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车位共享平台的预订控制策略研究

【摘要】:随着汽车保有量的增加,停车难问题日益严峻。在智能技术的支持下,共享车位逐渐出现在人们的视野。车位共享平台将闲置的车位资源进行整合,提供给需要停车的用户,从而实现了车位共享。共享车位的出现在一定程度上缓解了停车难问题。由于共享车位是基于车位拥有者的空闲时间所提供,因此共享车位的时间和容量均具有随机性导致车位共享平台在进行车位预订时面临了巨大的挑战。为提高车位利用率以缓解停车难,则需要保障车位共享平台的收益以促进平台可持续发展。因此,本文主要是以平台的收益最大化为目的,研究平台在面临动态和时变的供需信息时的预订控制问题。主要工作体现在以下四个方面:(1)合同供给下共享平台的预订控制策略研究。首先,文中针对平台仅面对预订顾客的情形,构建了具有替代的预订控制模型,分析了产品替代的性质。基于相关性质,设计了单周期分解算法和单产品分解算法实现了平台的预订控制,并通过数值仿真验证了算法的有效性。基于单周期分解算法研究了不同预订周期、不同预订价格对平台服务率和车位利用率的灵敏度。其次,针对平台面临预订和临时到达两类顾客的情形,构建了预订控制模型。针对预订控制模型状态变量维度较高的问题,构建了单周期分解模型和单产品分解模型,并通过对模型性质的分析证明了最优解的存在性。基于分解模型的性质,构建了三种算法。最后通过大量的数值仿真,给出了三种算法在不同参数下的有效性以及适用范围。(2)随机供给下共享平台的预订控制策略研究。针对部分用户可能临时将供给信息提供给平台的情形,研究了当平台面对随机供给和随机需求时的预订控制策略。由于供给具有随机性,因此单产品分解方法失效。为实现状态变量的降维,首先采用机会约束将随机约束转变为确定约束,并通过构建具有渐进性的边界条件实现了单产品分解;然后分析了单周期分解模型和单产品分解模型的性质,并验证了分解模型最优解的存在性;最后通过大量的数值仿真验证了分解算法在不同参数下的有效性,研究了供给的随机性对预订控制策略的影响,得到基于单产品分解的预订控制策略适用于随机供给到达率较大的情形,而基于单周期分解的预订控制策略适用于随机供给到达率较小的情形。(3)顾客延时离开时共享平台的预订控制策略研究。由于预订顾客预约后,可能会因为突发情况而不能按时离开。针对顾客可能存在延时离开的行为,首先,构建了具有延时离开行为的预订控制模型,然后基于该模型分别设计了平台可以拒绝延时需求和不可以拒绝延时需求两种情形下的预订控制策略。最后,通过大量的数值仿真验证了两种策略在不同参数下的有效性,并进一步对不同的预订价格、预订周期、延时概率对机会成本、车位服务率、平台服务率的灵敏度进行了相关分析,研究得到了延时概率对平台的预订控制策略的影响。当平台可以决策延时需求是否被接受,则延时概率的增加会使得机会成本增加,平台接受预订的意愿增加;当平台只能被动接受延时需求时,则延时概率的增加导致机会成本增加,平台接受预订的意愿将减小。(4)车位异质下共享平台的预订控制策略研究。由于共享车位是由不同的车位供给者提供,因此车位差异性较大,用不同的共享车位去满足顾客会造成顾客的效用存在差异性,即车位存在异质性。针对车位存在异质性的情形,构建了跨区域分配的随机动态规划模型,给出了跨区域分配的必要条件,并设计了单周期分配算法实现了对问题的求解。最后,通过数值仿真验证了算法的有效性。研究表明,车位异质性对预订分配策略具有显著性影响,跨区域分配显著的提高了平台服务率和车位利用率。综上,区别于传统预订控制问题的供给时间和数量确定的特点,本文首先将预订控制问题推广到了供给数量随机的预订控制问题;并进一步基于顾客具有延时行为和车位具有异质性问题进行了研究。文中所构建的模型具有普适性,可推广到其他共享平台的预订控制,如家用电器共享平台、汽车共享平台、房屋共享平台等;同时文中所构建的算法具有有效性和可实践性,当平台在面临预订决策时,可根据所设计算法实现对预订需求的控制。因此,对共享平台预订控制的研究,对于保障共享平台收益,促进共享经济健康可持续发展具有十分重要的指导意义。

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