The growing popularity of bike-sharing systems around the world has motivated recent attention to models and algorithms for their effective operation. Most of this literature focuses on their daily operation for managing asymmetric demand. In this work, we consider the more strategic question of how to (re-)allocate dock-capacity in such systems. We develop mathematical formulations for variations of this problem (either for service performance over the course of one day or for a long-run-average) and exhibit discrete convex properties in associated optimization problems. This allows us to design a practically fast polynomial-time allocation algorithm to compute an optimal solution for this problem, which can also handle practically motivated constraints, such as a limit on the number of docks moved in the system. We apply our algorithm to data sets from Boston, New York City, and Chicago to investigate how different dock allocations can yield better service in these systems. Recommendations based on our analysis have led to changes in the system design in Chicago and New York City. Beyond optimizing for improved quality of service through better allocations, our results also provide a metric to compare the impact of strategically reallocating docks and the rebalancing of bikes.


翻译:世界各地的自行车共享系统越来越受欢迎,这促使人们最近关注其有效运作的模式和算法。这些文献大多侧重于其管理不对称需求的日常运作。在这项工作中,我们考虑了如何(重新)分配这类系统中的码头能力这一更具战略意义的问题。我们为这一问题的变化开发了数学配方(无论是在一天的服务性能方面,还是长期平均而言),并展示了相关优化问题的离散 convex特性。这使我们能够设计出一种近乎快速的多元时间分配算法,以计算这一问题的最佳解决办法,这种算法还可以处理实际驱动的限制,例如限制在系统中移动的码头数量。我们用我们的算法来调查波士顿、纽约市和芝加哥的数据集如何在这些系统中产生更好的服务。根据我们的分析提出的建议导致芝加哥和纽约市的系统设计发生变化。除了通过更好的分配优化服务质量之外,我们的结果还提供了一个衡量标准,以比较战略再分配码头和自行车再平衡的影响。

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