基于前景理论的交通出行方式选择综述

叶益健

摘 要：出行选择决策问题是城市交通研究领域的重要内容之一，出行方式选择问题则是其中的一个重要的研究对象。目前，国内外在研究这一问题的主要理论是期望效用理论，该理论将出行者假设成“完全理性人”，但在实际情境下，出行者受到来自自身的如经济收入、出行目的等主观因素以及来自外界的如复杂的路网状况等客观因素的影响，往往表现出非理性状态下的出行选择，这与期望效用理论相违背。而前景理论贴切的描述了实际环境下出行者的出行原理和行为选择的变化过程。本文主要以国内外对出行方式选择问题的研究和基于前景理论出行方式选择行为选择的研究状况进行综述。总结发现研究前景理论对交通出行方式的选择是非常有意义的。

关键词：前景理论;出行方式选择;城市交通

0 引言

国内外众多的研究学者在出行方式选择决策问题方面都有着各自不同的研究方向与成果。但大多数的研究都是建立在期望效用理论框架下构建的非集计模型的研究，而在实际情境下，出行者受到来自自身的如经济收入、出行目的等主观因素以及来自外界的如复杂的路网状况等客观因素的影响，往往表现出非理性的出行选择行为，这与期望效用理论所假定的“完全理性人”以及“追求效用最大化”相违背，而前景理论比较贴合实际的描述了实际环境下出行者的出行。虽然前景理论在交通领域已经等到了应用，但还不很成熟，以下将分别从国外和国内两个层面介绍出行方式的研究以及前景理论在出行选择问题上的研究状况。

1 国外研究现状

目前研究决策问题的主流的理论和方法是“期望效用理论”。1944年，VonNeumann和Mor-genstern首次提出了效用期望最大化理论[1]，后经过Savage[2]用直觉的偏好关系推导出了一个由效用和主观概率来决定出行者选择决策的“主观期望效用理论”。随着研究的不断深入该理论与实际诸多不相符的现实也慢慢暴露出来。其中最具代表性的就有Allais悖论和Ellsberg悖论，Allais通过实验得出人们在不确定言语描述环境下会表现出不一致的偏好关系，而Ellsberg在其实验中也证实模糊环境往往会令决策者违背savage的确定性事件原则，这些都与期望效用理论的原则相违背[3]。

在基于前景理论研究出行行为选择决策问题时，参照点的设置是其中十分重要的一个环节，自然国外在这方面的研究也就比较多。Avineri在其建立的累积前景理论模型中研究了对不同类型的出行者分别设置相应的参照点对最终出行选择决策行为的影响[4];Rongchang和Ryuichi在基于前景理论研究出行者的出行时间问题时验证了设置参照点的适应性和必要性;类似的，Sagi在研究影响出行者面对风险态度的出行方式选择时，充分考虑了在风险下参照点设置的重要性，并认为参照点可以很好地反映出出行者面对风险的态度的。

2 国内研究现状

国内关于前景理论在出行行为选择决策问题的研究主要也是集中在对出行路径的选择化及出发时刻的选择的研究上，对出行方式的研究相对偏少，但彼此的研究具有相通的原理巧借鉴之处。

赵凛和张星臣在回顾了期望效用理论的不足之处的前提下，应用前景理论分析了先验条件下出行者的学习更新过程，并设定了出行者决策参照点，在此基础上构建了先验条件下的出行者决策理论模型;闫乃帅等在假定出行者已知路径的出行时间概率的前提下，依据前景理论构建了风险条件下的路径选择模型，并通过算例和实证验证了前景理论在描述出行者出行选择决策行为上的优势;刘玉印等人也在累积前景理论的框架背景下建立了连续随机分布条件下的出行者路径选择模型;张波则基于累积前景理论，构建了一个SUE模型，给出了模型的具体算法，并结合算例对该模型进行了验证;秦世环在分析了出行者在出行前、出行中以及出行后三个阶段过程中主观个人因素、客观因素对出行决策的影响，在此基础上分析了出行者的风险偏好特征，并通过主成分分析的方法找出主要影响因素，综合考虑出行方式与路径选择，利用贝叶斯更新模型描述出行者出行前后感知时间的变化，构建基于前景理论的出行路径和出行方式选择模型，最后结合实际路网进行了适用性验证。

3 前景理论的基本模型

前景理论将不确定条件下事件编辑的全部价值用价值函数与决策权重函数的乘积来表示。

价值函数的定义为：

其中，表示参考点;表示备选方案的结果;为风险态度系数， ，的值越大说明决策者越喜欢冒险，当时决策者为风险中立者;为损失规避系数，若，则说明决策者对损失更加敏感。

其中，为结果发生的概率; 为风险态度系数，其值越小就说明决策者越容易将小概率事件高估，而将大概率事件低估。

由于决策存在随机占优及多个结果的情况，Kahenman和Tversky修正了决策权重函数。假设为各个备选方案结果的发生概率;其中各备选方案的结果是根据升序排列的， 。累积决策权重函数可表达为：

4 小结

国内外研究学者对不确定性条件下的出行选择决策问题的研究已经比较深入并取得了丰硕的成果。但绝大部分的研究都是基于期望效用理論的基础之上的，基于期望效用理论在出行选择决策问题上的研究都是建立在出行者是“完全理性人”以及“追求效应最大化”的基础之上的。实际上，出行者在面对不确定环境下难以做到“完全理性”，面对各种可行选择方案，表现出风险倾向或者风险规避，而不是一味的追求效应最大化了。相比之下，建立在“有限理性”基础上的“前景理论”可以合理的解释实际环境下出行者的选择行为。

参考文献：

[1]褚耀程.前景理论下路径选择行为参考点选取问题研究[D].西南交通大学，2017.

[2]田丽君，吕成锐，黄海军.基于出行时间区间数和参考点的择路行为研究[J].系统科学与数学，2018，38（4）：395-405.

[3]李小静，刘林忠.基于累积前景理论的通勤者路径选择模型[J].交通运输系统工程与信息，2015，15（1）：173-178.

[4]王燕.基于前景理论的通勤者出行路径选择行为及风险态度研究[D].西南交通大学，2017.