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研究生: 歐柏寬
Ou, Bo-Kuan
論文名稱: 可隨處借還式載具共享系統之動態運補策略研究-以電動機車共享系統為例
A Study of the Dynamic Repositioning Strategies for a Free Floating Electric Motorcycle Sharing System
指導教授: 王逸琳
Wang, I-Lin
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 管理學院 - 資訊管理研究所
Institute of Information Management
論文出版年: 2019
畢業學年度: 107
語文別: 中文
論文頁數: 42
中文關鍵詞: 載具共享可隨處借還電動機車整數規劃動態運補
外文關鍵詞: Vehicle sharing, Free-floating, Electric motorcycle, Integer program, Dynamic Repositioning
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  • 因應都會區中繁忙的旅運需求,並減少眾多私人燃油汽機車所造成的空污與壅塞,近年來全球各大都會區掀起一股設置「共享載具系統」的風潮,在都會區中大量建置共享載具租借站,讓使用者在各租借站借還共享之載具,除希望能更接近其旅運起訖點外,亦能縮短其使用捷運、公車等大眾運輸系統的最初及最後一哩路程。而電動機車同時享有自行車的輕便與易停靠、汽車的快速、且能避免空污等優點,比自行車或汽車更適合成為都會區之共享載具。本研究欲結合「電動機車」與「載具共享」兩大綠色運輸的概念,針對都會區中新興的「可隨處借還」(Free Floating)式電動機車共享系統,探討如何於其營業期間調度員工以騎乘載具或自我移動等方式,進行共享載具之動態運補,以增加共享車輛的使用率。
    此種可隨處借還載具之機制,可讓騎乘者將機車自由停駐於到處可見的合法車位,而不必被侷限於少數特定位址的租借站借還,這對使用者而言似乎會比傳統站點式(Station-based)的共享系統更為方便。然而為了因應到處可能出現的租車需求,若在各處擺放共享車輛,勢必產生許多閒置車輛,降低車輛的平均使用週轉率。為減少車輛閒置機會,應採取適當的運補策略,指揮員工將閒置車輛自供過於求的地點運補至即將車不夠租的地點,以提昇車輛使用率以及服務品質。
    為了方便運補作業能有更明確的執行區域、目標及時機,在時間上我們將以每30分鐘為一期,將一整天的時間劃分成數期;空間上則將原先到處可租還的營運區域劃分成數個子區域,以子區域當作是虛擬租借站的概念,將可隨處借還之場域以數個虛擬租借站來代表簡化之,如此即可使用站點式共享載具系統常用的運補策略來執行動態運補。而為了有效進行運補,以最大化可被滿足之使用者租借需求,本研究提出兩種作法:(1)最適車數配合兩階段最大流量演算法(Ideal Inventory with Max Flow,IIMF);(2)運補人員調派模式(Staff Dynamic Reposition Model,SDRM)。其中,IIMF法較貼近現實作法,先以整數規劃模式算出各站點在各期期末的一個理想車數後,將該數量視為各子區域欲使用員工運補以達成的目標車輛個數,再以最大流量演算法(Maximum Flow)為基礎,第一階段先指揮部分員工將其區域內閒置之車輛騎乘至預期即將缺車的區域,第二階段再指揮剩餘人員自行移動至預期即將有較多閒置車輛的區域。而SDRM法則將當期各起訖區域間的預期租借量視為其實際租借量之上限,直接於每期求解一個簡易的人員運補數學規劃模式。測試結果發現這兩種運補方法皆能提高成功租借需求人數,而SDRM法又較IIMF法有更佳的運補效益。

    The vehicle sharing system (VSS) has become a popular and important tool to serve for the first-and-last mile connection in many metropolitan areas. Here we focus on the dynamic reposition strategies for a free-floating electric motorcycle (e-motorcycle) sharing system. Compared with the station-based VSS, the free-floating system is more easily accessible but difficult to reposition for the same reason. To this end, we propose to divide the entire region of operations into several virtual stations. Setting every 30 mins as a period, we can analyze the historical rental data for each virtual station of each period as estimated rental and return demands. Unlike a shared bike, an e-motorcycle is too heavy to move by trucks. Thus we need to move e-motorcycle by staff, similar to the repositioning of shared cars. In particular, we calculate optimal routings for staff to reposition shared motorcycles and move between virtual cells, so that the unmet rental demands can be minimized.
    Two integer program models are proposed: (1) the Ideal Inventory with Maximum Flow (IIMF) first calculates the optimal inventories for all virtual stations and periods, then use a two-phase maximum flow algorithm to reposition vehicles and staffs. (2) the Staff Dynamic Reposition Model (SDRM) assign the vehicles and staffs at the end of every station and period by an integer program. The results of our tests indicate out repositioning strategies do provide better service to reduce unmet rental demands.

    摘要 I 誌謝 VI 目錄 VII 圖目錄 IX 表目錄 X 第一章 續論 1 1.1 研究背景 1 1.2 研究動機與目的 3 1.3 論文架構 4 第二章 文獻回顧 5 2.1 電動機車相關文獻 5 2.1.1 電動機車之簡介 5 2.1.2 電動機車產業發展趨勢 6 2.1.3 台灣電動機車發展歷程與現況 7 2.2 載具共享系統 11 2.3 小結 14 第三章 可隨處借還式載具共享系統之動態運補數學規劃模式與求解演算法設計 15 3.1最適車數數學模式(Ideal Inventory Model, IIM) 15 3.1.1 問題描述 15 3.1.2 問題假設 16 3.1.3 數學模式 17 3.2 兩階段最大流量演算法(Maximum Flow, MF) 18 3.2.1 方法說明 18 3.2.2 問題描述 20 3.3 運補人員調派模式(Staff Dynamic Reposition Model, SDRM) 23 3.3.1 問題描述 23 3.3.2 整數規劃模式 23 3.4小結 25 第四章 數值分析 26 4.1 測試情境 26 4.2 最適車數模式 27 4.3 兩階段最大流量演算法 28 4.4 運補人員調派模式 31 4.5 小結 33 第五章 結論與未來研究方向建議 34 5.1 結論與貢獻 34 5.2 建議之未來研究方向 36 參考文獻 39

    中文文獻:
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    劉宜青(2011),「以模擬最佳化求解公共自行車共享系統之初始車輛配置策略」,國立成功大學工業與資訊管理學系碩士論文。
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    IEK產業情報網:http://ieknet.iek.org.tw/signoff.do
    International Energy Agency(IEA):http://www.iea.org/
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    台灣電動車產業聚落交流平台:http://www.ev.org.tw/Home/Index
    綠色能源產業資訊網:http://www.taiwangreenenergy.org.tw/
    電動機車聯合測試服務中心:http://www.tes.org.tw/index.htm
    交通部網站:http://www.motc.gov.tw/
    經濟部工業局網站:http://www.moeaidb.gov.tw/external/view/tw/index.html
    經濟部能源局網站: http://www.moeaboe.gov.tw/

    下載圖示 校內:2024-08-29公開
    校外:2024-08-29公開
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