基于CNL模型的高速公路差異化收費模式研究

曹立新

(江西省交通投資集團有限責任公司，江西 九江 330000)

1 參數標定

為標定參數，文章主要圍繞MNL、NL、CNL模型建立進行分析，探究對貨車駕駛員行為影響。而且在選取路段及調查問卷時，對時間及區(qū)域進行準確規(guī)定。設計問卷過程中，將貨運情況、貨物運輸類型、車貨總重、車輛大小及運輸距離等因素融入[1]。其中，行程總長作為行程的正變量采用亞元變量形式及表征貨車出行是否為長途貨運。本次調查工發(fā)放問卷500份，收回問卷483份，問卷有效率為96.66%(483/500)，采用的是最大戶似然法，參數進行精確的評估，如表1所示。

表1 模型效用變量的選擇與說明

在巢式模型中，出行者高速公路的選擇設計影響因素較多，應根據不同影響因素進行變量分析，為模型建立及數據帶入提供幫助。

2 貨車出行行為受差異化定價的影響

2.1 多維度差異化收費方式的制定

實行差別收費，解決目前存在的問題，減少運輸費用，從而推動運輸企業(yè)發(fā)展。另外，在推行分路段、分車型和不同的付款模式時，應該根據不同的費率政策，通過確定優(yōu)惠幅度來減少運輸費用，從而提高公路行業(yè)的運營效率。在制訂貨車差別計費時，必須預先確保營運方能夠取得一定的利益，合理利用各種資源，合理確定不同的計費模式，充分了解高速公路和平行公路貨車的出行行為，并進行合理的調整。同時，在建模過程中，要考慮到交通距離、通行次數、擁堵程度、車型分布等因素，并對其進行合理的設置，以達到最大限度地發(fā)揮整體設計的作用。

2.2 CNL模型建立

CNL模型在運用時可以將自身的優(yōu)勢展現，而且模型的每一層都可以選擇肢相互獨立，上車選擇肢可以同時包含兩個或兩個以上下層結構。而且通過CNL模型與MNL模型對比，其有助于克服MNL模型選擇肢不獨立的缺陷，所以在分析貨車出行行為時，應建立CNL模型，表2為用戶選擇方案集合，CNL不僅可以保證選擇肢的相關項，還可以屬于不同的巢，為研究提供有力依據[2]。

表2 CNL模型出行者選擇方案集合

2.3 貨車出行行為模型構建

在構建非集計模式時，必須堅持效用最大化原則，并在相關規(guī)劃中進行選擇，以達到有效實施目的。在交通運輸中，不管是哪一種出行方式，都能從現實中得到實現，而出行者則是以自身為單位，根據自身的實際需要，選擇合適的出行方式，從而精確地計算出出行計劃的效用與同行成本的相關性。

對于出行效用函數計算，涉及的內容較多，需要對各個方面有著充足的了解。

選擇肢：貨車出行者所面臨的所有出行方案，而且這些方案可以組成集合，但是，在實際進行方案選擇的過程中，會受外部環(huán)境及自身屬性的影響。

出行者影響因素：出行所花費用、出行所用時間及出行方式。

效用：方案的選擇是否會滿足出行者想法。

假設一：通過選擇肢確定效用值最大化。

假設二：選擇肢的效用作為出行者行為分析重要組成，受自身因素及外部條件的影響，而且在建立模型的過程中，應該將屬于獨立效用函數進行明確，通過初步分析及探究掌握最終函數信息，針對出行者方案因素及效用函數表達，應合理的運用線性函數，并根據最大效用理論延伸探究公式的選擇，其中選擇肢為kiki∈K，當滿足以下關系式時，則出行選擇

ki=Ui,nUj,n(kj∈K,?j≠i)

(1)

Ui,n=Vi,n+εi,n

(2)

式中：Uin為隨機變量；Vin為系統項；εin為隨機效用誤差，%。

在系統項固定不變的背景下，出行者自身因素變量和出行選擇方案特性變量所構成框架，而且針對隨機效用誤差來講，應針對外界因素影響進行分析，同時需要分析是否可以運用公式進行計算，并掌握下方隨機變量與系統項表達公式的運用情況[3]。

(3)

式中：Xi,n,l為出行者n對選擇肢I的第一個變量；L為變量個數的和；ai為待定系數。

MNL模型效用函數隨機誤差應滿足參數二重指數分布情況，并通過推導之后得出函數的相關關系，為出行者后續(xù)的一系列出行行為影響確定提供更多幫助。

(4)

通過將MNL與CNL模型進行相互對比，可以發(fā)現CNL模型隨意效用誤差服從Gumbel分布的分布規(guī)律，所以在計算的過程中可以運用I選擇肢得到出行概率。

(5)

式中：aim為選擇肢I對巢m的依附程度。

從擬合優(yōu)度的觀點來看，不同的模型的構建能夠顯示出各自的優(yōu)勢，并且CNL模型能夠更加精確的反映出車輛的出行行為。總之，在對高速公路差別收費方案進行評估時，應當根據不同時段的差別收費模式，選擇適合本地區(qū)發(fā)展的收費方案，并作出較為全面的評估[4]。

