基于有效通路的客运通道交通方式划分预测方法

张子阳

（重庆交通大学交通运输学院，中国 重庆400074）

本文提出了基于有效通路的客运通道交通方式划分预测方法，认为出行者在选择了某条通路的同时也选择了该通路所对应的交通方式。该方法在已知实际城市群各节点间的OD需求的前提下，在明确的交通方式布局方案和实际调查标定出效用函数参数的基础上，研究各OD对的有效通路出行链及其分担比例，将原来长距离的换乘出行量截为分方式的短距离出行OD对，并与短距离节点间的原有同方式分担量叠加，最终得到与网络交通方式分布相近的分方式当量OD矩阵。

1 客运通道出行行为分析

1.1 客运通道出行者出行过程分析

客运通道内出行者的出行，大致可以分为三个阶段：一是O端出发地市内交通出行，是由出发地到出发地城市对外交通枢纽的过程，包括市内交通出行、等待候车等；二是出发地城市与目的地城市之间的出行过程，是实现出行者出行需求的过程，包括交通工具运行、中转换乘等；三是目的地城市市内交通出行，是由目的地城市对外交通枢纽到达目的地的过程[1]。

在对于城市群的客运通道而言，在出行者出行过程中，对于出行距离较近的OD量，其两端的交通小区出行时耗在出行的全过程中占比较大，而全程的费用较小，因此这类出行的出行者对路径选择的期望对时间更为敏感；对于出行距离较远的OD量，其两端的小区内出行时耗相对较小，小区间的出行时间和费用相对较大，因此这类出行的出行者对出行路径选择的期望对综合费用更为敏感。

1.2 出行者出行过程的效用函数构建

根据消费者行为理论，消费者会以效用最大化作为自己分配有限收入选择消费对象的目标。同样的，出行者实际出行时，在选择出行路径时，也会依据效用最大化原则，效用越大路径被选择的概率就越大[2]。不同出行者对不同出行路径的出行效用的判断是不一样的，但任意出行者的效用函数都应有两部分构成：其中第一部分是相同的，是根据不同交通方式的技术经济特征来确定的；另一部分则由个人的偏好、习惯、经济水平等因素决定。

当某条路径的效用函数值越大时，其被选择的可能性也就越高，反之则越低，这也遵循了效用最大化的原则。

当OD全程出行距离远时，效用函数采用如下公式：

当OD全程出行距离近时，效用函数采用如下公式：

式中：VOT——社会平均时间价值；

Ta——第k条通路中第a路段的某种交通方式的行驶时间；

La——第k条通路中第a路段的长度；

FTa——第k条通路中第a路段的收费费率；

PMFi——第k条通路中第i个枢纽节点的中转费用；

PMTi——第k条通路中第i个枢纽节点的中转耗费时间；

Akij——交通小区i到j之间，第k条通路中所有路段集；

Bkij——交通小区i到j之间，第k条通路中所有换乘节点集；

α、β——未知常数。

1.3 有效通路的判断

有效通路指出行者在出行过程中选择的由起点通往终点时选择的一系列路段及其在该路段上所采用的交通方式。在这一过程中，出行者在选择出行通路的同时，也选择了该通路上所包含的交通方式。

出行者在选择出行路径的过程中，总是期望路径在行进的过程中离目的地越来越近，总是期望尽快到达目的地，而不会选择“南辕北辙”的路径。因此，在有效通路的判断时，应首先满足这一条件。

有研究表明，出行者在中长途出行过程中，大部分出行者不能接受超过两次的换乘，且有较多的出行者希望能就近换乘或原地换乘[2]。这主要是由于换乘不同交通方式时，往往需要转换车站，或是需要增加额外的中转城市市内出行时间或候车时间，而这个过程于出行者而言则希望越短越好，这是由出行者心理承受能力所决定的。在对有效通路进行判断也需要考虑换乘次数的因素。

此外，出行者在选择换乘交通方式的过程中，总是期望选择效率更高的交通方式承担运输任务。在对有效通路进行判断时，也需要考虑这一因素。

根据上述分析，对有效通路的识别需满足以下几个条件：①当路径中的每个路段均满足：（i，j）的上游端点i比下游端点j离起点O近，而且i比j离终点D远时[3]；②当路径中存在多模式换乘时，总的换乘次数应不超过a次；③路径中存在多模式换乘时，在由高效率向低效率方式换乘的前提下，OD间的全程出行时间，与途中换乘后的出行时间之比保持在大于m：1以内；④路径中存在多模式换乘时，在由低效率向高效率方式换乘的前提下，OD间的全程出行成本，与途中换乘后的出行成本之比保持在小于m：1以内。

2 基于有效通路的方式分担率模型

客运通道内出行者出行决策的确定，是出行者依据自身社会经济特征、出行特点以及运输供应、出行经验等多方面因素在各种运输方式之间做出选择的过程。不同的出行者会依据自身的社会经济特征，以某种目标或期望选择适合自己的出行通路，同时也在这个过程中选择了该通路所包含的“交通方式”，这也是本文采用方法的核心思想。

基于有效通路的分担率模型采用如下公式：

式中：pijk——交通小区i到j之间第k条有效通路的分担率；

c——参数；

m——交通小区i到j之间有效通路的条数；

Vijk——交通小区i到j之间第k条有效通路的效用值。

3 分方式当量OD矩阵计算方法

对于客运通道而言，多数交通区与客运通道见多方式线路的联系往往通过衔接道路实现，因此，远离客运通道的交通区可能并不直接拥有多方式的交通线路，该类小区的出行OD也不会出行多种方式的OD矩阵；客运通道两端和沿线的交通区虽然可以直接划分为多种方式的OD矩阵，但仅靠这些小区的出行OD难以覆盖客运通道各种交通方式的真正出行量。针对这一问题，本文提出了基于路径的分方式“当量OD矩阵”计算方法。

该方法的核心思想是：

（1）对于无换乘需求但存在多方式路径的OD对，按照不同交通方式的最短路径阻抗带入多元Logit模型，计算各种交通方式的分担率，并将OD对拆分写入对应交通方式的当量OD矩阵；

（2）对于有换乘需求的OD对，在客运通道综合交通网络中，寻找出各条有效通路的综合阻抗，再根据多项Logit模型计算各有效通路的分担率，将原有有效通路拆分为起点—换乘节点—换乘节点—终点的分段路径，并按照分段路径的交通方式，将OD对拆分写入对应交通方式的当量OD矩阵。

按照上述思想，利用Matlab进行编程计算，具体流程图如下：

图1 基于有效通路的分方式当量OD矩阵预测方法

4 结语

本文通过分析出行者的出行行为特征，依据出行者在选择了适合自己的出行路径的同时也选择了该路径包含的交通方式的思想，提出了基于有效通路的分方式当量OD矩阵预测方法。利用该方法，可以为城市群客运通道综合交通运输布局规划提供指导和依据，还可以为大运量交通方式运营方案的调整、编制提供依据。

［1］廖勇．区域综合运输通道客运系统结构分析[D]．成都:西南交通大学,2011.

［2］徐亚．基于旅客出行行为分析的道路客运班线优化研究[D]．武汉:武汉理工大学,2012.

［3］刘灿齐．现代交通规划学[M]．北京:人民交通出版社．