一種考慮用戶預(yù)約數(shù)據(jù)的公共自行車高峰期需求預(yù)測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及國內(nèi)城市公共自行車系統(tǒng)建設(shè)和運營管理的技術(shù)領(lǐng)域，尤其是指一種 考慮用戶預(yù)約數(shù)據(jù)的公共自行車高峰期需求預(yù)測方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前在國內(nèi)城市公共自行車系統(tǒng)建設(shè)和運營管理中，需求預(yù)測都起著非常重要的 作用。在系統(tǒng)建設(shè)的網(wǎng)點規(guī)劃環(huán)節(jié)中，一般需綜合考慮區(qū)域功能類型、區(qū)域±地利用性質(zhì)、 服務(wù)人口規(guī)模W及自行車使用強度等因素，采用Logit模型、換乘量推算等不同預(yù)測方法對 區(qū)域公共自行車需求量進行預(yù)測，從而確定區(qū)域公共自行車的布局W及投放規(guī)模。通過運 些方法預(yù)測出來的結(jié)果雖不能說非常精確，但已基本能滿足規(guī)劃年研究區(qū)域內(nèi)居民公共自 行車日均出行的需求。然而，從國內(nèi)不同城市的公共自行車系統(tǒng)實際運營效果來看，借車難 還車難問題依舊相當嚴峻，特別是在早晚高峰時段，究其原因主要在于相對模糊的具體網(wǎng) 點實時需求預(yù)測。
[0003] 公共自行車系統(tǒng)作為解決"最后一公里"的末端輔助交通方式，其一天內(nèi)不同時段 的需求特征不盡相同，運主要與城市居民的出行習慣息息相關(guān)。經(jīng)驗表明，部分租賃點，如 分布在住宅區(qū)附近的，潮軟現(xiàn)象明顯，固有的庫存量難W滿足早晚通勤高峰期的需求，因此 調(diào)度成為了公共自行車系統(tǒng)正常運營的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，而高效的調(diào)度必須要有準確的需求預(yù)測 數(shù)據(jù)做基礎(chǔ)，但目前國內(nèi)已有的公共自行車系統(tǒng)關(guān)于網(wǎng)點需求預(yù)測方面存在較大的分歧， 嚴重制約了公共自行車的大面積推廣。
[0004] 國內(nèi)幾大典型城市(杭州、廣州、株洲、北京）的公共自行車系統(tǒng)都是根據(jù)預(yù)設(shè)的站 點車容量預(yù)警系統(tǒng)來監(jiān)控各站點的實時自行車停放數(shù)量，當網(wǎng)點的自行車數(shù)量超過或低于 一定闊值時，指揮中屯、就會及時進行調(diào)配，除此W外，在一些特殊的點（如借還車頻率高)或 者特殊情況下，還設(shè)立應(yīng)急調(diào)度、人工調(diào)配、潮軟調(diào)配、跨區(qū)調(diào)整等不同調(diào)度方式?？蒞發(fā) 現(xiàn)，運些調(diào)度都不是W需求預(yù)測為基礎(chǔ)的，存在著嚴重的滯后性，導致高峰時段普遍存在借 車難還車難問題。因此，亟需一種切實可靠的需求預(yù)測方法，使公共自行車系統(tǒng)的高效調(diào)度 成為可能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點和不足，提供一種考慮用戶預(yù)約數(shù)據(jù)的公 共自行車高峰期需求預(yù)測方法，能有效提高公共自行車各網(wǎng)點高峰期車輛及鎖車粧需求預(yù) 測準確度，切實為高峰期調(diào)度提供具有參考價值的數(shù)據(jù)。
[0006] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所提供的技術(shù)方案為:一種考慮用戶預(yù)約數(shù)據(jù)的公共自 行車高峰期需求預(yù)測方法，包括W下步驟：
[0007] 1)采集和提取用戶高峰時段預(yù)約數(shù)據(jù):根據(jù)手機APP或微信公眾號采集公共自行 車用戶次日高峰期時段的出行計劃數(shù)據(jù)，提取預(yù)約的出發(fā)時間段、出發(fā)點和目的點運些有 關(guān)數(shù)據(jù)；
[0008] 2)采集公共自行車歷史高峰時段使用數(shù)據(jù):根據(jù)各網(wǎng)點歷史刷卡記錄，提取歷史 高峰時段公共自行車的借車數(shù)據(jù)、還車數(shù)據(jù)W及對應(yīng)的時間點；
[0009] 3)處理預(yù)約數(shù)據(jù)，得出次日不同網(wǎng)點各時間段的預(yù)約需求量:第一步是根據(jù)預(yù)約 數(shù)據(jù)中的出發(fā)點和目的點坐標，結(jié)合城市道路非直線系數(shù)和公共自行車的平均行駛速度， 估算起訖點的實際距離和客戶到達目的地的時間段;第二步是在已有數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，W十 分鐘為單位時間段，確定網(wǎng)點各時間段的需求量；
[0010] 4)處理歷史數(shù)據(jù)，得出次日不同網(wǎng)點各時間段的需求預(yù)測值:根據(jù)前面提取的歷 史使用數(shù)據(jù)，采用時間序列預(yù)測法，對次日同一時間段各網(wǎng)點的需求進行預(yù)測；
