機場出租車司機決策與出租車合理配置問題

紀(jì)杰周 穆象成 咸博曉 王正杰

[摘 要]出租車是機場乘客去往市區(qū)及其周邊的主要交通工具之一。文章通過分析機場乘客數(shù)量的變化規(guī)律和出租車司機的收益，建立收益損益模型，利用上海浦東機場的數(shù)據(jù)進(jìn)行結(jié)果檢驗，給出了出租車司機的選擇策略以及機場乘車優(yōu)化方案，對提高機場出租車的運作效率提供了指導(dǎo)。

[關(guān)鍵詞]時間序列;排隊論;收益模型;出租車上客模型

1 引言

出租車是機場乘客去往市區(qū)及其周邊的主要交通工具之一。綜合考慮機場乘客數(shù)量變化規(guī)律和司機收益，建立決策模型，給出決策策略?？紤]乘客數(shù)量的變化規(guī)律，選擇時間序列模型，結(jié)合不同時期客流量的相似性，得出一些時間段的乘客數(shù)量以及出租車司機數(shù)量，再利用排隊論得出出租車司機在機場等待時間。簡化為出租車司機去市區(qū)或周邊以及返回機場載客兩種選擇，利用機場乘客數(shù)量變化規(guī)律制定時間段，得出出租車司機選擇策略，使得利益最大化。

將上海浦東機場的數(shù)據(jù)代入決策模型并判斷其合理性。選取市區(qū)四個主要的出租車?？奎c，比較各個時間段內(nèi)出租車司機空載去市區(qū)?？奎c載客的單位時間總收入Ei（i=1，2）與在蓄車池載客的單位時間總收入E1=E1-E3得到出租車司機的決策方案，使司機獲得最大收益。

樞紐運轉(zhuǎn)主要考慮安全經(jīng)濟性以及高效性，故考慮這兩個方案。假設(shè)機場為雙車道，為保證其高效性，讓乘客僅在兩條車道的其中一條車道的一側(cè)等待出租車，另一條車道作為超車專用道，為保證高效性，故利用排隊論求解;考慮其安全經(jīng)濟性，故需合理設(shè)置上車點位置以及上車點數(shù)量。

分析機場乘客數(shù)量的變化規(guī)律和出租車司機的收益，給出出租車司機的選擇策略以及機場乘車優(yōu)化方案對提高樞紐整體服務(wù)水平以及提高運作效率具有重要意義。

基于時間序列對司機決策模型的建立：將一天分成五個時間段，結(jié)合機場數(shù)據(jù)，忽略乘客抵達(dá)機場大廳的時間以及等待行李的時間，建立時間序列模型，得到一天中每個時間段候車區(qū)客流量與時間的變化規(guī)律，依據(jù)文獻(xiàn)中客流量與蓄車池出租車數(shù)量函數(shù)關(guān)系，建立司機等待時間與蓄車池內(nèi)出租車數(shù)量模型。引入出租車司機單位時間總收入Ei（i=1，2）、載客單位時間收入E1、空載單位時間損失E2、等待單位時間損失E3，出租車司機排隊等待載客的單位時間總收益為E1=E1-E3，出租車司機放空去市區(qū)載客的單位時間總收益為E2=E1-E3。最后給出司機選擇策略：E1>E2時，出租車司機選擇排隊等待載客;E2>E1時，出租車司機選擇放空去市區(qū)載客。

2 利用浦東機場數(shù)據(jù)對決策模型進(jìn)行檢驗

首先收集浦東機場及上海出租車的相關(guān)數(shù)據(jù)判斷其合理性。其次選取市區(qū)四個主要的出租車停靠點，通過比較各個時間段內(nèi)出租車司機空載去市區(qū)停靠點載客的單位時間總收入與在蓄車池載客的單位時間總收入給出出租車司機的決策方案，得到司機獲得收益的最大值。依據(jù)所建決策模型，給出司機決策方案（見表1），發(fā)現(xiàn)模型給出的出租車司機選擇方案與實際情況貼合度較好，決策方案對客流量的數(shù)量與出租車的計價標(biāo)準(zhǔn)依賴性較高。

由決策方案可以看出在5：00～9：00這一時間段，出租車司機選擇去市區(qū)載客即容易獲得最大收益，在10：00～4：00這一時間段容易獲得最大收益。

3 機場出租車資源合理配置及優(yōu)化

不同樞紐內(nèi)的出租車排隊上客區(qū)設(shè)置類型因其內(nèi)部規(guī)劃與布局的不同而存在差異。利用排隊論不同服務(wù)規(guī)則、服務(wù)設(shè)施，選取單點式、多點并列式以及多點縱列式三類出租車排隊服務(wù)系統(tǒng)。

