基于公鐵多式聯(lián)運(yùn)的乘客最優(yōu)出行方案規(guī)劃研究

黃博麗 吳瑩 華南理工大學(xué) 工商管理學(xué)院

一、引言

多式聯(lián)運(yùn)被定義呈一種交通運(yùn)輸方式與其他一種或多種運(yùn)輸方式結(jié)合而形成的現(xiàn)代運(yùn)輸方式。當(dāng)前研究以對(duì)貨運(yùn)多式聯(lián)運(yùn)的研究居多，對(duì)鐵路客運(yùn)綜合運(yùn)輸?shù)难芯咳允窍鄬?duì)不足的。但實(shí)際上對(duì)客運(yùn)多式聯(lián)運(yùn)的研究很有必要，高鐵的快速發(fā)展給人們帶來(lái)諸多便捷，卻無(wú)法滿足高峰期乘客需求。高鐵快速發(fā)展卻無(wú)法實(shí)現(xiàn)起始點(diǎn)的無(wú)縫對(duì)接。高鐵網(wǎng)絡(luò)的迅猛發(fā)展以及高鐵網(wǎng)絡(luò)的不斷改善，將人們的距離縮短了數(shù)千公里。但無(wú)縫地鏈接到“最后一公里”單純地靠高鐵還難以實(shí)現(xiàn)。因此，研究以高鐵為基礎(chǔ)的客運(yùn)多式聯(lián)運(yùn)對(duì)促進(jìn)我國(guó)綜合交通網(wǎng)絡(luò)在客運(yùn)方面的目標(biāo)實(shí)現(xiàn)具有較好的實(shí)踐意義。

賀政綱（2018）根據(jù)公鐵多式聯(lián)運(yùn)的運(yùn)輸特征重置環(huán)境刺激值，響應(yīng)閾值，響應(yīng)概率，并通過(guò)將利益增減行為次數(shù)相關(guān)的變量設(shè)置交通企業(yè)的整體實(shí)力。[1]。曹譯文（2019）認(rèn)為綜合運(yùn)輸法和多式聯(lián)運(yùn)法之間的合理區(qū)分是中國(guó)綜合運(yùn)輸法中要考慮的一個(gè)問(wèn)題，這些劃分必須考慮多式聯(lián)運(yùn)和綜合運(yùn)輸之間的關(guān)系，通過(guò)確定多式聯(lián)運(yùn)方式在綜合交通管理系統(tǒng)的地位，據(jù)此協(xié)調(diào)多式聯(lián)運(yùn)和綜合運(yùn)輸之間的向度關(guān)系[2]。熊桂武（2016）使用圖論法建立了運(yùn)輸優(yōu)化模型，該模型考慮了運(yùn)輸時(shí)間，運(yùn)輸成本和碳排放等多個(gè)目標(biāo)，并提出了正交實(shí)驗(yàn)混合田口遺傳算法來(lái)解決該問(wèn)題。時(shí)間窗口中的任務(wù)傳輸任務(wù)將檢查模型，并驗(yàn)證了優(yōu)化算法的有效性[3]。

二、公鐵多式聯(lián)運(yùn)下乘客出行方案規(guī)劃影響因素分析

（一）經(jīng)濟(jì)性

經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)以出行費(fèi)用來(lái)衡量，旅行者獲得運(yùn)輸服務(wù)的前提是要支付運(yùn)輸費(fèi)用，因此票價(jià)是影響旅行者選擇運(yùn)輸方式的重要因素。在正常情況下，乘客應(yīng)負(fù)擔(dān)旅行期間的所有出行費(fèi)用，但出行過(guò)程中交通工具的轉(zhuǎn)換等費(fèi)用通常占整個(gè)旅途費(fèi)用的比例較小，且難以規(guī)范衡量，故而經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)主要通過(guò)票價(jià)來(lái)衡量。

（二）快速性

快速性用在途運(yùn)行時(shí)間表示，因?yàn)樽顑?yōu)路徑規(guī)劃求解過(guò)程中，起始點(diǎn)是固定，在途運(yùn)行時(shí)間能夠反映運(yùn)行方式的是否快速。理論上公鐵多式聯(lián)運(yùn)的出行時(shí)間包括上下車(chē)時(shí)間、換乘時(shí)間、在途運(yùn)行時(shí)間，研究?jī)H選取在途運(yùn)行時(shí)間作為交通工具快速性指標(biāo)的衡量標(biāo)準(zhǔn)。一方面符合出行者的慣性思維，另一方面出行時(shí)間是整體旅途運(yùn)輸時(shí)間的主要構(gòu)成部分，可通過(guò)運(yùn)輸距離與運(yùn)輸速度進(jìn)行計(jì)算，其他時(shí)間較難估計(jì)，上下車(chē)時(shí)間和換乘時(shí)間作為換乘便捷性指標(biāo)的評(píng)價(jià)依據(jù)。通常出行者由于出行目的的不同對(duì)出行時(shí)間有一定要求，因此快速性是乘車(chē)路徑選擇的影響因素之一。

