[发明专利]公共自行车服务点交通需求的有限元估算方法

说明书

公共自行车服务点交通需求的估算方法，具体步骤如下：1)虚拟网格划分；2)虚拟三角形单元的借还函数；3)分析求解车锁比(α)、单位自然需求量(Funit)；4)公共自行车单元需求增量矩阵计算；5)公共自行车系统综合并引入条件；6)求解方程组。本发明充分利用了有限元分析法的原理，对公共自行车服务点交通需求合理估算，避免出现无法租借或无法归还的情况，对公共自行车的发展具有重要的指导意义。

技术领域

本发明属于智能交通系统技术领域，具体涉及一种公共自行车服务点交通需求的估算方法。

背景技术

公共自行车是国内外迅速发展的新交通方式，有效地解决了公共交通最后一公里的问题。然而，公共自行车服务点交通需求的估算和布设带来了新的挑战，目前往往以人工经验为基础估算，不能很好地满足人们对公共自行车出行的需求。

发明内容

本发明要克服现有技术不能提供公共自行车服务点交通需求的估算和布设的缺点，提供一种有效的公共自行车服务点交通需求的估算方法。

在研究平面薄板力学问题时，由于相邻子域间具有相互作用机制，采用了有限元法进行求解。本发明借鉴这种有限元法原理，提出了一种公共自行车服务点交通需求的估算方法，将为公共自行车数据估算和服务点布设提供决策参考。

本发明中自然需求量指不受服务点设施条件影响状况下需要租借(归还)公共自行车的数量。文中使用的术语定义如下：

1)单元指公共自行车服务覆盖区域中通过虚拟网格划分离散出的虚拟三角形小片区，包含若干服务点。

2)节点指借还函数在单元上的插值点，即虚拟三角形单元上的三个顶点。

3)单位自然需求量指公共自行车服务覆盖区域某一点单位面积的自然需求量。

4)单位自然需求量状态指公共自行车服务覆盖区域中产生自然需求时，某服务点附近在所有可能方向上的单位自然需求量的全体。

4)车锁比指某服务点公共自行车数量与锁桩数量的比值。

5)车锁比状态指公共自行车服务覆盖区域中产生自然需求时，某服务点附近在所有可能方向上的车锁比的全体。

6)空缺数指某服务点的公共自行车在某段时间内无法满足自行车租借的需求量。

7)满位数指某服务点的锁桩设施在某段时间内无法满足自行车归还的需求量。

8)需求增量指某服务点在某时段内自行车租借和归还的需求量的差值，如果该值为正值，则说明自行车借的需求量大于归还的数量，反之，需求增量为负。

9)净需求量指在公共自行车服务点设施条件制约下，不能通过服务点解决的需求量。

由于公共自行车相邻服务点之间租还需求具有相互作用机制，借鉴有限元法思想，将需要研究的公共自行车服务覆盖区域作为研究平面，通过虚拟网格划分离散成各个虚拟三角形小片区为单元，当区域中产生自然需求量时，通过求解可计算出单位自然需求量、服务点的车锁比、空缺数及满位数情况。本发明的具体步骤如下：

1)虚拟网格划分；从自行车服务覆盖范围的区域中找到一个能恰好完全包含研究区域的等边六边形，将六边形中心分别与六个顶点用直线相连，形成六个等边三角形，依次对这些三角形进行虚拟网格划分，离散获得的这些虚拟三角形小片区设定为一个单元，设虚拟三角形单元为ijk(逆时针顺序编号)，i、j、k为3个节点，坐标分别为(xi,yi),(xj,yj),(xk,yk)(x为纬度方向，y为经度方向)。