本發(fā)明屬于綜合運輸規(guī)劃領域，尤其涉及綜合運輸體系客運方式分擔率-距離轉移曲線確定方法。

背景技術：

交通運輸業(yè)是國民經(jīng)濟和社會發(fā)展的基礎性產(chǎn)業(yè)和服務性行業(yè)。一個多世紀以來，伴隨著經(jīng)濟發(fā)展和人類社會的進步，交通運輸?shù)膶崿F(xiàn)形式發(fā)生了重大變化。從以“水運為主”、“鐵路為主”逐漸發(fā)展到以現(xiàn)代鐵路運輸、公路運輸、水運、民航運輸和管道運輸?shù)任宸N運輸方式組成的綜合交通運輸體系的系統(tǒng)集成。發(fā)展各種運輸方式分工協(xié)作、協(xié)調配合的綜合運輸體系是適應我國“一帶一路”國家戰(zhàn)略和新型城鎮(zhèn)化發(fā)展的新趨勢、新方向。

綜合運輸體系能否使各個運輸方式進行順暢高效的協(xié)作配合，是影響綜合運輸效能高低的關鍵，這就要求對綜合運輸網(wǎng)絡各方式進行科學的規(guī)劃。研發(fā)綜合運輸體系協(xié)同規(guī)劃平臺及其軟件是實現(xiàn)綜合運輸體系各方式協(xié)同配置的基礎，而綜合運輸網(wǎng)絡客運交通方式分擔率-距離轉移曲線的標定與繪制是綜合運輸體系協(xié)同規(guī)劃平臺及其軟件研發(fā)的重要組成部分，如何科學合理地標定綜合運輸網(wǎng)絡交通方式分擔率-距離轉移曲線對于綜合運輸體系協(xié)同規(guī)劃平臺研發(fā)具有十分重要的理論價值和實踐意義。

在目前有關交通方式分擔率-距離轉移曲線標定研究中，城市交通往往是主要考慮的對象，而區(qū)域運輸方式如鐵路、航空、水運、公路等則少有涉及。鑒于此，本研究針對綜合運輸體系協(xié)同規(guī)劃平臺研制過程中的分擔率-距離轉移曲線確定方法問題，展開了基于旅客區(qū)域出行活動的運輸方式選擇概率研究，重點是探尋多方式選擇行為的顯著性影響因素、效用函數(shù)的表達形式并建立相應的選擇概率數(shù)學模型。研究成果可為多模式綜合運輸體系“四階段”需求預測技術提供關鍵的理論支撐，能夠為具有我國自主知識產(chǎn)權的綜合運輸體系規(guī)劃軟件開發(fā)提供科學合理的依據(jù)，具有十分廣闊的應用前景。

在實現(xiàn)本發(fā)明的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術至少存在以下問題：

目前還沒有關于確立綜合運輸體系客運方式分擔率-距離轉移曲線的系統(tǒng)方法。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于針對綜合交通體系協(xié)同規(guī)劃平臺與軟件研發(fā)過程中的運輸方式分擔率-距離轉移曲線確定方法問題，以數(shù)理統(tǒng)計理論和數(shù)據(jù)建模方法為技術手段，提供可用于綜合運輸體系客運方式分擔率-距離轉移曲線確定方法。

本發(fā)明所述的綜合運輸體系客運方式分擔率-距離轉移曲線確定方法，按如下步驟進行：

一、構建旅客區(qū)域綜合交通出行選擇數(shù)據(jù)庫；

二、建立區(qū)域綜合運輸多方式選擇決策模型；

三、確定綜合運輸體系各方式選擇概率模型；

四、確定各方式分擔率-距離轉移曲線表達式。

可選的，步驟一中構建區(qū)域綜合交通出行選擇數(shù)據(jù)庫按如下步驟進行：

確定調查規(guī)模，

式中：n—調查樣本數(shù)

z—置信水平所對應的z值；

S—標準差；

e—誤差界限；

N—調查總體數(shù)。

確定調查方法，

根據(jù)區(qū)域交通具有頻率低、距離長、選擇行為稀少及調查范圍廣泛的特征，采取分層隨機抽樣調查法進行交通調查；分層隨機抽樣法是指將調查總體按照各種運輸方式進行分層，然后針對每種運輸方式用簡單隨機抽樣方式抽取樣本進行調查。

