轨道交通与常规公交合作竞争模式研究.pdf
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1、长沙理工大学硕士学位论文轨道交通与常规公交合作竞争模式研究姓名:王怡申请学位级别:硕士专业:交通运输规划与管理指导教师:黄中祥20100415摘要随着我国社会经济的持续快速增长和城市化进程的加快,我国城市交通到了一个高速发展的阶段。公共交通的发展备受关注,我国交通行业一直寻求着高效发展的途径来解决交通问题,因此对公共交通方式间合作竞争机制进行研究具有重要的现实意义。本文从各种交通方式的不同特性入手,首先介绍了合作竞争的相关理论,通过博弈论的稳定性分析,得出轨道交通与常规公交之间的合作竞争行为为最稳定的进化策略。再次,以票价和站间距为合作竞争机制下的两个研究对象,针对目前城市票价体系现状及所面临
2、的问题,以整体效益最大化为目标,以动态博弈论为基础,以逆推归纳为方法建立模型来求解票价的最优值。根据借票价调整站间距的思想,以个人出行成本最小为目标,以出行时间和出行费用为双重影响因素建立模型进行站间距分析,通过对比本文计算结果与传统站间距的服务面积大小,验证了本文所得出的解较好。根据本文所得结论,以票价和站间距证明了合作竞争机制在轨道交通与常规公交关系中的可实现性。关键词:轨道交通与常规公交合作竞争机制票价站间距动态博弈论决策树A B S T R A C TW i t ht h ep r o c e s so fs o c i a le c o n o m i c a lg r o w t
3、ha n du r b a n i z a t i o nc o n t i n u i n gt os p e e du p,C h i n ai si nt h ec r i t i c a lp e r i o do fu r b a nt r a f f i cd e v e l o p m e n t。E s p e c i a l l yt h em a s st r a n s i ti St h em o s ta t t r a c t i v e。C h i n ah a v et r i e dt of i n dt h ee f f i c i e n tw a y s
4、t Os o l v et h et r a f f i cd i f f i c u l t i e s。T h u st h er e s e a r c ho nm e c h a n i s mf o rc o o p e r a t i o na n dc o m p e t i t i o na m o n gm a s st r a n s i tm o d e sh a si m p o r t a n t l yp r a c t i c a ls i g n i f i c a n c eaT h i sp a p e rf i r s t l ya n a l y z e
5、 st h ec h a r a c t e r i s t i c so fd i f f e r e n tw a y s,a n di n t r o d u c e st h er e l e v a n tb a s i so ft h ec o o p e r a t i v ec o m p e t i t i o n T h er e s u l ts h o w st h em o d eo fC o o p e t i t i o nb e t w e e nm e t r oa n db u si st h em o s ts t a b l ee v o l u t i
6、 o n a r ys t r a t e g yt h o u g he v o l u t i o n a r yg a m e s s e c o n d l y,w et a k et h ef a r ea n ds t a t i o ns p a c i n ga st h eo b j e c t su n d e rt h eC O o p e t i t i o nm e c h a n i s m C o n s i d e r i n gt h ep r e s e n tp r o b l e m s,w eb u i l dt h em o d e so nt h
