為推動節能減碳，並且滿足大眾搭乘交通工具時從「第一哩路」到「最後一哩路」之需求，各國陸續推動共享自行車系統的建設與發展，隨著時間推移共享自行車系統逐漸完善並且持續擴大服務範圍，促進使用人數持續攀升，但同時也導致有樁式共享自行車系統的租賃站發生缺車與缺位的問題，此問題可能會導致服務體驗下降而流失使用者。因此本研究使用作業研究方法，以法國巴黎的有樁式共享自行車系統Vélib'實行的激勵機制解決方案為基礎，給予於缺車站點租借自行車或是於缺位站點還自行的使用者回饋點數，探討在台灣的有樁式共享自行車系統YouBike實行人工運補結合激勵機制，是否能有效解決缺車與缺位的問題，同時降低企業的人工運補成本，並且提升使用者服務品質。

本研究提出兩個階段的作業研究模型，第一階段的模型考慮極端情況，比較完全使用人工運補與完全使用激勵機制運補的成本差異，目的是驗證使用激勵機制是否能有效降低單純以人工運補的成本；第二階段的模型將人工運補與激勵機制運補視為增補自行車和搬移自行車的供給方，以滿足各區域租賃站的需求，在分別給定人工運補與激勵機制運補特定成本的前提下，求出當下最佳的運補任務配置。

在激勵機制運補成本低於人工運補的前提下，第一階段模型研究結果顯示，人工運補結合激勵機制運補可以有效降低運補成本，且在使用率較大的區域能節省較多成本。第二階段的模型研究結果顯示，營運商採用激勵機制結合人工的運補方式必須依照某項或多項指標進行「成本分級」，否則模型的結果只會選擇成本較低的運補路徑進行運補，不會改善人工運補與激勵機制運補的任務配置。

The bike-sharing systems have became more and more efficient and continue to expand the scope of services conduce to the continuous increase in the number of users, but at the same time, it has also caused the problem of lack of bikes and parking spaces in rental stations. This problem may lead to a decline in quality of service and loss of users. Therefore, this study uses the operation research method, based on the incentive mechanism solution implemented by the bike-sharing system Vélib' in Paris, that give feedback points to users who rent bicycles at shortage of a parking space station or return bicycles at a shortage of bicycles station, to study whether the bike-sharing system YouBike in Taiwan implements an incentive mechanism whether it can effectively solve the problems of lack of bikes and parking spaces, reducing the replenishment cost and improving the quality of user services.

This study proposes a two-stage operation research model. The first-stage model considers extreme conditions, that compares the cost difference between the full use of manual replenishment mechanism and the full use of the incentive mechanism, the purpose is to verify whether the use of the incentive mechanism can effectively reduce the replenishment cost. The second-stage of the model regards manual replenishment and the incentive mechanism as the supplier of bikes replenishment to satisfy the needs of the rental stations in each region. Under the premise of a specific cost that are given separately, the model will find the best replenishment task configuration.

Under the premise that the cost of replenishment of the incentive mechanism is lower than that of manual replenishment mechanism, the result of the first stage model shows that the mixed replenishment mechanism can reduce the replenishment costs, and reduce more costs in areas with high utilization. The result of the second stage model shows that the operator of bike-sharing system must carry out "cost classification" according to the indicator when using an incentive mechanism combined with manual replenishment mechanism, otherwise the results of the model will only choose the way with lower cost, and will not improve the task configuration.

論文審定書 i
摘要 ii
Abstract iii
圖目錄 vii
表目錄 viii
第一章 緒論 1
1.1 研究背景 1
1.2 研究動機 2
1.3 研究目的 4
1.4 研究架構 4
第二章 文獻探討 5
2.1 國內外共享自行車系統案例 5
2.1.1 荷蘭 5
2.1.2 台灣 5
2.1.3 法國 6
2.2 缺車與缺位問題 7
2.3 缺車與缺位解決方案 8
2.4作業研究模型 10
2.5文獻回顧總結 11
第三章 研究方法 13
3.1、人工運補與激勵機制運作流程 14
3.2、建構空間網路 15
3.3、研究模型 16
3.3.1 第一階段 16
3.3.2 第二階段 17
第四章 研究結果 19
4.1、數據佐證 19
4.1.1 研究工具 19
4.1.2 資料蒐集 19
4.1.3 資料集內容 19
4.2、研究結果 20
4.2.1 第一階段模型 20
4.2.2 第二階段模型 23
第五章 結論與建議 30
5.1、研究限制 30
5.2、結論 30
5.3、建議 31
參考文獻 33
附錄 35
附錄一、區域編號對照表 35
附錄二、人工運補結合激勵機制詳細流程圖 36
附錄三、資料蒐集Python程式 39