[0011] 5)整合根據(jù)預(yù)約數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)得出的預(yù)測值，確定不同網(wǎng)點各時間段的最終借 還需求量:將步驟3)得到的預(yù)約量與步驟4)得到的預(yù)測值進行比較，若預(yù)約量大于歷史數(shù) 據(jù)分析后的預(yù)測值，則采用預(yù)約量作為需求預(yù)測結(jié)果;若預(yù)約量小于歷史數(shù)據(jù)預(yù)測值，取預(yù) 約量與預(yù)測值之間的數(shù)值作為需求預(yù)測結(jié)果；
[0012] 6)繪制有時間窗的調(diào)度需求表:根據(jù)步驟5)的預(yù)測結(jié)果，結(jié)合各網(wǎng)點的公共自行 車及鎖車粧數(shù)量情況，通過公式轉(zhuǎn)化為該網(wǎng)點高峰期單位時間段的調(diào)度需求量，并考慮用 戶可接受的等待時間，繪制有時間窗的調(diào)度需求表，為后續(xù)的調(diào)度工作提供依據(jù)。
[0013] 在步驟1)中采集和提取用戶高峰時段預(yù)約數(shù)據(jù)的主要步驟有：
[0014] 1.1)用戶登錄手機APP或微信公眾號，選擇次日高峰時段使用公共自行車出行的 出發(fā)地點、出發(fā)時段和到達地點；系統(tǒng)根據(jù)用戶選擇的起訖點，調(diào)取周圍公共自行車網(wǎng)點數(shù) 據(jù)，并推薦最近的網(wǎng)點供用戶選擇；
[0015] 1.2)系統(tǒng)后臺根據(jù)預(yù)約數(shù)據(jù)，提取相應(yīng)的出發(fā)時段、出發(fā)網(wǎng)點W及目的網(wǎng)點；
[0016] 在步驟2)中采集公共自行車歷史高峰時段使用數(shù)據(jù)主要通過調(diào)取系統(tǒng)后臺歷史 記錄數(shù)據(jù)，提取用戶相應(yīng)時段的借車數(shù)據(jù)、還車數(shù)據(jù)W及對應(yīng)的時間點；
[0017] 在步驟3)中處理預(yù)約數(shù)據(jù)，得出次日不同網(wǎng)點各時間段的預(yù)約需求量的主要步驟 有：
[0018] 3.1)根據(jù)預(yù)約數(shù)據(jù)中出發(fā)網(wǎng)點和目的網(wǎng)點的坐標，結(jié)合城市道路非直線系數(shù)，計 算兩網(wǎng)點間的騎行距離；
[0019]
婦道路非直線系數(shù)，（Xn，yn)為網(wǎng)點坐標
[0020] 3.2)利用平均騎行速度值，推算到達目的網(wǎng)點的時間段；
[0021] 3.3) W十分鐘為單位時間段，依次確定各時段時間區(qū)間，篩選各網(wǎng)點的出行時段 和到達時段，屬于該時間區(qū)間的出發(fā)時段說明該網(wǎng)點有公共自行車車輛需求一次，記+1;屬 于該時段的到達時間說明該網(wǎng)點有公共自行車鎖車粧需求一次，記-1;統(tǒng)計網(wǎng)點i在At時 間段的車輛/車粧需求量RQ，At);
[0022] 在步驟4)中處理歷史數(shù)據(jù)，得出次日不同網(wǎng)點各時間段的需求預(yù)測值的主要步驟 有：
[0023] 4.1)與步驟3)的時間段一致，對采集到的歷史數(shù)據(jù)進行分類統(tǒng)計，注意區(qū)分工作 日與非工作日的情況，并剔除部分異常數(shù)據(jù)；
[0024] 4.2)將統(tǒng)計得到的數(shù)據(jù)編成時間序列，并根據(jù)時間序列繪制成折線統(tǒng)計圖；
[0025] 4.3)綜合長期趨勢與季節(jié)變動因素，運用SPSS中ARIMA模型對時間序列進行分析 預(yù)測，得到次日高峰期A t時段內(nèi)網(wǎng)點i的需求量預(yù)測值H( i，A t);
[0026] 若研究范圍內(nèi)網(wǎng)點較多，則建議區(qū)分公共自行車網(wǎng)點的用地性質(zhì)類型和區(qū)域進行 統(tǒng)一預(yù)測；
[0027] 在步驟5)中整合根據(jù)預(yù)約數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)得出的預(yù)測值，確定不同網(wǎng)點各時間段 的最終需求量，主要通過W下方式實現(xiàn)：
[0028] 比較步驟3)得到的預(yù)約需求量R(i，At)和步驟4)得到的歷史數(shù)據(jù)預(yù)測值H(i，A t)，
[0029] 若R(i，A t) >H(i，A t)
[0030] 0(i, At)=R(i, At)X曰
[0031] 若R(i，A t)<H(i，A t)
[00創(chuàng)。(,'，繹華X弓+馴
[0033] 式中：〇(i, At)--At時段內(nèi)網(wǎng)點i的公共自行車車輛預(yù)測需求量，負值表示車 粧需求量；
[0034] a、e-一未預(yù)約用戶預(yù)留系數(shù)，初值取1.1~1.2,隨歷史數(shù)據(jù)累計修正；
[0035] 使用初期，RQ, At)<H(i，At)時，OQ, At)取均值，隨歷史數(shù)據(jù)的累計和預(yù)約服 務(wù)的推廣，對其加權(quán)平均值進行調(diào)整，靠近預(yù)約需求量取值；
[0036] 在步驟6)中繪制有時間窗的調(diào)度需求表的主要步驟有：
[0037] 6.1)采集高峰期開始前各網(wǎng)點的自行車車輛數(shù)，將步驟5)的預(yù)測結(jié)果代入調(diào)度需 求轉(zhuǎn)化模型，求得各網(wǎng)點不同時間段的調(diào)度需求量；
[003引 v(i, A t)=0(i, A t)-Pi
[0039] 式中；
[0040] V(i, At)--網(wǎng)點i在At時段的公共自