7、eb a s i so fd y n a m i cg a m et h e o r ya n dt h eb a c k w a r d si n d u c t i o nt om a x i m i z et h es o c i a lr e v e n u et og e tt h eo p t i m a lv a l u e F i n a l l y,c o n t a c t i n gt h ed o u b l ef a c t o r so ft r i pt i m ea n df a r e,w eu s et h em o d e st or e a l i z
8、et h el e a s tt r i pc o s t s T h i sw a yi sb e t t e rt h a no l do n e st h o u g hc o m p a r i n gw i t ht h et r a d i t i o n a ls t a t i o ns p a c i n gi nt h es e r v i c ea r e a A c c o r d i n gt ot h er e s u l t s,i ti sr e a l i z a b l et os e tu pt h eC O-o p e t i t i o nm o d
9、eb e t w e e nt h em e t r oa n db u s K e yW o r d s:M e t r oA n dB u s;C o o p e t i t i o nM e c h a n i s m;F a r e;S t a t i o nS p a c i n g;D y n a m i cG a m e sl I长沙理工大学学位论文原创性声明本人郑重声明:所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式
10、标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名:丑惨日期:b b 年,月三,日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权长沙理工大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本论文收录到中国学位论文全文数据库,并通过网络向社会公众提供信息服务。本学位论文属于1、保密口,在年解密后适用本授权书。2、不保密瓯(请在以上相应方框内打“)作者签名:惨I新獬穆彩彳日期:
11、b k 年J-月d-日日期:捌戽参月J第一章绪论1 1 研究背景国内外的众多经验告诉我们,交通是社会经济发展的动脉。完善、发达的交通运输体系是城市和经济发展的基础。随着我国社会经济的持续快速发展,我国城市交通正面临着需求空前高涨的严峻考验和挑战。随着我国社会经济的持续快速发展和城市化进程的加快,我国城市发展出现了经济、人口、规模急剧扩大的势态,越来越多的市场,特别是一些人口超过1 0 0万的大城市,交通需求增长过快,伴随而来的是城市交通拥堵的现象越来越严重。近年来我国虽然加强了路网的规划和建设,但交通问题依然没有得到解决,具体表现为交通阻塞、车流行进速度低、交通事故频发、停车困难、汽车尾气污染
12、和噪声危害严重等等,这些问题已经成为城市发展进程中的制约因素。大部分城市内都存在道路通行不畅或者拥堵等问题,而且情况还非常严重。其原因有很多方面,一是不尽合理的城市规划、道路设计,加之车辆增长过快,出行车辆过多;另一个不容忽视的原因就是发展滞后的城市公共交通。随着收入水平的明显提高,城市居民对于生活品质的追求也不断提高,用于出行的支出也迅速增长。调查显示,近年来,我国部分城镇居民出行支出年均增加1 4 0 元左右。家用轿车普及率,由不足百分之一达到了百分之七以上。事实证明,当城市交通体系以私家车为主带来的交通问题也是非常严重的,不仅易造成交通拥堵,而且还大量增加了石油消费和二氧化碳等有害气体的
13、排放,不利于社会的发展和环境的保护。私人个体交通工具盲目发展导致人均占用道路面积增多,而城市用地是有限的,这必然使城市交通陷入瘫痪。大力发展城市公共交通事业则成为治理城市交通拥堵的基本途径。城市交通系统是城市有机体中的一个重要组成部分,城市的发展取决于交通,城市的快速发展又促进了交通的发展。而公共交通又是城市交通中的重要组成部分,是城市交通系统的主体,是城市发展的重要基础之一。一般而言,公共交通在占有道路面积与轿车相同的情况下,有效载人量数是轿车的数倍,在一个单位时间内的输送能力也显著高于小型车。因此,通过增加资金投入大力发展公共交通事业,积极发展轨道交通、公共汽车和出租车,使公共交通成为城市
