近年来,共享单车作为一种新型的绿色交通出行工具,在我国各大城市迅猛发展。但是,运营过程中产生的“租车难,还车难”等问题严重制约着共享单车的健康发展。而共享单车调度优化理论则是解决这些问题的最直接、最主要和最常用手段。受用户租车还车活动的影响,共享单车网络中的自行车经常会分布不均衡,并且由于各种因素作用,共享单车网络中经常会出现损坏的自行车。因此,共享单车运营商需要将自行车从库存过多的站点调运至库存不足的站点,将损坏自行车回收至指定的地点进行维修,从而实现共享单车网络的再平衡。为了激励用户参与再平衡活动,本文在卡车调度模型中引入了用户参与机制,并分别提出了考虑用户参与的共享单车调配问题和考虑用户参与的共享单车回收问题。首先,为了吸引用户将自行车从库存过多的站点迁移至库存不足的站点,本文提出了一种“红包车”策略。红包车是一种能为用户提供配送任务以及红包奖励的自行车。在“红包车”策略中,库存过多站点内的部分自行车被设置成只能由用户调配的红包车,而未被设置成红包车的普通自行车仍然由卡车负责调配。问题被建模成混合整数线性规划模型,并针对问题特性设计了一种高效的混合遗传算法。实验结果表明,当站点失衡状态不严重时,鼓励用户去平衡该站点是最佳的策略。此外,为了减轻网络的不均衡程度,可以采用变小红包奖励系数使红包车数量增加的策略。其次,为了吸引用户协助回收损坏自行车,本文提出了一种“回收奖励”策略。在该策略中,部分站点被设置成回收点,用户到回收点的距离处在用户可以接受的范围之内。用户负责将那些虽然损坏但至少可以推行的自行车从分散的站点运送至回收点,卡车负责在回收点对这些损坏自行车进行集中回收。用户完成回收任务后可获得相应的奖励。问题被建模成混合整数线性规划模型,并针对问题特性设计了一种高效的混合遗传算法。数值实验结果表明,站点内损坏自行车数量的增加会导致运营商总成本增加,因此运营商应当防止损坏自行车积压过多。回收点可用容量与运营商总成本负相关,如果运营商希望尽量降低成本和提高回收效率,可以选择在回收点可用容量较多时发布回收任务。此外,本文还将共享单车从单类型扩展为多类型。这种扩展并不是简单的类型增加,而是共享单车多样性特征的增加,例如不同类型共享单车之间的调度均衡和替代使用等。针对共享单车的多样性特性,本文分别凝练出共享单车调配和回收问题和多类型共享单车调配问题。首先,为了有效利用卡车装载空间和防止卡车空载回程,以减少运营商运营成本,本文研究了可用自行车调配和损坏自行车回收之间的平衡问题。问题被建模成混合整数线性规划模型,并针对问题特性设计了一种高效的混合禁忌搜索算法。数值实验表明,对于不同的站点,增加某个站点的回收惩罚系数可以提高该站点的回收优先级。对于调配需求和回收需求都很大的站点,增加回收惩罚系数可以增加该站点损坏自行车回收量。其次,由于为了满足出行需求,用户在不同的情形下会租用不同类型的共享单车,因此本文基于用户对不同类型共享单车的需求,研究了共享单车的均衡优化和替代策略。问题被建模成混合整数线性规划模型,并针对问题特性设计了一种高效的混合禁忌搜索算法。数值实验表明,当站点内某类型库存数量和期望需求的偏差较大的时候,可以通过增加惩罚系数来实现该类型自行车在站点内的平衡。此外在调度过程中考虑不同类型自行车的需求替代,可以有效减少调度成本,并且使运营商的调运决策更加灵活。