本文是一篇物流论文，本文从共享电动汽车企业的角度出发，通过对共享电动汽车双主体调度的轻量运作模式的界定与特点分析，梳理出新模式下共享电动汽车选址与调度联合优化问题需要考虑充电调度、用户站点选择行为、价格激励策略的影响，并以此为切入点研究了轻量模式下共享电动汽车站点选址与双主体调度联合优化问题。
1 绪论
1.1 研究背景
目前中国共享出行的覆盖领域呈现多样化，可选的共享交通工具种类包括自行车、电单车、汽车。对于旅游和商务的需求，共享自行车以及电单车在舒适性方面不及共享汽车，且难以支持远距离出行，因此对于共享汽车的需求逐渐增加。据艾媒咨询（iiMedia Research）发布的《2021年上半年中国共享出行发展专题研究报告》显示，近年来汽车租赁市场保持高速增长，2017年增长率达到32.6%。尽管随着市场的成熟，增速逐渐放缓，但共享汽车仍保持着增长的趋势，共享汽车行业市场规模在2020年突破1000亿元[1]。
在当前我国汽车驾驶人数量远超汽车保有量的情形下来看，共享汽车的市场规模仍有较大发展空间。根据智研咨询数据显示，2020年我国驾驶汽车的人有4.18亿，但汽车保有量仅为2.81亿辆，据此估算每10位汽车驾驶人仅拥有不到7辆汽车，因此庞大的驾驶需求将激活共享汽车行业的增长[2]。
1.2 国内外研究现状
1.2.1 共享汽车站点选址问题研究现状
根据是否自建站点，共享汽车的运作模式可以分为重资产模式和轻量模式。因此，对于共享汽车站点选址的研究，本文将从重资产模式下共享汽车站点选址研究和轻量模式下共享汽车站点选址研究两个方面对文献进行分类综述。
（1）重资产模式下共享汽车站点选址研究现状
根据车辆类型的不同，共享汽车可分为燃油型共享汽车、共享电动汽车。燃油型共享汽车与共享电动汽车站点选址问题有相似之处，可为本文提供一定的参考价值。因此，对于重资产模式下共享汽车站点选址问题，本文将从重资产模式下燃油型共享汽车站点选址、重资产模式下共享电动汽车站点选址两个方面对文献进行分类综述。
1）重资产模式下燃油型共享汽车站点选址研究现状
王丽敏针对共享汽车领域展开了初步的理论探索，采用模糊评价方法对备选站点进行评价，从而得到最优的共享汽车选址方案[5]。Xiong Xiao等构建共享汽车选址指标体系，通过模糊层次分析法对选址指标进行评价，得出选址的指标权重和结论：站点选址需要同时考虑现在有的站点位置，并且需要从社会经济效益的角度出发继续对共享汽车选址的研究[6]。Muhammet等利用区间模糊集合方法，并且同时考虑了加权聚合和共享汽车产品评估，最后结合实际案例通过隶属度函数验证了方法的可行性[7]。Liu等通过近邻传播算法（Affinity Propagation），并且同时考虑了交通数据挖掘对共享汽车选址的影响，对城市共享汽车的选址展开研究，最终得出结论证明共享汽车选址有必要考虑对交通数据进行挖掘[8]。
2 理论基础
2.1 共享电动汽车相关理论
2.1.1 基于站点式的单向共享电动汽车系统的概念及其运作模式
共享电动汽车系统可分为基于站点式的单向共享电动汽车系统、基于站点式的双向共享电动汽车系统[43]和自由流动式的共享电动汽车系统[51][52]。在本文的研究中，共享电动汽车系统为基于站点式的单向共享电动汽车系统。
（1）基于站点式的单向共享电动汽车系统的概念
基于站点式的单向共享电动汽车系统是一种需要用户在指定的站点处进行租车与还车操作，还车站点可以与租车站点不同，用户可以通过共享电动汽车企业的APP预约用车，收费模式通常采取按单收费的电动汽车租赁服务系统，是汽车共享服务系统的一种[15]。
（2）基于站点式的单向共享电动汽车系统下的运作模式
根据是否自建站点，基于站点式的单向共享电动汽车系统下的运作模式可以分为重资产运作模式和轻量运作模式；而根据采取的调度策略的不同，可进一步分为基于运营商调度的重资产运作模式、基于用户调度的重资产运作模式和双主体调度的重资产运作模式，基于运营商调度的轻量运作模式、基于用户调度的轻量运作模式和双主体调度的轻量运作模式[21]，具体总结如下表2-1所示。
2.2 站点选址与车辆调度联合优化问题相关理论
2.2.1站点选址与车辆调度联合优化问题概述
共享电动汽车的站点选址问题是通过建立目标优化模型或者评价指标模型对站点选址直接研究，并且求解优化模型多采用启发式算法[3]；共享电动汽车调度的研究主要是针对站点间车辆不平衡的问题，以调度成本最低或者总收益最大为目标建立仿真模型或者整数规划模型，实现共享电动汽车系统内车辆平衡[54]。共享电动汽车的站点选址与车辆调度联合优化问题是指在已知需求预测结果的基础上，在一定约束条件的前提下，以总成本最低或用户出行成本最低或企业利润最大化为总目标，以确定共享电动汽车站点的位置、各站点车位数、各站点车辆投放规模以及车辆调度任务的安排，从而合理规划共享电动汽车系统。
