基于共享单车骑行数据的城市出行行为时空分析文献综述

1.引言

近年来利用共享单车解决公众出行中前后一公里的接驳问题和减少公众交通对环境的压力引起了日益增长的广泛关注。在很多大城市中已经出现共享单车系统，为公众提供共享租车服务。在共享单车系统中，人们可以在服务区域的任何站点便捷地借用并归还单车，因此在短距离的出行中，共享单车可以成为私人车辆以及常规公共交通工具的补给措施。然而，对于位于服务区内不同位置的站点，单车的使用会出现一种不平衡的情况。有些站点停靠的自行车太多而没有足够多的车桩用来停放。有些站点的单车却供不应求，供需配置不合理的矛盾影响了共享单车的使用效率。因此，许多国内外学者研究了共享单车使用的时空特征以及规划调度的方法，以期解决共享单车供需配置不合理的矛盾，本文将对相关研究展开综述。

2.国内外研究现状

2.1共享单车时空特征相关研究

西方国家从19世纪70年代中期就开始重视自行车交通建设和公共自行车的投放使用，而关于共享单车的研究始于21世纪初，重点关注自行车的建设运营、基本使用特征以及人的选择和出行行为，并从建成环境影响自行车交通出行的角度开展了系列研究^[1-3]。这些研究表明对自行车出行产生主要影响的是街道设计，尤其是道路密度，并且自行车刚性出行还受到道路连通性的影响而城市密度、用地混合、目的地可达性等其他建成环境因素影响不大。

国内学者郭素萍等^[4]从大数据的角度剖析了不同目的下共享单车出行的时空间特征，透过使用者出行的现象，探索了大数据在共享单车研究方面的应用。该研究基于南京浦口、桥北两个组团共享单车的实际运营数据，利用Python、ArcGIS等工具得出统计图表，分析了两个组团共享单车出行时间的差异化特征，将通勤类和生活类公共自行车出OD强度和最短使用路径进行了可视化处理，对比分析了两种出行目的下共享单车出行的时空间特征与用地性质、POI类型和核密度、道路之间的关系，解析了不同出行目的下公共自行车的需求特征。但此研究中共享单车的使用路径是通过百度API获取的OD最短路径模拟而得的，与实际使用路径难以完全一致。罗桑扎西等^[5]采用运营大数据与网络开放大数据相结合的方法，以南京市桥北区为案例，研究共享单车站点使用特征及建成环境对其影响。但在建成环境因子构建中因受限于案例地非网络开放数据的可获取性，所以在研究中未能对与公自使用片区的土地利用类型，自行车车道条件，天气以及相关社会经济属性如人口密度、社区类型等因素做定量分析。邓力凡等^[6]提出了在公共交通和商业、餐饮等空间要素的影响下，骑行存在不同的空间特征，具体可划分为潮汐型、单向型、松散联系型、距离容忍型和紧密联系型5类骑行区域，总结出5种不同类型的骑行区域的特点。高楹等^[7]定义了共享单车的“源”、“汇”点，采用2017年5月10日至2017年5月16日北京市摩拜单车数据以及土地利用分类等多源数据，分析了共享单车工作日与周末，以及早、晚高峰期间强源、强汇点的分布特征，并结合土地类型信息分析了不同用地类型的单车使用模式，从而提出了共享单车的空间调度模型。但受数据限制，在骑行时长，源汇点数量计算上还存在一定的误差。由此可见，关于共享单车时空特征的研究若能获取更完整、精确的数据，综合现有的研究方法则可进一步提升分析结果的精度和可靠度。

2.2共享单车规划调度方法研究

近两年，作为共享单车系统优化服务的关键点之一，租赁点的选址规划研究也受到了国内外研究者最广泛的关注。相对于共享单车的选址规划、系统调度和效益评价研究^[8-10]，鲜有研究者关注共享单车租赁点的配车量优化问题，相应研究比较缺乏。目前，共享单车租赁点配车量的优化方法可以主要分为三种：一是纯粹根据以往经验或同类城市现状确定各租赁点配车量，如根据土地用途等对租赁点进行定性的分类，确定不同的配车量等级^[11-12]。这类分配方式过于盲目和经验化，缺乏准确性和合理性。二是统计预测法，从已有站点借还车频次的统计规律出发，刘引涛等^[13]和温慧英等^[14]分别采用线性规划法和迭代回归法对已有租赁点的配车数量进行了优化。这种方法依赖于大量历史数据，虽然可以改进已有站点的配车规模，但是对新建站点的配车量优化并不适用。三是从交通需求量预测的角度推算租赁点配车规模，通常采用传统的四阶段法预测各交通小区的共享单车出行量，在此基础上，根据一定原则计算小区内租赁点的配车规模。耿雪等^[15]根据巴黎PBS的运行经验假设每900次出行配置一辆车。柯水平等^[16]用共享单车日出行量除以日周转率估测出西安明城墙各租赁点配车量。这类方法没有考虑共享单车需求的日变化，建立的共享单车出行量和配车规模的数量关系也过于简单。张冰琦等^[17]首次提出在共享单车出行量预测的基础上，以排队论为桥梁建立起租赁点配车量与公共自行车需求之间的数量关系，平衡运营者和用车者、高峰期和非高峰期的需要，构建了公共自行车租赁点配车量优化模型。但该研究数据来源杭州市的公共自行车系统2013年某工作日10个公共自行车租赁点租借监控数据，数据的时效性有待提高研究区域的规模也较小。上述关于自行车规划调度的方法研究中如何更科学、合理地表达租赁点共享单车需求量和车辆供给规模的关系，建立定量的共享单车租赁点配车量优化模型，是实现各租赁点自行车服务的供需平衡中亟待解决的问题。