PDF《陈森发综合运输通道客运结构配置的随机饱和熵模型_陈森发》

0 引言综合运输通道结构配置指通过确定通道中各运 输方式在通道总运量中所承担的比重, 来分析通道 内各运输方式对各种不同运输需求的适应情况 , 并 以此为基础预测通道内各运输方式的合理分担量 , 为未来的发展提供科学依据. 目前 ,国内外对于通道结构配置的研究大多借 用城市交通分配理论中基于 Logit 的交通方式划分 模型[ 1] , 采用 Probit 或具有 Probit 一些优点 的Logit 模型的改进形式 ,如Dogit 、BCL 等[ 2] .但是 , 基于 Logit 模型的旅客出行分配模型有很多局限 性,如不能反映各运输方式的运能限制及时间 、 空间 上的竞争特性;

效用函数的确定依赖于个体的出行 行为调查, 参数估计非常困难;

解决多 OD 点对分配 问题比较困难等.因此, 一些学者将旅客时间价值 ( VOT) 视为随机变量[ 3-5] , 建立了比较直观的方式 划分模型 ,克服了 Logit 模型的上述局限性 ;

还有学 者利用不确定规划理论分析了旅客最优及系统最优 的客运量分担[ 6] , 针对不同的出行距离和时间价值 分析了高速铁路的最优定价[ 7] ,以及针对动态随机 交通网络提出交通选择熵模型等[ 8-10] ,但总的来说 , 还缺乏将这些方法结合在一起的综合性研究成果 . 本文主要针对综合运输通道的结构配置问题, 基于 随机时间价值( SVO T) , 在多种运输方式竞争条件 下,根据最大熵原理确定运输方式的最优控制变量 值,从而实现运输通道内的客运量最优分担.

1 基本假设 假设旅客在运输通道中的出行方式有铁路、公路、 民航

3 种,旅客选择每一种方式都对应一个广义 出行时间 ,它包括很多组成部分 , 如接入和退出时 间、 等待和延误时间 、 旅行时间以及根据时间价值将 出行费用转换得到的等价车内时间 ,旅客会选择广 义出行时间最小的运输方式出行. 为了简化数学表达式 ,本文将接入和退出时间 、 等待和延误时间之和定义为车外时间 tw , 旅行距离 为L、时间价值为 γ 的旅客选择运输方式m 所花费 的广义出行时间为 Tm =α twm +L vm +Lp m γ ( 1) 式中 : α 为车外时间相对于车内旅行时间的评价权 重系数,是正常数;

twm 、 vm 和pm分别为选择运输方 式m 的车外时间 、旅行速度和单位里程票价 ;

m 为A、T 和H时分别代表出行方式为民航、铁路和公 路 .根据经验, 假设 vA >

vT >

vH , twA >

twT >

tw H , pA >

pH >

pT . 若旅客选择几种运输方式构成的组合 运输方式来达到其出行目的 ,则可以对旅行速度和 单位里程票价做加权平均处理, 得到组合运输方式 的广义出行时间, 不影响下面的分析 . 考虑到旅客的经济条件、出行性质及其对舒适 性等要求的不同, 旅客的出行费用在转换为等价车 内时间时的转换系数( 时间价值) 也各不相同 ,本文 假设运输通道内所有旅行距离为 L 的旅客构成一 个总体 ,旅客的时间价值 γ 服从对数正态分布[

11 -

1 2] f( γ )=

1 2πσ γ e - ( ln γ - μ )

2 2σ

2 ( γ>

0)

0 ( γ≤0) ( 2) E( γ )=e μ +1

2 σ

2 , D( γ )=e

2 μ + σ

2 ( e σ

2 -1) 式中: μ 、 σ分别为与该对数正态分布所对应的正态 分布的均值和标准差, σ >

0 .

2 综合运输通道内的运输方式选择 首先,分析民航 、铁路和公路之间的竞争和选 择 ,令 Δt1 =twA -twT , Δt2 = tw T -twH , Δt3 = twA -tw H 分别表示不同出行方式之间车外时间差;