公共自行车服务系统.docx
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公共自行车服务系统.docx
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公共自行车服务系统
公共自行车服务系统
摘要
本文主要对自行车租赁站点位置、各站点自行车锁桩和自行车数量的配置进行了研究,利用matlab、spss和Excel软件对数据进行分析处理,进而提高自行车系统的运行效率和用户的满意度。
首先,对附件1所给数据进行分析处理,利用Excel软件统计出问题1中各站点20天每天累计的借车频次与还车频次并进行排序和问题2中20天中各天使用公共自行车的不同借车卡(即借车人)数量以及统计数据中出现过的每张借车卡累计借车次数。
然后,根据问题1中求出的所有站点累计的借车和还车频次的排序,得出第20天是站点合计使用公共自行车次数最大的一天。
依据相同借还站点的平均使用时间的长短定义两站点之间的距离,根据该定义找出自行车的借还车站店之间(非零)最短距离与最长距离。
通过比较可得借车频次最高和还车频次最高的站点分别是街心公园和五马美食林,利用Excel软件可求得借、还车时刻的分布及用车时长的分布。
把一个小时作为一个时段,以每小时为单位,对具有共同借车高峰时段和还车高峰时段的站点分别进行归类。
最后,根据问题1、2、3的数据,利用转移矩阵归纳得出自行车服务系统的运行规律以及系统存在的一些弊端。
关键词:
matlabspss软件Excel软件频次时长
一.问题的重述
公共自行车作为一种低碳、环保、节能、健康的出行方式,正在全国许多城市迅速推广与普及。
在公共自行车服务系统中,自行车租赁的站点位置及各站点自行车锁桩和自行车数量的配置,对系统的运行效率与用户的满意度有重要的影响。
附件1为浙江省温州市鹿城区公共自行车管理中心提供的某20天借车和还车的原始数据,所给站点的地理位置参见附件2(详细信息可以参考温州市鹿城区公共自行车管理中心网站:
)。
请你们在搞清楚公共自行车服务模式和使用规则的基础上,根据附件提供的数据,建立数学模型,讨论以下问题:
1.分别统计各站点20天中每天及累计的借车频次和还车频次,并对所有站点按累计的借车频次和还车频次分别给出它们的排序。
另外,试统计分析每次用车时长的分布情况。
2.试统计20天中各天使用公共自行车的不同借车卡(即借车人)数量,并统计数据中出现过的每张借车卡累计借车次数的分布情况。
3.找出所有已给站点合计使用公共自行车次数最大的一天,并讨论以下问题:
(1)请定义两站点之间的距离,并找出自行车用车的借还车站点之间(非零)最短距离与最长距离。
对借还车是同一站点且使用时间在1分钟以上的借还车情况进行统计。
(2)选择借车频次最高和还车频次最高的站点,分别统计分析其借、还车时刻的分布及用车时长的分布。
(3)找出各站点的借车高峰时段和还车高峰时段,在地图上标注或列表给出高峰时段各站点的借车频次和还车频次,并对具有共同借车高峰时段和还车高峰时段的站点分别进行归类。
4.请说明上述统计结果携带了哪些有用的信息,由此对目前公共自行车服务系统站点设置和锁桩数量的配置做出评价。
5.找出公共自行车服务系统的其他运行规律,提出改进建议。
二.问题的分析
针对问题1:
因为问题要求分别统计各站点20天中每天及累计的借车频次和还车频次,并对所有站点按累计的借车频次和还车频次分别给出它们的排序:
另外,试统计分析每次用车时长的分布情况。
并且由于附件1提供的数据是以Excel表格呈现的,所以我们运用Excel对这些数据进行汇总、排序和统计,得到了借车频次和还车频次,并对借车和还车频次进行了升序排列。
通过对自行车每个时段的用车时长的汇总、统计和排序,得到了20个用车时长的分布图。
针对问题2:
通过Excel对附件1中借车卡(即借车人)的数量进行汇总、分析和统计,得到了20天中每张借车卡借车次数的分布情况。
针对问题3:
题中要求选取自行车合计使用次数最多的一天进行分析,故首先需要确定我们的研究对象,同时,题中需要对借还车频次、高峰时段、用车时长进行统计,且要求归纳借还车高峰时段的站点,这些仍然可以通过Excel对数据的处理得出。
借车时间在1分钟以内的借车者可以忽略不计。
三.模型的假设
1.假设自行车在被出租的时段中正常运行,没有发生故障;
2.假设把每个小时作为一个时间段。
四.模型的建立与求解
问题1:
通过Excel软件对附件1中的数据进行统计与分析,得出了20天中各站点每天及累计的借车频次和还车频次以及对所有站点按累计的借车频次和还车频次进行了降序排序,如表一所示(表一是1到20天的部分数据,详细请见附件3),
表一
第1天各站点借车与还车频次
站点名称
借车频次
站点名称
还车频次
安澜轮渡码头
248
安澜轮渡码头
234
安平大厦
271
安平大厦
289
白鹿洲公园
190
白鹿洲公园
189
百里路勤奋路口
87
百里路勤奋路口
94
百里小学
94
百里小学
95
…
…
…
…
第2天各站点借车与还车频次
站点名称
借出频次
站点名称
归还频次
安澜轮渡码头
237
安澜轮渡码头
215
安平大厦
278
安平大厦
