2
城市公共自行车服务系统运行状况和效率分析
——基于 xxx 市 xxx 区公共自行车系统运营实践的研究
摘 要
本文基于 xxx 市 xxx 区公共自行车系统的 20 天内借车和还车原始数据，构建模型
对公共自行车的使用频次分布、供求状况和自行车租赁的站点位置特征进行了分析，进
而探讨了公共自行车系统的有效性，挖掘其背后的系统运行规律和机理，并分析了这一
系统的其他特征，如潮汐现象等，最终建立在长期可持续发展的基础上提出解决方案。
针对累计借还车频次、各日借车卡数量和累计借车次数分布的计算，我们主要采用
M ATLAB 遍历过所有数据并进行统计运算，得到累积分布结果的二维直方图，采用拟
合的方法得到其近似分布。我们还构建了自行车用户群体的效用函数模型，探讨高于某
一保留效用阈值的城市居民采用公共自行车出行偏好程度。发现用户选择公共自行车出
行的效用函数关于出行时间的变化近似为一个矩形脉冲函数，其拐点约为 28 分钟。当
出行时间少于 28 分钟时，用户更倾向于选择公共自行车出行；在 28 分钟之后，用户倾
向于选择其他的交通工具，仅在随机因素的作用下选择公共自行车。
在公共自行车服务系统站点设置和锁桩数量的配置的分析中，我们在鹿城区公共自
行车管理中心网站上找到每个自行车站点的位置，在电子地图服务提供商网站上查询出
该站点位置的坐标。对于距离的界定，我们采用欧氏距离、直角距离和地图实际距离三
种方法度量站点间距。第三种方法较为精确，我们采用颜色替换，形态学处理，道路生
长细化的方法客服了第三种方法的度量困难，最终获得城市道路信息，用于两地之间的
实际道路路径求取。
我们将一天中的 24 小时划分成以 0.2 小时为间隔的若干时段，分别统计落入每个时
段的借还车频次，即可用来反映借还车频次时刻分布，我们发现许多站点都存在较明显
的早晚高峰现象，反推出的效用函数具有稳定性和可靠性，表明我们的研究是可信的。
在峰值的搜寻中，我们借助 MATLAB 使用均值滤波的方法减弱随机因素造成的影响, 对
站点的借还车高峰时刻进行统计。通过计算等效时间峰值统一不同站点的时间峰值维
数，然后采用 K-means 算法进行聚类分析，从而根据借还车高峰时刻对站点进行了归类。
基于上述初步结果，我们提取了数据中蕴含的信息，进而对鹿城区的公共自行车系
统配置效率和运营状况进行分析和评价。我们发现，公共自行车系统存在明显的“潮汐
现象”，在高峰时段可能有供不应求的问题，亟需建立良好的调度系统已平衡供求关系。
我们拓展了前面的研究，从站点选址的社会福利优化问题以及合理的配套调度机制设计
几个角度进一步分析了公共自行车服务系统的运行规律，并提出了相应的改进建议。
关键词：公共自行车 效用函数 分布估计 统计分析 聚类分析
