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[摘要]伴随着低碳经济的发展和人們环保意识的不断增强，城市居民对于绿色出行越来越重视，城市公共自行车逐渐在各大中型城市普及，如何高效调度公共自行车成为亟待解决的问题。在对公共自行车调度问题进行分析的基础上，利用遗传算法建立VRP模型，最后采用标准算例针对算法进行检验，结果表明遗传算法具有较高效率，能够有效求解自行车调度模型。
[关键词]公共自行车；遗传算法；VRP；调度优化
[中图分类号]U484；0224 [文献标识码]A [文章编号]1005-152X（2017）02-0078-04
1引言
中国是典型的人口大国，是世界上拥有自行车数量最多的国家。截至2016年底，全国自行车保有量达3.7亿辆，自行车在中国人民的日常生活中扮演重要的角色。近年來，随着居民财富不断增加和生活质量的不断提高，私家车出行成为许多居民首选的交通方式。然而，私家车的增加给城市发展造成诸多问题，交通拥堵、环境恶化等已经成为我国大中型城市亟待解决的问题。
为此，许多城市开始大力发展公共交通，并采取诸如建设公交专用道、换乘免费等一系列措施引导市民选择公共交通方式出行。这些措施对于缓解交通拥堵问题起到不错的效果。但由于公交站点的数量总是有限的，很难保证乘客走出家门或到站后就能马上到达目的地，这也就形成了“城市最后一公里”问题。为改善乘客公共交通出行质量，提高公共交通选择粘性，国内部分城市开始试行“城市公共自行车租赁系统”。欧美等发达国家的实践表明，发展城市公共自行车租赁系统能够与公共交通相辅相成，从根本上解决城市交通拥堵问题。
公共自行车交通系统（Public Bicycle System，PBS）一般由政府和自行车企业合作构建、运营。其中，政府起主导作用，负责制定PBS宏观规划；自行车企业则着眼于微观，负责布点、调度、运行和维护。租赁点大多设置在人流较大的地方，如居住区、公共交通或轨道交通站点附近、旅游景点、学校等等，主要服务于短途出行。自2008年以来，我国一、二线城市开始普及公共自行车，公共自行车逐渐成为城市居民出行的重要组成板块。与此同时，城市公共自行车系统在发展过程中也面临诸多问题，如运营模式、布局选址和车辆调度等。能否妥善解决城市公共自行车系统发展过程中遇到的难题对于发展我国城市公共交通具有重大意义。
为解决城市公共自行车调度问题，本文运用遗传算法，建立解决静态VRP问题模型，并采用标准算例进行优化求解。
2公共自行车调度分析
公共自行车调度是指在租赁点处自行车过多或不足的情况下，使用调度车辆有序通过这些租赁点进行自行车补给或调出，目标是保证城市公共自行车系统能够达到持续、相对稳定的均衡状态。本文采用静态调度的方式，每天晚上由营运商派出车辆将公共自行车站点的车辆复原，以便市民出行。
2.1发展机遇
（1）交通需求。随着社会经济的高速发展和居民生活水平的不断改善，城市私家车拥有量急剧增长，尽管近年来一、二线城市普遍采取限号出行措施，但交通拥堵问题依然未能很好地解决。虽然我国近年来不断开发城市公共交通，地铁和快速公交的开通一定程度上缓解了城市交通压力，但公共自行车的发展是对于现有公共交通的补充，对于完善“最后一公里”出行具有重要的意义，城市公共自行车系统的出现是应当前交通发展的需求而生，具有广阔的市场。
（2）政策支持。发展绿色出行交通受到当前环保政策的支持，国家“十二五规划”明确提出保护环境的方针政策，发展城市公共自行车系统符合当前社会发展的趋势。
2.2存在的问题
