Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/10316/100396
Title: Bike-Sharing Systems - Demand, Location and Impacts
Other Titles: Demand, Location and Impacts
Authors: Frade, Inês Daniela Cardoso Ferreira
Orientador: Ribeiro, Anabela Salgueiro Narciso
Keywords: Bike-sharing; Transportation; Optimization; Modelling; Location; Demand; Sistemas partilhados de bicicletas; Transportes; Otimização; Modelação; Localização; Procura
Issue Date: 8-Mar-2022
Project: SFRH / BD / 51586 / 2011 
Place of publication or event: Coimbra
Abstract: Mobility is a cornerstone to territorial and social development in the world. Growing technological progress, the improvement of economic and social conditions over the last years has contributed to the change in mobility patterns currently centred on the excessive use of individual motorized transport. The world is increasingly facing environmental problems caused by transport traffic. For that reason, the promotion of sustainable transport alternatives has been seen in the past few decades as one of the assets to reduce the negative externalities related to the transportation sector in urban areas. The adoption of policies contributing to a modal shift and, consequently, improve the environment and people life quality are urgent and needed. Bike-sharing systems increased their popularity consistently as transport alternatives in urban areas, and the number of bike-sharing schemes has grown significantly worldwide in recent years. These systems' success depends on their implementation design. They must be capable of answering peoples' needs, maximizing the investment benefits, as these are the first concerns of the decision-makers. This research focuses on bike-sharing system design. It intends to develop and provide strategic and practical methods and tools for transportation planners, policymakers, and investors' decision-making. The main achievements of this decision support methodology are to define the potential demand relating it with the local characteristics, to design the system in terms of location of the stations, number of bicycles, and the dimension of the relocation process, considering the maximization of potential demand and the possible investment, and to estimate the environmental impacts. As an outcome, two different approaches address the demand estimation on bike-sharing systems. The first approach provides a quick assessment adapted to local characteristics. The second methodology uses regression analysis to understand the variables that influence the demand using an existing bike-sharing system (Boston bike-sharing system). The design of the system uses an optimization model that defines the location of the bicycle stations, the fleet size, the capacity of the stations, and the number of bicycles in each station, considering an initial investment lower than the given budget. In addition, it balances the annual cost of the system and the revenue, assuming the possibility of a supplementary budget. This budget from the system provider can cover any loss resulting from the shortfall between its operating cost and the revenue from the subscription charges. Environmental impacts are estimated considering the traffic reduction resultant from a bike-sharing implementation, focused on small Particulate Matter (PM2.5). The results indicate a non-homogeneous relation between traffic reduction and emission reduction across the urban space due to the characteristics of the roads (such as street characteristics and driving conditions), achieving 12.5% of daily PM2.5 emissions in some urban roads. The work produced in this thesis provides a tool for the design implementation of bike-sharing systems and constitutes a solid starting point for planning and implementing this transport mode.
A mobilidade é um fator fundamental no desenvolvimento territorial e da sociedade. No entanto, o desenvolvimento tecnológico e a melhoria das condições económicas e sociais nos últimos anos tem contribuído para a alteração dos padrões de mobilidade, atualmente muito centrada no uso do transporte individual motorizado. O sector dos transportes é um dos principais contribuintes para os problemas ambientais atuais e, neste enquadramento, a promoção de alternativas sustentáveis ao uso do transporte individual é visto como uma das principais soluções para a redução das externalidades ambientais deste sector É assim, incontornável a necessidade de adotar políticas que contribuam para esta alteração modal e, consequentemente, melhorar o ambiente e qualidade de vida das pessoas. Os sistemas de bicicletas partilhadas são cada vez mais populares como alternativa de sustentável de transporte e o número de sistemas implementados tem aumentado, nos últimos anos, de forma significativa pelo mundo. O sucesso destes sistemas depende da forma como a sua implementação é definida, como o sistema se adapta às necessidades das populações e como se maximizam os benefícios do investimento. Estes são os principais pontos de preocupação dos decisores. Neste sentido, o trabalho de investigação apresentado foca-se na implementação dos sistemas de bicicletas partilhados. Pretende constituir uma ferramenta útil para o planeamento de transportes, decisores políticos e investidores no processo de decisão. Os principais objetivos desta ferramenta são a definição da procura potencial devidamente relacionada com as características locais, o design do sistema incluindo a localização das estações, o número de bicicletas necessário e dimensionamento do processo de relocalização, considerando a maximização da procura potencial e possível investimento, e ainda o dimensionamento dos impactos ambientais. Neste trabalho são apresentadas duas abordagens distintas à estimativa da procura de sistemas de bicicletas partilhadas: a primeira constitui uma rápida avaliação da procura que é adaptável às características do território, a segunda abordagem usa uma analise de regressão de forma a perceber as variáveis que influenciam o uso do sistema, através do estudo de um sistema já implementado (Sistema de bicicletas partilhadas de Boston). O design do sistema é definido por um modelo de otimização que define a localização das estações de bicicletas e a sua capacidade, o número de bicicletas necessário em cada estação e, consequentemente, o tamanho da frota considerando um valor inicial de investimento inferior a um orçamento definido. Adicionalmente, este modelo faz o balanço entre o custo anual do sistema e o retorno financeiro do mesmo assumindo ainda um possível investimento regular para cobrir despesas necessárias. Os impactos ambientais são estimados em função da redução de tráfego resultante da implementação do sistema de bicicletas partilhadas, focado nas partículas finas em suspensão (PM2.5). Os resultados demonstram um impacto não proporcional entre a redução de tráfego e a redução de emissões, uma vez que este impacto depende das características das ruas e das condições de circulação. Em suma, acredita-se que o trabalho desenvolvido é constitui uma ferramenta importante na implementação e design dos sistemas partilhados de bicicletas. Constitui-se como um ponto de partida no planeamento e decisão deste modo de transporte.
Description: Tese de Doutoramento em Sistemas de Transportes apresentada à Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra.
URI: http://hdl.handle.net/10316/100396
Rights: embargoedAccess
Appears in Collections:FCTUC Eng.Civil - Teses de Doutoramento
UC - Teses de Doutoramento

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