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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:楊瑞宇
研究生(外文):Ruei-Yu Yang
論文名稱:穩健公共自行車租用系統車輛配置模式
論文名稱(外文):Robust Vehicle Allocation Models for Public-Bike Sharing Systems
指導教授:盧宗成盧宗成引用關係
指導教授(外文):Chung-Cheng Lu
口試委員:蘇昭銘王晉元吳建文
口試委員(外文):Jau-Ming SuJin-Yuan WangChien-Wen Wu
口試日期:2012-06-28
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺北科技大學
系所名稱:資訊與運籌管理研究所
學門:商業及管理學門
學類:財務金融學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2012
畢業學年度:100
語文別:中文
論文頁數:73
中文關鍵詞:公共自行車租賃穩健最佳化數學規劃時空網路車輛配置
外文關鍵詞:Public-bike sharingRobust optimizationMathematical programmingTime-space networkVehicle allocation
相關次數:
  • 被引用被引用:20
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本研究以公共自行車租賃系統營運業者立場,在最小化總營運成本的目標下,建構數學規劃模式,求解每日營運前各租賃站應配置之自行車輛數。於研究中首先以時空網路(Time Space Network)描述系統中自行車流動,構建確定性車輛配置模式(Deterministic Vehicle Allocation Model),接著考慮需求不確定情況,以穩健最佳化(Robust Optimization, RO)之技巧,建構穩健車輛配置模式(Robust Vehicle Allocation Model),並延伸考量租賃站自行車輛不足導致顧客流失之情況。本研究根據新北市自行車租賃系統營運數據產生測試範例,利用GAMS的MINOS求解器進行模式求解,並分析購車成本、維護成本、調度成本、車輛租賃站滯留、車輛不足對於求解結果之影響。研究結果可提供業者於自行車租賃系統每日營運前各租賃站車輛配置之參考。此外,本研究探討穩健價格(Robust Price)與避險值(Hedge Value)兩個指標,以瞭解追求穩健解對於原模式最佳解之影響,與穩健解在不確定需求情境下的效益。

This study develops mathematical programming models to determine optimal daily allocation of bicycles to rental stations of a public-bike sharing system. The objective is to minimize the total cost of the system operator. Firstly, a time-space network is built to describe bike flows of the system. A deterministic bike allocation model that considers average historical demand is established based on the time-space network and then is extended to allow customer loss due to insufficient capacities at stations. Moreover, a Robust Optimization technique is adopted to address uncertain demands faced by rental stations and to develop a robust bike allocation model. A set of numerical experiments was conducted based on the New Taipei City’s public-bicycle sharing system to demonstrate the applicability and performance of the proposed models. Problem instances were solved by GAMS’s MINOS solver for the optimal bicycle allocation. The study also analyzed the impact of various cost parameters on the solutions. The findings can provide the operator insights in the daily operation of the public-bicycle rental system. In addition, this study explores two performance indicators, namely Robust Price and Hedge value, in order to understand the tradeoff between robustness and optimality and the benefit of applying robust solutions relative to nominal optimal solutions in uncertain demand situations.

摘要 i
ABSTRACT ii
誌謝 iii
目 錄 iv
表目錄 vi
圖目錄 vii
第一章 緒論 1
1.1 研究動機與目的 1
1.2 研究概述 3
1.3 研究方法與流程 4
第二章 文獻回顧 6
2.1 國內外自行車租賃發展現況 6
2.1.1 荷蘭阿姆斯特丹(Amsterdam) 6
2.1.2 美國波特蘭(Portland) 8
2.1.3 日本東京都 9
2.1.4 國內公共自行車租借系統 12
2.1.5 國內公共自行車租賃營運現況 15
2.2 自行車相關研究文獻 16
2.3 時空網路相關文獻 18
2.4 穩健最佳化應用相關文獻 18
2.4.1 Robust Optimization (RO) 18
2.4.2 Robust Counterpart Optimization (RCO) 19
2.5 小結 23
第三章 模式構建 24
3.1 自行車流時空網路 24
3.2 自行車租賃系統車輛配置模式 28
3.3 考慮車輛不足導致顧客流失之自行車輛配置模式 29
3.4 穩健自行車租賃系統車輛配置模式 33
3.4.1 不確定需求集合定義 34
3.4.2 穩健最佳化模式 35
第四章 範例測試 37
4.1 實驗設計 37
4.1.1 自行車租賃系統資料 37
4.1.2 需求歷史資料 38
4.1.3 模式輸出入資料與求解環境設定 42
4.2 自行車租賃系統車輛配置模式測式結果與分析 42
4.2.1 確定性需求下模式測式結果 43
4.2.2 不確定性需求下模式測式結果 45
4.2.3 模式敏感度分析 50
4.3 考慮車輛不足導致顧客流失之自行車輛配置模式測式結果與分析 53
4.3.1 確定性需求下模式測式結果 54
4.3.2 不確定性需求下模式測式結果 56
4.3.3 模式敏感度分析 61
4.4 穩健最佳化模式績效衡量指標 66
第五章 結論與建議 69
5.1 結論 69
5.2 未來研究方向建議 70
參考文獻 71

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