公共自行车租赁服务中心选址

集美大学公共自行车租赁服务中心选址 摘要 自 助 公 共 自 行 车 在 国 外 已 很 普 及 ， 所 以 在 国 内 也 必 将 推 广 普 及 。 现 在 很 多 学 校 都 在 向 郊 外 搬 迁 ， 形 成 职 教 基 地 ， 大 学 城 等 。 因 此 学 生 外 出 等 多 有 不 便 。 引 进 自 助 公 共 自 行 车 ， 方 便 学 生 外 出 ， 游 玩 ， 逛 街 ； 骑 自 行 车 环 保 ， 健 身 ， 娱 乐 ， 无 噪 音 。 自 助 公 共 自 行 车 由 学 校 统 一 布 点 铺 放 ， 安 装 在 大 学 、 大 学 城 。 在 学 校 大 门 ， 宿 舍 等 选 择 合 适 的 场 地 布 点 ， 安 装 。 以 方 便 学 生 为 原 则 。 实 现 智 能 化 、 无 人 化 统 一 管 理 。 必 将 受 到 学 生 的 青 睐 。 关 键 词 集 美 大 学 公 共 自 行 车 租 赁 服 务 中 心 选 址 引 言 集 美 大 学 （ JiMei University） 是 福 建 省 重 点 建 设 高 校 ， 位 于 举 世 闻 名 的 厦 门 集 美 学 村 。 学 校 占 地 面 积 1900 多 亩 , 现 有 航 海 学 院 、 轮 机 工 程 学 院 、 水 产 学 院 、 生 物 工 程 学 院 、 体 育 学 院 、 财 经 学 院 、 教 师 教 育 学 院 、 工 商 管 理 学 院 、 信 息 工 程 学 院 、 计 算 机 工 程 学 院 、 机 械 工 程 学 院 、 理 学 院 、 外 国 语 学 院 、 政 法 学 院 、 文 学 院 、 工 程 技 术 学 院 、 成 人 教 育 学 院 、 海 外 教 育 学 院 、 音 乐 学 院 、 美 术 学 院 和 诚 毅 学 院 21 个 学 院 。 学 校 现 有 教 职 工 2750 人 ， 全 日 制 本 专 科 在 校 生 25084 人 。 集 美 大 学 依 托 闽 海 之 滨 集 美 乡 而 立 ， 山 明 水 秀 ， 而 且 拥 有 极 具 特 色 的 嘉 庚 风 格 建 筑 ， 人 称 “穿 西 装 ， 戴 斗 笠 ”的 嘉 庚 式 建 筑 。 陈 嘉 庚 创 办 的 校 园 建 筑 蕴 含 着 强 烈 的 爱 国 思 想 和 浓 郁 的 乡 土 情 结 ， 在 几 十 年 校 园 的 建 筑 活 动 中 ， 始 终 坚 持 将 西 方 实 用 的 建 筑 形 式 与 中 国 传 统 的 建 筑 形 式 和 营 造 技 法 有 机 地 糅 合 在 一 起 ， 在 单 体 建 筑 上 形 成 了 西 式 屋 身 和 中 式 屋 顶 相 结 合 的 建 筑 形 式 。 在 组 群 布 局 中 ， 必 以 中 式 大 屋 顶 建 筑 为 中 心 建 筑 ， 西 式 屋 顶 为 辅 助 建 筑 ， 中 心 建 筑 较 辅 助 建 筑 体 量 高 大 、 气 势 宏 伟 。 集 美 大 学 新 校 区 2009 年 入 选 “新 中 国 成 立 60 周 年 “百 项 经 典 暨 精 品 工 程 ”， 这 是 全 国 高 校 唯 一 入 选 的 高 校 。 参 观 整 个 集 美 大 学 对 于 集 美 大 学 学 子 陶 冶 情 操 学 习 嘉 庚 文 化 有 着 至 观 重 要 的 地 位 ， 各 个 学 院 之 间 的 学 术 交 流 也 非 常 频 繁 ， 所 以 学 院 之 间 的 交 通 至 关 重 要 ， 目 前 主 要 的 交 通 来 至 于 公 交 ， 步 行 及 私 人 交 通 工 具 ， 这 远 远 满 足 不 了 集 美 大 学 的 交 通 需 要 。 