一种基于供需平衡的共享电单车投放量测算方法及系统

本发明涉及共享电单车投放，具体涉及一种基于供需平衡的共享电单车投放量测算方法及系统。

背景技术：

1、共享电单车作为有效缓解交通拥堵与节能减排的绿色交通手段，不仅缓解了城市居民日常“公交挤、打车贵、开车难”的出行困境，还提高了城市的绿色出行效率、减少了交通碳排放，是契合当前社会低碳发展的交通方式。然而，共享电单车在蓬勃发展的同时，系统在实际运营过程中的弊端也日益凸显，出现了诸如停放秩序混乱、交通安全等问题。其根本原因是车辆投放供需不平衡导致的。为改善共享电单车停车秩序，更好地满足城市居民共享电单车的出行需求，需要在城市共享电单车停放承载力范围内确定合理的共享电单车投放量。

技术实现思路

1、为解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种基于供需平衡的共享电单车投放量测算方法及系统，利用共享电单车订单数据、共享电单车电子围栏数据、城市兴趣点poi数据以及交通小区数据挖掘共享电单车的使用特征，预测共享电单车的借还需求，确定共享电单车的停放承载力，在满足城市最大停放承载力的基础上，从供需平衡的角度确定共享电单车投放测算量，为城市共享电单车的投放量提供指导性建议，解决了上述背景技术中提到的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于供需平衡的共享电单车投放量测算方法，包括如下步骤：

3、s1、构建共享电单车投放量测算数据库，数据库信息包括共享电单车订单数据、共享电单车电子围栏数据、城市兴趣点poi数据和交通小区数据；

4、s2、数据预处理：对步骤s1数据库中的共享电单车订单数据进行清洗，剔除无效数据和异常数据；

5、s3、共享电单车使用特征统计：以交通小区为统计单元，分别统计共享电单车日均借车量、还车量以及平均日周转率

6、s4、共享电单车借还影响因素分析：以交通小区为分析单元，分别建立共享电单车借车量和还车量的回归模型，求解模型得到各个交通小区共享电单车借还车数量的残差δ1；

7、s5、共享电单车投放区域类型划分：根据步骤s4得到的残差δ1，将交通小区按共享电单车投放供需状态划分为三个类型：投放合理区、投放欠饱和区和投放过饱和区；根据该三个类型的划分，将步骤s4中求解回归模型后所保留的影响变量作为后续解释变量并分为投放合理区解释变量、投放欠饱和区解释变量以及投放过饱和区解释变量；

8、s6、共享电单车合理投放系数确定：建立投放合理区共享电单车借还车量的回归模型，求解模型得到共享电单车合理投放系数α；

9、s7、共享电单车投放总缺口量预测：以投放欠饱和交通小区为预测单元，将步骤s6中的合理投放系数α与投放欠饱和区解释变量相乘，预测投放欠饱和区域的共享电单车投放需求量；

10、再将预测投放需求量和实际投放量的差值比上每个交通小区的平均日周转率得到投放欠饱和区域中每个交通小区共享电单车的投放缺口量；

11、将所有交通小区投放缺口量求和，得到共享电单车投放总缺口量；

12、s8、共享电单车投放缺口量修正：在步骤s7预测得到投放总缺口量的基础上，结合其他交通方式的潜在转移量以及投放过饱和区域的实际需求量对投放缺口量进行修正；

13、s9、共享电单车停放承载力测度：以交通小区为测度单元，统计步骤s1中的共享电单车电子围栏数，利用电子围栏数测算共享电单车的静态停放承载力pi；利用静态停放承载力pi结合共享电单车平均日周转率测算共享电单车停放承载力

14、s10、确定共享电单车投放量：将步骤s9得到的共享电单车停放承载力与共享电单车预测投放需求量m进行对比，得到最终的共享电单车投放量。

15、优选的，所述步骤s3中的共享电单车使用特征统计方法包括：

16、s31、共享电单车日均借车量：根据订单数据信息中的借车经纬度确定共享电单车所属交通小区，统计每个交通小区内的日均借车量；

17、s32、共享电单车日均还车量：根据订单数据信息中的还车经纬度确定共享电单车所属交通小区，统计每个交通小区内的日均还车量；

18、s33、共享电单车平均日周转率：根据交通小区内的订单数据信息和车辆总数计算车辆平均周转率，计算公式如下：

19、

20、其中，为第i个交通小区的共享电单车平均日周转率，qmi为第m天中第i个交通小区内共享电单车有效订单总数，smi为第m天中第i个交通小区共享电单车总车辆数，n为交通小区个数，t为总天数。

