在風險和不確定性情況下對具有關聯性的交通投資進行最優化決策

李宗志

摘要：本文通過分析目前的交通投資決策過程、交通項目評估方法和交通項目選擇方法，指出現有方法的局限性，提出本次研究的任務是選取候選項目的最優子集，以實現效益最大化，并可以明確解決三個問題，一是項目全局影響，二是項目效益的整體風險，三是同時實施多個項目時項目間的關聯性。

關鍵詞：交通項目；評估；成本分析；背包模型

中圖分類號：U121 文獻標識碼：A 文章編號：1006-7973（2016）07-0010-02

選取候選項目的最優子集，以實現效益最大化，并明確解決以下問題：

項目全局影響；項目效益的整體風險；同時實施多個項目時，項目間的關聯性。

1 評估項目全局影響的方法

我們使用“多種商品最低成本網絡模型”計算項目實施前后每條路段上的交通量和車輛構成。這些數據對估算單個工程和多個工程的交通管理部門效益和用戶效益至關重要。

致力于大規模仿真分析的芝加哥TRANSIMS軟件被用來執行“多種商品最低成本網絡模型”：

2 交通項目評估方法

路面生命周期交通管理部門成本：

用戶成本組成：車輛運營成本，出行時間成本，事故成本，車輛尾氣排放成本：橋梁項目生命周期交通管理部門成本分析：

3 交通項目在永久性生命周期中的效益

交通項目生命周期成本分析的風險和不確定性。

確定性，風險，不確定性分類：

（1）確定性：單一結果

（2）風險：知道結果的分布范圍和分布函數

（3）不確定性：不知道范圍，或者知道范圍但不知道分布函數

主要的風險和不確定性因素：建設，翻修和養護成本；交通需求；折現率

基于風險的生命周期效益一成本分析方法

我們選擇Beta分布來模擬基于風險的輸入參數的概率分布：

Beta分布中，最大值和最小值都是非負數，且可能的結果是對稱或傾斜的；

基于不確定性的生命周期效益一成本分析方法；

謝克爾模型非常適合處理輸入參數的不確定性；

該模型對每個輸入參數生成三個值。

Shake模型的延伸：基于對每個輸入參數生成的三個值，我們可以引入一個決策規則來最終確定輸入參數的值。

如果輸出結果越高越好（交通增長率，用戶成本梯度）。選擇項目的方法一新模型1：兩階段背包模型第一階段優化：算出項目效益總風險的最小值柯維茨均值一方差模型：

可用于一個項目的預算比例：

每對項目的效益協方差：

第二階段優化：將第一階段得到的項目效益總風險的最小值用作隨機模型中項目效益風險的上限。

新模型2：超圖背包模型

計算全局效益時，項目之間的關聯性可以這樣計算：

新模型3：兩階段超圖背包模型

第一階段優化：使用馬柯維茨均值一方差模型求出項目效益總風險的最小值。

第二階段優化：將第一階段優化中求出的最優解作為超圖模型中項目效益總風險的上限。