（1）运营模式。目前公共自行车运营模式随着各地区经济文化的差异而采取了不同的方式，有的城市采用政府主导模式，政府在运营中发挥主导作用，但往往技术更新方面存在缺陷；有些城市采用企业主导模式，能够最大化经济效益，但会在一定程度上忽视居民需求。
（2）网络规划。大部分城市目前的公共自行车租赁点较少，网络规划不充分，不能够完全满足日益增长的群众需求，也在一定程度上影响了运营公司在后期阶段的车辆调度。
（3）运营调度。当前城市自行车车辆调度措施仍然存在一定的问题，在车辆使用密集时段经常会出现无车可借的尴尬情况，在部分集中站点，也会出现无处还车的情况。车辆的调度对于客户满意率造成极大影响。
2.3运营调度的特性
城市公共自行车具有时间分布性和空间分布性两大特点。时间分布性是指在同一个区域，自行车流量峰值一天内将会达到四次，其中两次大峰值出现在早晚上下班高峰期，两次小峰值则出现在中午前后。城市公共自行车系统是为了迎合城市居民出行的需求而建立的，其运营时间与城市居民出行的时间有极强的相关性。在早高峰阶段，自行车的流向大多数是写字楼、产业园等；与之相反，在晚高峰时，自行车则从写字楼、产业园流向居住区。可见，自行车流具有较为明显的潮汐性特点。
空间的分布性是指同一时间内不同空间自行车需求量的不同。早晨设立于住宅区和郊区的自行车租赁站点的租用需求较大，位于地铁口和商业区的租赁点还车需求较大，相反，到晚上，市民由商业区和公交枢纽向住宅区流动。随着时间的变化，整个城市范围内的自行车会有明显的空间位移，在不同的时间段，会有不同的空间分布，具有一定的规律可循。
通过以上分析，在两次大高峰时段，不同租赁点之间实现了公共自行车的循环流动，但由于早晚高峰之间时间间隔过长，自行车流动方向性和时间性过于集中，导致一些租赁点公共自行车出现饱和、而其他租赁点却没有自行车可以租用的情况。因此，针对这一现实问题，对公共自行车调度进行优化，以促进公共自行车调度实现全面智能化，不仅能够有效节约道路资源、缓解交通拥堵以及由此产生的一系列社会问题，而且对于促进城市健康发展有重要的意义。
3构建公共自行车系统静态调度问题模型
[关键词]公共自行车；遗传算法；VRP；调度优化
[中图分类号]U484；0224 [文献标识码]A [文章编号]1005-152X（2017）02-0078-04
1引言
中国是典型的人口大国，是世界上拥有自行车数量最多的国家。截至2016年底，全国自行车保有量达3.7亿辆，自行车在中国人民的日常生活中扮演重要的角色。近年來，随着居民财富不断增加和生活质量的不断提高，私家车出行成为许多居民首选的交通方式。然而，私家车的增加给城市发展造成诸多问题，交通拥堵、环境恶化等已经成为我国大中型城市亟待解决的问题。
为此，许多城市开始大力发展公共交通，并采取诸如建设公交专用道、换乘免费等一系列措施引导市民选择公共交通方式出行。这些措施对于缓解交通拥堵问题起到不错的效果。但由于公交站点的数量总是有限的，很难保证乘客走出家门或到站后就能马上到达目的地，这也就形成了“城市最后一公里”问题。为改善乘客公共交通出行质量，提高公共交通选择粘性，国内部分城市开始试行“城市公共自行车租赁系统”。欧美等发达国家的实践表明，发展城市公共自行车租赁系统能够与公共交通相辅相成，从根本上解决城市交通拥堵问题。
公共自行车交通系统（Public Bicycle System，PBS）一般由政府和自行车企业合作构建、运营。其中，政府起主导作用，负责制定PBS宏观规划；自行车企业则着眼于微观，负责布点、调度、运行和维护。租赁点大多设置在人流较大的地方，如居住区、公共交通或轨道交通站点附近、旅游景点、学校等等，主要服务于短途出行。自2008年以来，我国一、二线城市开始普及公共自行车，公共自行车逐渐成为城市居民出行的重要组成板块。与此同时，城市公共自行车系统在发展过程中也面临诸多问题，如运营模式、布局选址和车辆调度等。能否妥善解决城市公共自行车系统发展过程中遇到的难题对于发展我国城市公共交通具有重大意义。
