一種公共自行車租賃點(diǎn)的聚類方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種公共自行車租賃點(diǎn)的車輛聚類方法，屬于公共交通聚類領(lǐng)域。該方法包括以下步驟：通過所描繪的租賃點(diǎn)一天中車輛數(shù)變化的特征曲線并根據(jù)具體分割需求對(duì)曲線進(jìn)行分割，在被分割的每一段中使用曲線的編碼和量化方法來確定該段的編碼值，再通過相似度函數(shù)來計(jì)算相應(yīng)的相似度，根據(jù)相似度的值使用聚類方法將最為相似的租賃點(diǎn)歸為一類。本發(fā)明使得公共自行車租賃點(diǎn)類型的聚類更加便捷，有效的緩解的租賃點(diǎn)分布和歸類的不合理問題，也更好的緩解了“借車難，還車難”的現(xiàn)狀，提高公共自行車系統(tǒng)的服務(wù)水平、人們對(duì)于公共自行車的整體滿意度及公共自行車的利用率。
【專利說明】一種公共自行車租賃點(diǎn)的聚類方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本方法屬于公共交通聚類領(lǐng)域，可應(yīng)用于公共自行車租賃點(diǎn)類型的聚類，以更快、 跟便捷的方式對(duì)公共自行車的租賃點(diǎn)類型進(jìn)行聚類，提出了基于編碼和相似度函數(shù)的租賃 點(diǎn)聚類方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 盡管城市公共交通發(fā)展迅速，人們出行越來越方便，但無(wú)論是地鐵站還是公交站， 離我們要去的目的地總會(huì)有一段距離。這段距離往往不長(zhǎng)不短，打車不合算、換乘公交不太 方便，走路又有點(diǎn)遠(yuǎn)，即所謂的"最后一公里"問題。因此，公共自行車是一種較好的解決方 式。同時(shí)，為了響應(yīng)政府提出的綠色出行的號(hào)召，以普通民眾為主的公共自行車租賃服務(wù)正 在國(guó)內(nèi)外的各個(gè)大城市悄然興起，而且自行車存放、使用時(shí)占用土地少，能夠提高道路資源 利用率，緩解道路擁堵，又能促進(jìn)節(jié)能減排、減少尾氣污染，還能強(qiáng)身健體、提高城市品質(zhì)。 因此，培育公共自行車租賃市場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)公共自行車租賃系統(tǒng)，是緩解交通壓力，減少環(huán)境污 染的有效途徑，也是解決市民出行的良好辦法之一。
[0003] 然而，隨著公共自行車系統(tǒng)規(guī)模逐漸增大、使用頻率逐漸增加，給公共自行車系統(tǒng) 的管理和服務(wù)也帶來了一系列問題。最首要的就是表現(xiàn)在客戶的滿意度上，例如，高峰期時(shí) 段，某些租賃點(diǎn)的所有鎖樁呈空位狀態(tài)時(shí)間過長(zhǎng)，導(dǎo)致用戶借不到車；某些租賃點(diǎn)的所有鎖 樁呈滿位狀態(tài)時(shí)間過長(zhǎng)，導(dǎo)致用戶還不了車。這些問題使得用戶滿意度急劇下降，用戶投訴 量不斷上升，直接的影響了人們對(duì)于公共自行車的實(shí)際作用的質(zhì)疑。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了增加用戶的滿意度，提高大眾對(duì)于公共自行車服務(wù)的認(rèn)可，提高公共自行車 系統(tǒng)的服務(wù)水平，有必要對(duì)租賃點(diǎn)采用合理的方式進(jìn)行聚類。本發(fā)明的目的在于提出一種 基于車輛數(shù)隨時(shí)間變化的相似度函數(shù)的聚類方法，通過對(duì)現(xiàn)有的租賃點(diǎn)特征進(jìn)行分析，以 各個(gè)租賃點(diǎn)的車輛數(shù)隨時(shí)段的變化規(guī)律進(jìn)行編碼量化，用更方便快捷的方式將同一類租賃 點(diǎn)歸為一類。
[0005] 本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：
[0006] -種公共自行車租賃點(diǎn)的車輛聚類方法，包括以下步驟：
