基于改進(jìn)Logit模型的昌贛通道客流分擔(dān)率預(yù)測

艾瑤 徐偉碩 李嘉 張兵 索

摘要：為研究高鐵修建后對客運(yùn)通道內(nèi)其余客運(yùn)方式分擔(dān)比率的影響，以昌贛通道為例，在經(jīng)典的MNL模型基礎(chǔ)上引入環(huán)境特征和氣候特征，從而構(gòu)建基于改進(jìn)Logit模型的昌贛通道客流分擔(dān)率預(yù)測模型，并計算了通道內(nèi)各客運(yùn)方式的分擔(dān)比率。

Abstract： In order to study the impact of high-speed railway construction on the share ratio of other passenger transport modes in the passenger transport corridor， taking Chang-Gan corridor as an example， based on the classic MNL models， the environmental characteristics and climate characteristics are introduced， so as to build a forecast model of the sharing rate of passenger flow in the corridor based on the improved logit model， and calculate the share ratio of various passenger transport modes in the corridor.

關(guān)鍵詞：分擔(dān)率預(yù)測;Logit模型;昌贛通道

Key words： sharing rate prediction;Logit model;Chang-Gan corridor

中圖分類號：U238? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2020）11-0221-02

0? 引言

昌贛客運(yùn)通道為江西省南北向的重要運(yùn)輸通道，連接省會南昌市、吉安市和贛州市。目前南昌至贛州的高速鐵路已于2019年底建成通車，設(shè)計速度達(dá)350km/h，高鐵的開通對客運(yùn)通道內(nèi)客運(yùn)結(jié)構(gòu)有顯著的影響。

目前國內(nèi)外學(xué)者關(guān)于運(yùn)輸方式的客流分擔(dān)率已經(jīng)進(jìn)行了較為廣泛的研究，其中以概率論為基礎(chǔ)的Logit模型應(yīng)用最為廣泛，鄧衛(wèi)[1]以RP/SP組合調(diào)查方法設(shè)計調(diào)查問卷方案，以調(diào)查數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)建立分擔(dān)率預(yù)測模型;王煒、朱鴻國等學(xué)者[2][3]探討了采用其他方法與傳統(tǒng)Logit模型進(jìn)行組合，建立模型來預(yù)測交通方式的結(jié)構(gòu);徐亞等[4]采用不同數(shù)學(xué)方法對Logit模型中的效用函數(shù)參數(shù)進(jìn)行標(biāo)定。

1? 客流分擔(dān)率模型

1.1 全出行方式

隨著昌贛高速鐵路的通車，該客運(yùn)通道主要的出行方式有高速鐵路、普速鐵路、公路班線以及航空班線，客運(yùn)通道全出行方式的分類見圖1所示。

1.2 影響旅客出行方式選擇的因素

特性變量的選擇直接影響到模型對實(shí)際問題的擬合精度以及分析實(shí)際問題的有效程度。本文在國內(nèi)外的研究基礎(chǔ)上，選取經(jīng)濟(jì)性、快速性、舒適性、方便性作為影響旅客出行方式選擇的影響因素。并充分考慮昌贛通道所處地區(qū)多山地丘陵的環(huán)境特征和高溫多雨的氣候特征，增加了安全性和天氣影響度指標(biāo)。

1.2.1 安全性指標(biāo)

安全性指標(biāo)Si表征的是不同出行方式發(fā)生安全事故的概率情況，人們在出行時首先希望自己的人身及財產(chǎn)安全可以得到充分保障。參考相關(guān)文獻(xiàn)[4]中的研究成果，確定各出行方式的安全性指標(biāo)分別為1.0、0.9、0.8和1.0。

1.2.2 天氣影響度指標(biāo)

天氣影響度指標(biāo)Wi對旅客出行方式的選擇有著較大影響，一般來說公路出行方式受天氣、雨雪的影響程度要比鐵路大的多。根據(jù)匿名征詢專家進(jìn)行打分的方法并求其平均值，得到四種出行方式的天氣影響度指標(biāo)分別為0.9、0.85、0.8和0.8。

1.2.3 經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)

經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)Ei表征的是旅客選擇一種出行方式需要支付的費(fèi)用，這里采用票價來描述各出行方式的服務(wù)費(fèi)用。

式中，pi表示一種出行方式的單位運(yùn)費(fèi)（元/人×km）;Li表示一種出行方式的旅行里程（km）。通道間普速鐵路硬座票價和公路客運(yùn)班線票價可以通過互聯(lián)網(wǎng)查得，昌贛高鐵的運(yùn)價率取0.45元/km，另外南昌至贛州航空班線平均票價為200元。

1.2.4 快速性指標(biāo)

快速性指標(biāo)Qi以旅客選擇出行方式出行的總時間來衡量，主要包括旅途耗時和市內(nèi)交通周轉(zhuǎn)耗時兩部分。

式中，Li表示一種出行方式的旅行距離（km）;Vi表示一種客運(yùn)方式的運(yùn)行速度（km/h）;T′i表示市內(nèi)交通周轉(zhuǎn)耗時（h）。四種出行方式的運(yùn)行速度分別為：250km/h、120km/h、80km/h、600km/h，市內(nèi)耗時分別為：0.7h、0.5h、0.5h、1.0h。

