基于有效通路的客運(yùn)通道交通方式劃分預(yù)測(cè)方法

張子陽

（重慶交通大學(xué)交通運(yùn)輸學(xué)院，中國(guó) 重慶400074）

本文提出了基于有效通路的客運(yùn)通道交通方式劃分預(yù)測(cè)方法，認(rèn)為出行者在選擇了某條通路的同時(shí)也選擇了該通路所對(duì)應(yīng)的交通方式。該方法在已知實(shí)際城市群各節(jié)點(diǎn)間的OD需求的前提下，在明確的交通方式布局方案和實(shí)際調(diào)查標(biāo)定出效用函數(shù)參數(shù)的基礎(chǔ)上，研究各OD對(duì)的有效通路出行鏈及其分擔(dān)比例，將原來長(zhǎng)距離的換乘出行量截為分方式的短距離出行OD對(duì)，并與短距離節(jié)點(diǎn)間的原有同方式分擔(dān)量疊加，最終得到與網(wǎng)絡(luò)交通方式分布相近的分方式當(dāng)量OD矩陣。

1 客運(yùn)通道出行行為分析

1.1 客運(yùn)通道出行者出行過程分析

客運(yùn)通道內(nèi)出行者的出行，大致可以分為三個(gè)階段：一是O端出發(fā)地市內(nèi)交通出行，是由出發(fā)地到出發(fā)地城市對(duì)外交通樞紐的過程，包括市內(nèi)交通出行、等待候車等；二是出發(fā)地城市與目的地城市之間的出行過程，是實(shí)現(xiàn)出行者出行需求的過程，包括交通工具運(yùn)行、中轉(zhuǎn)換乘等；三是目的地城市市內(nèi)交通出行，是由目的地城市對(duì)外交通樞紐到達(dá)目的地的過程[1]。

在對(duì)于城市群的客運(yùn)通道而言，在出行者出行過程中，對(duì)于出行距離較近的OD量，其兩端的交通小區(qū)出行時(shí)耗在出行的全過程中占比較大，而全程的費(fèi)用較小，因此這類出行的出行者對(duì)路徑選擇的期望對(duì)時(shí)間更為敏感；對(duì)于出行距離較遠(yuǎn)的OD量，其兩端的小區(qū)內(nèi)出行時(shí)耗相對(duì)較小，小區(qū)間的出行時(shí)間和費(fèi)用相對(duì)較大，因此這類出行的出行者對(duì)出行路徑選擇的期望對(duì)綜合費(fèi)用更為敏感。

1.2 出行者出行過程的效用函數(shù)構(gòu)建

根據(jù)消費(fèi)者行為理論，消費(fèi)者會(huì)以效用最大化作為自己分配有限收入選擇消費(fèi)對(duì)象的目標(biāo)。同樣的，出行者實(shí)際出行時(shí)，在選擇出行路徑時(shí)，也會(huì)依據(jù)效用最大化原則，效用越大路徑被選擇的概率就越大[2]。不同出行者對(duì)不同出行路徑的出行效用的判斷是不一樣的，但任意出行者的效用函數(shù)都應(yīng)有兩部分構(gòu)成：其中第一部分是相同的，是根據(jù)不同交通方式的技術(shù)經(jīng)濟(jì)特征來確定的；另一部分則由個(gè)人的偏好、習(xí)慣、經(jīng)濟(jì)水平等因素決定。

當(dāng)某條路徑的效用函數(shù)值越大時(shí)，其被選擇的可能性也就越高，反之則越低，這也遵循了效用最大化的原則。

當(dāng)OD全程出行距離遠(yuǎn)時(shí)，效用函數(shù)采用如下公式：

當(dāng)OD全程出行距離近時(shí)，效用函數(shù)采用如下公式：

式中：VOT——社會(huì)平均時(shí)間價(jià)值；

Ta——第k條通路中第a路段的某種交通方式的行駛時(shí)間；

La——第k條通路中第a路段的長(zhǎng)度；

FTa——第k條通路中第a路段的收費(fèi)費(fèi)率；

PMFi——第k條通路中第i個(gè)樞紐節(jié)點(diǎn)的中轉(zhuǎn)費(fèi)用；

PMTi——第k條通路中第i個(gè)樞紐節(jié)點(diǎn)的中轉(zhuǎn)耗費(fèi)時(shí)間；

Akij——交通小區(qū)i到j(luò)之間，第k條通路中所有路段集；

Bkij——交通小區(qū)i到j(luò)之間，第k條通路中所有換乘節(jié)點(diǎn)集；

α、β——未知常數(shù)。

1.3 有效通路的判斷

有效通路指出行者在出行過程中選擇的由起點(diǎn)通往終點(diǎn)時(shí)選擇的一系列路段及其在該路段上所采用的交通方式。在這一過程中，出行者在選擇出行通路的同時(shí)，也選擇了該通路上所包含的交通方式。

出行者在選擇出行路徑的過程中，總是期望路徑在行進(jìn)的過程中離目的地越來越近，總是期望盡快到達(dá)目的地，而不會(huì)選擇“南轅北轍”的路徑。因此，在有效通路的判斷時(shí)，應(yīng)首先滿足這一條件。

