基于有效通路的客運通道交通方式劃分預測方法

張子陽

（重慶交通大學交通運輸學院，中國 重慶400074）

本文提出了基于有效通路的客運通道交通方式劃分預測方法，認為出行者在選擇了某條通路的同時也選擇了該通路所對應的交通方式。該方法在已知實際城市群各節點間的OD需求的前提下，在明確的交通方式布局方案和實際調查標定出效用函數參數的基礎上，研究各OD對的有效通路出行鏈及其分擔比例，將原來長距離的換乘出行量截為分方式的短距離出行OD對，并與短距離節點間的原有同方式分擔量疊加，最終得到與網絡交通方式分布相近的分方式當量OD矩陣。

1 客運通道出行行為分析

1.1 客運通道出行者出行過程分析

客運通道內出行者的出行，大致可以分為三個階段：一是O端出發地市內交通出行，是由出發地到出發地城市對外交通樞紐的過程，包括市內交通出行、等待候車等；二是出發地城市與目的地城市之間的出行過程，是實現出行者出行需求的過程，包括交通工具運行、中轉換乘等；三是目的地城市市內交通出行，是由目的地城市對外交通樞紐到達目的地的過程[1]。

在對于城市群的客運通道而言，在出行者出行過程中，對于出行距離較近的OD量，其兩端的交通小區出行時耗在出行的全過程中占比較大，而全程的費用較小，因此這類出行的出行者對路徑選擇的期望對時間更為敏感；對于出行距離較遠的OD量，其兩端的小區內出行時耗相對較小，小區間的出行時間和費用相對較大，因此這類出行的出行者對出行路徑選擇的期望對綜合費用更為敏感。

1.2 出行者出行過程的效用函數構建

根據消費者行為理論，消費者會以效用最大化作為自己分配有限收入選擇消費對象的目標。同樣的，出行者實際出行時，在選擇出行路徑時，也會依據效用最大化原則，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都應有兩部分構成：其中第一部分是相同的，是根據不同交通方式的技術經濟特征來確定的；另一部分則由個人的偏好、習慣、經濟水平等因素決定。

當某條路徑的效用函數值越大時，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OD全程出行距離遠時，效用函數采用如下公式：

當OD全程出行距離近時，效用函數采用如下公式：

式中：VOT——社會平均時間價值；

Ta——第k條通路中第a路段的某種交通方式的行駛時間；

La——第k條通路中第a路段的長度；

FTa——第k條通路中第a路段的收費費率；

PMFi——第k條通路中第i個樞紐節點的中轉費用；

PMTi——第k條通路中第i個樞紐節點的中轉耗費時間；

Akij——交通小區i到j之間，第k條通路中所有路段集；

Bkij——交通小區i到j之間，第k條通路中所有換乘節點集；

α、β——未知常數。

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通往終點時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，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的過程中離目的地越來越近，總是期望盡快到達目的地，而不會選擇“南轅北轍”的路徑。因此，在有效通路的判斷時，應首先滿足這一條件。

有研究表明，出行者在中長途出行過程中，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換乘[2]。這主要是由于換乘不同交通方式時，往往需要轉換車站，或是需要增加額外的中轉城市市內出行時間或候車時間，而這個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。在對有效通路進行判斷也需要考慮換乘次數的因素。

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運輸任務。在對有效通路進行判斷時，也需要考慮這一因素。

根據上述分析，對有效通路的識別需滿足以下幾個條件：①當路徑中的每個路段均滿足：（i，j）的上游端點i比下游端點j離起點O近，而且i比j離終點D遠時[3]；②當路徑中存在多模式換乘時，總的換乘次數應不超過a次；③路徑中存在多模式換乘時，在由高效率向低效率方式換乘的前提下，OD間的全程出行時間，與途中換乘后的出行時間之比保持在大于m：1以內；④路徑中存在多模式換乘時，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。

2 基于有效通路的方式分擔率模型

客運通道內出行者出行決策的確定，是出行者依據自身社會經濟特征、出行特點以及運輸供應、出行經驗等多方面因素在各種運輸方式之間做出選擇的過程。不同的出行者會依據自身的社會經濟特征，以某種目標或期望選擇適合自己的出行通路，同時也在這個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率模型采用如下公式：

式中：pijk——交通小區i到j之間第k條有效通路的分擔率；

c——參數；

m——交通小區i到j之間有效通路的條數；

Vijk——交通小區i到j之間第k條有效通路的效用值。

3 分方式當量OD矩陣計算方法

對于客運通道而言，多數交通區與客運通道見多方式線路的聯系往往通過銜接道路實現，因此，遠離客運通道的交通區可能并不直接擁有多方式的交通線路，該類小區的出行OD也不會出行多種方式的OD矩陣；客運通道兩端和沿線的交通區雖然可以直接劃分為多種方式的OD矩陣，但僅靠這些小區的出行OD難以覆蓋客運通道各種交通方式的真正出行量。針對這一問題，本文提出了基于路徑的分方式“當量OD矩陣”計算方法。

該方法的核心思想是：

（1）對于無換乘需求但存在多方式路徑的OD對，按照不同交通方式的最短路徑阻抗帶入多元Logit模型，計算各種交通方式的分擔率，并將OD對拆分寫入對應交通方式的當量OD矩陣；

（2）對于有換乘需求的OD對，在客運通道綜合交通網絡中，尋找出各條有效通路的綜合阻抗，再根據多項Logit模型計算各有效通路的分擔率，將原有有效通路拆分為起點—換乘節點—換乘節點—終點的分段路徑，并按照分段路徑的交通方式，將OD對拆分寫入對應交通方式的當量OD矩陣。

按照上述思想，利用Matlab進行編程計算，具體流程圖如下：

圖1 基于有效通路的分方式當量OD矩陣預測方法

4 結語

本文通過分析出行者的出行行為特征，依據出行者在選擇了適合自己的出行路徑的同時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量OD矩陣預測方法。利用該方法，可以為城市群客運通道綜合交通運輸布局規劃提供指導和依據，還可以為大運量交通方式運營方案的調整、編制提供依據。

［1］廖勇．區域綜合運輸通道客運系統結構分析[D]．成都:西南交通大學,2011.

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

［3］劉燦齊．現代交通規劃學[M]．北京:人民交通出版社．