1.2.5 舒適性指標(biāo)

舒適性指標(biāo)Ci是旅客在選擇出行方式并在交通工具中對車內(nèi)環(huán)境、擁擠程度等因素的綜合性概念。本文采用旅客旅途后恢復(fù)疲勞所需時間來度量舒適性。

式中，LT表示恢復(fù)疲勞的極限時間（h），本文假定為15h;t表示一種出行方式的旅行時間（h）;？茲i、？姿i表示一種出行方式的待定系數(shù)。參考相關(guān)文獻(xiàn)對？茲i、？姿i進(jìn)行取值，可以計算各區(qū)段不同出行方式的旅客恢復(fù)疲勞時間。

1.2.6 方便性指標(biāo)

方便性指標(biāo)Bi主要體現(xiàn)在旅客在一種出行方式的候車時間、換乘時間、中轉(zhuǎn)效率等，均與發(fā)車間隔關(guān)系密切，因此本文采用發(fā)車間隔時間來衡量不同出行方式的方便性。通過互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)統(tǒng)計：四種出行方式的發(fā)車間隔分別取值0.25h、1.0h、0.5h和6.0h。

1.3 模型的構(gòu)建

MNL模型即多項Logit模型，是非集計模型中常用的模型之一，其具體表達(dá)形式如下：

式中，Pi為旅客選擇第i種出行方式的概率，Ui為第i種出行方式的效用值，n為運(yùn)輸通道內(nèi)可供旅客選擇的出行方式數(shù)量。

在諸多影響旅客出行方式選擇的因素中，設(shè)定安全性、天氣影響度這兩個指標(biāo)值越大效用值越大，是正指標(biāo);而經(jīng)濟(jì)性、快速性、舒適性、方便性這四個指標(biāo)值越大效用值越小，是逆指標(biāo)。

對MNL模型加以改進(jìn)，把安全性、天氣影響度從諸多影響因素中提取出來，構(gòu)建效用函數(shù)公式如下：

式中，Ui表示第i種出行方式的效用函數(shù);Si、Mi、Ei、Qi、Ci和Bi分別表示第i種出行方式的安全性、天氣影響度、經(jīng)濟(jì)性、快速性、舒適性和方便性等各特型變量的取值;？琢1、？琢2、？琢3、？琢4分別表示各特性變量的參數(shù)。

各特性變量的參數(shù)在一定程度上代表了旅客在選擇各種出行方式的時候給予它們的權(quán)重，這些參數(shù)須在大量的社會調(diào)查基礎(chǔ)上結(jié)合數(shù)學(xué)方法加以確定，常見的數(shù)學(xué)方法有層次分析法、回歸分析法等。

2? 實(shí)例分析

對于參數(shù)？琢1、？琢2、？琢3、？琢4的標(biāo)定，可以根據(jù)調(diào)查問卷數(shù)據(jù)采用數(shù)學(xué)方法進(jìn)行。本文各特性變量參數(shù)的取值借鑒相關(guān)文獻(xiàn)的研究成果并進(jìn)行適當(dāng)?shù)男拚?。各參?shù)的取值如表1所示。

利用對各種出行方式服務(wù)特征參數(shù)進(jìn)行量化所得數(shù)據(jù)，由公式（5）可以計算出旅客選擇出行方式行為效用函數(shù)值，由公式（4）計算出各出行方式在客運(yùn)市場中的分擔(dān)率，如表2所示。

在昌贛高鐵建成之后，通過對昌贛通道客運(yùn)分擔(dān)率的計算結(jié)果可以看出，昌贛客運(yùn)通道之間將會有大量的旅客采用高速鐵路作為主要出行方式，其中南昌至吉安、吉安至贛州和南昌至贛州區(qū)間內(nèi)公路班線客運(yùn)的分擔(dān)率分別為20%、20%及16%，而上述區(qū)間高鐵分擔(dān)率均超過40%。

3? 結(jié)論

本文以昌贛客運(yùn)通道為例，根據(jù)實(shí)際情況增加了Logit模型的衡量指標(biāo)，在考慮安全性、天氣影響度等因素對旅客出行行為選擇影響的基礎(chǔ)上，重新定義了分擔(dān)率模型，提高了模型實(shí)用性。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉志明，鄧衛(wèi)，郭唐儀.基于RP/SP調(diào)查的非集計模型在交通方式分擔(dān)率預(yù)測的應(yīng)用[J].交通運(yùn)輸工程與信息學(xué)報，2008（03）：37-43.

[2]李曉偉，王煒.高鐵競爭下高速公路客運(yùn)選擇行為與發(fā)展策略[J].鐵道科學(xué)與工程學(xué)報，2018，15（03）：574-580.

[3]朱鴻國，趙文靜，馬壯林，等.廣深運(yùn)輸通道內(nèi)公共客流分擔(dān)率預(yù)測模型研究[J].公路交通科技，2017，34（04）：146-153.

[4]徐亞.基于旅客出行行為分析的道路客運(yùn)班線優(yōu)化研究[D].武漢理工大學(xué)，2012.