基于K-means聚类算法的共享单车电子围栏规划——以成都为例

作     者：钟礼志 

作者单位：西南交通大学 

学位级别：硕士

导师姓名：杨鸿泰

授予年度：2021年

学科分类：12[管理学] 1201[管理学-管理科学与工程(可授管理学、工学学位)] 08[工学] 082303[工学-交通运输规划与管理] 082302[工学-交通信息工程及控制] 0823[工学-交通运输工程] 

主      题：共享单车 电子围栏 大数据 成本分析 K-means 

摘      要：作为共享经济发展下的产物,共享单车凭借其灵活方便、价格低廉、绿色环保等优点,一经出现便“火爆增长,在公共交通站点接驳领域中扮演着重要角色,有效解决出行末端最后一公里问题。但由于缺乏与之匹配的规划和管理,其“火爆增长也带来了诸多麻烦,其中乱停乱放行为带来的不良影响最为严重。该行为阻碍了交通设施使用、造成交通拥堵、增加交通事故隐患等多方面问题。为解决单车乱停乱放问题,交通部与各级政府纷纷颁布相关指导意见用以规范单车企业和单车用户停车行为,其中利用电子围栏系统对用户停车进行限制的意见较为可行。与公共自行车相比,共享单车出现时间较晚,且数据较难获取,关于其研究相对较少,尤其在停车设施规划方面,过去虽有部分研究涉及到共享单车虚拟站点介绍,但都没能对电子围栏具体样式与规划方法进行详细分析。大部分单车选址研究仍停留在定性分析上,基于定量分析基础下以成本最优为目标的电子围栏规划方案更是没有。为弥补之前研究的不足,本文提出了基于Kmeans算法下成本最优的共享单车电子围栏建设框架。该框架主要由两部分组成,第一部分利用K-means算法对停车需求点进行聚类,并把类簇中心作为电子围栏建设位置。第二部分从企业和用户角度考虑,对建设电子围栏带来的成本进行分析,并以企业订单损失、围栏建设维护成本、土地租赁成本、用户时间成本四者之和最小为目标建立成本模型,该框架主要通过改变电子围栏数量来改变围栏建设位置和成本大小。最后,利用成都市共享单车行程数据对整个模型框架进行验证。通过设定不同电子围栏数,求得不同围栏数量下的规划位置与成本。结果表明,当成都市主城区建设电子围栏数量为7500时,所需成本最小。此外,薪资水平越高,用户时间越值钱,越需要建立更多的电子围栏来满足用户需求,与之相反,地价和电子围栏建设维护费用越高,就越偏向于牺牲用户需求,建立电子围栏数量就越少。