21、优选的，所述步骤s4中，以交通小区为分析单元，以共享电单车借车量、还车量作为模型的因变量，以城市兴趣点poi数据作为模型的解释变量，分别建立共享电单车借车量和还车量的回归预测模型；求解模型得到解释变量的显著性水平以及每个交通小区共享电单车借还车数量的残差δ1，保留显著性水平≤0.1的解释变量作为影响变量，所述残差δ1等于共享电单车实际借车、还车量减去回归模型得到的数值。

22、优选的，所述的回归预测模型包括线性回归模型、泊松回归模型或地理加权回归模型。

23、优选的，所述的步骤s5中，投放合理区、投放欠饱和区和投放过饱和区的划分依据为：

24、当残差δ1<dmin时为投放欠饱和区；

25、当dmin≤δ1<dmax时为投放合理区；

26、当残差δ1≥dmax时为投放过饱和区；

27、其中，dmin、dmax分别表示最小、最大投放合理区阈值。

28、优选的，所述步骤s7中共享电单车投放总缺口量的计算公式如下：

29、

30、其中，y为投放欠饱和交通小区应增加投放量，yi为第i个交通小区应投放量，ym为第m个交通小区实际投放量，为共享电单车的平均日周转率，n为交通小区个数。

31、优选的，在步骤s9中，所述共享电单车静态停放承载力的测算，公式如下：

32、

33、其中，i为交通小区编号，pi为交通小区i的静态承载力，ni为交通小区i的共享单车电子围栏数量，为平均每个电子围栏共享电单车停放车数量；

34、所述共享电单车停放承载力测算，公式如下：

35、

36、其中，为共享电单车停放承载力，为共享电单车的平均日周转率。

37、优选的，所述步骤s10中确定共享电单车投放量，包括如下步骤：

38、s101、将共享电单车现状投放量与投放缺口量相加得到共享电单车预测投放需求量m；

39、s102、将投放需求量m与共享电单车停放承载力进行比较，若则取m作为最终投放量；若则取作为最终投放量。

40、另外，为实现上述目的，本发明还提供了如下技术方案：一种基于供需平衡的共享电单车投放量测算系统，所述测算系统包括数据库构建模块、数据集预处理模块、使用特征统计模块、借还影响因素分析模块、投放区域类型划分模块、合理投放系数确定模块、投放总缺口量预测模块、投放缺口量修正模块、停放承载力测度模块和共享电单车投放量确定模块。

41、优选的，所述的数据库构建模块：用于构建共享电单车投放量测算数据库；

42、所述的数据集预处理模块：用于对数据库中的共享电单车订单数据进行清洗，剔除无效数据和异常数据；

43、所述的使用特征统计模块：用于统计共享电单车日均借车量、还车量以及平均日周转率

44、所述的借还影响因素分析模块：用于求解共享电单车借车量和还车量的回归模型，得到各个交通小区共享电单车借还车数量的残差δ1；

45、所述的投放区域类型划分模块：用于将交通小区按共享电单车投放供需状态划分为三个类型：投放合理区、投放欠饱和区和投放过饱和区；

46、所述的合理投放系数确定模块：用于求解投放合理区共享电单车借还车量的回归模型，得到共享电单车合理投放系数α；

47、所述的投放总缺口量预测模块：用于预测共享电单车投放总缺口量；

48、所述的投放缺口量修正模块：用于对投放缺口量进行修正；

49、所述的停放承载力测度模块：用于测算共享电单车的静态停放承载力pi并利用静态停放承载力pi测算共享电单车停放承载力

50、所述的共享电单车投放量确定模块：用于将共享电单车停放承载力与共享电单车预测投放需求量m进行对比并确定最终的共享电单车投放量。

51、本发明的有益效果是：

52、(1)本发明基于共享电单车投放量的供需状态，将交通小区划分为投放合理区、投放过饱和区以及投放欠饱和区，针对不同投放区进行投放量测算，使得投放结果更为合理；

53、(2)本发明在考虑共享电单车日平均周转率的基础上，利用共享电单车电子围栏数据测算其停放承载力，使得测算结果更为精确；

54、(3)本发明测算方法简单易懂、可操作性强，适用于政府及相关所属部门做出决策和部署。