因 此 需 要 在 集 美 大 学 建 立 一 种 新 的 公 共 交 通 ， 以 此 加 大 各 学 院 之 间 的 交 流 ， 也 可 以 降 低 来 往 交 通 的 费 用 。 本 文 选 取 在 国 外 比 较 成 熟 的 ， 在 国 内 几 个 城 市 实 行 比 较 成 功 的 环 保 低 碳 的 公 共 自 行 车 作 为 集 美 大 学 新 的 公 共 交 通 ， 并 针 对 对 自 行 车 租 赁 服 务 点 进 行 管 理 的 服 务 中 心 选 址 实 践 中 的 具 体 问 题 ， 进 行 选 址 模 型 分 析 ， 希 望 通 过 这 些 方 法 科 学 地 合 理 地 选 择 自 行 车 租 赁 服 务 中 心 位 置 分 布 。 公 共 自 行 车 简 介 2 公共自行车就是在某个区域内，隔一定距离规划出一些停放自行车的点如 地铁出口，社区大门口，一个租赁点放置 30 辆左右。那么一个城市就会象公交 车站点和地铁站点一样，有很多自行车租赁点。通过公共自行车管理系统来管 理这些租赁点的自行车，每辆自行车都单独有一个可以锁自行车的装置和读卡 租车、还车的读卡器（固定在地上的，不能移动） 。每次租车把卡放到上面读一 下，锁就开了，自行车就可以骑走了；骑到任何一个其它租赁点都可以还车， 因为系统是连网的。还车时把车放到锁的位置，把卡靠近读卡器读一下，车就 锁了，还车成功。 落 实 “以 人 为 本 ”的 科 学 发 展 观 ， 积 极 倡 导 “自 行 车 ”绿 色 交 通 。 自 行 车 作 为 一 种 不 消 耗 能 源 、 无 污 染 的 绿 色 交 通 工 具 ， 是 一 种 可 持 续 的 交 通 方 式 ， 应 当 在 城 市 公 共 交 通 体 系 中 占 有 重 要 的 一 席 之 地 。 作 为 公 共 交 通 的 末 端 交 通 工 具 （ 骑 自 行 车 转 乘 公 共 交 通 ） ， 自 行 车 还 可 以 弥 补 公 共 交 通 线 路 密 度 不 足 的 缺 陷 ， 并 向 公 共 交 通 提 供 客 源 。 限 制 城 市 汽 车 流 量 ， 减 少 汽 车 污 染 ； 促 进 节 能 减 排 ， 实 现 经 济 社 会 可 持 续 发 展 。 集 美 大 学 目 前 大 部 分 的 交 通 结 构 是 步 行 和 自 行 车 交 通 占 较 大 比 重 ， 多 种 交 通 方 式 并 存 。 集 美 大 学 各 学 院 都 处 于 集 美 学 村 内 ， 用 地 比 较 紧 凑 ， 学 生 分 布 集 中 ， 这 在 客 观 上 为 步 行 和 自 行 车 在 城 市 的 发 展 创 造 了 有 利 条 件 。 1.公 共 自 行 车 服 务 点 选 址 模 型 考 虑 因 素 1.1 系 统 性 原 则 公 共 自 行 车 系 统 是 公 共 交 通 系 统 的 一 个 子 系 统 ， 选 址 布 局 的 时 要 系 统 地 考 虑 公 交 、 BRT 的 规 划 ， 使 整 个 公 共 交 通 系 统 最 优 化 。 1.2 距 离 因 素 集 美 学 村 面 积 较 大 ， 各 个 学 院 分 布 较 广 ， 选 址 时 要 充 分 考 虑 学 院 之 间 的 距 离 。 各 学 院 到 租 赁 服 务 的 的 距 离 不 能 超 过 一 定 距 离 ， 不 然 便 降 低 甚 至 丧 失 引 入 公 共 自 行 车 系 统 的 作 用 1.3 成 本 因 数 这 里 的 成 本 不 止 指 在 建 立 服 务 点 时 所 需 的 资 金 成 本 ， 也 包 括 学 生 在 出 行 时 租 用 自 行 车 的 成 本 。 依 租 赁 自 行 车 的 时 间 来 决 定 租 赁 费 用 ， 可 设 定 在 某 个 时 间 段 内 如 30 分 钟 内 免 费 ， 降 低 学 生 出 行 成 本 。 