（三）便捷性

便捷性也是公鐵多式聯(lián)運(yùn)路徑規(guī)劃的重要影響因素，交通方式越為便捷，出行者更愿意選擇。便捷性以換乘便捷性為衡量標(biāo)準(zhǔn)，換乘過(guò)程中產(chǎn)生的換乘時(shí)間，即換乘時(shí)的步行時(shí)間和候車(chē)時(shí)間。

（四）安全性

當(dāng)乘客選擇交通工具時(shí)，安全是重中之重。安全性主要基于安全性可靠性進(jìn)行度量。如果傷亡事故率為0，則安全可靠性為l；如果事故率超過(guò)特定限制或臨界值時(shí)，則認(rèn)為安全可靠性為不安全。不同交通工具的安全性存在差異，根據(jù)交通事故的嚴(yán)重性，高鐵的安全系數(shù)高于普鐵，普鐵的安全系數(shù)高于汽車(chē)和飛機(jī)。

三、實(shí)例分析

研究對(duì)多式聯(lián)運(yùn)客運(yùn)最優(yōu)路徑規(guī)劃的研究，選取從北京市前往?？谑校ū本┠险?海口站）的出行者為例，由北往南路途遠(yuǎn)、海陸空各種運(yùn)輸方式供選擇，通過(guò)構(gòu)建多式聯(lián)運(yùn)網(wǎng)絡(luò)圖，根據(jù)前文基于廣義費(fèi)用函數(shù)構(gòu)建的最優(yōu)路徑規(guī)劃模型，采用改進(jìn)Dijsstra算法進(jìn)行模型求解，得到最優(yōu)路徑規(guī)劃方案。

基于廣義費(fèi)用函數(shù)中各個(gè)目標(biāo)（運(yùn)輸費(fèi)用最低、運(yùn)輸時(shí)間最短、換乘便捷性最優(yōu)、安全系數(shù)最高）不同權(quán)重的設(shè)計(jì)，幫助出行者選擇最優(yōu)路徑。由于不同需求者的目標(biāo)需求不同，本研究對(duì)多目標(biāo)權(quán)重的設(shè)計(jì)采用假設(shè)法（林楓，2015）。研究通過(guò)三次權(quán)重設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，探究不同主導(dǎo)型目標(biāo)情況下改進(jìn)Dijkstra 算法對(duì)北京至?？诘淖顑?yōu)路徑規(guī)劃計(jì)算結(jié)果。研究賦予目標(biāo)集不同的權(quán)重組合，并且對(duì)極端情況也進(jìn)行了模型求解，比如只考慮經(jīng)濟(jì)性（1.000，0.000，0.000），最優(yōu)路徑為[1，4，9，12]，即汽車(chē)與普鐵的組合，普鐵與汽車(chē)票價(jià)相對(duì)高鐵而言要低，符合實(shí)際情況；值考慮快速性（0.000，1.000，0.000）目標(biāo)時(shí)，最優(yōu)路徑為[1，4，7，12]，汽車(chē)與高鐵、普鐵的組合，高鐵比汽車(chē)和普鐵速度更快，符合實(shí)際情況；當(dāng)只考慮便捷性（0.000，0.000，1.000）目標(biāo)時(shí)，最優(yōu)路徑為[1，4，12]，換乘次數(shù)最少，換乘時(shí)間也越少，符合實(shí)際情況。

四、結(jié)語(yǔ)

近幾年綜合交通網(wǎng)絡(luò)受政府政策的支持取得較大發(fā)展，尤其在貨物運(yùn)輸領(lǐng)域，但公鐵客運(yùn)多式聯(lián)運(yùn)研究相對(duì)不足，本研究采用實(shí)證研究方法對(duì)公鐵客運(yùn)多式聯(lián)運(yùn)最優(yōu)路徑規(guī)劃進(jìn)行研究得出：出行者出行路徑選擇的影響因素包含主客觀因素，客觀因素為運(yùn)輸價(jià)格、運(yùn)輸時(shí)間（軌道站點(diǎn)間運(yùn)行時(shí)間、途經(jīng)站點(diǎn)經(jīng)停時(shí)間、上下車(chē)時(shí)間、站點(diǎn)候車(chē)時(shí)間等）、運(yùn)輸距離、換乘模式、舒適度、交通安全、服務(wù)水平，主觀因素包含出行者的職業(yè)、性別、年齡、對(duì)路網(wǎng)的熟悉度等要素。其中以經(jīng)濟(jì)性、快速性、便捷性、安全性為主要出行影響因素。