確定調查內容，

旅客個體屬性：性別、年齡、職業(yè)、月收入、是否公費、是否有私家車；出行屬性：出行目的、出行起訖點；購票屬性：購票方式；到站屬性：到站方式、到站時間、到站費用；換乘屬性：換乘時間(含等待時間)；旅行屬性：出行方式、出行時間、出行費用；離站屬性：離站方式、離站時間、離站費用。

構建數(shù)據(jù)庫，

根據(jù)調查內容屬性值確定方法，基于調查樣本數(shù)據(jù)構建旅客區(qū)域交通出行選擇行為信息數(shù)據(jù)庫，信息數(shù)據(jù)庫條目包括旅客出行信息ID、性別、年齡、職業(yè)、月收入、是否公費、是否有私家車、出行目的、出行距離、購票方式、到站方式、到站時間、到站費用、換乘時間(含等待時間)、出行方式、出行時間、出行費用、離站方式、離站時間、離站費用。

可選的，步驟二中構建區(qū)域運輸方式選擇模型按如下步驟進行：

基于旅客區(qū)域運輸方式選擇行為數(shù)據(jù)庫，將區(qū)域運輸方式類別作為自變量，將個體屬性、到站屬性、中轉換乘屬性、出行屬性、離站屬性變量作為因變量，應用多項logistic模型，采取向前遞進法獲取模型擬合McFadden值和參數(shù)估計結果，根據(jù)參數(shù)估計結果中統(tǒng)計量的顯著性水平，判定變量顯著性。若某變量j統(tǒng)計量的顯著性水平Sig<0.05，說明該變量j對應變量的系數(shù)β_ij對旅客選擇行為的影響較大，應納入旅客選擇行為模型，反之，則認為β_ij對旅客選擇行為的影響可以忽略。根據(jù)變量的顯著性水平，判定到站時間、離站時間是否影響綜合運輸方式的市場競爭。

