大數據環境下交通合作機制與實現策略研究

李卓君

摘 要：基于決策理論、博弈論和演化博弈論，總結了交通決策問題的基本特性，分析了交通系統中實現合作的一般機制，提出了利用大數據實現合作的理論框架，在此基礎上，對合作式交通運輸系統的基本概念、功能結構以及具體形式進行了討論，最后指出了可行的實現途徑，為構建合作式交通運輸系統應對當前的城市交通挑戰提供了理論參考和政策建議。

關鍵詞：大數據;決策;集體理性

中圖分類號：F25 文獻標識碼：A doi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2019.36.017

近五年，汽車占機動車的比例從50.39%提高到65.97%，中國城市交通出行結構發生了根本性變化。其原因一方面是由于交通系統所能提供的最大容量無法滿足出行者的交通需求造成的結構性失衡;另一方面，也可能是道路交通系統局部在某些時段內無法滿足出行者的交通需求導致的耦合性失衡。

交通系統中存在兩種典型的個體出行決策行為，一種是爭取個體效用最大化的競爭型行為;另一種是考慮到城市交通系統整體效用最大化的合作型行為，兩者分別會導致用戶最優均衡（UE）和系統最優均衡（SO）。系統最優是出行者采取合作行動的結果，但是它很難自發形成。

1 交通行為中的合作機制

一般意義下的合作是指組織或群體為了一致的目標采取協同行動的過程，有學者認為合作是繼基因突變、自然選擇之后第三種生物進化機制。揭示合作發生的一般機制對于理解人類和自然界其他物種的進化過程至關重要，目前對于交通出行行為的合作機制展開深入探討的文獻還不多見，交通系統中存在著競爭型和合作型這兩種典型的個體出行決策行為，雖然對整個交通系統的運行性能和公平性而言，系統最優是城市交通管理者和從業者追求的目標，但是它很難自發形成，有必要從交通出行行為的特征入手，探討交通行為中合作的形成機制。

1.1 非互動決策情景下的合作機制

在非互動決策情景下，個體用戶依據自身的知識、經驗、能力、偏好以及掌握的信息做出決策與判斷。這也是通常意義下決策科學的研究領域，在這種決策條件下，存在著兩種有代表性的研究范式——標準化范式和描述性范式，這兩種范式的基礎分別是理性決策理論和行為決策理論。

決策中合作水平的影響因素可以分為兩類：決策主體內生因素和決策主體外生因素，決策主體內生因素由理性因素和非理性因素組成，理性因素包括知識經驗、專業技術和技能、解決問題的能力等與決策者的理性認知、推理和判斷能力等有關的要素，非理性因素包括各種情緒、情感、心理感受、精神狀態和主觀偏好等。決策主體的外生因素相對更為復雜，大致可以分為三類：物質要素（有形的物質資源）、運行支撐要素（主要指文化和制度因素）和信息資源。這兩大類要素一起，共同決定了決策者在決策過程中采取合作行動意愿的強弱，最終決定了系統的實際收益。圖1描述了非互動決策情景下的合作機制理論分析框架。

1.2 互動決策情景下的合作機制

互動決策情景下，個體與其他決策者存在著復雜的相互作用，自然選擇偏好競爭，生物學意義上的合作意味著自私的復制者放棄一部分生殖潛力去幫助其他個體。五種合作的進化機制：①親緣選擇;②直接互惠;③間接互惠;④網絡互惠;⑤群體選擇，不同機制下合作是否出現取決于合作收益和合作付出成本之間的比例。除了這五種基本的合作機制以外，信任也是一種重要的合作機制，在信任機制中，信息資源的使用起到了重要作用。

