论文总字数：46781字

摘 要

轨道交通因其速度快、可靠性高等优点，成为通勤出行的主要选择，然而由于其可达性低，较多的通勤者没有直达的轨道交通线路。共享单车作为一种新兴的交通工具，为解决轨道交通“最后一公里”问题提供了新思路。然而共享单车的灵活性使得其时空资源配置相对困难，相关研究也相对匮乏。为满足共享单车使用需求热点以减少步行距离，基于共享单车接驳轨道交通时空特性和站点辐射范围的精细化设计尤为重要。

本文利用Python、SQL数据库、ArcGIS等多种工具对南京市地铁系统AFC数据、摩拜公司共享单车运营数据、高德地图POI数据等进行挖掘，并在此基础上解析轨道交通客流与共享单车客流与之间的接驳关系，总结各类站点共享单车的时空接驳特性；考虑站点周边土地利用性质、接驳特性和站点属性等影响因素，提出基于广义多元线性模型的站点辐射范围计算方法；以站点辐射范围和B R时空接驳特性为基础，分析站点周边辐射范围内的共享单车位置分布特征，针对不同停放点不同时段的单车投放量进行准动态优化配置，并提出单车停放位置的详细设计方案，提升共享单车运转效率，优化共享单车时空资源配置。

关键词 共享单车；接驳轨道交通特性；站点辐射范围；时空资源优化

The optimization of spatio-temporal resource configuration of shared bicycles from the perspective of urban rail transit connection

21115118 Niu Xiaohui

Supervised by Professor Yang Min

ABSTRACT

Due to its high velocity and high reliability, rail transit has become the primary choice for commuting travel. However, due to its low accessibility, many commuters do not have direct access to rail transit. As an emerging means of transportation, the shared bicycle provides new ideas for solving the "last mile" problem of rail transit. However, the flexibility of shared bicycles makes the configuration of spatio-temporal resources relatively difficult, and related research is scarce. In order to meet the needs2 of shared bicycle using hotspots to reduce walking distance, it is especially important to explore how to design the shared bicycle based on spatio-temporal characteristics of the connection of rail transit and the radiation range of the rail transit station.

This paper comprehensively uses Python, SQL database and ArcGIS tools to mine Nanjing rail traffic AFC data, shared bicycle operation data and Amap POI data. On this basis, the relationship between shared bicycle connection passenger flow and rail transit passenger flow is analyzed, and the spatio-temporal connection characteristics of shared bicycle at various stations are summarized. Considering the influencing factors such as land use property, B R connection characteristics and site attributes, the calculation method of site radiation range based on generalized multiple linear model is proposed. Based on the site radiation range and B R spatio-temporal connection characteristics, the distribution characteristics of shared bicycles in the surrounding radiation range are quasi-dynamically optimized for the number of bicycles at different parking points. Finally, the detailed design scheme of the bicycle parking position is proposed to improve the efficiency of shared bicycle operation and optimize the configuration of spatio-temporal resources for shared bicycles.

Key words Shared bicycle; B R connection characteristics; Radiation range of rail transit stations; Spatio-temporal resource optimization

目 录

摘 要 II

ABSTRACT III

第一章 绪论 1

1.1 研究背景与意义 1

1.2 国内外研究现状 1

1.1.1 共享单车接驳轨道交通 1

1.1.2 轨道交通站点辐射范围 2

1.1.3 共享单车时空资源配置优化 3

1.3 现状总结 5

1.4 研究内容 5

1.5 技术路线 5

第二章 数据来源与预处理 7

2.1 摩拜运营数据 7

2.1.1 数据来源 7

2.1.2 数据预处理 7

2.1.3 描述性统计分析 7

2.2 轨道交通AFC数据 7

2.2.1 轨道交通AFC 系统 7

2.2.2 数据来源 8

2.2.3 数据预处理 8

2.2.4 数据预处理结果 9

2.3 高德POI数据 9

2.3.1 POI 9

2.3.2 数据来源 10

2.3.3 数据处理步骤 10

2.3.4 数据处理结果 11

第三章 B R接驳特性 12

3.1 轨道站点分类 12

3.1.1 分类方法 12

3.1.2 站点分类步骤 12

3.1.3 站点分类结果 12

3.2 B R分类特性研究 13

3.2.1 轨道站点进站客流时间与共享单车接驳轨道客流时间关系 13

3.2.2 分类站点接驳用户平均骑行距离和时间关系 18

第四章 轨道交通站点辐射范围建模与分析 20

4.1 轨道交通站点辐射范围 20

4.2 轨道站点辐射范围建模 20

4.2.1 模型简介 20

4.2.2 模型因变量 20

4.2.3 模型自变量 21

4.2.4 相关性分析 22

4.2.5 变量预处理 22

4.2.6 建模步骤 23

4.3 模型有效性检验 24

4.4 模型总结 25

4.5 模型应用 26

第五章 共享单车时空资源配置 32

5.1 共享单车使用位置聚类 32

5.1.1 聚类目的 32

5.1.2 聚类方法 32

5.1.3 聚类过程 33

5.1.4 聚类结果 33

5.2 投放量准动态设计 35

5.2.1 共享单车供应量分析 35

5.2.2 投放量动态分析 38

5.2.3 投放量准动态设计 38

5.3 投放位置及设计 40

5.3.1 投放位置选址要求 40

5.3.2 停放位置面积要求 40

5.3.3 投放实例 42

5.3.4 建模示例 43

第六章 成果、创新点与展望 45

6.1 研究成果 45

6.2 研究创新点 45

6.3 研究展望 46

致 谢 47

参考文献 I

附 录 IV

附录A 相关Python代码 IV

附录B 浮桥站各虚拟桩投放量分布表 VIII

绪论

研究背景与意义

为实施城市公共交通优先发展战略，2012年国务院办公厅提出《国务院关于城市优先发展公共交通的指导意见》^[1]。随着城市的不断发展与扩张，居住区与工作区之间的距离日渐增大，居民的通勤距离也在不断增长，在此过程中，出行链逐渐变得复杂，通勤也变得更加困难。轨道交通具有速度快、运量大、可靠性强等诸多优点，成为居住在轨道交通站点附近居民出行的主要选择。然而，高机动性往往带来对应着低可达性，即使用轨道交通出行时不可避免地出现“最后一公里”问题。高德地图发布的《2017年中国主要城市公共交通大数据分析报告》中指出，居住地距最近轨道交通站3km以上通勤乘客中，29.9%的通勤乘客没有直达的轨道交通接驳公交车。于2016年底出现的共享单车，为解决“最后一公里”问题提供新思路。共享单车由于具有便捷、灵活、等特点，许多原本使用步行、私人自行车、电动车等方式接驳轨道交通的出行者，把共享单车作为代替品，新的“骑-乘-骑”出行成为城市综合交通运输体系中的重要组成部分。此外，共享单车带动的共享经济^[2]，不仅符合倡导绿色交通的理念^[3]，并且可以明显提升公共交通的吸引力^[4]。

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