14、交通的主体,是缓解交通压力的良策。因此应积极发展城市公共交通事业的发展以寻求城市的快速发展。本文中提到的轨道交通全部特指地铁。尽管目前全国提出了很多城市政策,拥堵问题没有随着地铁的修建而得到解决,其中一个很重要的原因就是轨道交通与常规公交的配合协调程度不够高,因此我们现在面临的问题是:轨道交通与常规公交该怎样配合、调整才能避免恶性竞争,最大化发挥两者优势,吸引最多的客流量,尽可能的缓解交通压力?本文确立以票价和站间距为两个研究对象去展开说明。轨道交通与常规公交之间存在抢夺客流量的事实,从而出现了交通方式间以低价抢购市场的恶性竞争,结果不仅没有实现客流量的最大化增长,而且一味低价造成的亏损往往都
15、需要政府去买单。面对客运交通内部的竞争空间,系统模式开始发生改变,以资源共享为主导的合作竞争战略逐渐代替了以独占交通资源为主导的竞争战略。其核心是从全局出发,针对未来的交通量的预测,根据组织能力,通过合作来实现资源共享,从而实现“合作效益”使参与各方都获利。其目标不再是简单的扩大规模,或者以低价争取客流,而是怎样使两种交通方式适应不断变化的运输市场环境,“合作竞争 理论为交通方式开启了一种新的思路。本文建立在合作竞争机制的基础上,通过动态博弈模型,确定票价和站间距设置为研究对象,轨道交通和常规公交怎样的票价能够充分吸引客流?随着票价的改变,必然对站间距产生了影响,那怎样的站间距才是合作竞争机制
16、下的均衡解?1 2 研究目的和意义城市交通是构成城市功能的基本要素,是城市存在和发展的基础。随着城市化和机动化进程的不断加快,公共交通的发展成为颇受关注的问题,在各大城市陆续出台票价调整政策,但是却收效甚微。我们知道,一味的低票价可以在一定程度上吸引客流量,但是却不能实现合理分配客流量,最终结果会造成客流量达不到预测水平,导致轨道交通经济效益不佳,其次,站间距是影响轨道交通与常规公交配合的重要因素,虽然目前有一个大概的经验值,但是往往是在基于出行时间的基础上进行考虑的,忽略了票价即出行费用对站间距的影响【1】。本文从票价与站间距的角度对公共交通的合作问题进行分析,拟从博弈理论的角度来研究轨道交
17、通与常规公交的合作竞争机制,探讨在城市化、机动化不断发展的将来,两种交通方式的合作竞争演化机理和发展战略,最后实现票价与站间距设置合理化,进而达到客流吸引最大,并合理分配的目的。文章以公共交通的现状为开端,列出目前轨道交通与常规公交存在的问题,然后进一步对问题进行分析,寻找原因,得出既合作又竞争的机制优于单一的合作或者竞争机制,建立博弈模型来解决票价问题,并且以合理的票价为导向,考虑出行费用与出行时间双重因素,把站间距的设置提出来研究,在突破传统只考虑出行时间的单一面上,引入票价影响,调整站间距。通过一系列的逻辑推理,遵循科学合理的合作竞争措施,引导轨道交通与常规公交协调发展,形成“双赢”的局
18、面,促进整个城市交通良性发展。1 3 国内外研究现状根据目前所掌握的文献资料,从研究的内容和范围来看,国内外关于公共交通的研究涉及到以下几个方面。1 3 1 轨道交通与常规公交的合作竞争机理轨道交通与常规交通两者之间的关系对于城市的交通发展的状况有着很直接的影响,在国际上,对于公共交通的研究,达到了很高的层次。公共交通研究包括涉及到了很多方面的内容:其中有交通需求、市场、营运、评价、费用、政策与计划、交通管理与所有权、行车调度与时刻表、服务规划与设计、公交辅助设施、出租车的作用、公交技术、运输系统管理和交通需求模型等等。文献【2】总结了我国土地利用属典型高密度集中模式,提出公共交通优先。文献【
19、3】综合评价了各大城市的交通方式,我国的大城市应该完善公共交通系统,轨道交通为骨干,常规公交为主体的,小汽车适当发展,并且适当的限制自行车,摩托车,严格地控制出租车。文献 4】提出未来以公共交通为主,各种交通方式协调发展的合理交通结构模式。文献【5】中探讨了以车头时距和发车时刻表为要素,在换乘站点实现一条轨道交通线和多条常规公交线运营协调的控制技术。文献【6】中提出了启发式的遗传算法和蚁群优化方法,使用此算法来解决接运公交的网络规划设计问题。文献【7】通过确定子系统的内部联系引出票价话题,包括票价对公共交通客流量分配的指导。并且运用自组织理论及方法,分析城市交通方式之间的生存与竞争,以实现公共