[0007] (1)按照時(shí)間序列建立各租賃點(diǎn)的特征曲線，并對(duì)曲線進(jìn)行特征分割，獲得多個(gè)分 割點(diǎn)；
[0008] (2)租賃點(diǎn)特征曲線的編碼及量化方法：
[0009] 步驟21 :確定編碼值，根據(jù)步驟（1)分割得到的特征曲線在分割點(diǎn)的車輛數(shù)的變 化趨勢(shì)，即上升或者下降，確定編碼值；
[0010] 步驟22 :確定編碼方案，根據(jù)曲線描述的特征決定采用何種編碼方式；
[0011] 步驟23 :曲線編碼的量化：根據(jù)步驟22中的編碼方案計(jì)算各個(gè)分割點(diǎn)的變化量： 利用公式：（時(shí)間段開始時(shí)刻的車輛數(shù)-時(shí)間段結(jié)束時(shí)間的車輛數(shù)）/該租賃點(diǎn)插槽總數(shù) 量，得出某租賃點(diǎn)一天的具體編碼值；
[0012] (3)使用相似度函數(shù)計(jì)算兩個(gè)租賃點(diǎn)的相似度：
[0013] 步驟31 :確定相比較的兩個(gè)租賃點(diǎn)的編碼；
[0014] 步驟32 :運(yùn)用編輯距離方法計(jì)算兩個(gè)站點(diǎn)的距離；
[0015] 步驟33 :根據(jù)相似度函數(shù)計(jì)算出兩個(gè)租賃點(diǎn)的相似度，相似度函數(shù)公式：相似度 =1-編輯距離/編碼個(gè)數(shù)；
[0016] (4)對(duì)租賃點(diǎn)進(jìn)行聚類：
[0017] 步驟41 :利用步驟（2)得到的所有編碼值中選擇5個(gè)編碼類型，作為各個(gè)類型的 初始中心點(diǎn)；
[0018] 步驟42 :計(jì)算其余各個(gè)編碼到這5個(gè)初始中心點(diǎn)的編輯距離，分別將各個(gè)租賃點(diǎn) 劃分到編輯距離最小的初始中心點(diǎn)所在的類型中；
[0019] 步驟43 :計(jì)算各個(gè)類型中兩兩租賃點(diǎn)編碼之間的編輯距離，得出一個(gè)到本類型中 其他租賃點(diǎn)編輯距離最小的點(diǎn)，作為新的租賃點(diǎn)，重新計(jì)算所有的租賃點(diǎn)到新產(chǎn)生的5個(gè) 中心點(diǎn)的距離，重新劃分各個(gè)租賃點(diǎn)所屬的中點(diǎn)；
[0020] 步驟44 :重復(fù)步驟43直到該過程收斂為止；
[0021] 步驟45 :最后根據(jù)租賃點(diǎn)類型的特征，確定上述5個(gè)中心點(diǎn)分別屬于哪一類型。
[0022] 上述步驟（1)中曲線分割的具體方法為：步驟11 :定義一天正常運(yùn)營(yíng)的開始時(shí)間 為Ts，結(jié)束時(shí)間為Te ;步驟12 :將一天中租賃點(diǎn)運(yùn)營(yíng)的時(shí)間進(jìn)行分割為N段，則每段的時(shí)間 為T = (Te-Ts)/N ;步驟13 :根據(jù)上面的時(shí)間段劃分，將曲線分割成N個(gè)點(diǎn)，這N個(gè)點(diǎn)用具 體的編碼來表示曲線在此處的變化特征，每個(gè)點(diǎn)的時(shí)間計(jì)算如下：Ti = Ts+TXi，其中i = 1，2, ...，N。
[0023] 上述步驟（2)的具體步驟包括：步驟21確定編碼值：根據(jù)步驟（1)分割方法得到 曲線在分割點(diǎn)還入、借出或者在站車輛數(shù)的變化趨勢(shì)，確定編碼值；步驟22確定編碼方案： 編碼的具體數(shù)值由該段曲線的變化幅度來確定，如果編碼是刻畫借出或者是還入的車輛變 化曲線，則每段車輛變化的編碼公式如下：
[0024]

【權(quán)利要求】
