基于前景理論的交通出行方式選擇綜述

葉益健

摘 要：出行選擇決策問題是城市交通研究領域的重要內容之一，出行方式選擇問題則是其中的一個重要的研究對象。目前，國內外在研究這一問題的主要理論是期望效用理論，該理論將出行者假設成“完全理性人”，但在實際情境下，出行者受到來自自身的如經濟收入、出行目的等主觀因素以及來自外界的如復雜的路網狀況等客觀因素的影響，往往表現出非理性狀態下的出行選擇，這與期望效用理論相違背。而前景理論貼切的描述了實際環境下出行者的出行原理和行為選擇的變化過程。本文主要以國內外對出行方式選擇問題的研究和基于前景理論出行方式選擇行為選擇的研究狀況進行綜述。總結發現研究前景理論對交通出行方式的選擇是非常有意義的。

關鍵詞：前景理論;出行方式選擇;城市交通

0 引言

國內外眾多的研究學者在出行方式選擇決策問題方面都有著各自不同的研究方向與成果。但大多數的研究都是建立在期望效用理論框架下構建的非集計模型的研究，而在實際情境下，出行者受到來自自身的如經濟收入、出行目的等主觀因素以及來自外界的如復雜的路網狀況等客觀因素的影響，往往表現出非理性的出行選擇行為，這與期望效用理論所假定的“完全理性人”以及“追求效用最大化”相違背，而前景理論比較貼合實際的描述了實際環境下出行者的出行。雖然前景理論在交通領域已經等到了應用，但還不很成熟，以下將分別從國外和國內兩個層面介紹出行方式的研究以及前景理論在出行選擇問題上的研究狀況。

1 國外研究現狀

目前研究決策問題的主流的理論和方法是“期望效用理論”。1944年，VonNeumann和Mor-genstern首次提出了效用期望最大化理論[1]，后經過Savage[2]用直覺的偏好關系推導出了一個由效用和主觀概率來決定出行者選擇決策的“主觀期望效用理論”。隨著研究的不斷深入該理論與實際諸多不相符的現實也慢慢暴露出來。其中最具代表性的就有Allais悖論和Ellsberg悖論，Allais通過實驗得出人們在不確定言語描述環境下會表現出不一致的偏好關系，而Ellsberg在其實驗中也證實模糊環境往往會令決策者違背savage的確定性事件原則，這些都與期望效用理論的原則相違背[3]。

在基于前景理論研究出行行為選擇決策問題時，參照點的設置是其中十分重要的一個環節，自然國外在這方面的研究也就比較多。Avineri在其建立的累積前景理論模型中研究了對不同類型的出行者分別設置相應的參照點對最終出行選擇決策行為的影響[4];Rongchang和Ryuichi在基于前景理論研究出行者的出行時間問題時驗證了設置參照點的適應性和必要性;類似的，Sagi在研究影響出行者面對風險態度的出行方式選擇時，充分考慮了在風險下參照點設置的重要性，并認為參照點可以很好地反映出出行者面對風險的態度的。

2 國內研究現狀

國內關于前景理論在出行行為選擇決策問題的研究主要也是集中在對出行路徑的選擇化及出發時刻的選擇的研究上，對出行方式的研究相對偏少，但彼此的研究具有相通的原理巧借鑒之處。

趙凜和張星臣在回顧了期望效用理論的不足之處的前提下，應用前景理論分析了先驗條件下出行者的學習更新過程，并設定了出行者決策參照點，在此基礎上構建了先驗條件下的出行者決策理論模型;閆乃帥等在假定出行者已知路徑的出行時間概率的前提下，依據前景理論構建了風險條件下的路徑選擇模型，并通過算例和實證驗證了前景理論在描述出行者出行選擇決策行為上的優勢;劉玉印等人也在累積前景理論的框架背景下建立了連續隨機分布條件下的出行者路徑選擇模型;張波則基于累積前景理論，構建了一個SUE模型，給出了模型的具體算法，并結合算例對該模型進行了驗證;秦世環在分析了出行者在出行前、出行中以及出行后三個階段過程中主觀個人因素、客觀因素對出行決策的影響，在此基礎上分析了出行者的風險偏好特征，并通過主成分分析的方法找出主要影響因素，綜合考慮出行方式與路徑選擇，利用貝葉斯更新模型描述出行者出行前后感知時間的變化，構建基于前景理論的出行路徑和出行方式選擇模型，最后結合實際路網進行了適用性驗證。

3 前景理論的基本模型

前景理論將不確定條件下事件編輯的全部價值用價值函數與決策權重函數的乘積來表示。

價值函數的定義為：

其中，表示參考點;表示備選方案的結果;為風險態度系數， ，的值越大說明決策者越喜歡冒險，當時決策者為風險中立者;為損失規避系數，若，則說明決策者對損失更加敏感。

其中，為結果發生的概率; 為風險態度系數，其值越小就說明決策者越容易將小概率事件高估，而將大概率事件低估。

由于決策存在隨機占優及多個結果的情況，Kahenman和Tversky修正了決策權重函數。假設為各個備選方案結果的發生概率;其中各備選方案的結果是根據升序排列的， 。累積決策權重函數可表達為：

4 小結

國內外研究學者對不確定性條件下的出行選擇決策問題的研究已經比較深入并取得了豐碩的成果。但絕大部分的研究都是基于期望效用理論的基礎之上的，基于期望效用理論在出行選擇決策問題上的研究都是建立在出行者是“完全理性人”以及“追求效應最大化”的基礎之上的。實際上，出行者在面對不確定環境下難以做到“完全理性”，面對各種可行選擇方案，表現出風險傾向或者風險規避，而不是一味的追求效應最大化了。相比之下，建立在“有限理性”基礎上的“前景理論”可以合理的解釋實際環境下出行者的選擇行為。

參考文獻：

[1]褚耀程.前景理論下路徑選擇行為參考點選取問題研究[D].西南交通大學，2017.

[2]田麗君，呂成銳，黃海軍.基于出行時間區間數和參考點的擇路行為研究[J].系統科學與數學，2018，38（4）：395-405.

[3]李小靜，劉林忠.基于累積前景理論的通勤者路徑選擇模型[J].交通運輸系統工程與信息，2015，15（1）：173-178.

[4]王燕.基于前景理論的通勤者出行路徑選擇行為及風險態度研究[D].西南交通大學，2017.