基于共享电动汽车用户出行行为的车辆调度优化

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近年来,人们对小汽车的需求不断增加,由此带来的交通拥堵、停车难、环境污染等城市问题日益加剧,共享电动汽车作为一种新兴的交通方式在我国各大城市逐渐兴起。然而,目前我国共享电动汽车处于起步阶段,特别是对于应用比较多的单程式共享电动汽车,其在运营过程中主要存在各站点供需难以平衡以及人工调度成本过高等问题。针对这些问题,本研究提出基于共享电动汽车用户出行行为的车辆调度优化。首先,在调研和分析共享电动汽车的运营和调度模式的基础上,探究了出行者的共享电动汽车出行行为机理,然后基于共享电动汽车用户出行行为分别研究静态用户需求和动态用户需求下的车辆调度优化,从而为共享电动汽车的实际运营管理提供参考。具体开展的工作如下:首先,通过开展SP(Stated Preference)调查和问卷数据统计,分析影响共享电动汽车用户出行行为的因素,基于统计分析结果,综合考虑公共交通、传统出租车及网约车、私家车、共享电动汽车四种出行方式的特性,构建基于NL(Nested Logit)模型的出行方式—共享电动汽车站点联合选择模型。其次,提出静态用户需求下的车辆调度优化。在假设全天共享电动汽车用户总数确定的情况下,根据用户出行需求的时间分布特征,将全天运营时长分成三个时段。每个时段通过实施共享电动汽车站点选择动态折扣策略,引导预约用户改变默认的最近取还车站点,在每个时段末,以调度总成本最小为目标,建立车辆调度优化模型,并采用禁忌搜索算法进行求解。然后,提出动态用户需求下的车辆调度优化。在假设全天出行者总量确定的情况下,通过动态调节共享电动汽车的服务水平来吸引原本选择其他方式的部分出行者来选择共享电动汽车,由此得到了除全天确定的原生用户需求外的基于方式转移的动态用户需求。根据用户出行需求的时间分布特征,将全天运营时长分成三个时段。为实现下一时段起始时刻各站点车辆的供需平衡,每个时段通过实施出行方式—共享电动汽车站点选择的联合动态折扣策略,引导预约的原生用户和基于方式转移的动态用户改变默认的最近取还车站点,在每一时段末,以调度总成本最小为目标,建立车辆调度优化模型,并采用禁忌搜索算法进行求解。最后,选取北京市海淀区部分共享电动汽车站点作为研究对象,设计算例来对上述车辆调度优化方法的有效性进行验证。通过算例分别求解比较分析静态和动态用户需求下,实施动态折扣策略前后,车辆调度总成本、人工调度成本和人工调度任务数的差异。分析得到静态用户需求下,与无动态折扣策略相比,本文提出的调度优化方法的车辆调度总成本、人工调度成本、人工调度任务数分别减少4.82%、20.60%、10.71%;动态用户需求下,与无动态折扣策略相比,本文提出的调度优化方法的车辆调度总成本、人工调度成本、人工调度任务数分别减少5.83%、22.78%、14.58%,表明本文提出的车辆调度优化方法合理有效。同时,探究了服务水平优化比例阈值和动态折扣系数最小值对调度成本的影响,结果表明:只有设置合适的服务水平优化比例阈值和动态折扣最小值,并采取相应的服务水平优化措施,才能使调度总成本达到最低。
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