有研究表明，出行者在中長(zhǎng)途出行過程中，大部分出行者不能接受超過兩次的換乘，且有較多的出行者希望能就近換乘或原地?fù)Q乘[2]。這主要是由于換乘不同交通方式時(shí)，往往需要轉(zhuǎn)換車站，或是需要增加額外的中轉(zhuǎn)城市市內(nèi)出行時(shí)間或候車時(shí)間，而這個(gè)過程于出行者而言則希望越短越好，這是由出行者心理承受能力所決定的。在對(duì)有效通路進(jìn)行判斷也需要考慮換乘次數(shù)的因素。

此外，出行者在選擇換乘交通方式的過程中，總是期望選擇效率更高的交通方式承擔(dān)運(yùn)輸任務(wù)。在對(duì)有效通路進(jìn)行判斷時(shí)，也需要考慮這一因素。

根據(jù)上述分析，對(duì)有效通路的識(shí)別需滿足以下幾個(gè)條件：①當(dāng)路徑中的每個(gè)路段均滿足：（i，j）的上游端點(diǎn)i比下游端點(diǎn)j離起點(diǎn)O近，而且i比j離終點(diǎn)D遠(yuǎn)時(shí)[3]；②當(dāng)路徑中存在多模式換乘時(shí)，總的換乘次數(shù)應(yīng)不超過a次；③路徑中存在多模式換乘時(shí)，在由高效率向低效率方式換乘的前提下，OD間的全程出行時(shí)間，與途中換乘后的出行時(shí)間之比保持在大于m：1以內(nèi)；④路徑中存在多模式換乘時(shí)，在由低效率向高效率方式換乘的前提下，OD間的全程出行成本，與途中換乘后的出行成本之比保持在小于m：1以內(nèi)。

2 基于有效通路的方式分擔(dān)率模型

客運(yùn)通道內(nèi)出行者出行決策的確定，是出行者依據(jù)自身社會(huì)經(jīng)濟(jì)特征、出行特點(diǎn)以及運(yùn)輸供應(yīng)、出行經(jīng)驗(yàn)等多方面因素在各種運(yùn)輸方式之間做出選擇的過程。不同的出行者會(huì)依據(jù)自身的社會(huì)經(jīng)濟(jì)特征，以某種目標(biāo)或期望選擇適合自己的出行通路，同時(shí)也在這個(gè)過程中選擇了該通路所包含的“交通方式”，這也是本文采用方法的核心思想。

基于有效通路的分擔(dān)率模型采用如下公式：

式中：pijk——交通小區(qū)i到j(luò)之間第k條有效通路的分擔(dān)率；

c——參數(shù)；

m——交通小區(qū)i到j(luò)之間有效通路的條數(shù)；

Vijk——交通小區(qū)i到j(luò)之間第k條有效通路的效用值。

3 分方式當(dāng)量OD矩陣計(jì)算方法

對(duì)于客運(yùn)通道而言，多數(shù)交通區(qū)與客運(yùn)通道見多方式線路的聯(lián)系往往通過銜接道路實(shí)現(xiàn)，因此，遠(yuǎn)離客運(yùn)通道的交通區(qū)可能并不直接擁有多方式的交通線路，該類小區(qū)的出行OD也不會(huì)出行多種方式的OD矩陣；客運(yùn)通道兩端和沿線的交通區(qū)雖然可以直接劃分為多種方式的OD矩陣，但僅靠這些小區(qū)的出行OD難以覆蓋客運(yùn)通道各種交通方式的真正出行量。針對(duì)這一問題，本文提出了基于路徑的分方式“當(dāng)量OD矩陣”計(jì)算方法。

該方法的核心思想是：

（1）對(duì)于無換乘需求但存在多方式路徑的OD對(duì)，按照不同交通方式的最短路徑阻抗帶入多元Logit模型，計(jì)算各種交通方式的分擔(dān)率，并將OD對(duì)拆分寫入對(duì)應(yīng)交通方式的當(dāng)量OD矩陣；

（2）對(duì)于有換乘需求的OD對(duì)，在客運(yùn)通道綜合交通網(wǎng)絡(luò)中，尋找出各條有效通路的綜合阻抗，再根據(jù)多項(xiàng)Logit模型計(jì)算各有效通路的分擔(dān)率，將原有有效通路拆分為起點(diǎn)—換乘節(jié)點(diǎn)—換乘節(jié)點(diǎn)—終點(diǎn)的分段路徑，并按照分段路徑的交通方式，將OD對(duì)拆分寫入對(duì)應(yīng)交通方式的當(dāng)量OD矩陣。

按照上述思想，利用Matlab進(jìn)行編程計(jì)算，具體流程圖如下：

圖1 基于有效通路的分方式當(dāng)量OD矩陣預(yù)測(cè)方法

4 結(jié)語

本文通過分析出行者的出行行為特征，依據(jù)出行者在選擇了適合自己的出行路徑的同時(shí)也選擇了該路徑包含的交通方式的思想，提出了基于有效通路的分方式當(dāng)量OD矩陣預(yù)測(cè)方法。利用該方法，可以為城市群客運(yùn)通道綜合交通運(yùn)輸布局規(guī)劃提供指導(dǎo)和依據(jù)，還可以為大運(yùn)量交通方式運(yùn)營(yíng)方案的調(diào)整、編制提供依據(jù)。

［1］廖勇．區(qū)域綜合運(yùn)輸通道客運(yùn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析[D]．成都:西南交通大學(xué),2011.

［2］徐亞．基于旅客出行行為分析的道路客運(yùn)班線優(yōu)化研究[D]．武漢:武漢理工大學(xué),2012.

［3］劉燦齊．現(xiàn)代交通規(guī)劃學(xué)[M]．北京:人民交通出版社．