智能公共自行車大數(shù)據(jù)平臺規(guī)劃方案

智能公共自行車大數(shù)據(jù)平臺規(guī)劃方案1a

背景

欲速則不達(dá)，由于現(xiàn)有公共自行車租借系統(tǒng)不完善、路權(quán)分配不公，市民紛紛選擇以私家車為代表的“快行”工具，引起了“上牌難、暢行難、停車難”等一系列問題，淹沒了經(jīng)濟(jì)、健康、環(huán)保的“慢行”需求。1

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15“互聯(lián)網(wǎng)+”一體化租賃系統(tǒng)（后期/待完成）“可視化”綠色城市信息（當(dāng)期/進(jìn)行中）

基于移動終端（APP）的靈活租借、實旪查詢

管理平臺高峰預(yù)警、智能調(diào)度、維護(hù)管理“大數(shù)據(jù)”租借點(diǎn)規(guī)劃（當(dāng)期/已完成）

基于交通網(wǎng)絢、人流數(shù)據(jù)，優(yōu)化租借點(diǎn)選址和密度分布

依據(jù)各租借點(diǎn)的特征差異，合理安排自行車投放量、車樁配比

出行用戶畫像，描繪出行需求不出行軌跡

綠色交通地圖，匙域擁堵不污染數(shù)據(jù)呈現(xiàn)1b

項目簡介

/方案框架2

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18基于“大數(shù)據(jù)”分析方法和“互聯(lián)網(wǎng)+”的思路，構(gòu)建合理分布的一體化公共自行車網(wǎng)絡(luò)，并通過“可視化”手段便捷呈現(xiàn)“綠色交通”相關(guān)信息本方案旨在合理觃劃公共自行車租賃系統(tǒng)，不現(xiàn)有公共交通網(wǎng)絢實現(xiàn)無縫對接，從而滿足“慢行”需求，緩解交通壓力，提高出行敁率3

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問題需求

/需求定義050,000100,000地鐵轉(zhuǎn)公交公交轉(zhuǎn)地鐵

公交和地鐵是主要出行方式-

在工作日，日均一卡通出行人次約為1100萬2，其中超過96%的需求依賴公交車和地鐵出行

公交/地鐵換乘反映通勤需求- 以月為觀察周期，工作日的地鐵/公交換乘需求約為節(jié)假日的3倍本方案主要針對公共自行車系統(tǒng)的通勤需求，“B+R”出行模式1是對地鐵/公交換乘通勤模式的一種有敁補(bǔ)充10,985,49644.1%3.2%公交52.7%總?cè)舜纹渌罔FC2b 問題需求

/問題定義

租借點(diǎn)規(guī)劃不完善- 現(xiàn)有自行車租借點(diǎn)分布不地鐵線路相關(guān)度較高，但不交通流量相關(guān)度較低28,150地鐵轉(zhuǎn)公交公共自行車投放量公交轉(zhuǎn)地鐵606,809662,392早高峰晚高峰其他旪段

自行車投放不合理- 自行車投放量不租借需求不匘配，實際使用“冷熱不均”，周轉(zhuǎn)率低本方案著眼于解決現(xiàn)有公共自行車系統(tǒng)車輛投放不合理、租借點(diǎn)觃劃不完善的問題4

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數(shù)據(jù)應(yīng)用

/分析思路以地鐵站、公交站為基礎(chǔ)，繞交通樞紐站點(diǎn)周邊匙域的公共自行車租賃點(diǎn)選址為切入點(diǎn)，運(yùn)用多元統(tǒng)計分析和聚類算法進(jìn)行選址優(yōu)化，打通困擾上班族的“最后一公里”切入點(diǎn)數(shù)據(jù)處理模型算法

確立核心思想：以地鐵站為中心，輻射周圍公交車站點(diǎn)開展選址，切合上海公共交通格局

明確挖掘方向：以一卡通乘客刷卡數(shù)據(jù)作為挖掘重點(diǎn)，分析用戶出行行為，充分利用大賽數(shù)據(jù)

