(qū)面積；ρ—單車密度（輛/km2），iCρ—比例系數(shù)，根據(jù)數(shù)據(jù)分析，本文設置ρ=800（輛/km2）。通過查閱相關資料可知南京城區(qū)面積（km2）劃分如下：雨花臺134.6（2%），建鄴82.7（1%），江寧1572.9（24%），鼓樓53.1（1%），棲霞381.88（6%），六合1485.5（22%），浦口912.3（14%），秦淮49.2（1%），溧水1067.3（16%），玄武80.97（1%），高淳802（12%）；將數(shù)據(jù)代入上述模型，結果如下：

通勤市場計算共享單車的市場需求。軌道交通口、學校、各大商場以及旅游景點是使用共享單車高峰區(qū)，根據(jù)《白皮書》1分析數(shù)據(jù)，高達90%的居民會把共享單車與地鐵結合使用，本文選取公交站點、地鐵站點、學校、各大商場以及旅游景點為通勤市場，因此，本文依據(jù)通勤市場建立以下模型：M3= WdD + WgG + WxX+ WyY + WzZ ，其中代表地鐵站點的單車需求量，代表公交站點的單車需求量，代表高校對共享單車的需求量，代表商場對單車的需求量，代表旅游景點對單車的需求量，D代表地鐵站的數(shù)量，G代表公交站的數(shù)量，X代表高校的數(shù)量，Y代表商場的數(shù)量，Z代表旅游景點的數(shù)量，根據(jù)調查南京市的公交站點667個，地鐵站點139個，學校達359所（含高校及南京市區(qū)的各高中），大型購物商場279所，旅游景點59處，根據(jù)百度百科數(shù)據(jù)分析，南京市地鐵站單車需求量400輛，公交站點單車需求量40，每所學校的單車需求量400輛，購物商場單車需求量300輛，大型的旅游景區(qū)單車需求量800輛，將數(shù)據(jù)代入前者建立的模型： M3= WdD + WgG + WxX+ WyY + WzZ =356780。本文中的三個模型，分別在時間和空間上對共享單車的需求量進行討論，這3個模型處于同等地位，因此取其平均值可以得出南京市的單車需求量：由此得出南京市對共享單車的需求量大約為40.95萬輛。

2.2 共享單車分配的分析

共享單車數(shù)量在不同地區(qū)的分配趨于合理性，即已知在該地區(qū)共享單車的總數(shù)量，對其進行合理分配。本文主要通過考慮地區(qū)特點的差異影響到該地區(qū)共享單車的分配數(shù)量，建立相關模型，影響共享單車分配數(shù)量的因素有很多，如人流量越大的地區(qū)共享單車分配的數(shù)量比例就越高，同時不能單方面考慮某一因素的直接影響，要綜合考慮各方面因素，結合需求量與分配量的關系，運用組織結構圖，AHP（層次分析法）合理的進行單車分配。

AHP法是一種定量與定性相結合的，系統(tǒng)化層次化的分析方法，由美國匹茲堡大學 T·L·Satty 教授于20世紀70年代提出。所謂層次分析法， 是指將一個復雜的多目標決策問題作為一個系統(tǒng)，將目標分解為多個目標或準則，進而分解為多指標（或準則、約束）的若干層次，通過定性指標模糊量化方法算出層次單排序（權數(shù)） 和總排序，以作為目標（多指標）、多方案優(yōu)化決策的系統(tǒng)方法。在此問題中，運用AHP法能夠有效解決投放單車數(shù)量更加偏重于哪方面因素的影響的問題。

圖3 單車投放點選擇示意圖

根據(jù)專家分析評估排定各評定指標的相對優(yōu)劣順序，構造出評定指標的判斷矩陣：

式中：A—判別矩陣，aij—要素i與要素j重要性比較結果，并且有如下關系：aij有9種取值，分別為1/9，1/7，1/5，1/3，1/1，3/1，/5/1，7/1，9/1，分別表示i要素對于j要素的重要程度由輕到重。運用規(guī)范列平均法求出權重向量，將矩陣A每一列歸一化得到矩陣B：；對矩陣B按行求和，即W=(W1,W2,W3,…Wn)，將向量歸一化，即計算最大特征根，矩陣C即所求權重向量；假設某一地區(qū)預計投放共享單車Z輛，根據(jù)上述算法算得：C=[C1, C2, C3, C4, C5, C6, C7,C8]T；即可根據(jù)公式大致求得Z投放=ZC。通過上述運用AHP法計算出人流量大小，使用單車意愿，其他出行方式選擇等因素對投放點投放單車數(shù)量的影響權重，進而規(guī)劃分配該投放點的單車數(shù)量使單車的分布趨于合理。

2.3 共享單車調度的分析

基于上述分析給出共享單車的分配方案可知，南京共享單車主要有四大類投放點，本文給出的調度方案基于此四類投放點。單車的調度一方面在于公司規(guī)模化地進行調度，另一方面，由于單車的流動性也可以實現(xiàn)單車的調度，由此建立BP神經網絡模型進行分析。

簡要分析在該地區(qū)內四類主要單車投放點（共建點、居住點、交通樞紐、校園）之間的調度問題。暫且假設：第1類投放點：共建點，第2類投放點：居住點，第3類投放點：交通樞紐，第4類投放點：校園。四者關系如圖4所示。

圖4 動態(tài)平衡示意圖

在給出具體調度方案后，四類單車投放點中的任意兩類投放點都能達到單車數(shù)量的一個動態(tài)平衡，為達此目的，我們建立整數(shù)規(guī)劃模型 ：∑ Xij= N(i, j = 1 ,2,3,4,i ≠ j )；其中，Xij表示第i類投放點需要調度（包括單車數(shù)量的增加以及減少）到第j類投放點的單車數(shù)量，調度后才能達到第i類投放點單車數(shù)量上的動態(tài)平衡（Xij≥0），例如，X12代表第1類投放點調度到第2類投放點的單車數(shù)量；N代表該四類投放點總共調度的單車數(shù)量。Xij的確定：首先考慮共享單車在投入后，公民騎行的流動性，實現(xiàn)了一部分的調度；其他因素對共享單車的調度不產生很大影響，最終，為達到各區(qū)域共享單車數(shù)量上的動態(tài)平衡，需要企業(yè)規(guī)模化地對單車進行調度。

針對公民騎行，使單車流動至各類單車投放點，建立同心圓模型。根據(jù)查詢資料可知，共享單車最遠騎行距離為5km，且由實際調查分析可知，南京市區(qū)單車投放點較為集中，該四類單車投放點兩兩間距離不會超過5km。因此將會有一大部分共享單車在各區(qū)域流動。選取第i類投放點為中心，第i、j類投放點距離為半徑r（r不超過5km）做圓再以5km為半徑做圓，得到同心圓，建立同心圓模型如圖5所示。

圖5 同心圓模型示意圖

從而可得共享單車具體調度方案為第i類投放點的企業(yè)調度數(shù)目：Ni=Mi-；求解得四類區(qū)域總共需調度得共享單車數(shù)量：