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논문 상세정보

서울시 공유자전거의 수요 예측 모델 개발

Development of Demand Forecasting Model for Seoul Shared Bicycle

초록

최근 전 세계 많은 도시는 교통량 및 대기오염을 감축하기 위해 공유자전거 시스템을 도입하여 운영하고 있고, 서울시에서도 2015년부터 따릉이 공유자전거 서비스를 제공하고 있다. 공유자전거의 사용이 확산됨에 따라 대여소별로 자전거의 수요는 증가하고 있으나, 제한된 예산 하에서 대여소별로 수요를 관리하기 때문에 운영 및 관리상의 어려움이 존재한다. 현재 자전거 재배치를 통해 대여소별로 수요의 변동을 해결하려고 노력하고 있으나, 불확실한 미래의 사용자 수요를 정확히 예측하는 것이 보다 근본적인 방안이다. 본 연구에서는 통계적 시계열 분석을 통해 서울시 따릉이의 수요를 예측하는 모델을 개발하고, 이를 실제 데이터를 통해 분석하고자 한다. 특히, 전기 사용량의 수요에 사용했던 Holt-Winters방법을 따릉이 수요 예측을 위해 변형하여 적용하였고, 또한 파라미터들의 변동이 실제 수요예측에 어떠한 영향을 미치는지 민감도 분석도 수행하였다.

Abstract

Recently, many cities around the world introduced and operated shared bicycle system to reduce the traffic and air pollution. Seoul also provides shared bicycle service called as "Ddareungi" since 2015. As the use of shared bicycle increases, the demand for bicycle in each station is also increasing. In addition to the restriction on budget, however, there are managerial issues due to the different demands of each station. Currently, while bicycle rebalancing is used to resolve the huge imbalance of demands among many stations, forecasting uncertain demand at the future is more important problem in practice. In this paper, we develop forecasting model for demand for Seoul shared bicycle using statistical time series analysis and apply our model to the real data. In particular, we apply Holt-Winters method which was used to forecast electricity demand, and perform sensitivity analysis on the parameters that affect on real demand forecasting.

질의응답 

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핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
공유 자전거
공유 자전거를 도입한 이유는?
전 세계 많은 도시들이 도심 내 교통량 감축 및 대기 환경 오염을 줄이기 위해 도입하여 현재 널리 활용되고 있다

공유 자전거(Shared Bicycle)는 전 세계 많은 도시들이 도심 내 교통량 감축 및 대기 환경 오염을 줄이기 위해 도입하여 현재 널리 활용되고 있다. 서울시에서도 2015년에 “따릉이”라는 이름의 공공 자전거 시스템을 도입하였고, 현재는 서울시 모든 자치구에서 쉽게 사용할 수 있도록 많이 보급되었다[1].

자전거 재배치 연구
기존의 자전거 재배치 연구들이 가지는 문제점과 대비책은?
자전거 재배치 연구들에서 공통으로 문제가 되는 것은 대여소별로 사용자의 요구, 즉 수요 데이터가 필요한데, 이는 과거 데이터를 기반으로 통계적으로 예측하는 방법이 가장 널리 사용되고 있다.

이러한 자전거 재배치 연구들에서 공통으로 문제가 되는 것은 대여소별로 사용자의 요구, 즉 수요 데이터가 필요한데, 이는 과거 데이터를 기반으로 통계적으로 예측하는 방법이 가장 널리 사용되고 있다. 본 연구는 영등포구와 마포구의 총 수요를 과거 실적을 이용하여 예측하였다.

따릉이
따릉이 도입 초기 이후에 발생하는 문제는 무엇인가?
주어진 예산의 범위 내에서 대여소별로 사용자 수요를 만족시키기 위해 충분히 자전거를 배치해야 하는 문제가 발생하고 있다.

하지만 따릉이 도입 초기에는 공유 자전거 시스템의 초기 구축 비용이 상대적으로 적으나, 사용자가 증가함에 따라 수요/공급의 불일치로 인한 시스템의 효율적 관리가 필요하게 되었다. 특히, 도입 초기에는 시스템 확산을 위해 자전거 확대 보급 및 대여소 설치에 관심을 기울였다면, 이제는 주어진 예산의 범위 내에서 대여소별로 사용자 수요를 만족시키기 위해 충분히 자전거를 배치해야 하는 문제가 발생하고 있다. 이러한 자전거 배치 문제의 전제는 신뢰할 수 있는 데이터 분석을 통한 사용자의 수요예측이 있어야 한다.

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저자의 다른 논문

참고문헌 (16)

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  2. 2. T. Raviv, M. Tzur, and I. A. Forma, "Static repositioning in a bike-sharing system: models and solution approaches," EURO Journal on Transportation and Logistics, Vol.2, No.3, pp.187-229, 2013. 
  3. 3. J. Schuijbroek, R. C. Hampshire, and W. J. van Hoeve, "Inventory rebalancing and vehicle routing in bike sharing systems," European Journal of Operational Research, Vol.257, No.3, pp.992-1004, 2017. 
  4. 4. 이상복, 임희종, 정광헌, "서울시 공공자전거 시스템 운영을 위한 효율적 관리 구역 설정," 경영과학, 제35권, 제1호, pp.55-67, 2018. 
  5. 5. M. Dell'Amico, E. Hadjicostantinou, M. Iori, and S. Novellani, "The bike sharing rebalancing problem: Mathematical formulations and benchmark instances," Omega, Vol.45, pp.7-19, 2014. 
  6. 6. O. O'Brien, J. Cheshire, and M. Batty, "Mining bicycle sharing data for generating insights into sustainable transport systems," Journal of Transport Geography, Vol.34, pp.262-273, 2014. 
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  8. 8. C. Rudloff and B. Lackner, "Modeling demand for bikesharing system," Transportation Research Record: Journal of the Transportation Research Board, Vol.2430, pp.1-11, 2014. 
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