1.4 学 生 人 口 密 度 各 个 学 院 除 了 分 布 范 围 较 广 ， 各 个 学 院 的 学 生 密 度 也 分 布 不 均 匀 ， 在 选 址 时 要 充 分 考 虑 人 口 因 素 ， 做 学 生 多 服 务 点 大 ， 学 生 少 服 务 点 小 的 原 则 。 2 选 址 模 型 的 选 用 2.1 选 址 方 法 综 述 按 照 选 址 目 标 区 域 的 特 征 ， 课 将 选 址 问 题 分 为 ： 连 续 选 址 和 离 散 选 址 。 3 2.1.1 连 续 选 址 连 续 选 址 是 指 待 选 区 域 为 平 面 ， 可 选 位 置 不 限 ， 选 址 模 型 为 连 续 的 。 其 中 包 括 交 叉 中 值 法 和 精 确 中 心 法 。 2.1.2 离 散 选 址 离 散 选 址 是 指 待 选 区 域 是 离 散 的 候 选 位 置 集 合 ， 数 量 有 限 （ 甚 少 ） ， 在 此 选 取 最 为 合 适 的 一 个 或 者 一 组 位 置 为 最 优 方 案 。 其 中 包 括 ： 1） 覆 盖 模 型 。 对 于 需 求 已 知 的 一 些 需 求 点 ， 如 何 确 定 一 组 服 务 设 施 来 满 足 这 些 需 求 点 的 需 求 。 在 这 个 模 型 中 ， 需 要 确 定 服 务 设 施 的 最 小 数 量 和 合 适 位 置 。 根 据 解 决 问 题 的 方 法 不 同 ， 可 以 分 为 ： a. 集 合 覆 盖 模 型 ， 用 最 小 数 量 的 设 施 去 覆 盖 所 有 的 需 求 点 。 b. 最 大 覆 盖 模 型 ， 在 给 定 数 量 的 设 施 下 ， 覆 盖 尽 可 能 多 的 需 求 点 。 2） p-中 值 模 型 。 在 一 个 给 定 数 量 和 位 置 的 需 求 集 合 和 一 个 候 选 设 施 位 置 的 集 合 下 ， 分 别 为 p 个 设 施 找 到 合 适 的 位 置 并 指 派 每 个 需 求 点 到 一 个 特 定 的 设 施 ， 使 之 达 到 在 工 厂 和 需 求 点 之 间 的 运 输 费 用 最 低 。 2.2 模 型 的 选 用 本节简要分析了常用的 4 种方法，这些方法各自基于一定的假设前提 给出了具体的算法，具有不同的适用条件。总体来看，各种模型应用于实际问 题时尽管会表现出一定的缺陷，但都会有一定的使用价值。 集 美 大 学 各 学 院 分 布 较 广 ， 在 资 金 方 面 允 许 的 情 况 下 可 以 在 每 一 个 学 院 设 立 一 个 点 ， 但 是 有 两 个 或 者 两 个 以 上 的 的 学 院 距 离 较 近 的 情 况 ， 可 以 将 距 离 较 近 的 学 院 放 在 一 起 考 虑 ， 只 放 一 个 点 。 再 在 各 个 分 布 的 租 赁 服 务 点 之 中 选 择 一 个 或 多 个 的 租 赁 服 务 中 心 ， 考 虑 资 金 问 题 的 综 合 因 数 ， 选 择 一 个 候 选 点 作 为 中 心 点 ， 用 于 调 节 其 他 各 个 节 点 。 本文选取了集合覆盖法和精确重心法，依据配送中心选址的目标、思想和 理论步骤，综合考虑集美大学各学院的分布状况和特点，对模型进行有针对性 的修订并进行租赁服务点的选址进行科学的研究，最后比较所得结果，选择一 个最佳的服务中心位置。 2.2.1 集合覆盖模型 （1）集合覆盖模型的原理 集合覆盖模型的目标是对有限的服务网点进行选址，为尽可能多的对象提 供服务。