南开本科生数学模型算出公共自行车点位图

随着城市的不断扩张，交通拥堵、环境污染等“城市病”日益凸显。低碳出行模式备受人们倡导，其中发展可租赁公共自行车的呼声越来越高。然而，人们选择自行车出行的心理诉求有哪些？一个城市到底需要多少辆公共自行车？这些自行车要摆放在哪些点位呢？近日，南开大学的一群本科生横跨软件、经济和数学三大专业建立起了一个数学模型，准确计算出了南开区公共自行车的点位图。

刘健毓是南开大学数学学院大三学生。作为项目负责人她向记者展示了一张天津市南开区公共自行车分布的点位图。“北起鞍山道、东至卫津路，南以复康路为界，西至红旗路。在这个区域内，一共需要分布7个放置点、227辆自行车和433个车桩。”刘健毓说。同时，记者看到，与以往每个点位投放固定自行车数量不同，刘健毓团队绘出的点位图上，每个点投放的自行车数量从7辆到45辆不等。

“这些都是精确算出来的，这样的配置既可以满足周边人群的出行需求，又可以实现自行车利用效率的最大化。”刘健毓说。

刘健毓告诉记者，在天津生活的这几年明显感觉一到上下班高峰时段，无论是乘坐私家车还是乘坐公交、地铁、出租车等公共交通工具，都不如骑自行车来得方便。“今年冬天的雾霾持续时间之久、范围之大，特别是汽车对雾霾污染的贡献率之高都是让我们觉得，发展公共自行车很有必要。”刘健毓说。于是，她便联合学校软件、经济和数学三个院的同学一同报名参加了南开大学支持本科生创新实践的“百项工程”。

团队中经济学院的学生开展了针对天津市民出行的问卷调查。数据显示，乘坐公交、地铁、出租车出行的市民占54%，自行车出行的市民占16%。超过90%的受访者表示愿意选择公共自行车出行，其中47%的市民意愿强烈。在使用目的方面，绝大多数人表示为了解决地铁“最后一公里”的困境。在对天津市公交公司进行调研后，她们了解到目前投入运营的公交车几乎全部处于满负荷运转状态，发展公共自行车十分必要。

“通过调查我们还发现，人们普遍会选择短距离使用公共自行车。半数以上的市民选择350米到500米左右的距离使用公共自行车。”刘健毓说。

在充分调研的基础上，刘健毓和她的团队展开的数据分析和数学建模工作。按照每个小区域都有一个租赁点，租赁点服务半径在300至500之间的原则，将研究区域划分为11个小区。并利用TransCAD软件，建立车流量现状OD模型、现阶段小区的抗拒矩阵和预测未来小区交通量的产生量和吸引量，运用重力模型对未来年份各小区的出行分布即OD交通量进行预测。再得出自行车出行的分担率，最后引入“周转率”的概念得出每个租赁点的停车桩数据。

这个模型充分考虑了每天不同时段、不同功能区（学校、医院、居民区、商业区）、车道数量、车速以及区域内居民人数等变量。“只要是相对独立的区域，只需获取这些变量数据，输入模型之后就可以得到准确的车辆数、车桩树和点位分布图。”刘健毓说。

为了验证这个模型的科学性，她们将已经成熟发展公共自行车系统的温州市鹿城的数据引入模型进行验算，结果显示出的点位图与实际鹿城现有的点位分布几乎完全符合。这让刘健毓和她的队友十分兴奋。

目前，刘健毓团队已经着手起草给天津市政府的建议书，准备将自己的科研成果投入实际应用，为改善天津的交通状况和污染治理贡献一份力量。“如果可能的话，我们还想为南开大学新校区设计一个模型，将绿色出行方式引入美丽的新南开。”刘健毓说。

（通讯员吴军辉郑睿）