为解决城市公共自行车调度问题，本文运用遗传算法，建立解决静态VRP问题模型，并采用标准算例进行优化求解。
2公共自行车调度分析
公共自行车调度是指在租赁点处自行车过多或不足的情况下，使用调度车辆有序通过这些租赁点进行自行车补给或调出，目标是保证城市公共自行车系统能够达到持续、相对稳定的均衡状态。本文采用静态调度的方式，每天晚上由营运商派出车辆将公共自行车站点的车辆复原，以便市民出行。
2.1发展机遇
（1）交通需求。随着社会经济的高速发展和居民生活水平的不断改善，城市私家车拥有量急剧增长，尽管近年来一、二线城市普遍采取限号出行措施，但交通拥堵问题依然未能很好地解决。虽然我国近年来不断开发城市公共交通，地铁和快速公交的开通一定程度上缓解了城市交通压力，但公共自行车的发展是对于现有公共交通的补充，对于完善“最后一公里”出行具有重要的意义，城市公共自行车系统的出现是应当前交通发展的需求而生，具有广阔的市场。
（2）政策支持。发展绿色出行交通受到当前环保政策的支持，国家“十二五规划”明确提出保护环境的方针政策，发展城市公共自行车系统符合当前社会发展的趋势。
2.2存在的问题
（1）运营模式。目前公共自行车运营模式随着各地区经济文化的差异而采取了不同的方式，有的城市采用政府主导模式，政府在运营中发挥主导作用，但往往技术更新方面存在缺陷；有些城市采用企业主导模式，能够最大化经济效益，但会在一定程度上忽视居民需求。
（2）网络规划。大部分城市目前的公共自行车租赁点较少，网络规划不充分，不能够完全满足日益增长的群众需求，也在一定程度上影响了运营公司在后期阶段的车辆调度。
（3）运营调度。当前城市自行车车辆调度措施仍然存在一定的问题，在车辆使用密集时段经常会出现无车可借的尴尬情况，在部分集中站点，也会出现无处还车的情况。车辆的调度对于客户满意率造成极大影响。
2.3运营调度的特性
城市公共自行车具有时间分布性和空间分布性两大特点。时间分布性是指在同一个区域，自行车流量峰值一天内将会达到四次，其中两次大峰值出现在早晚上下班高峰期，两次小峰值则出现在中午前后。城市公共自行车系统是为了迎合城市居民出行的需求而建立的，其运营时间与城市居民出行的时间有极强的相关性。在早高峰阶段，自行车的流向大多数是写字楼、产业园等；与之相反，在晚高峰时，自行车则从写字楼、产业园流向居住区。可见，自行车流具有较为明显的潮汐性特点。
空间的分布性是指同一时间内不同空间自行车需求量的不同。早晨设立于住宅区和郊区的自行车租赁站点的租用需求较大，位于地铁口和商业区的租赁点还车需求较大，相反，到晚上，市民由商业区和公交枢纽向住宅区流动。随着时间的变化，整个城市范围内的自行车会有明显的空间位移，在不同的时间段，会有不同的空间分布，具有一定的规律可循。
通过以上分析，在两次大高峰时段，不同租赁点之间实现了公共自行车的循环流动，但由于早晚高峰之间时间间隔过长，自行车流动方向性和时间性过于集中，导致一些租赁点公共自行车出现饱和、而其他租赁点却没有自行车可以租用的情况。因此，针对这一现实问题，对公共自行车调度进行优化，以促进公共自行车调度实现全面智能化，不仅能够有效节约道路资源、缓解交通拥堵以及由此产生的一系列社会问题，而且对于促进城市健康发展有重要的意义。
3构建公共自行车系统静态调度问题模型