基于Mixed-Logit模型的交通擁擠收費下出行方式選擇研究

湯昌娟

摘 要：為定量分析不同擁擠收費政策下的游客出行方式選擇影響機理，選取出行費用、距離和個體收入水平作為潛變量影響因子，構建基于Mixed-Logit的出行方式分擔率模型。研究結果表明：不同群體游客對于出行時間和出行費用的敏感性存在較大差異。短距離出行的游客對擁擠收費十分不敏感，依次為中距離、長距離出行的群體。同時，擁擠收費對高收入群體幾乎沒有影響，而收費水平越低轉向公共出行方式比例越高。

關鍵詞：擁擠收費;出行方式;Mixed-Logit模型

中圖分類號：U491 文獻標識碼：A

0 引言

隨著經濟的迅猛發展，假日自駕出行已成為當前居民度假休閑的主要趨勢。據統計，2019年國慶期間，佛山市自駕游客占總出行游客的78%，同比增長52%。但隨之而來的交通擁堵也成為當前需要改進的重大問題，而以交通擁堵收費的形式引導游客向公共交通方式轉變更是成為一大熱題。對于交通擁堵收費的相關研究，國外學者已進行了相關的剖析，形成了一定的研究成果。Pigou提出擁擠收費存在固定項和變動項[1]。Xie[2]和May[3]等在此基礎上對動態費率和固定費率的影響機制進行了定量分析，認為動態費率的作用成效更為顯著。Kristtoffersson以高峰和平峰時刻的收費機制為研究，認為高峰時刻的費率較平峰而言應更加突出[4]。綜合現有研究來看，已有研究主要集中在日常通勤過程中的交通擁擠收費，尚未對節假日游客出行進行探究。因此本文以節假日為研究對象，以出行時間、費用及距離為潛在影響因子，對交通擁擠收費政策下的游客出行方式選擇進行分析。

1 研究思路與建模方法

本文擬通過對游客的出行方式選擇行為進行建模，明確出行總時間、總費用以及個人收入水平在游客出行方式選擇中的作用。研究擬設定不同的收費費率，通過仿真來分析收費對于不同出行距離和收入水平的游客出行方式的影響，并對不同收費政策下私人機動出行方式向公共交通方式的轉化規律。本文在傳統Logit模型基礎上引入結構方程模型，構建基于Mixed-Logit的出行方式選擇模型，對不同收費政策下的出行特性進行研究。模型表達式為：

（1）

式中，為方式選擇概率;為效用函數固定項;為分布函數;為出行者;為出行方式。

2 數據獲取及模型構建

論文以重慶11月份的某景點的游客作為調查對象，通過線下發放問卷的形式獲取相關數據，調查包括個人基本屬性和出行特性兩方面基本信息。本文的研究目的是分析私人出行方式向公共出行方式的轉換問題，所以將出行方式分為4大類：私人汽車、公交車、輕軌、步行。基于調查數據統計顯示，由于出行鏈中不同出行方式間的換乘和銜接不可避免，但在公交輕軌之間進行轉換的比例不到5%，故假設游客在對全天出行鏈進行方式選擇時的備選方式為以上4類方式之一，忽略方式間轉換的情況。

游客在進行出行選擇時往往是基于一整天的活動和出行安排整體考慮，在計算出行費用時也是從出行鏈的總費用角度來進行考慮。影響出行者出行方式選擇的因素很多，本文將出行者考慮最多的出行時間、出行費用和個人收入水平作為選擇方案特性的3個變量。各個出行方式選擇肢的效用函數具體設置為：

（2）

其中，為出行方式為i時的出行時間;為出行方式為i時的出行總費用，、、、為常數項;為出行時間系數;為出行費用系數，其中步行方式出行費用為0;為收入水平系數。

3 參數標定及檢驗

根據重慶市游客出行調查數據，選取蒙特卡洛對模型參數進行標定。經過試算常數項、、、在服從正態、均勻等分布時無法通過檢驗，因此對常數項取固定值。出行時間系數和個人收入水平系數服從正態分布和出行費用系數服從均勻分布時檢驗結果最佳，最終標定結果如表1所示。

由標定結果可知：出行時間系數服從正態分布且為負值，表明出行時間與效用函數之間呈負相關。時間系數的方差的t檢驗結果在95%置信水平上顯著，說明游客個體之間的時間價值存在顯著差異，游客個體之間存在顯著的異質性。出行費用系數服從均勻分布且為負值，說明出行費用的增加會使得該出行方式的效用減小;費用系數的方差的t檢驗結果在95%置信水平上顯著，說明游客個體之間在出行費用偏好方面存在顯著差異。個人收入水平系數為正值說明游客收入水平的提高會使得該出行方式的效用增大。個人收入水平系數的方差的t檢驗結果在95%置信水平上顯著，說明游客個體之間在收入水平方面存在顯著差異。從標定結果看，出游時間對出行方式選擇的影響更顯著，說明游客對于出游舒適性要求較高，出行時間對出行方式選擇的影響更大。

4 實證分析

（1）對景區周邊道路假定10檔收費費率，分別為0、5、10，…，45元，按照次數進行收費。將考慮擁擠費用政策下游客出行方式特性和個人屬性作為影響因素，得到游客各種出行方式的選擇概率。（2）以出行距離為變量，將游客按照出行距離長短劃分成三個群體，得到不同距離下的游客出行方式選擇差異情況。（3）以個體收入水平為變量，將游客按其收入情況劃分成三個群體，得到不同收入水平游客之間的方式選擇差異。

不同出行距離下的公交出行分擔率存在較大差異，且在擁擠收費政策下，不同出行距離的游客的敏感性也不同。短距離出行的游客對擁擠收費政策最不敏感，長距離出行的游客對擁擠收費政策最為敏感，隨著費率的不斷增加，長距離出行的游客公共交通轉換率由65%上升至70%左右。不同收入水平下的私人交通方式分擔率存在較大差異，且在擁擠收費政策下不同收入水平的游客對費率的敏感程度不同。其中低收入人群最為敏感，依次為中等收入和高收入群體。

分擔率變化情況

5 結論

收費政策對短距離出行和低收入人群的影響較小;因此對景區周邊道路實行擁擠收費會使得出行距離較遠的私人交通出行明顯減少。其次以出行總時間和總費用為影響因子對游客出行方式選擇進行分析，模型中的出行時間、出行費用兩大系數分別服從正態分布和均勻分布，模型擬合程度較好，表明不同群體對于出行時間和出行費用的敏感程度存在較大差異，為游客行為進行差別化研究提供了理論依據。

參考文獻：

[1]陸化普.交通規劃理論研究前沿[M].北京清華大學出版社，2007.

[2]Xie LT，Olszewski P.Modelling the effects of road pricing on traffic using ERP traffic data[J].Transportation Research Part A，2011，45（06）：512-522.

[3]May AD，Milne DS.Effect of alternative road pricing systems on network performance[J].Transportation Research Part A，2000，34（05）：407-436.

[4]Kristofferson.Impacts of time-varying cordon pricing： Validation and application of mesoscopic model for Stockholm[J].Transport Policy，2013，28（06）：51-60.