摘要：现阶段，随着社会的发展，我国的现代化建设的发展也突飞猛进。城市公共交通系统是由多种公共交通方式组成的有机总体，是与人们生活息息相关的重要基础设施。城市公共交通系统为城市居民的出行提供了多种出行选择，而这些公共交通方式间既互为补充共同承担居民公共出行，又相互争夺居民出行资源。因此，城市公共交通系统的多种客运方式之间是复杂的竞争与合作并存关系。随着城市交通问题的逐渐凸显，城市公共交通系统的作用日益受到政府和相关学者的重视，但各种公共交通方式间的竞合关系难以用传统理论的供求关系和需求函数来描述清楚。因此，需要借助计算机技术对公共交通方式间的竞合关系进行建模与仿真。
关键词：多种公共交通方式；竞合关系；建模与仿真
引言
随着城市“公交优先”理念的不断深入，有效协调多种公共交通方式间的竞合关系，对于充分发挥公共交通方式在城市居民出行中的主体作用具有十分重要的意义。采用MNL模型描述居民公共交通方式的选择行为，应用广义出行成本和主观感受建立效用函数，结合某市地铁沿线居民出行数据，标定模型参数、验证模型有效性，并应用Matlab对模型进行仿真分析。结果表明：出行成本的单方面增加会损害自身的出行分担率；地铁和出租车分担率均与单位时间价值正相关；地铁分担率与平均出行距离正相关；出租车分担率与时间偏好系数正相关，地铁分担率与时间偏好系数呈抛物线变化。
1基本假设与基本函数
为分析多种公共交通方式间的竞合关系，应该使所选择的状态参数能够适应问题的要求，略去与问题要求关系不大的因素，突出主要因素。综合各种影响因素，选定出行分担率作为公共交通方式的描述变量，它直接反映了各种公共交通方式间的竞合结果。
1.1问题描述
假定在每一种公共交通方式中，对于同一个OD对，唯一存在一种固定的运行路线。即当乘客选择了某种公共交通方式后，其对应的运行路线也就唯一确定了。为了不失一般性，假设针对某一OD出行，存在ｎ种公共交通方式，它们具有相同的起终点，所经过的线路是不同的。则这些公共交通方式构成了居民出行的竞争市场。在充分自由竞争的条件下，任何一种公共交通方式都将通过各自的优势对其他公共交通方式形成竞争，同时，也通过自身的优势来拟补其他公共交通方式的不足。
1.2模型建立
在多种交通方式选择模型中，本文选用MNL（Multinominal Logit Model）模型来描述居民对多种公共交通方式的选择行为。效用是经济学中最常用的概念之一，用来表征使用者需求、欲望等得到满足的一个度量。公共交通方式效用往往与下列影响因素有关：1）乘客的广义出行成本。包括时间成本t和票价p，而时间成本则取决于车外等待时间t1和车内时间t2。２）乘客的主观感受。包括可达程度、舒服适度、安全度等定性指标，用来表示乘客对于公共交通方式的主观感受。本文用舒适度指标ξ表征乘客的主观满意价值修正系数。则公共交通方式的效用包括三个部分，考虑不同出行主体的偏好程度，
2模型参数及检验
2.1模型参数
为证明城市公共交通方式间的竞合关系及各种因素对居民出行结构的影响，本研究于某市地铁一号线运营两年后，针对对地铁沿线范围内开展为期３d的公共交通方式调查，获取了包括地铁、地面公交、出租车三种公共交通方式的出行结构及各公共交通方式的基本特征信息。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆通过发放调查问卷的形式对地铁沿线乘客进行调查，调查对象为地铁沿线三种公共交通方式的使用者，调查时段为全天随机调查，覆盖了整个公共交通方式运营时段，调查地点为交通学院站、医大一院站、铁路局站、学府路站和医大二院站，共发放调查问卷227份，回收问卷191份，有效问卷185份，有效率为96.9％。
2.2模型验证