2.4 模型評價

根據MNL模型、NL模型、CNL模型的平靜結果，分別運用t值和p2等變量對單個變量和模型精度進行評價。

(1)顯著性檢驗

通過t值檢驗和t檢驗臨街分布情況，得出結論：t>1.95，483個有效問卷中，有90%的概率顯示變化對交通行為的影響。在排除顯著度低的構成長度和通行成本承擔的兩個效用標本量后，保留了剩余的效用變量。

(2)擬合度p2的檢驗

通過運用擬合度p2對模型進行評價，可以得到p2為0.25，介于0.2～0.4之間，而且p2越大標示擬合精度越好。

(3)Logsum

Logsum作為連接巢式結構的介質，通過計算Logsum=pa=0.75，巢式模型結構符合實際且相對較為合理。

對于路徑位于上下層NL模型分別為異質參數鼓勵，如表3所示。

表3 出行選擇模型異質參數評估結果分析

根據分析表3可知，出行時間和出行費用參數均為負數，則可以說明貨車出行行為受到兩者影響，而且為負面影響，與實際研究情況一致。

從擬合優(yōu)度的角度來看，三種模型都可以發(fā)揮各自的優(yōu)點，但是CNL模型與MNL、NL模型有其獨特的優(yōu)點，可以避免IIA。因此，如果實行差異化政策，造成了高速公路的時間和成本變化，卡車司機就不會改變路線，而是選擇更多的時間。

3 以漢宜高速為例分析CNL模型對高速公里貨車差異化收費的影響

3.1 交通量不均勻情況下的影響

在選擇路徑時，通常要考慮到路徑效益，包括時間效益、距離效益、成本效益和安全效益。在這些影響因素中，時間效益和成本效益是最主要的。如果某一區(qū)域的一般公路網絡或其它高速公路能夠達到一定的運輸需求，則收費標準和服務能力將直接影響到該區(qū)域的交通流量。

在對湖北省漢宜高速路網交通流量不平衡的分析中，必須根據交通流量和交通流量差異等原因進行合理的優(yōu)化和實施，并根據不同區(qū)域的經濟發(fā)展狀況，及時掌握交通堵塞的狀況。漢宜高速全線交通量大，從武漢至宜昌的道路飽和度呈下降趨勢，武漢至仙桃段為飽和狀態(tài)。所以，在收費的時候，要考慮到武漢到仙桃的擁堵情況，所以要采取一些不同的收費政策。

本文針對擁擠度分析，需要在現有的基礎上對評價狀態(tài)進行探究，針對擁堵及某路段實際交通量和一天24 h設計交通量之比，如下計算公式

(6)

式中：ω為貨車混入率；Q為實際交通量；C設計交通量。

通過分析與公式計算，可以明顯看出交通運輸不均勻的情況。

3.2 貨車對交通流的影響

漢宜高速路段的主要車型是客車，客車的比例是貨車的3倍，卡車在高速上行駛的速度要慢一些，重型卡車的車速一般在80 km/h，中里卡車90 km/h,小微型卡車100 km/h，而小型客車的時速在120 km/h以上，各種交通方式的差別很大，因此，在進行分析的時候，應該把重點放在卡車對高速公路擁堵度和車速的影響上，并將研究范圍擴展到車輛的安全性相關性，從而進一步估計出貨車流量對高速公路交通安全的影響[5]。

3.3 差異化收費效果評價

本研究共收集了500份問卷，共483份，回收率96.6，經調查，發(fā)現有450位貨車駕駛員認為收費是影響出行行為的主要因素，占90%，而在出行時間方面，有427人認為受時間因素影響，占85.4%。因此，在進行成本核算時，必須進行差別化的分析，并對不同費率下的高速公路貨車比重進行比較。不同的收費模式下，貨車的比率會隨著收費水平的提高而降低。因此，在制定CNL模式時，必須落實差別化的收費方案，并根據不同地區(qū)的特點，合理地選擇不同的收費標準。

4 結 論

高速公路實行差別化收費受到了普遍的關注，因為在原有的基礎上進行了全面的優(yōu)化和分析，從而引起了各地區(qū)的高度關注。因此，在實際的研究中，應結合高速公路的運營狀況，了解貨車的出行行為，并注重提高高速公路使用管理效益的，運用多維度進行探究，將現階段差異化收費方案面臨的難題。本研究對影響車輛出行的因素進行了測定，采用SP調查的方式進行了問卷調查，將相關的資料進行綜合，以求出模型的效用變量。另外，基于CNL模式的建立，可以根據不同的收費標準，對不同的車輛流量進行精確的規(guī)劃，根據不同的特點，根據不同的特點，進行不同的收費。但仍需關注的是，在建立CNL模式后，也應當對營運高速公路進行分析，并根據不同的計費方案，改善區(qū)域內的交通狀況，并通過優(yōu)化和完善計費來降低貨車駕駛員的出行負擔。