提取有敁特征：對一卡通數(shù)據(jù)進(jìn)行清洗和透視，抽取地鐵1刷卡記彔的旪間不位置信息、公交刷卡記彔的旪間信息

確定研究群體：主要針對通勤需求（早晚高峰旪段的刷卡記彔）進(jìn)行分析

精準(zhǔn)定位目標(biāo)：識別出通勤過程中發(fā)生地鐵/公交換乘行為的乘客，認(rèn)定為公共自行車的主要需求群體

制定投放策略：對地鐵站點(diǎn)流量模式進(jìn)行聚類分析，歸納發(fā)掘每一類別的需求特征，

采取針對性的投放策略，幵結(jié)合預(yù)測模型計算租賃點(diǎn)的車樁配比

建立選址模型：綜合考慮潛在需求、供需匘配、交通擁堵、環(huán)境氣候、實地約束等多維度條件，建立非線性優(yōu)化模型，求解租賃點(diǎn)最佳選址

制作可規(guī)化界面：對分析結(jié)果進(jìn)行歸納匯總，利用可視化工具呈現(xiàn)數(shù)據(jù)5

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183b 數(shù)據(jù)應(yīng)用

/處理手段投放

出行流量

換乘需求

進(jìn)/出流量比選址

出行需求點(diǎn)

交通擁堵狀況

公交站點(diǎn)位置

空氣質(zhì)量狀況

出行流量波勱

進(jìn)/出流量比

實地限制車樁配比一卡通乘客刷卡數(shù)據(jù)其他SODA丏用數(shù)據(jù)：

浦東公交車實旪數(shù)據(jù)

城市道路交通指數(shù)

道路事敀數(shù)據(jù)

空氣質(zhì)量狀況

氣象數(shù)據(jù)上海市政府?dāng)?shù)據(jù)服務(wù)網(wǎng)：

上海交通擁堵指數(shù)自有數(shù)據(jù)：

上海公共自行車分布

地鐵站點(diǎn)位置信息

部分匙域候選自行車租賃點(diǎn)位置數(shù)據(jù)清洗數(shù)據(jù)整合數(shù)據(jù)透規(guī)聚類分析建模計算數(shù)據(jù)可規(guī)化以開放數(shù)據(jù)為主、自有數(shù)據(jù)為輔，整合多元數(shù)據(jù)，運(yùn)用多種分析工具和分析方法，解決三大核心問題6

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數(shù)據(jù)挖掘

/聚類算法通過聚類算法，分析高峰旪段的凈流量方向以及流量的波勱程度，將地鐵站歸納為四種類型，采取差異化的公共自行車投放策略，從而更好地應(yīng)對早晚高峰擁堵問題差異化的投放策略居住點(diǎn)辦公點(diǎn)（流量波勱）平緩型（流量波勱）劇烈型地鐵站點(diǎn)分類矩陣

平緩型站點(diǎn)- 早晚高峰的凈流量波勱較小，全天流量相對較穩(wěn)定- 結(jié)合具體位置條件約束，適當(dāng)增加固定式車樁配比

居住點(diǎn)/劇烈型站點(diǎn)-

早高峰凈流入量相對較大，流量波勱較為劇烈-

適當(dāng)增加固定式車樁配比，同旪考慮在早高峰增設(shè)移勱式車樁應(yīng)對潮汐式迓車需求

辦公點(diǎn)/劇烈型站點(diǎn)-

早高峰凈流出量相對較大，流量波勱較為劇烈-

適當(dāng)增加自行車投放，同旪考慮在早高峰增設(shè)移勱式租賃點(diǎn)應(yīng)對潮汐式借車需求7

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18錦江樂園中山公園耀華路……淞虹路莘莊徐涇東……桂林路婁山關(guān)路浦東大道……漕河涇開發(fā)匙張江高科宜山路……4a

數(shù)據(jù)挖掘

/聚類算法通勤需求的旪間變化曲線直觀地揭示了四類地鐵站在人流方向和流量波勱上的差異和旪間特征05001,0001,500地鐵轉(zhuǎn)公交公交轉(zhuǎn)地鐵淞虹路0100200200300150400500600漕河涇開發(fā)匙010020040030050060070008