为检验所建立模型是否符合实际情况，选取客运分担率作为检验指标，将调查数据代入模型，计算３种公共交通方式的出行分担比例，对计算结果与统计数据进行比较分析。城市公共交通客运方式分担的误差计算均在5％以内，满足分析需要。因此，可使用该模型对城市公共交通方式的竞合关系进行分析与预测。
3不同变量对公共交通方式竞合关系影响分析
根据上述变量关系，应用Matlab建立城市公共交通方式的竞合关系模型，分别模拟不同变量条件下的竞合关系。
3.1出行成本对竞合关系的影响
出行成本是影响居民出行选择的重要因素。为说明出行成本对于城市居民出行结构的影响，本文分别分析地面公交票价、出租车起步价和地铁票价对公共交通方式分担率的影响关系。
3.1.1将地面公交票价本文取公交票价变化区间［0.5，1.5 ］，代入仿真模型，得到三种公共交通方式的分担率变化，随着公交票价的增加，地铁和出租车的出行分担比例呈上升趋势，而地面公交的分担率则呈下降趋势。其原因在于随着地面公交票价的增加，使得出租车和地铁的竞争能力增强，将分担一部分地面公交的客流。但由于地铁具有与出租车相似的时效性，故地铁分担率的增加要高于出租车分担率的增加量。
3.1.2出租车起步价某市目前出租车起步价为９元（含１元燃油附加费），起步服务里程为3ｋｍ，费率为1.9km/h，对比国内主要城市，某市出租车的费率较为合理，本文设定出租车的起步价为自变量，代入仿真模型，得到三种公共交通方式的分担率变化。随着出租车起步价格的增加，出租车的分担率变化呈现出明显的衰减，相对于其它两种公共交通方式而言，该方式的效用较为突出，故其竞争力相对较强；但随着起步价格的进一步增长，其整体效用将明显降低。
3.2单位时间价值对竞合关系的影响
出行时间价值是出行者单位出行时间的货币化表现，因此具有十分明显的个体差异性，往往会影响个体的出行方式、出行路线以及出行时间等选择行为。为体现单位时间价值对于不同公共交通方式分担率的影响，结合某市城市居民收入情况。代入仿真模型，得到三种公共交通方式的分担率变化。随着单位时间价值的增加，快速公共交通方式具有十分明显的竞争优势，即出租车和地铁的出行分担率明显上升，但由于地铁兼顾了出行成本优势。因此，地铁分担率的增加量要高于出租车。
3.3偏好系数对竞合关系的影响
由于出行者在经济条件、出行目的等方面存在明显的差异。因此，个体在选择公共交通方式时对于出行成本和出行时间之间的判断权重势必有所差别。本文以时间偏好系数为自变量，代入仿真模型，得到三种公共交通方式的分担率变化。随着时间偏好系数的增加，快速公共交通方式具有明显的竞争优势，而由于地面公交的营运速度较低，其出行分担率呈明显下降趋势。由于居民对出行成本的考虑，使得其公共交通方式仍然以低成本的公共交通方式为主；当0.56≤α1≤１时，居民开始更加注重出行时间，使得快速公共交通方式的分担率维持在较高水平。但同时也发现，当α1≥0.9时，出租车的分担率开始高于地铁，其原因在于当居民出行更加看重出行时间时，公共交通方式的主观满意度对于效用的影响将更加明显，即出租车的舒适度和拥挤程度要明显好于地铁。
结语
随着出行者对于时间变量的偏好系数增加，地面公交的分担率呈明显下降趋势，出租车分担率则呈上升趋势，而对于地铁，当时间偏好系数较小时，其分担率呈上升趋势，当时间偏好系数进一步增加时，地铁受制于舒适度等主观效用因素的影响，其分担率将呈下降趋势。
参考文献
[1]殷焕焕，武平，赵红征．城市公共交通方式选择行为研究[J]．武汉理工大学学报（交通科学与工程版），2013，37（2）：352-356．
论文作者:夏利,谭佳,龙东华
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年9期
论文发表时间:2019/8/27
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