可選的，步驟三中確定各運輸方式選擇概率表達式按如下步驟進行：

確定各運輸方式選擇概率效用函數(shù)，

根據(jù)參數(shù)估計結果，整體和樣本各運輸方式結構比，確定方式i選擇概率的效用函數(shù)U_i如下式(1)所示。

式中：U_i—方式i選擇概率的效用函數(shù)；

x_ij—方式i第j個顯著性變量；

β_ij—方式i第j個顯著性變量系數(shù)；

SF_i—樣本中方式i的選擇比例；

PF_i—總體中方式i的選擇比例；

確定各運輸方式選擇概率表達式，

根據(jù)效用函數(shù)和統(tǒng)計學分析原理，將Bus作為參考方式，確定各運輸方式選擇概率表達式，如下公式所示。

式中：U_PLANE—運輸方式-飛機選擇概率的效用函數(shù)；

U_TRAIN—運輸方式-普鐵選擇概率的效用函數(shù)；

U_HST—運輸方式-高鐵選擇概率的效用函數(shù)；

P(PLANE)—運輸方式-飛機的選擇概率；

P(TRAIN)—運輸方式-普鐵的選擇概率；

P(HST)—運輸方式-高鐵的選擇概率；

P(BUS)—運輸方式-高速巴士的選擇概率。

可選的，步驟四中確定各運輸方式距離轉移曲線表達式按如下步驟進行：

確定不同運輸距離下各運輸方式選擇概率，

根據(jù)各運輸方式選擇概率表達式，將運輸距離作為自變量，其他顯著性影響變量取平均值，計算不同運輸距離下各運輸方式選擇概率值。

確定基于運輸距離的多方式分擔率-距離曲線，

根據(jù)運輸距離及其對應的選擇概率值，采取回歸分析法擬合選擇概率-距離轉移曲線，確定綜合運輸方式選擇概率-距離轉移曲線函數(shù)。

本發(fā)明具有以下有益效果：本發(fā)明所述的綜合運輸網(wǎng)絡客運方式分擔率-距離轉移曲線確定方法，針對綜合運輸體系客運方式分擔率-距離轉移曲線的研究空白，根據(jù)各運輸方式運行特征，研究多模式綜合運輸體系下客運方式分擔率-距離轉移曲線表達形式，探尋綜合運輸體系客運方式分擔率-距離轉移曲線標定的主要影響因素及其建模方法，系統(tǒng)性地建立基于距離的綜合運輸體系客運方式分擔率的函數(shù)表達式，是多模式綜合運輸體系協(xié)同規(guī)劃平臺研制的重要組成部分。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發(fā)明提供的綜合運輸體系客運方式分擔率-距離轉移曲線確定方法的流程示意圖；

圖2是本發(fā)明提供的飛機選擇概率-出行距離轉移曲線；

圖3是本發(fā)明提供的普通火車選擇概率-出行距離轉移曲線；

圖4是本發(fā)明提供的高鐵選擇概率-出行距離轉移曲線；

圖5是本發(fā)明提供的巴士選擇概率-出行距離轉移曲線。

具體實施方式

為使本發(fā)明的結構和優(yōu)點更加清楚，下面將結合附圖對本發(fā)明的結構作進一步地描述。

下面對本發(fā)明技術方案進行詳細說明，但是本發(fā)明的保護范圍不局限于所述實施例。

本發(fā)明所述的綜合運輸體系客運方式分擔率-距離轉移曲線確定方法，如圖1所示，按如下步驟進行：

一、構建旅客區(qū)域綜合交通出行選擇數(shù)據(jù)庫；

二、建立區(qū)域綜合運輸多方式選擇決策模型；

三、確定綜合運輸體系各方式選擇概率模型；

四、確定各方式分擔率-距離轉移曲線表達式。

可選的，步驟一中構建區(qū)域綜合交通出行選擇數(shù)據(jù)庫按如下步驟進行：

確定調查規(guī)模，

式中：n—調查樣本數(shù)

z—置信水平所對應的z值；

S—標準差；

e—誤差界限；

N—調查總體數(shù)。

取置信區(qū)間為95％，最大方差為0.5，誤差界限為0.05，根據(jù)交通運輸部統(tǒng)計年鑒，2014年我國區(qū)域人口出行規(guī)模120.92億人次，其中高速鐵路為14.21億人次，普速鐵路為9.37億人次，公路為190.82億人次，民航為3.9億人次，區(qū)域整體出行中，普鐵、高鐵、飛機、高速巴士的各方式所占比例分別為4.29％、6.51％、1.79％、87.41％。根據(jù)公式(1)確定n為514個。

確定調查方法，

根據(jù)區(qū)域交通具有頻率低、距離長、選擇行為稀少及調查范圍廣泛的特征，采取分層隨機抽樣調查法進行交通調查；分層隨機抽樣法是指將調查總體按照各種運輸方式進行分層，然后針對每種運輸方式用簡單隨機抽樣方式抽取樣本進行調查。

考慮到交通調查存在一定的誤差，為了保證后續(xù)建模的準確性和可靠性，本研究應用分層抽樣法，在機場、高鐵站、火車站和公路客運站獲取旅客普通火車、高鐵、飛機、高速巴士出行有效調查樣本2000個，遠大于理論需要值，總體規(guī)模符合建模要求。其中樣本中普鐵、高鐵、飛機、高速巴士的比例分別為29％、26％、25％、20％。

確定調查內容，

旅客個體屬性：性別、年齡、職業(yè)、月收入、是否公費、是否有私家車；出行屬性：出行目的、出行起訖點；購票屬性：購票方式；到站屬性：到站方式、到站時間、到站費用；換乘屬性：換乘時間(含等待時間)；旅行屬性：出行方式、出行時間、出行費用；離站屬性：離站方式、離站時間、離站費用。