它的相应目标函数： Njj Xmin （2- 1） 约束条件为： iyiBjj,)( （2- 2） 4 NjydiAjij,1)( （2- 3） ixj,0 （2- 4） Njyi, （2- 5） 式中NN=1,2,n,在研究对象中的 n 个需求点；id 第 i 个节点的需求量；jC 设施位于节点 j 时相应的容量；)(A 设施节点 j 的所覆盖的需求节点的集合；Bi )( Ai，可以覆盖需求节点 i 的设施节点 j 的集合； jx ；假 如 该 设 施 不 位 于 节 点；假 如 该 设 施 位 于 节 点 jj,01ijy 节点 i 需求中被分配给节点 j 的部分 式（3-1）是最小设施的数目；式（3-2）是保证每个需求点的需求得到完 全的满足，式（3-3）是对每个提供服务的服务网点的服务能力的限制， （3-4） 保证一个地方最多只能投建一个设施，式（3-5）允许一个设施只提供部分的需 求。 方法步骤 集合覆盖模型可以采用启发式算法，所得的结果不能保证是最优解，但是可以 保证是可行解。具体的方法步骤如下： 第一步：确定 A(j)、B(i)。 第二步：简化问题：若 A(j1)是 A(j2)的子集，则省去 A(j1)，即忽略 j1点作为 候选点，这样候选点集中不包含 j1点；重复此步，直到得到 A(jk)之 间没有包含关系的最终候选点集。 第三步：在最终的候选点中确定合适的组合解。 2.2.2 精确中心法 （1）精确重心法原理 5 （ 2-2/121 )()(Zminyxwsisiii 6） （2-nisiis isdx1 7） （2-nisiis isdwy1 8） 这里， （2-2/12)()(sisiis yx 9） 迭代公式: （2-niisiissdw xx1)()( 10） （2-niisiissdw yy1)()( 11） 这里， （2-12）2/1)(2)1()1( isiisiis yx 当迭代得到的结果变化小于某一阀值 时，迭代结束slimtli、tsx （2）方法步骤 第一步：选取初始迭代点 A（ ） ，如 、 ，令0,syxnisox1nisy10 j=0，计算 A 到各点的直线距离 和 。0isdsz 6 第二步：令 j=j+1，计算 ， 。计算 和 。sjxjyisjdjz 第三步：判断 和 的大小，若 ，输出最优解 ，z 和迭代)1(jszsj )1(jszsj ),syx（ 次数 j，结束。 3.选址计算 3.1 集美大学公共自行车租赁服务中心选址集合覆盖模型 3.1.1 使用集合覆盖模型的假设 （1）以学院为租赁服务中心预选址; （2）将距离较近的学院合并为一个点考虑：教师教育学院和音乐学院合并为音 乐学院点，水产学院和生物工程学院合并为水产学院点，美术学院、工程技术 学院和成人教育学院合并为美术学院点，计算机学院、文学院、理学院及政法 学院合并为文学院点，这样加上其他学院共有 14 个点； （3）为了降低学生出行费用，设定租车时间在一个个小时以内免费，经查正常 自行车在市内公路行驶的速度为 16KM/h,按各学院到服务中心来回不超过免费 的一个小时，则所选自行车租赁服务点距服务范围学院的距离不能超过 800M。 3.1.2 计算过程 （1）通过调查，得到各个学院之间的距离： 表 1 集美大学个学院之间的距离 （单位：公里） 学 院 诚 毅 音 乐 水 产 体 育 海 外 信 息 外 国 美 术 计 算 工 商 轮 机 财 经 航 海 机 械诚 毅 学 院 022002100 17001800 1900 20001700 2100 20002600 3000 3500 3400 音 乐 2200 0 350 1000 900 1200 1300 850 1500 800 350 1100 2000 1600水 产 2100 350 0 14001200 1500 16001200 1800 1100 650 1400 2300 2000 体 育 170010001400 0 650 950 1000 600 1200 5501400 1400 1900 2000海 外 教 育 1800 