1. 一種公共自行車租賃點(diǎn)的車輛聚類方法，其特征在于，此方法包括以下步驟： (1) 按照時(shí)間序列建立各租賃點(diǎn)的特征曲線，并對(duì)曲線進(jìn)行特征分割，獲得多個(gè)分割 占 . (2) 租賃點(diǎn)特征曲線的編碼及量化方法： 步驟21 :確定編碼值，根據(jù)步驟（1)分割得到的特征曲線在分割點(diǎn)的車輛數(shù)的變化趨 勢(shì)，即上升或者下降，確定編碼值； 步驟22 :確定編碼方案，根據(jù)曲線描述的特征決定采用何種編碼方式； 步驟23 :曲線編碼的量化：根據(jù)步驟22中的編碼方案計(jì)算各個(gè)分割點(diǎn)的變化量：利用 公式：（時(shí)間段開始時(shí)刻的車輛數(shù)-時(shí)間段結(jié)束時(shí)間的車輛數(shù)）/該租賃點(diǎn)插槽總數(shù)量，得 出某租賃點(diǎn)一天的具體編碼值； (3) 使用相似度函數(shù)計(jì)算兩個(gè)租賃點(diǎn)的相似度： 步驟31 :確定相比較的兩個(gè)租賃點(diǎn)的編碼； 步驟32 :運(yùn)用編輯距離方法計(jì)算兩個(gè)站點(diǎn)的距離； 步驟33 :根據(jù)相似度函數(shù)計(jì)算出兩個(gè)租賃點(diǎn)的相似度，相似度函數(shù)公式：相似度= 1-編輯距離/編碼個(gè)數(shù)； (4) 對(duì)租賃點(diǎn)進(jìn)行聚類： 步驟41 :利用步驟（2)得到的所有編碼值中選擇5個(gè)編碼類型，作為各個(gè)類型的初始 中心點(diǎn)； 步驟42 :計(jì)算其余各個(gè)編碼到這5個(gè)初始中心點(diǎn)的編輯距離，分別將各個(gè)租賃點(diǎn)劃分 到編輯距離最小的初始中心點(diǎn)所在的類型中； 步驟43:計(jì)算各個(gè)類型中兩兩租賃點(diǎn)編碼之間的編輯距離，得出一個(gè)到本類型中其他 租賃點(diǎn)編輯距離最小的點(diǎn)，作為新的租賃點(diǎn)，重新計(jì)算所有的租賃點(diǎn)到新產(chǎn)生的5個(gè)中心 點(diǎn)的距離，重新劃分各個(gè)租賃點(diǎn)所屬的中點(diǎn)； 步驟44 :重復(fù)步驟43直到該過程收斂為止； 步驟45 :最后根據(jù)租賃點(diǎn)類型的特征，確定上述5個(gè)中心點(diǎn)分別屬于哪一類型。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種公共自行車租賃點(diǎn)的車輛聚類方法，其特征在于，步驟 (1)中曲線分割的具體方法為： 步驟11 :定義一天正常運(yùn)營(yíng)的開始時(shí)間為Ts，結(jié)束時(shí)間為Te ; 步驟12 :將一天中租賃點(diǎn)運(yùn)營(yíng)的時(shí)間進(jìn)行分割為N段，則每段的時(shí)間為T = (Te-Ts)/ N； 步驟13 :根據(jù)上面的時(shí)間段劃分，將曲線分割成N個(gè)點(diǎn)，這N個(gè)點(diǎn)用具體的編碼來表示 曲線在此處的變化特征，每個(gè)點(diǎn)的時(shí)間計(jì)算如下：Ti = Ts+TXi，其中i = 1，2, "·，Ν。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種公共自行車租賃點(diǎn)的車輛聚類方法，其特征在于，步 驟（2)的具體步驟包括： 步驟21確定編碼值：根據(jù)步驟（1)分割方法得到曲線在分割點(diǎn)還入、借出或者在站車 輛數(shù)的變化趨勢(shì)，確定編碼值； 步驟22確定編碼方案：編碼的具體數(shù)值由該段曲線的變化幅度來確定，如果編碼是刻 畫借出或者是還入的車輛變化曲線，則每段車輛變化的編碼公式如下：
這里，Ci為第i段的編碼并取上界，用一位表示,Bi為第i段的車輛變化總數(shù)，W為該站 點(diǎn)車位總數(shù)； 如果編碼是刻畫站點(diǎn)在站車輛數(shù)目變化，則每段車輛變化的編碼公式如下：
這里，< 為第i段借出的車輛數(shù)，為第i段還入的車輛數(shù)；在站車輛數(shù)編碼需要兩 位來表不，因?yàn)榇嬖谡?fù)值，其中負(fù)數(shù)第一位用1表不，正數(shù)第一位用O表不。
【文檔編號(hào)】G06K9/62GK104376327SQ201410616030
【公開日】2015年2月25日 申請(qǐng)日期:2014年11月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月5日
【發(fā)明者】竇萬(wàn)峰, 陸朕 申請(qǐng)人:南京師范大學(xué)