圖目錄
圖 3 1、人工運補結合激勵機制流程圖 14
圖3-2 空間網路示例 16
圖4-1、極端情況運補方式成本差異圖 21
圖4-2、成本差異地區範例 23
圖4-3、第二階段模型參數配置示意圖 26

表目錄
表1 1、Vélib'激勵機制方案 3
表2-1、Vélib'租借方案表 6
表2-2、營運狀態與內容描述 8
表2-3、各國共享自行車及論文提出之激勵機制 10
表4-1、人工運補成本為0、5、10時與激勵機制成本為5時的差異表 22
表4-2、任務分配表(人工成本=(7,7)；激勵機制成本=(6,5)) (單位:輛) 25
表4-3、分配任務表(人工成本=(7,4)；激勵機制成本=(6,5)) (單位:輛) 25
表4-4、狀態發生機率表(依缺車狀態排序) 28
表4-5、成本分級結果表(單位:輛) 29

中文文獻
1. 鍾智林、李舒媛（2018），以悠遊卡大數據初探YouBike租賃及轉乘捷運行為，都市交通，33（1），16-36。https://dx.doi.org/doi:10.6383/JCIT.201809_30(2).0002
2. 呂千慈、鍾易詩、馮正民（2018），環境空間與站點數對公共自行車租借量之影響分析，運輸學刊，30（2），113-137。https://dx.doi.org/10.6383/JCIT.201809_30(2).0002
3. 周荻傑（2012），應用地理知悉與車輛途程技術之公用自行車調度系統，逢甲大學資訊電機工程碩士在職專班論文。
4. 林緯帆（2013），探討激勵機制設計對多站點自行車租賃服務系統的影響，國立屏東科技大學工業管理系研究所碩士論文。https://dx.doi.org/10.6346/NPUST.2013.00062
5. 黃晏珊（2015），臺北市公共自行車系統營運特性分析，淡江大學運輸管理學系運輸科學碩士班碩士論文。https://dx.doi.org/10.6846/TKU.2015.00456
6. 蔡育盛（2012），運用基因演算法於單車租賃供需運補問題之研究，國立屏東科技大學工業管理系碩士論文。
7. 鍾智林、簡佑勳（2014），公共自行車時空分析法之構建與營運策略改善－以臺北微笑自行車為例，都市交通，29（1），1-10。

英文文獻
1. Singla,A.,Santoni,M.,Bartók,G.,Mukerji,P.,Meenen,M.,& Krause,A.(2015).Incentivizing Users for Balancing Bike Sharing Systems. AAAI'15: Proceedings of the Twenty-Ninth AAAI Conference on Artificial IntelligenceJanuary,723–729
2. Croci,E.,& Rossi,D.(2014).Optimizing the position of bike sharing stations.The Milan case. SSRN Electronic Journal. http://dx.doi.org/10.2139/ssrn.2461179
3. Froehlich,J.,Neumann,J.,& Oliver,N.(2009).Sensing and predicting the pulse of the city through shared bicycling. IJCAI'09: Proceedings of the 21st international jont conference on Artifical intelligence, 1420–1426
4. Lu,M.,Chen,Z.,& Shen,S.(2018).Optimizing the Profitability and Quality of Service in Carshare Systems under Demand Uncertainty.Manufacturing & Service Operations Management,20(2),162-180.https://doi.org/10.1287/msom.2017.0644
5. Brien,O.O.,Cheshire,J.,& Batty,M.(2014).Mining bicycle sharing data for generating insights into sustainable transport systems.Journal of Transport Geography,34,262-273. https://doi.org/10.1016/j.jtrangeo.2013.06.007
6. Borgnat,P.,Abry,P.,Flandrin,P.,Robardet,C.,Rouquier,j.,& Fleury,E.(2011).Shared Bicycles in a City: A Signal Processing and Data Analysis Perspective.Advances in Complex Systems,World Scientific,14(3),415-438. https://doi.org/10.1142/S0219525911002950
7. Vogel,P.,Mattfeld,D.C.(2011).Strategic and Operational Planning of Bike-Sharing Systems by Data Mining - A Case Study. ICCL 2011: Computational Logistics,127-141.https://doi.org/10.1007/978-3-642-24264-9_10
8. Shaheen,S.A.,Guzman,S.,& Zhang,H.(2010).Bikesharing in Europe,the Americas,and Asia:Past,Present,and Future.Transportation Research Record: Journal of the Transportation Research Board,1,159-167. https://doi.org/10.3141/2143-20
9. Litman,T.(2015).Evaluating Carsharing Benefit.Transportation Research Record:Journal of the Transportation Research Board,1,31-35. https://doi.org/10.3141/1702-04
10. Yang,Z.,Hu,J.,Shu,Y.,Cheng,P.,Chen,J.,& Moscibroda,T.(2016).Mobility Modeling and Prediction in Bike-Sharing Systems.IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems,20(12),4488-4499. https://doi.org/10.1145/2906388.2906408