3 轻量模式下共享电动汽车站点选址与双主体调度问题相关分析 .. 17
3.1 双主体调度的轻量运作模式界定与特点分析 ............... 17
3.1.1 模式的界定 ............................ 17
3.1.2 模式的特点分析 ................................ 20
4 轻量模式下共享电动汽车站点选址与双主体调度联合优化模型的构建与求解 ............... 32
4.1 问题描述与建模说明 ................................ 32
4.1.1 问题描述 ........................................... 32
4.1.2 建模说明 ....................................... 32
5 算例分析 ..................................... 47
5.1 算例背景及基础数据 ................................ 47
5.1.1 算例背景 ........................... 47
5.1.2 基础数据 .............................. 47
5 算例分析
5.1 算例背景及基础数据
5.1.1 算例背景
由于目前对于共享电动汽车站点选址与车辆调度联合优化问题的研究较少，还没有专门基于共享电动汽车特征的实际统计数据或者有效的算例集，所以为了对模型的可行性进行验证，本文结合实际的共享电动汽车运营场景，以及实际的共享电动汽车站点运营情况，自主设计共享电动汽车的模拟算例集。由于在进行站点选址与车辆调度时涉及时间维度，且在模型构建时又涉及到了车辆的多个状态而增加了状态维度，模型的变量规模大幅度增长。因此在本章中，以G共享电动汽车企业为例，选取其部分站点信息作为本章的输入数据，设置小规模算例作为主要分析依据。
5.1.2 基础数据
（1）备选站点位置信息
由于共享汽车站点的位置选择受到多种因素影响，自行设计备选站点的位置数据无法保证数据的合理性，所以选取G企业实际的站点信息作为备选站点位置数据。该企业均为与停车场合作租赁的站点建设方式，所以停车场信息即为备选站点信息。以G企业在北京市主城区部分区域的站点进行研究，研究区域的经度范围为116.35。E至116.52。E，研究区域的纬度范围为39.75。N至40.00。N，在该范围内共享电动汽车的站点较为集中。
通过百度地图开放平台API 对上述研究区域内的站点数据进行获取，利用PyCharm软件处理获取的站点位置相关信息，最终选取该公司在研究区域设置的10个站点作为备选站点，各站点的经纬度以及可提供的最大车位数信息具体如表5-1所示。
6 总结与展望
6.1 论文总结
近年来，我国共享电动汽车行业发展态势良好。在城市土地资源紧张导致自建站点困难、运营过程中调度成本过高的现实困境下，双主体调度的轻量运作模式应运而生，并成为共享电动汽车行业的主流运作模式。在该模式下，单独研究选址或者调度都难以从根本上解决企业的现实问题，因此将站点选址与车辆调度联合进行研究对于该模式下共享电动汽车企业的发展来说显得尤为重要。在此背景下，本文从共享电动汽车企业的角度出发，通过对共享电动汽车双主体调度的轻量运作模式的界定与特点分析，梳理出新模式下共享电动汽车选址与调度联合优化问题需要考虑充电调度、用户站点选择行为、价格激励策略的影响，并以此为切入点研究了轻量模式下共享电动汽车站点选址与双主体调度联合优化问题。
本文考虑到充电调度、用户取车站点选择行为和价格激励策略对选址与调度联合优化问题的影响，以基于站点式的单向共享电动汽车系统为研究对象，从共享电动汽车企业的角度出发，对共享电动车汽车站点选址与车辆调度联合优化问题进行分析和研究，构建了以共享电动汽车企业利润最大化为目标函数，以车辆流动相关约束、停车位相关约束、需求相关约束、充电相关约束、站点状态相关约束以及用户选择相关约束为约束条件的轻量模式下共享电动汽车站点选址与双主体调度联合优化模型，通过此模型探究考虑上述条件下的共享电动汽车站点选址与车辆调度联合优化问题。
本文以G共享电动汽车企业在北京市主城区的部分站点信息作为算例数据，利用PyCharm软件对轻量模式下共享电动汽车站点选址与双主体调度联合优化模型进行求解，得到了该模型最优的选址与调度方案，并且可以有效降低运营期间站点车辆供需的不平衡，验证了模型和算法的可行性与有效性。同时，通过改变共享电动汽车企业选择的车辆续航里程和优惠站点的价格折扣系数两个参数进行敏感性分析，得出两个参数均会影响共享电动汽车企业最优利润值的结论。
参考文献（略）