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1850100250300350錦江樂園桂林路居住點(diǎn)/劇烈型辦公點(diǎn)/劇烈型居住點(diǎn)/平緩型辦公點(diǎn)/平緩型9

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164b 數(shù)據(jù)挖掘

/可視化通過商業(yè)智能（BI）工具，以地域空間可規(guī)化為基礎(chǔ)，綜合運(yùn)用圖形及顏色可規(guī)化，形象直觀地展現(xiàn)匙域人流特征，為公共自行車選址觃劃提供直觀參考圖例居住點(diǎn)/劇烈型辦公點(diǎn)/劇烈型居住點(diǎn)/平緩型辦公點(diǎn)/平緩型圖例大小表示地鐵/公交換乘流量10

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數(shù)據(jù)挖掘

/選址模型基于集合覆蓋模型（LSCP），以總成本最小、服務(wù)范圍覆蓋所有需求點(diǎn)為基本目標(biāo)，綜合考慮多項約束，為公共自行車選址觃劃不資源投放提供整體解決方案非線性優(yōu)化模型最優(yōu)化目標(biāo)：總成本1最小決策變量：

租賃點(diǎn)位置2

各租賃點(diǎn)的自行車投放量

各租賃點(diǎn)的停車樁數(shù)量約束條件：

地鐵站附近租賃點(diǎn)的投放策略符合聚類算法得到的模式特征

每個租賃點(diǎn)僅為服務(wù)范圍內(nèi)的需求點(diǎn)提供借車、迓車服務(wù)

相鄰租賃點(diǎn)之間的距離合理，不太遠(yuǎn)不過近

對每個需求點(diǎn)，至少有一個租賃點(diǎn)提供服務(wù)

各需求點(diǎn)擁有的自行車/停車樁數(shù)量服從需求波勱觃律

各需求點(diǎn)擁有的停車樁數(shù)量大于自行車投放量

自行車周轉(zhuǎn)率超過給定參數(shù)

對自行車和停車樁分配不足的情況設(shè)定敁用函數(shù)進(jìn)行懲罰

自行車投放量不匙域內(nèi)機(jī)勱車流量成反比

自行車投放量不匙域空氣質(zhì)量成反比

所有變量非負(fù)值11

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185a

作品設(shè)計

/技術(shù)方案我們以三林地匙1為例，展示公共自行車租賃點(diǎn)的觃劃方案；該匙域內(nèi)的通勤需求點(diǎn)由地鐵站，社匙公交車站和普通公交車站組成圖例地鐵站社匙公交車站凌兆新村三林三林東上南路普通公交車站楊思高青路注釋浦三路華夏西路靈巖南路

圖例大小代表需求量，即采取公交/地鐵換乘通勤模式的人流量，此類需求可部分轉(zhuǎn)化為公共自行車需求

由于公交站點(diǎn)上車人數(shù)沒有直接數(shù)據(jù)，需求量根據(jù)統(tǒng)計模型估計得出，假設(shè)社匙公交車站的上車人數(shù)服從均勻分布，假設(shè)普通公交車站服從泊松分布凌兆新村三林三林東楊思浦三路華夏西路上南路靈巖南路高青路注釋5a

作品設(shè)計

/技術(shù)方案根據(jù)選擇模型，我們共為三林地匙觃劃了16個公共自行車租賃點(diǎn)，投放301輛自行車三林地區(qū)公共自行車租賃點(diǎn)規(guī)劃SODA大賽數(shù)據(jù)/自有數(shù)據(jù),由Echarts繪制

圖中僅顯示觃劃的租賃點(diǎn)位置，具體點(diǎn)位的坐標(biāo)、自行車投放量、停車樁配比參見附彔

根據(jù)聚類分析結(jié)果，三林地匙地鐵站主要屬于居住點(diǎn)/劇烈型，早高峰旪段流入量劇增，晚高峰旪段的流出量則較為平緩，因此模型考慮了增加移勱式停車樁以滿足早高峰的迓車需求圖例地鐵站社匙公交車站普通公交車站自行車租賃點(diǎn)12

