2018基于排队论的公共自行车站点的管理优化

449173

基于排队论的公共自行车站点的管理优化
　　随着城市与经济的发展，交通也越来越发达。公共自行车的作为绿色出行的交通方式，已渐渐成为城市公共交通系统中的重要部分。通过调查发现：某些公共自行车的站点出现了无车可借或者是无锁桩可还的现象。这就说明公共自行车站点存在自行车投放量和空锁桩的比例不合理的问题。本文通过构建排队模型，探讨自行车借车流程的特点和规律，从而定量分析出公共自行车排队系统的各项指标，计算出站点中自行车投放的比例，为公共自行车站点的管理提出优化建议。
　　排队论（queuing theory）又称为随即服务系统理论，是通过研究各种服务系统在排队等待现象中的概率特性，从而解决服务系统最优设计与最优控制的一门学科，是运筹学的一个重要分支。本文将一一介绍在公共自行车运营过程中所建立的模型的组成以及各项指标。
　　1.排队系统的组成
　　排队系统可以用三个特征来定义：输入过程、服务机制以及排队规则。
　　1.1输入过程：描述有关服务请求的序列，也可称为是顾客流。一般从三个方面来描述：顾客到达是有限的还是无限的；顾客到达是单个的还是成批的；顾客到达的时间间隔是确定的还是随机的。
　　1.2服务机制：具有服务装置的数量以及顾客占用服务装置的时间长度特征。例如，顾客可以用单个服务装置处理，每一个顾客占用服务装置相同的时长。
　　1.3 排队规则：确定对阻塞顾客的安排（当顾客发现所有服务装置全忙时）。例如，它可以假设被阻塞的顾客立即离开系统，或被阻塞的顾客在一个队列内等待服务并且按照FCFS（先到先服务）方式给予服务。
　　2.排队论模型的分类方法
　　国际上用X/Y/Z/A/B/C来定义排队模型。
　　X：表示顾客到达的间隔时间分布。根据实际数据分析，到达公共自行车站点的市民用户基本符合泊松分布的特征。
　　Y：表示服务时间分布。当顾客到达服从泊松分布时，则顾客相继到达的时间间隔T必定服从负指数分布。所以，使用公共自行车的市民到达的时间间隔必定服从负指数分布。
　　Z：表示并联服务台的个数。在公共自行车运营中，把每个自行车独立的自行车站点看成是一个服务台。
　　A：表示服务系统的容量，也称为等待容量空间。每个公共自行车站点都是有固定容量限制的，站点内自行车锁桩数目就是模型的容量。假设容量为N。
　　B：表示顾客源数目。由于所有的市民都可以看成是公共自行车使用市民，所以可以认为顾客源是无限的。
　　C：表示服务规则。对于公共自行车站点来说，先到的必然先服务。
　　3.以常熟宝岩生态园站点为例建立M/M/1/N模型
　　根据公共自行车站点的M/M/1/N排队模型，自行车站点内所有可投放自行车的锁桩数目就是系统的容量N，站点内可供租赁的自行车数目就是队长，当有用户借走自行车就表示这个用户开始接受服务，当用户归还自行车时就代表服务结束。根据常熟市公共自行车借还记录，根据具体数据得出用户的到达服从泊松分布，并统计出 2014年3月份将8：00到18：00宝岩生态园站点自行车用户平均到达人数折线图和平均完成服务人数折线图如下：
　　4.优化建议
　　根据实际数据，建立排队模型，使得自行车投放比例有了数学依据。根据模型计算出常熟市公共自行车宝岩生态园站点稳定状态下自行车的投放量是该站点自行车容量的一半。同样，该模型可以适用于其他的公共自行车站点，计算出其他自行车站点公共自行车相应的投放比例。这样不但为公共自行车调度中心提供了明确的调度数量，也能让市民充分的使用自行车，提高了管理效率。