297
白鹿洲公园
214
白鹿洲公园
234
百里路勤奋路口
92
百里路勤奋路口
111
百里小学
123
百里小学
122
…
…
…
…
第20天各站点借车与还车频次
站点名称
借车频次
站点名称
还车频次
安澜轮渡码头
191
安澜轮渡码头
158
安平大厦
305
安平大厦
310
白鹿洲公园
166
白鹿洲公园
157
百里路勤奋路口
137
百里路勤奋路口
142
百里小学
168
百里小学
189
…
…
…
…
得到的这20天中每天用车时长的次数,如下表二(表二是1到20天的部分数据,详细请见附件4)所示:
表二.每次用车时长
第一天用车时长次数
第二天用车时长次数
第三天用车时长次数
第四天用车时长次数
第五天用车时长次数
第六天用车时长次数
第七天用车时长次数
时长
计数
时长
计数
时长
计数
时长
计数
时长
次数
时长
次数
时长
计数
0
2150
0
2162
0
1024
0
2050
0
2042
0
2284
0
2157
1
613
1
587
1
263
1
582
1
529
1
625
1
597
2
551
2
573
2
287
2
480
2
574
2
638
2
671
3
937
3
1036
3
455
3
867
3
1043
3
1088
3
1157
4
1321
4
1404
4
706
4
1249
4
1468
4
1584
4
1535
5
1687
5
1691
5
855
5
1450
5
1770
5
1855
5
1829
..
..
..
..
..
..
..
..
..
..
..
..
..
..
第八天用车时长次数
第九天用车时长次数
第十天用车时长次数
第十一天用车时长次数
第十二天用车时长次数
第十三天用车时长次数
第十四天用车时长次数
时长
计数
时长
计数
时长
计数
时长
计数
时长
计数
时长
计数
时长
计数
0
787
0
793
0
492
0
2021
0
2148
0
2477
0
2456
1
239
1
134
1
109
1
528
1
573
1
656
1
595
2
271
2
162
2
96
2
486
2
544
2
605
2
654
3
514
3
312
3
206
3
913
3
1038
3
1185
3
1263
4
747
4
477
4
315
4
1210
4
1524
4
1614
4
1642
5
884
5
538
5
339
5
1438
5
1886
5
1946
5
1977
..
..
..
..
..
..
..
..
..
..
..
..
..
..
第十五天用车时长次数
第十六天用车时长次数
第十七天用车时长次数
第十八天用车时长次数
第十九天用车时长次数
第二十天用车时长次数
时长
计数
时长
计数
时长
计数
时长
计数
时长
计数
时长
计数
0
2294
0
990
0
2045
0
2139
0
2342
0
2397
1
508
1
294
1
560
1
558
1
608
1
591
2
693
10
947
2
519
2
517
2
629
2
642
3
1099
101
2
3
855
3
973
3
1151
3
1179
4
1648
102
1
4
1296
4
1331
4
1665
4
1647
5
1938
104
3
5
1470
5
1611
5
2026
5
1954
..
..
..
..
..
..
..
..
..
..
..
..
用spss软件将统计后的数据进行绘图,得到了每次用车时长的统计量、分布、分布图,下图是第一天用车时长的分布情况(其详细分布见附件5)所示:
图
(1)
根据图中折线的波动情况,可以直观的表示出某段用车时长的分布情况。
问题2:
首先利用spss软件对附件1所给数据进行分析整理,统计出数量以及每张借车卡累计借车次数。
然后对附件1所给数据进行筛选,最终实现统计20天中各天使用公共自行车的不同借车卡数量以及统计数据中出现过的每张借车卡累计借车次数,表三分别给出了第一天,第二天以及第二十天中部分使用公共自行车的不同借车卡数量以及统计数据中出现过的每张借车卡累计借车次数(详解见附件5)。
表三
第一天
第二天
第二十天
借车卡SN
借车次数
借车卡SN
借车次数
借车卡SN
借车次数
10090
2
10091
1
10090
2
10092
1
10092
2
10093
1
10094
2
10093
1
10094
1
10095
1
10094
1
10100
2
10103
3
10100
1
10103
3
10104
3
10108
3
10104
2
10105
1
10109
3
10105
1
10108
5
10111
2
10108
5
10109
2
10112
1
10111
2
9976
1
9973
3
9972
1
9980
1
9974
1
9974
3
9981
2
9976
1
9976
2
9984
2
9979
1
9980
3
9985
1
9980
2
9984
3
9986
2
9984
1
9986
1
...
...
...
...
...
...
