近年来，随着全球城市化和工业的快速发展，气候变暖现象加剧，国际社会对气候变化和城市机动化的日益关注，共享单车凭借它低碳环保、操作便捷、有益身体健康等优点，已经在全世界很多地区和城市普及。共享单车不仅能为城市居民提供一种环保的出行方式，缓解了交通拥堵，还在“最后一公里”问题上与其他出行方式如地铁、公交等形成了良好的接驳作用。但是，用户的不规范行为和站点间的需求不平衡会影响用户正常的借还使用，大大降低了系统的运营效率，若不加以解决甚至会阻塞了原本的道路系统。这种不平衡的现象的根本原因是缺少高效的站点方案，因此，对共享单车站点均衡问题的研究具有十分重要的理论和实际意义。
　　本文以共享单车站点借还需求预测及再平衡方法为切入点，建立了共享单车系统网络动态模型，提出了共享单车网络构建方法，对共享单车站点车数影响特征进行了定量分析，基于历史数据分析了用户和站点的使用和需求特征，提出了共享单车站点借还需求预测模型，提出了基于系统运行效率最大化的模型预测控制站点再平衡算法设计，最后进行了仿真和实验验证。
　　论文的主要工作如下：
　　①从大数据的角度对用户和站点的使用特征进行了分析，总结共享单车用户的使用规律及共享单车系统站点不均衡的原因，根据用户出行规律基于时间序列预测模型，根据用户的出行规律对共享单车站点借还需求预测进行了预测，解决了因用户的借还操作对再平衡过程产生的干扰问题。
　　②提出了共享单车网络构建原则，基于图网络理论建立了共享单车网络动态模型，把共享单车系统均衡问题抽象为一种网络均衡问题，将用户借还操作视为网络均衡过程中的扰动，提出了再平衡过程中的多目标共享单车系统运行效率，包括站点均衡指标以及再平衡成本，把共享单车网络均衡问题转化成系统运行效率最优化问题来求解。
　　③针对共享单车系统离散、多约束、非线性、强干扰、随机性强等特性，以多目标共享单车系统运行效率最大化为目标，提出了一种基于站点借还需求预测的共享单车系统站点再平衡模型预测控制算法，且理论证明了本文提出的均衡方法的收敛性和稳定性。在不同规模和不同连接方式的理想和实际网络中进行求解测试，验证了模型和算法的有效性。