20、交通的可持续发展。文献【8】中运用动力学模型,以交通方式内部为研究对象,讨论了其竞争机制,结果表明:竞争的结局符合优胜劣汰,与其他因素无关。文献【9】对轨道交通与公交线网衔接模式进行优化求解,用优化函数模型研究城市公交的场站布局及选址规划研究等。文献 1 0】比较常规公交与轨道交通的特性。用生态位原理,建立两者的竞争模型,并预测其结果。文献 1 1】以常规公交和轨道交通为研究对象,借用生态位、耗散结构原理加以解释,并且讨论了两者竞争与合作领域,提出了两者协调的线网调整方法。文献【l2】中建立调度协调模型以求解乘客换乘成本最小,分析了两者衔接整合一体化的优点,并提出建议,把两者作为一个整体,实施
21、统一运作管理。1 3 2 轨道交通与常规公交的票价轨道交通与常规公交的票价问题在关于公共交通方面的研究论文中多次被提及,但是重点去研究的文章却相对较少。近几年来,出现了针对票价的研究。文献 1 3】以票价、客流量和收益三者的关系入手,在考虑了竞争对乘客的出行行为选择影响的条件下,基于概率选择建立模型,以求解最佳票价。文献【1 4】以系统动力学为方法,参考影响轨道交通票价制定的因素,建立了票价计算模型,并以工程可行性分析报告为例进行仿真,其结果证实了模型的可操作性和有效性。文献【1 5 通过对轨道交通票价理论、体系及模型不足之处的研究,得出了套完整的理论体系。文献 1 6】引用静态分析法,讨论了
22、出行乘距对票价和服务的影响和基于广义成本公共交通模型的一般函数形式。文献【1 7】中基于随机效用理论,充分考虑居民选择出行方式的各种影响因素,建立选择使用轨道交通出行的概率与轨道交通票价关系的模型,为消除L o g i t 模型中指数的级增长导致的结果差异严重扩大,对模型进行了改进,将广义出行费用均化,研究给出了我国城市轨道交通票价的制定方法。文献【18】以票价作为轨道交通公司和常规公交公司的竞争策略,分离散价格策略集和连续价格策略集分别进行了博弈模型分析。文献【1 9】在考虑诱增客流量的前提下,利用l o g i t 模型确定客流分担率,为实现包括企业、消费者和政府三方在内的总效益最大,建立
23、多目标规划模型,求解票价。文献 2 0】利用灰局势决策方法,将制定票价作为被决策事件,不同的票价方案作为对策,通过分析评价不同对策的各种效益,选出最合适的票价方案。文献【2 1】摘提出了以交通需求管理经济杠杆的策略的概念和动态价格经济杠杆策略,实施动态票价,利用随机分配理论考察城市路网交通流的重分布变化。总体看来,国内外对票价影响公共交通这一问题已经达成了共识,各家也纷纷提出自己的观点,尝试从不同角度针对票价进行研究和建模。1 3 3 轨道交通与常规公交的站间距文献【2 2 1 研究了一种基于乘客出行距离的快速轨道交通站间距确定方法,通过这种方法,可以使快速轨道交通与常规公交的站间距达到合理设
24、置与组合,充分发挥两者的优势,达到协调统一优势互补的目的。文献【2 3】对合理设置站间距的重要性进行了详细分析。文献【2 4 从站间距与客流量的关系入手,得出地铁平均站间距离适当加大既经济省时,又方便了大部分乘客。4文献【2 5】分析了合理扩大站间距可以增加对客流量的吸引。文献 2 6】以轨道线路系统总成本(包括建设与运营成本、票价以及乘客出行时间)最少化为优化目标,并考虑乘客流量建立了车站间距优化模型。文献2 7 解析公交的出行过程以确定其概率分布规律,以乘客平均出行时间最小提出站距优化模型。结论验证了乘客平均出行间与最优站距的基本关系。文献【2 8】中对公共交通站距设置距离的长短做了交互的
25、损益分析,然后对乘客旅行时间总价值和公交公司的系统总成本分别进行了分析和推导,建立了非线形公交站距模型。随着公共交通的发展,近几年来对站间距研究较之前有所增多,但是整体而言,对站间距影响因素的讨论都还不是很成熟。1 4 本文的研究内容人口密集、用地紧张是我国大城市所面临的共同难题,全国都在大力发展公共交通系统,为城市交通寻找出路。以传统的观念来看,常规公交和轨道交通就是“竞争”,这意味着彼此之间的排他性,对抗性,然而随着发展,新兴的合作理念与传统发生了碰撞,最有效的竞争方式,是在合作中去发展,通过彼此的有效合作,达到双赢的局面,这就是合作竞争的体现【2 9】【3 们。本文以票价和站间距为研究对
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- 轨道交通 常规 公交 合作 竞争 模式 研究
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