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作品設(shè)計

/創(chuàng)新性相關(guān)研究多數(shù)僅局限于理論模型/定量研究，本方案在此基礎(chǔ)上，使用機(jī)器學(xué)習(xí)算法和多元統(tǒng)計分析深入挖掘多元數(shù)據(jù)，提出固定式不移勱式站點(diǎn)相結(jié)合的選址思路以智能交通體系為切入點(diǎn)，通過公共自行車連接現(xiàn)有交通，打通“最

后一公里”以行業(yè)洞察為支撐點(diǎn)，提出以移勱式自行車租賃點(diǎn)來解決潮汐式需求

的方案，切實可行數(shù)據(jù)技術(shù)以大數(shù)據(jù)為驅(qū)勱點(diǎn)，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)方法的局限，設(shè)計方案因地制宜，具有更高敁的運(yùn)營敁率和更低廉的建造價格13

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作品展望

/完善選址模型局限于旪間和數(shù)據(jù)，本方案主要從滿足通勤需求出發(fā)，針對公共自行車在公交點(diǎn)附近的選址進(jìn)行優(yōu)化；下一步將著力于提升算法和模型的適用性，滿足各類需求公共自行車租賃點(diǎn)選址公交點(diǎn)（已完成）大與院校點(diǎn)公建點(diǎn)居住點(diǎn)休閑旅游點(diǎn)公共建筑更詳盡的地理位置信息大與院校居民小匙旅游景點(diǎn)廣泛適用的公共自行車選址模型更細(xì)致的用戶畫像分析出行方向出發(fā)旪間停留旪間居住街匙迒程旪間商業(yè)中心+=14

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186b 作品展望

/管理平臺完成選址后，自行車租借點(diǎn)的運(yùn)營成為關(guān)鍵，建立智能管理平臺，通過實旪數(shù)據(jù)可規(guī)化、大數(shù)據(jù)預(yù)測模型，結(jié)合移勱式和固定式租賃點(diǎn)，完善調(diào)度機(jī)制、提高運(yùn)營敁率

提高運(yùn)營效率- 信息互通- 高峰預(yù)警- 有敁調(diào)度- 及旪維護(hù)15

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作品展望

/用戶APP通過移勱終端APP不管理平臺數(shù)據(jù)同步，簡化租借流程，提升用戶體驗，提高自行車周轉(zhuǎn)率，使智能公共交通惠及廣大市民

提升用戶體驗- 便捷租借- 實旪查詢- 快捷支付- 通借通迓16

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18717

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18應(yīng)用價值高敁率的公共自行車系統(tǒng)不僅能實現(xiàn)豐富的社會價值，也是有待發(fā)掘的商業(yè)金礦倡導(dǎo)綠色出行，促可持續(xù)發(fā)展盤活現(xiàn)有存量，實現(xiàn)資源共享社會價值分流私車需求，緩解交通擁堵應(yīng)用前沿技術(shù)，建設(shè)智慧城市建自行車王國，提升城市形象寓健身于通勤，增強(qiáng)市民體質(zhì)商業(yè)價值學(xué)習(xí)兇進(jìn)模式，開拓商業(yè)藍(lán)海線上線下結(jié)合，口碑提升利潤企業(yè)扭虧為盈，財政壓力減負(fù)推進(jìn)政企合作，劣力經(jīng)濟(jì)騰飛{{818

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18附錄

/選址模型結(jié)果根據(jù)我們的選址模型，為三林地匙選擇了以下公共自行車停車點(diǎn)，幵給出了相應(yīng)的自行車投放量和車樁配比方案自行車投放量：301停車樁配比：405預(yù)計周轉(zhuǎn)率1：4.95次/天車樁/自行車比例：1.35相關(guān)參數(shù)選址位置（坐標(biāo)）選址區(qū)域選址類型自行車投放量固定式車樁移動式車樁（早高峰）121.496141,31.146471凌兆新村地鐵站14192121.500767,31.166762楊思地鐵站28343121.51677,31.148364三林地鐵站22293121.530824,31.152345三林東地鐵站11172121.545125,