python练习:“互联网 +” 时代的出租车资源配置的数学建模(一)

摘要: 本论文聚焦于 "互联网 +" 时代出租车资源配置问题。针对不同时空出租车资源的供求匹配程度进行分析,构建相关指标体系与模型。研究各公司出租车补贴方案对缓解打车难的作用,并设计新打车软件服务平台补贴方案且验证其合理性。本研究为出租车资源配置相关决策提供依据与参考。

一、引言

出租车是城市公共交通的重要补充,打车难问题在多地尤其是高峰时段和特定区域常见。"互联网 +" 时代打车软件平台兴起并推出补贴方案,这为优化出租车资源配置带来机遇与挑战。深入研究出租车资源在不同时空的供求匹配、评估补贴方案效果及设计新方案意义重大。

二、问题分析

(一)问题 1

为分析不同时空出租车资源的供求匹配程度,需考虑时间维度(如工作日与非工作日、高峰与非高峰时段)和空间维度(如商业区、住宅区、交通枢纽等不同区域类型)下的出租车需求与供给情况。需求可通过乘客叫车订单数量、等待时长等体现,供给可由出租车空载率、在特定区域的分布数量等表征。构建综合指标来量化不同时空下的供求匹配程度,以揭示资源配置的合理性。

(二)问题 2

各公司出租车补贴方案对缓解打车难的影响复杂。补贴可能改变乘客叫车意愿和司机接单积极性,进而影响市场供需平衡。一方面,补贴可能吸引更多乘客用打车软件,增加需求;另一方面,也可能促使司机更多投入运营或改变运营区域,增加供给。需构建模型综合考虑这些因素变化,评估补贴方案对缓解打车难的实际效果。

(三)问题 3

设计新的打车软件服务平台补贴方案时,应基于提升整体资源配置效率和社会福利的目标。要考虑如何通过补贴合理引导乘客错峰出行、分散出行需求,同时激励司机在不同区域和时段均衡分布,以实现供求的更好匹配。并且需要从经济合理性、可行性以及对市场秩序的影响等多方面论证所设计方案的合理性。

三、模型假设

  1. 假设所收集的数据能真实反映出租车市场的供求情况,不存在数据偏差或虚假数据干扰。
  2. 假定在研究期间内,城市的人口分布、交通基础设施等宏观因素相对稳定,不发生重大变化影响出租车需求。
  3. 忽略天气等短期随机因素对出租车需求和供给的极端影响,认为其影响在整体数据中可平均化。
  4. 假设出租车司机和乘客均为理性经济人,在补贴政策下会基于自身利益做出决策,但决策过程符合一般市场规律。

四、模型建立与求解

(一)问题 1 模型

  1. 供求匹配指标构建
    构建一个指标来衡量不同时空出租车资源的供求匹配情况,当完全匹配时值为特定情况,表示供求完全匹配;当完全不匹配时值为另一特定情况,表示供求完全不匹配。通过对不同时空点的该指标计算,可以直观地了解出租车资源的供求匹配程度。
  2. 数据收集与处理及代码实现
    收集不同时间段(如工作日早高峰 7 - 9 点、晚高峰 17 - 19 点、非高峰时段等)和不同区域(如市中心商业区、居民区、火车站等)的出租车订单数据作为需求数据,收集出租车的 GPS 定位数据获取不同时空的出租车数量作为供给数据。以下是使用 Python 语言实现计算不同时空供求匹配指标的代码示例:

收起

python

复制代码
import pandas as pd
import numpy as np

# 假设需求数据存储在名为demand.csv的文件中,包含三列:时间、区域、需求数量
# 供给数据存储在名为supply.csv的文件中,同样包含三列:时间、区域、供给数量
demand_data = pd.read_csv('demand.csv')
supply_data = pd.read_csv('supply.csv')

# 构建供求匹配指标计算函数
def matching_index(t, x):
    """
    计算在时间t和空间位置x处的供求匹配指标值
    """
    demand = demand_data[(demand_data['时间'] == t) & (demand_data['区域'] == x)]['需求数量'].values[0]
    supply = supply_data[(supply_data['时间'] == t) & (supply_data['区域'] == x)]['供给数量'].values[0]
    return np.min([demand, supply]) / np.max([demand, supply])

# 示例:计算某个时间和区域的供求匹配指标
t_example = '工作日早高峰'
x_example = '商业区'
matching_value = matching_index(t_example, x_example)
print(f"在{t_example}的{x_example}区域,供求匹配指标值为{matching_value}")

# 若要批量计算不同时空下的匹配指标并可视化(示例简单用打印输出,可结合可视化库如seaborn绘制热力图等进一步展示)
time_list = demand_data['时间'].unique()
area_list = demand_data['区域'].unique()
for t in time_list:
    for x in area_list:
        index_value = matching_index(t, x)
        print(f"时间:{t},区域:{x},供求匹配指标值:{index_value}")
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