高鐵建設(shè)對旅客出行方式選擇及其模型的構(gòu)建

劉自強,劉思佳,劉湘鈺

(湖南交通工程學(xué)院,湖南 衡陽 421001)

1 引言

隨著國家經(jīng)濟發(fā)展與對基建的持續(xù)大力投入，高鐵逐漸成為旅客出行重要的交通工具。對比高鐵和汽車兩種交通工具，高鐵較汽車迅速省時，且前者運行以電力牽引，生態(tài)環(huán)保且安全系數(shù)高。在此背景下，本文主要對高鐵的快速發(fā)展對緩解高速公路路面壓力的影響程度以及不同經(jīng)濟發(fā)展水平的城市高鐵配置的數(shù)量進行探究。一部分人會將高鐵出行首選列為首選，在一定程度上能減少高速公路上汽車的駕駛數(shù)量，行駛車輛減少能緩解路面壓力。乘坐高鐵出行雖為旅客生活帶來諸多便利，但價格比普通列車昂貴許多，由于現(xiàn)階段我國經(jīng)濟發(fā)展不平衡，民眾經(jīng)濟水平不同的相差巨大，旅客在出行方式的選擇也有差異。選取廣州、長沙、合肥三個不同經(jīng)濟發(fā)展水平的城市，進行數(shù)據(jù)分析，建立模型，得出所選城市高鐵配置的最佳數(shù)量[1,2]。

2 高鐵對緩解高速公路壓力的影響程度

對比高鐵和汽車兩種交通工具，將影響乘客選擇出行交通工具的原因劃分為六種指標(biāo)，分別是環(huán)保、票價、時間、舒適度、安全性、服務(wù)。再將這6個指標(biāo)設(shè)置為不同的比例關(guān)系，通過層次分析法來計算各個指標(biāo)的權(quán)重，并計算出其特征向量。對得到的結(jié)果進行一致性檢驗，通過查看平均隨機一致性指標(biāo)得出RI的值，根據(jù)一致性指標(biāo)CI、平均隨機一致性指標(biāo)RI的值計算出一致性比率CR的值，再對得出的結(jié)果進行比較分析，最后得出結(jié)論[3]。

層次分析法[4]：把指標(biāo)與出行方式相結(jié)合，并將其分為3個層次。將選擇乘車方式設(shè)定為目標(biāo)層即最上層；將影響大眾選擇乘車方式的因素，劃分成的6種指標(biāo)設(shè)為準(zhǔn)則層即中間層；將選擇出行的交通工具設(shè)為方案層即最下層。由于指標(biāo)間的相對關(guān)系難以把握，運用saaty標(biāo)度法[5](表1)來進行定量分析。

表1 saaty標(biāo)度法

(1)模型的建立與求解:根據(jù)查閱的信息，由6種指標(biāo)對交通方式選擇的影響程度，結(jié)合3種層次的比較，假設(shè)環(huán)保∶票價∶時間∶舒適度∶安全性∶服務(wù)=1∶3∶4∶2∶4∶2。

根據(jù)假設(shè)的比例，得出6種指標(biāo)相互之間的比例，如表2。其中cj表示第j個指標(biāo)的名稱(j=1，2，…6，其中j=1表示環(huán)保，j=2表示票價，j=3表示時間，j=4表示舒適度，j=5表示安全性，j=6表示服務(wù))

表2 6種指標(biāo)相互之間的比例

(2)根據(jù)假設(shè)的6種指標(biāo)的比例以及查閱的相關(guān)資料，可以得出指標(biāo)之間的比例關(guān)系及組合權(quán)重。計算可得組合權(quán)重如表3。

表3 組合權(quán)重

比較兩組數(shù)據(jù)的組合權(quán)重，高鐵被選擇的幾率更大。

(3)對于票價，環(huán)保，舒適度，時間，安全性，服務(wù)這6個指標(biāo)，高鐵和汽車也可以對每一種指標(biāo)進行比較，列出成對的比較矩陣：

由以上矩陣的信息，結(jié)合Matlab軟件編制程序，得出每個矩陣的特征值和特征向量，可計算出權(quán)向量，得出的結(jié)論如表4。其中ωi表示第i個指標(biāo)的權(quán)向量，λj表示表示第i個指標(biāo)的特征值。

表4 特征值和特征向量權(quán)向量

表5 平均隨機一致性指標(biāo)RI

由表5中數(shù)據(jù)可知，當(dāng)n=6時，RI=1.24。

判斷方法：當(dāng)CR<0.1時，判斷成對比較陣B具有滿意的一致性，或其不一致程度是可以接受的；否則就調(diào)整為對比較陣B，直到達到滿意的一致性為止。

綜上述步驟可知，高鐵的開通對高速公路的車輛通行壓力有所緩解，且較為顯著。

3 經(jīng)濟發(fā)展不同的城市高鐵的最佳配置數(shù)量

本文選擇廣州、長沙、合肥作為發(fā)展水平不同的城市，城市發(fā)展的不平衡源于經(jīng)濟水平的差異，從而導(dǎo)致了不同地區(qū)人群對乘坐高鐵出行的不同態(tài)度[6]。需分析影響城市發(fā)展水平的指標(biāo)，并通過搜集近幾年不同城市高鐵配置最佳數(shù)量，通過灰色預(yù)測模型[7,8]以及限定條件，從而得出所選城市高鐵配置的最佳數(shù)量。

模型的建立與求解：

根據(jù)已知數(shù)據(jù)建立廣州的灰色預(yù)測模型，模型及結(jié)果如下所示：

已知:x(0)=(490,628,821,1112)

得到:x(1)=(490,1118,1939,3051)

生成均值序列：z(1)(k)=αx(1)(k)+(1-α)x(1)(k-1)k=2,3,…,n

取α=0.4:z(1)=(0,7.412000000000000e+02,1.446400000000000e+03)

建立灰微分方程：x(0)(k)+az(1)(k)=bk=2,3,4

相應(yīng)的GM(1,1)模型的離散解：

還原為原始數(shù)列預(yù)測模型為：

表6 高鐵配置最佳數(shù)量預(yù)測結(jié)果 座

4 結(jié)語

經(jīng)過計算高鐵的建設(shè)可以較大的緩減高速公路的壓力，經(jīng)濟發(fā)展水平越高高鐵配置數(shù)量越多。影響旅客出行主要有票價和收入水平、出行距離、出行目的和時間價值觀念等。另外交通工具的經(jīng)濟性、快速性、舒適性和方便性等都會影響人們出行選擇。高鐵的建設(shè)及其發(fā)展，不僅緩解了普通列車的運行壓力，而且對旅客出行方式產(chǎn)生了一定的影響，而經(jīng)濟發(fā)展水平是影響高鐵配置數(shù)量的一個重要因素。