9001200 650 0 400 500 64 700 3001200 1300 1800 1700 信 息 工 程 190012001500 950 400 0 200 350 400 6001500 1500 2100 2100外 国 语 200013001600 1000 500 200 0 450 200 7001500 1300 1800 1900 美 术 1700 8501200 600 64 350 450 0 650 2601200 1200 1700 1700计 算 机 210015001800 1200 700 400 200 650 0 6501500 1300 1800 1800 工 商 管 理 2000 8001100 550 300 600 700 260 650 01100 1200 1700 1600轮 机 工 程 2600 350 650 14001200 1500 15001200 1500 1100 0 750 1600 1300 财 经 300011001400 14001300 1500 13001200 1300 1200 750 0 900 550航 海 350020002300 19001800 2100 18001700 1800 17001600 900 0 650 机 械 工 程 340016002000 20001700 2100 19001700 1800 16001300 550 650 0 （2）根据表 1，并且设诚毅学院、音乐学院、水产学院、体育学院、海外学院、 信息工程学院、外国语学院、美术学院、计算机工程学院、工商管理学院、轮 7 机工程学院、财经学院、航海学院、机械工程学院分别为需求点 1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14，可以确定出 A（j） 、 B（i） ； 表 2 候选服务点的服务范围 服务点 A（j） B（i） 1 1 1 2 2、3、10、11 2、3、10、11 3 2、3、11 2、3、11 4 4、5、8、10 4、5、8、10 5 4、5、6、7、8、9、10 4、5、6、7、8、9、10 6 5、6、7、8、9、10 5、6、7、8、9、10 7 5、6、7、8、9、10 5、6、7、8、9、10 8 4、5、6、7、8、9、10 4、5、6、7、8、9、10 9 2、5、6、7、8、9、10 2、5、6、7、8、9、10 10 2、4、5、6、7、8、9、10 2、4、5、6、7、8、9、10 11 3、11、13、14 3、11、13、14 12 11、12、14 11、12、14 13 13、14 13、14 14 12、13、14 12、13、14 （3）根据方法步骤的第二步和第三步，可得组合解（1、2、10、14）即在诚毅 学院、音乐学院、工商管理学院、机械工程学院各建立一个自行车租赁服务中 心。 3.2 自行车租赁服务中心精确重心法选址 3.2.1 使用精确重心法的假设 （1）建立一个自行车服务管理中心； （2）仍将距离较近的学院合并为一个点考虑，共 14 个点； （3）以学生人数来计算服务量需求权重; （4）作为调节个服务点的管理中心，只需要选择建立一个点。 3.2.2 计算过程 （1）根据调查各学院学生人数 表 3 各学院学生人数 8 诚毅 音乐 水产 体育 海外 信 息 工 程 外 国 语 美术 计 算 机 工 商 管 理 轮 机 工 程 财 经 航 海 机 械 工 程 1200 0 186 0 225 6 122 5 1600 0 87 4 91 7 1182 0 424 5 210 0 200 0 198 1 240 0 140 0 （2）根据方法步骤的第二步，和公式（2-6） ，得到总人数 061078。 （3）根据方法