單點式排隊系統(tǒng)：該服務(wù)系統(tǒng)指一列乘客等候上車的隊伍對應(yīng)一個上車點的布局形式。該服務(wù)系統(tǒng)適用M/M/1排隊模型，該模型在進(jìn)行服務(wù)時具有很高的安全性，但排隊中由于對兩條車道的不充分利用，故導(dǎo)致乘車效率過低。

多點并列式排隊系統(tǒng)，見圖3。乘客按規(guī)律到達(dá)該系統(tǒng)后，排在隊伍前面的乘客可根據(jù)當(dāng)前上車點的出租車服務(wù)狀態(tài)分散到縱向排列的多個“服務(wù)臺”接受服務(wù)。此類系統(tǒng)增加了上車服務(wù)點并靈活利用兩條并行車道，合理交錯明顯提高系統(tǒng)的服務(wù)效率。但當(dāng)多個服務(wù)點的出租車同時駛離各自的上車點時，車輛之間易產(chǎn)生沖突和干擾，而上車點的數(shù)量多會提高成本，降低系統(tǒng)服務(wù)效率。因此需合理布置上車點數(shù)量、規(guī)定上車點間距。該類排隊系統(tǒng)對縱向空間長度有較高要求。

多點縱列式排隊系統(tǒng)，見圖4。乘客結(jié)束排隊后要跨過出租車道分散到各個上車點。此類布局形式增加了上車點，一定程度提高了乘客離站的效率，但易導(dǎo)致人車沖突以及客流干擾，并導(dǎo)致靠近乘客等待隊伍內(nèi)側(cè)出租車上車點的服務(wù)時間延長，影響乘客離站效率。此類排隊系統(tǒng)需設(shè)置多條車道，增加上客點。

多點并列排隊系統(tǒng)簡化：將該系統(tǒng)簡化為具有一列排隊隊伍的并列式多服務(wù)臺的排隊系統(tǒng)。系統(tǒng)中的乘客是排隊系統(tǒng)的顧客輸入端，上車點是系統(tǒng)中的并列式服務(wù)機構(gòu)，乘客在接受載客服務(wù)后離開即系統(tǒng)輸出過程。假設(shè)乘客在離站高峰時段內(nèi)，輸入端客源無限，排隊空間無限。設(shè)ρ=λμ<1，此時系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)。根據(jù)排隊論的相關(guān)理論，對多點并列式出租車排隊服務(wù)系統(tǒng)建立排隊模型，其中服務(wù)機構(gòu)的車輛數(shù)即為服務(wù)臺數(shù)。

系統(tǒng)優(yōu)化：利用排隊系統(tǒng)費用價值決策模型進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。假定乘客等待時間總費用為Z1=αLs，風(fēng)險與建設(shè)成本為z2=βL，α為每個乘客單位時間的等待時間成本，β為單個服務(wù)臺風(fēng)險與建設(shè)成本。滿足兩者之和最小才可使系統(tǒng)進(jìn)一步優(yōu)化。

在滿足安全條件下，選擇在道路內(nèi)側(cè)建設(shè)一定間距數(shù)量的上站點，可實現(xiàn)排隊系統(tǒng)的費用相對較小。

4 結(jié)論

對于決策模型，在當(dāng)E1>E2時，出租車司機會選擇留在蓄車池等待載客。當(dāng)E2>E1時，出租車司機會選擇空載去市區(qū)載客。利用浦東機場數(shù)據(jù)對決策模型進(jìn)行檢驗。發(fā)現(xiàn)模型給出的出租車司機選擇方案與實際情況貼合度較好，決策方案對客流量的數(shù)量與出租車的計價標(biāo)準(zhǔn)依賴性較高。

對于機場出租車資源合理配置及優(yōu)化問題，為保證資源配置的安全經(jīng)濟性和高效性，利用排隊論不同服務(wù)規(guī)則、服務(wù)設(shè)施，選取單點式、多點并列式以及多點縱列式三類出租車排隊服務(wù)系統(tǒng)，對不同車道規(guī)劃與布局的上車點進(jìn)行分析。結(jié)果顯示，單點式服務(wù)系統(tǒng)具有很高的安全性，但由于車道利用的不充分，乘車效率過低;多點并列式服務(wù)系統(tǒng)在保證安全可靠的前提下靈活利用兩條并行車道，有效縮短了等待時間，提高了乘車效率;多點縱列式服務(wù)系統(tǒng)雖提高了乘車效率，但不能保證車輛和乘客安全。選擇多點并列式出租車排隊服務(wù)系統(tǒng)，建立一定數(shù)目上站點，可保證機場乘車效率最優(yōu)化。

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