把幾種合作機制進行綜合，可以得到如圖2所示的互動決策情景下的合作機制理論分析框架。

將上圖1和圖2進行組合，可得到如圖3所示的通用合作機制框架（general cooperative mechanism framework， GCMF）。

本文提出一個內生信息資源池（endogenous information resources pools，EISP）模型框架。所謂內生信息，是指交通參與主體自由發布的各類出行信息，既可以是交通需求信息也可以是交通供給信息，由內生信息資源池進行自動的供需匹配，提供多種經過優化的出行方案供所有發布需求的個體進行選擇。在現實中已有一些具備這樣特征的出行服務平臺，比如，越來越多的城市居民使用Uber拼車、滴網約車服務，這可以提高小汽車的乘坐率，一定程度上降低私家車的使用量。相比這里的例子，內生信息資源池一個重要的不同是智能化、交互性、包容性、指導性更強，有利于更大程度地提高各種交通資源的利用率，科學合理地調配交通資源，生成的交通出行方案可以對系統推薦的方案提供更多激勵措施，從而鼓勵人們作出更親社會的選擇。EISP模型框架實現集體理性既不是庇古提倡的完全通過政府制度的干預，又不是科斯定理通過市場交易和自愿協商來實現，它在不滿足科斯定理適用條件的前提下，它充分利用信息在某些情況下具有促進合作的作用而達到系統資源配置優化的目的。

2 交通運輸系統

2.1 功能與結構

（1）功能。合作式交通運輸系統要實現的功能主要體現在經濟功能、社會功能和環境功能三個層面。合作式交通運輸系統的經濟功能主要體現在其服務完成的效益和效率方面，反映了交通運輸首先應滿足人或物的空間位置移動的基本功能。合作式交通運輸系統的社會功能主要體現在其服務完成的公平性和包容性方面，反映了交通運輸作為面向社會大眾的一種基本的出行服務提供手段，應該具有對服務對象的無歧視性和覆蓋人群的廣泛性特點。合作式交通運輸的環境功能主要體現它對其所在地區生態、環境友好和長期的可持續性發展所起到的正向積極作用。

（2）構成要素。合作式交通運輸系統屬于城市交通運輸系統中的一類，其構成要素從大的方面可以劃分為交通行為主體、交通物理資源、運行支撐資源和交通信息資源等四個大類，交通運輸系統每一類的特點及構成如表1所示。

（3）結構模型。合作式交通運輸系統的要素-范圍-時間三維結構模型（Component-Scope-Temporal trinal structural model，CSTsM）如圖4所示。

2.2 實現方法

一個可行的建議如下：首先基于EISP框架建設可行的交通服務平臺（如，在高德導航、百度地圖、滴滴出行、嘀嗒拼車、神州專車等互聯網出行信息平臺的基礎上進一步豐富、完善功能），使得個體在出行決策中采用更加合作的行動;然后，將政府交通管理部門、個體出行用戶、交通行業有關企業等涉及城市交通的眾多主體納入到EISP服務平臺的范疇下，進一步整合多種數據、信息源，以大數據處理與分析技術為核心，建設一個探索、管理、分析交通數據和交通信息的綜合集成網絡環境，為交通參與主體提供多樣化、個性化、智能化的交通服務。在更大范圍和規模上發展多樣化的運輸文化，提供多種出行模式的選項，在各個交通決策水平上鼓勵和引導合作行為，最終建立較為完善的具備自適應能力的高度智能化的合作式交通運輸系統。

3 結語

本文建立了一般性的交通系統合作分析理論框架，提出了利用大數據促進個體由非合作向合作行為轉變的信息資源池模型，討論了合作式交通運輸系統的概念、結構框架以及在應用中的具體形式和實現方法。

參考文獻

[1]Hickman R，Banister D.Transport，Climate Change and the City[J].Transport Reviews，2015，35，672-674.

[2]Albino，V.，Berardi，U.，Maria Dangelico，R.Smart Cities： Definitions，Dimensions，Performance，and Initiatives[J].Journal of Urban Technology，2015，22（1）：1，3-21.

[3]魏慶琦，肖偉.考慮外生政策調節的城市低碳出行決策模型[J].交通運輸系統工程與信息，2017，17 （1）： 8-13.

[4]Pentland，A.Social Physics：How Good Ideas Spread-The Lessons from a New Science[M].Penguin Press，New York，2014.