Dynamic virtual bicycle-sharing system stations location framework – A GIS-MCDM approach

12/12/2022

Bike-Sharing Systems (BSS) are important for achieving urban transportation sustainability goals. A comprehensive literature review was conducted on two BSS typologies, Station-based (SBSS) and Dock-less (DBSS), respectively, to understand their functionality and identify their main problems and improvement opportunities. For the case of SBSS, one of the critical problems was the unbalance of bicycle inventory, when empty or full stations prevent normal usage and induce dissatisfaction in users. On the other hand, in DBSS, parking disarray harms the city environment. To minimize the two mentioned problems, a combination of both systems, named "Mixed eBike Sharing System" (MeBSS), is proposed in this study under the concept of "dynamic virtual station" (DVS). Unbalanced stations in SBSS and incorrect bicycle parking in DBSS require improving the system's operation. For instance, increase the number of stations and parking locations, better location of those facilities, and incorporate the analysis of historical transaction data patterns of station or parking location. Multi-criteria decision-making (MCDM) techniques and geographical information systems (GIS) analysis were used in the case study of Lisbon's BSS, Gira, to propose and rank locations for DVSs, and to improve it through the adaptation to a MeBSS. A total of 45 suggested locations in Lisbon were proposed based on Gira transaction data and other criteria identified in the literature as relevant and ranked with the TOPSIS technique. The study concludes that a hybrid approach like the proposed MeBSS would improve the system's functionality. The combined MCDM-GIS methodology can provide valuable locations for its expansion. A set of general guidelines is included to assist the design of SBSS expansion or adaptation to MeBSSs. Os Sistemas de Bicicletas Partilhadas (BSS) são de grande importância para alcançar os objetivos de sustentabilidade em transporte urbano. Foi realizada uma extensa revisão de literatura sobre duas tipologias de BSS, nomeadamente, o BSS com estações fixas (SBSS) e sem estações (DBSS), de modo a compreender a sua funcionalidade e identificar os seus problemas e oportunidades de melhoria. Para o caso dos SBSS, um dos mais importantes problemas identificados foi o desequilíbrio do número de bicicletas entre estações vazias e cheias, que impedem o uso regular e causam insatisfação nos utilizadores. Por outro lado, nos DBSS, o estacionamento desorganizado tem um impacto negativo no ambiente urbano. Para minimizar os dois problemas referidos, uma combinação de ambas as tipologias designada “Sistema Misto de Partilha de Bicicletas Elétricas” (MeBSS) é proposta, alicerçada no conceito de “estações virtuais dinâmicas” (DVS). A ocorrência de estações em desequilíbrio nos SBSS e o estacionamento incorreto nos DBSS sugere que o número insuficiente de estações e locais de estacionamento, a localização desadequada destes equipamentos, e a não consideração dos padrões nas transações anteriores na análise de locais para estacionamento são importantes para a melhoria da operação dos sistemas. Uma combinação de técnicas de decisão multicritério (MCDM) e análise com sistemas de informação geográfica (SIG) foi usada para o caso de estudo do BSS de Lisboa, Gira, para propor e ordenar locais para DVSs, com o objetivo de o melhorar pela adaptação a um MeBSS. Um total de 45 locais em Lisboa foi sugerido tendo por base dados de transações do Gira e outros critérios identificados como relevantes na literatura, e ordenados pela técnica TOPSIS. O estudo conclui que uma abordagem híbrida como a do proposto MeBSS pode apresentar melhorias à funcionalidade do sistema, e que a metodologia combinada MCDM-GIS permite obter locais com valor para a sua expansão. Um conjunto de linhas orientadoras é incluída para apoiar o desenho de expansões dos SBSSs ou a adaptação a MeBSSs.

Authors in the community:

• 

  M

  Mohammad Sadegh Bahadori

  ist188531

Supervisors of this institution:

• 

  F

  Filipe Manuel Mercier Vilaça e Moura

  ist14188

• 

  A

  Alexandre Bacelar Gonçalves

  ist13663

101540523

Doutoramento em Sistemas de Transportes

civil-engineering - Civil engineering

Keywords

• Bike-Sharing System (BSS)
• Geographic information system (GIS)
• MCDMAHP
• Site selection
• Dynamic Virtual Station (DVS)
• Sistemas de Bicicletas Partilhadas (BSS)
• Sistemas de Informação Geográfica (GIS)
• Decisão Multicritério (MCDM)
• Seleção de locais
• Estações Virtuais Dinâmicas (DVS)

eng - English

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