本研究從全過程的視角設計調查內容，除個體屬性、出行屬性外，還包括購票屬性、到站屬性、中轉換乘屬性、方式屬性、離站屬性等方面的出行信息；具體的實驗設計屬性及取值如附表1所示。

構建數(shù)據(jù)庫，

根據(jù)調查內容屬性值確定方法，基于調查樣本數(shù)據(jù)構建旅客區(qū)域交通出行選擇行為信息數(shù)據(jù)庫，信息數(shù)據(jù)庫條目包括旅客出行信息ID、性別、年齡、職業(yè)、月收入、是否公費、是否有私家車、出行目的、出行距離、購票方式、到站方式、到站時間、到站費用、換乘時間(含等待時間)、出行方式、出行時間、出行費用、離站方式、離站時間、離站費用。

基于調查的樣本數(shù)據(jù)構建區(qū)域交通選擇行為信息數(shù)據(jù)庫，信息數(shù)據(jù)庫條目包括旅客出行信息ID、性別、年齡、職業(yè)、月收入、是否公費、是否有私家車、出行目的、出行距離、購票方式、到站方式、到站時間、到站費用、換乘時間(含等待時間)、出行方式、出行時間、出行費用、離站方式、離站時間、離站費用。

可選的，步驟二中構建區(qū)域運輸方式選擇模型按如下步驟進行：

基于旅客區(qū)域運輸方式選擇行為數(shù)據(jù)庫，將區(qū)域運輸方式類別作為自變量，將個體屬性、到站屬性、中轉換乘屬性、出行屬性、離站屬性變量作為因變量，應用多項logistic模型，采取向前遞進法獲取模型擬合McFadden值和參數(shù)估計結果，根據(jù)參數(shù)估計結果中統(tǒng)計量的顯著性水平，判定變量顯著性。若某變量j統(tǒng)計量的顯著性水平Sig<0.05，說明該變量j對應變量的系數(shù)β_ij對旅客選擇行為的影響較大，應納入旅客選擇行為模型，反之，則認為β_ij對旅客選擇行為的影響可以忽略。根據(jù)變量的顯著性水平，判定到站時間、離站時間是否影響綜合運輸方式的市場競爭。

可選的，步驟三中確定各運輸方式選擇概率表達式按如下步驟進行：

確定各運輸方式選擇概率效用函數(shù)，

根據(jù)參數(shù)估計結果，整體和樣本各運輸方式結構比，確定方式i選擇概率的效用函數(shù)U_i如下式(1)所示。

式中：U_i—方式i選擇概率的效用函數(shù)；

x_ij—方式i第j個顯著性變量；

β_ij—方式i第j個顯著性變量系數(shù)；

SF_i—樣本中方式i的選擇比例；

PF_i—總體中方式i的選擇比例；

確定各運輸方式選擇概率表達式，

根據(jù)效用函數(shù)和統(tǒng)計學分析原理，將Bus作為參考方式，確定各運輸方式選擇概率表達式，如下公式所示。

式中：U_PLANE—運輸方式-飛機選擇概率的效用函數(shù)；

U_TRAIN—運輸方式-普鐵選擇概率的效用函數(shù)；

U_HST—運輸方式-高鐵選擇概率的效用函數(shù)；

P(PLANE)—運輸方式-飛機的選擇概率；

P(TRAIN)—運輸方式-普鐵的選擇概率；

P(HST)—運輸方式-高鐵的選擇概率；

P(BUS)—運輸方式-高速巴士的選擇概率。

可選的，步驟四中確定各運輸方式距離轉移曲線表達式按如下步驟進行：

確定不同運輸距離下各運輸方式選擇概率，

根據(jù)各運輸方式選擇概率表達式，將運輸距離作為自變量，其他顯著性影響變量取平均值，計算不同運輸距離下各運輸方式選擇概率值。

確定基于運輸距離的多方式分擔率-距離曲線，

根據(jù)運輸距離及其對應的選擇概率值，采取回歸分析法擬合選擇概率-距離轉移曲線，確定綜合運輸方式選擇概率-距離轉移曲線函數(shù)。

步驟五變量顯著性分析與參數(shù)估計

以高速巴士作為參考方式，在SPSS軟件中應用多項logistic模型進行模型參數(shù)估計，參數(shù)估計結果如表2所示。表中Wald為Wald檢驗統(tǒng)計量；S_ig為統(tǒng)計量的顯著性水平，若S_ig<0.05，說明其對應的β對旅客選擇行為的影響較大，應納入旅客選擇行為模型，反之，則認為β對旅客選擇行為的影響可以忽略。

