摘要
随着社会的进步，经济的发展，城市化进程的加快，城市机动车化水平逐渐提高，造成了城市交通拥堵、空气污染严重、停车难等问题。无桩共享单车作为新兴的公共自行车形式，为居民出行提供便利，缓解了城市交通拥堵，解决了“最后一公里”问题，已逐渐成为城市交通系统中不可或缺的一部分。但是无桩共享单车在“井喷式”发展的同时，也带来了一系列挑战，特别是高峰期客流的潮汐现象导致共享单车系统在时间和空间上的分布不平衡，产生了“借车难”、“占用公共交通空间”等问题，其根本原因是缺乏科学高效的单车调度。基于此，本文以无桩共享单车为研究对象，探讨了工作日高峰期的借还单车需求预测方法和调度优化问题，具有重要的理论价值和现实意义。 本文首先在概述了无桩共享单车的定义、发展、技术特性、功能定位和现存问题的基础上，结合西安市摩拜单车历史数据的统计分析，从用户特性、基础出行特性、出行时间分布特性、出行空间分布特性和外界条件影响这五个方面分析了无桩共享单车的出行特性，发现工作日与周末，工作日高峰期与平峰期用户出行规律的明显差异。根据无桩共享单车随停随放的特点定义了交通小区和服务节点的概念，简述了传统BP神经网路理论，提出了基于附加动量的自适应BP神经网络的无桩共享单车工作日高峰期租还单车需求预测方法，使用SQLserve数据库和Matlab软件对西安市摩拜单车进行实例预测，结果表明该预测方法对具有相同外界条件的待预测日进行预测时的有效性和可行性。 其次，阐述了无桩共享单车调度问题的定义、调度方式和调度现状，构建了以总需求损失和总调度时间加权和最小为目标的工作日高峰期静态调度模型，总调度时间考虑了调度车的行程时间和装卸单车的服务时间，结合需求预测结果提出了调度需求量的计算方法。 最后，在介绍和对比了求解单车调度问题常用算法的基础上，设计了自适应模拟退火蚁群算法对调度路径进行优化求解，介绍了算法的原理、流程和设计思路，提出了满足共享单车系统需求损失最小化的同时降低总调度时间的装卸策略，以西安市摩拜单车为实例进行计算和分析，验证了本文构建的模型和求解方法的可行性和正确性。结果表明，经过调度操作后，降低了单车系统的需求损失，提高了系统的服务水平。
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