NEW公共自行车服务点管理.doc

2013高教社杯全国大学生数学建模竞赛 承 诺 书 我们仔细阅读了《全国大学生数学建模竞赛章程》和《全国大学生数学建模竞赛 赛区评阅编号（由赛区组委会评阅前进行编号）： 2013高教社杯全国大学生数学建模竞赛 编 号 专 用 页 赛区评阅编号（由赛区组委会评阅前进行编号）： 赛区评阅记录（可供赛区评阅时使用）： 评 阅 人 评 分 备 注 全国统一编号（由赛区组委会送交全国前编号）： 全国评阅编号（由全国组委会评阅前进行编号）： 公共自行车服务点管理 摘要 本文主要研究如何确定杭州地区公共自行车服务点巡逻人员的数量，调度时间及调度方案使服务点处于理想状态的时段尽可能长，且人力成本较小。根据自行车调度的实际情况，考虑公共自行车系统特殊的调度车容量约束和下一站点补给约束，建立公共自行车站间调度数学模型。通过改进常规旅行商问题求解的蚁群算法，以满足自行车调度的约束条件。在Matlab中编程实现改进的蚁群算法，并以西湖地区的8个自行车站点为例，用改进的蚁群算法求解调度回路。 针对问题一：1小问，建立了0-1规划及多目标优化模型，使用Matlab编程，求得了巡逻人员到该地点的时间，上下架的数量及调度次数。2小问，在1小问程序基础上进行修改，调试，建立模型使结果既满足题目不超过两次的要求，又让服务点处于理想状态的时段尽可能长。 针对问题二：建立在改进常规旅行商问题求解的蚁群算法模型的基础上，首先，用建立的模型一求出每一个地点需要调度的时间，调度（上架或下架）的数量，然后考虑到各个地点的调度时间的冲突性和调度数量的差异性，需要合理的配置一定数量的调度车，首先满足时间的先后性进行层次划分为，调度车的数量由中地点数量最大值决定，接着安排调度车的路线，路线的确定由相邻调度地点距离最短决定。最后，由蚁群算法Matlab程序解得结果。 【关键词】：公共自行车系统 0-1规划 多目标优化 蚁群算法 旅行商问题  问题重述 2008年5月，杭州在全国首推公共自行车服务系统，以缓解行路停车难、解决“最后一公里”交通问题。截至2012年底，杭州共有公共自行车 69750 辆，公共自行车服务点 2962 个，遍布杭城大街小巷，日均租车量达到 25.75 万人次。公共自行车改变了很多人的出行方式，践行低碳环保、节能减排理念，深受杭州市民和外地游客欢迎，在全国也起到了示范作用 公共自行车借车、还车环节需在服务点完成。每个服务点设有若干车架，每一车架只能锁住一辆自行车。当车架上有车时，刷卡开锁就可借出自行车；当车架上无车时，可刷卡将车锁于该车架上，实现还车；当服务点所有车架都有车 （简称满架）时，只能借车而不能还车；当服务点所有车架都无车（简称空架）时，不能借车而只能还车。服务点的理想状态是既不满架也不空架，出行人可根据自身需求就近随时借车还车。服务点不为理想状态时，就会出现借不了车或还不了车的情况。此时可为工作人员配置一台调度车，来满足服务系统的调度要求，通过上架或下架操作使该服务点恢复理想状态。若服务点满架，则下架部分自行车置于调度车；若服务点空架，则将部分置于调度车的自行车上架。 公共自行车是一项公益性事业，在向市民提供优质、低价服务的同时必须考虑运营成本。对于无专人值守的公共自行车服务系统，可以通过工作人员驾驶调度车巡逻的方式对服务点进行管理，使车架在尽可能多的时段内处于理想状态，提升市民的满意度。试建立数学模型回答以下问题： 1.假设某服务点车架数已知，通过实地调查统计掌握了一段时期内从早上6 时至晚上 9 时间隔 10 分钟的借车、还车需求数据。试给出巡逻人员到该服务点的时刻及上架或下架自行车的数量，使得一天内需对该点进行管理的次数最少。若规定一天内到该服务点的次数不超过二次，如何才能使服务点处于理想状态的时段尽可能长。 2.以杭州西湖区为例，请确定巡逻管理该区域的工作人员数量及调度方案，使该区域内的公共自行车服务点尽可能保持理想状态，且人力成本较小。(注：杭州公交出行实时信息服务系统（/）中可查询西湖区公共自行车服务点的位置、总车架数等信息以及有车车架数和无车车架数等实时数据。) 问题分析 问题一：首先根据题意要求我们进行了实地调查统计，获得了一段时期内从早上6时至晚上 9 时间隔 10 分钟的借车、还车需求数据。先通过站点的总的车架数，算出理想区间，然后利用所得的数据画出了时间与无车车架的数量关系图，从图上反映的波形来看，有借车和还车高峰期，经数据分析出现不理想状态的时间应该出现在高峰期或其前后，方法就是对借车，还车的数据作差再累加统计与该站点理想区间进行比较，当不属于理想区间时，需要调度，调度数量的确定依据使调节的总次数最少。 问题二：公共自行车系统站