问题3:
根据题意,我们由第1问中所得数据,可得到如下表四:
表四
天数
自行车使用次数
天数
自行车使用次数
第1天
36402
第11天
32726
第2天
37412
第12天
38319
第3天
16910
第13天
41920
第4天
32429
第14天
41831
第5天
38308
第15天
38939
第6天
40326
第16天
19130
第7天
40362
第17天
32400
第8天
16548
第18天
32453
第9天
11209
第19天
40693
第10天
6981
第20天
42242
由表四可确认第20天为第3问中的研究对象。
运用Excel软件对自行车借还站点的使用时间进行统计、分析和排序
(1)把具有相同借还站点自行车的平均使用时间的长短看做距离的长短,所以根据统计结果可以得到最短使用时间1.5分钟的借还站点有两个,分别是江滨路车站大道到金迅达大厦和小南门立交桥到群艺大楼。
详细表格见附件6。
(2)根据统计、分析可得借车频次最高和还车频次最高的站点分别是街心公园和五马美食林,其借、还车时刻的分布情况如下图(图
(2)、图(3))及用车时长的分布见附件7:
图
(2)
图(3)
(3)在各站点高峰时段统计自行车借、还频次时,高峰时段是以每小时为单位的。
通过Excel软件对数据的处理和分析得到了高峰时段各站点的借车频次和还车频次,以及对具有共同借车高峰时段和还车高峰时段的站点分别进行了归类,归类如下表(表五)(详细列表见附件8):
表五
(1):
借车高峰时段分类
高峰时段
站点名称
7点-8点
安澜轮渡码头
安平大厦
···
银都花苑
浙南农贸市场对面
8点-9点
白鹿洲公园
···
···
···
表五
(2):
还车高峰时段分类
高峰时段
站点名称
7点-8点
测试点
海港大厦
···
浙江工贸学院
中西医结合医院
8点-9点
滨江街道办事处
···
问题4:
1.由问题1可知哪些站点附近的市民对公共自行车的需求较高以及这些市民的目的地。
2.由附件7的统计结果可知在五马美食林还车频次最大,自行车的使用率较低。
3.在街心公园的借出频次最大,自行车处于供不应求的状况。
4.根据借车时长,可以估算出借车人的能够接受的依靠自行车代步的范围。
5.第3问中的借还车高峰时段,可以方便对车辆进行调度。
对于站点设置和锁桩数的评价,可以通过以下几个方面进行:
1.该站点借出车辆以及归还车辆能否满足该站点附近市民的需求:
这一点可以通过转移矩阵的运用,计算出各站点的车辆正常需求:
通过对20天的数据进行处理,可以得出以下状态转移矩阵(矩阵A)(如下表六,详细列表见附件9):
表六
安澜轮渡码头
安平大厦
···
中西医结合医院
安澜轮渡码头
0.12
0.02
···
0.00
安平大厦
0.03
0.09
···
0.00
白鹿洲公园
0.00
0.00
···
0.00
···
···
···
···
···
中西医结合医院
0.00
0.00
···
0.07
将矩阵A与该站点借车频次的矩阵(矩阵B)做矩阵乘法,运用matlab,可以解出各站点解出车辆与归还车辆的平衡频次(如下表其七,详细数据见附件10):
表七
站点名称
借车频次
平衡频次
安澜轮渡码头
191
171.04
安平大厦
305
320.83
白鹿洲公园
166
154.88
···
···
···
中瑞曼哈顿
94
78.19
中山公园北
442
453.12
中西医结合医院
336
316.65
当借出车辆频次大于该频次,则该站点需要从其他站点调集车辆;借出频次小于该频次,则该站点车辆富余,可以将车辆调往其他站点。
(matlab代码见附件11)。
2.对于各站点的分布是否合理:
该情况大致可以通过该站点在20天内的累计借车和还车频次的多少进行判断。
例如:
站点:
调试站1,在20天中,借出与归还的次数都为20,平均每天只有1次借还,故而该站点设置不合理,应当撤除。
站点:
街心公园,在20天中,借出次数为12288,归还次数为12148,可见该站点附近市民对公共自行车的需求量较大,所以该站点附近可以适当增设几个服务点。
问题5:
根据问题1、2、3所求的数据可知:
1.在人流量较多的地方,自行车服务系统站点和锁桩数量存在供不应求的现象,应该在人流量多的地方增加自行车服务系统站点和锁桩数量。
2.在人流量较少的地方锁桩数量存在供大于求,应该适当减少锁桩数量。
3.存在借车时间为0和1的情况,可能是由于车辆自身损坏,应该加强自行车系统的维护。
4.对于同一站点、同一天借出车辆与归还车辆作差比较,如果借出车辆远小于归还车辆,那么该站点需要从其他地方调入车辆;如果借出车辆远大于归还车辆,那么该站点需要将车辆调到其他需要的站点。
5.根据各站点借车、还车的高峰时段,可以分析出该站点属于哪类服务点(如:
居民区服务点、工作区服务点、商业区服务点···)。
6.利用问题2中数据,可以估算出有多少使用公共自行车服务的市民,也能了解哪些借车人属于频繁使用人群,可以调查这类人的需求,使公共自行车服务系统更为便民。
五.参考文献
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http:
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中图分类号:
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5.邵春福.《交通规划原理【M】》.北京:
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- 公共 自行车 服务 系统