系數(shù)值β反映其對應的特性變量對旅客乘車選擇行為的影響程度，其符號代表旅客選擇某類方式的概率隨該參變量數(shù)值的變化趨勢。

表2參數(shù)估計結果(參考方式：高速巴士)

注：置信水平為：95％；McFadden R2＝0.426

步驟六確定綜合運輸體系客運方式選擇概率的效用函數(shù)

根據(jù)參數(shù)估計結果，結合飛機、普通火車、高鐵總體和樣本比例，確定飛機、普通火車、高鐵選擇概率的效用函數(shù)表示如下式(2)-(4)所示：

U_PLANE＝-3.06+0.005x₁₁-0.246x₁₂+0.975x₁₃+1.977x₁₄+1.413x₁₅-1.824x₁₆-ln(0.26/0.0651)； (2)

U_TRAIN＝-1.631+0.004x₂₁-0.132x₂₂+2.154x₂₄-ln(0.29/0.0429)； (3)

U_HST＝-1.308+0.003x₃₁-0.32x₃₂+0.536x₃₃+2.642x₃₄+1.44x₃₅-ln(0.25/0.0179)； (4)

步驟七確定綜合運輸體系客運方式選擇概率函數(shù)

根據(jù)以上效用函數(shù)，分別確定各客運方式選擇概率函數(shù)為：

步驟八確定不同運輸距離下各運輸方式選擇概率

根據(jù)公式(5)-(8)多因素耦合作用下運輸方式選擇概率的計算公式，將運輸距離作為自變量，其他顯著性影響變量取平均值，計算不同運輸距離下各運輸方式選擇概率值，確定多因素耦合作用下基于運輸距離的區(qū)域交通方式選擇概率值，如下表3所示。

表3多因素耦合作用下基于運輸距離的運輸方式選擇概率值

步驟九確定基于運輸距離的多方式分擔率函數(shù)

根據(jù)多因素耦合作用下基于運輸距離的運輸方式選擇概率值，在Excell統(tǒng)計分析軟件中繪制多方式選擇概率-距離曲線，如圖2-5所示；以此為依據(jù)擬合客運交通多方式選擇概率-距離的曲線模型，如表4所示。

研究成果可為研制綜合交通體系協(xié)同規(guī)劃平臺的方式分擔率-距離轉移曲線提供科學、定量化的決策依據(jù)。

表4區(qū)域運輸方式分擔率-距離轉移曲線模型

本發(fā)明所述的綜合運輸網(wǎng)絡客運方式分擔率-距離轉移曲線確定方法，針對綜合運輸體系客運方式分擔率-距離轉移曲線的研究空白，根據(jù)各運輸方式運行特征，研究多模式綜合運輸體系下客運方式分擔率-距離轉移曲線表達形式，探尋綜合運輸體系客運方式分擔率-距離轉移曲線標定的主要影響因素及其建模方法，系統(tǒng)性地建立基于距離的綜合運輸體系客運方式分擔率的函數(shù)表達式，是多模式綜合運輸體系協(xié)同規(guī)劃平臺研制的重要組成部分。

需要說明的是：上述實施例提供的面向綜合運輸體系協(xié)同規(guī)劃平臺研制的運輸方式分擔率-距離轉移曲線確定方法，僅作為該分擔率-距離轉移曲線確定方法在實際應用中的說明，還可以根據(jù)實際需要而將上述方法在其他應用場景中使用，其具體實現(xiàn)過程類似于上述實施例，這里不再贅述。

上述實施例中的各個序號僅僅為了描述，不代表各部件的組裝或使用過程中得先后順序。

以上所述僅為本發(fā)明的實施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。