在風(fēng)險(xiǎn)和不確定性情況下對(duì)具有關(guān)聯(lián)性的交通投資進(jìn)行最優(yōu)化決策

李宗志

摘要：本文通過(guò)分析目前的交通投資決策過(guò)程、交通項(xiàng)目評(píng)估方法和交通項(xiàng)目選擇方法，指出現(xiàn)有方法的局限性，提出本次研究的任務(wù)是選取候選項(xiàng)目的最優(yōu)子集，以實(shí)現(xiàn)效益最大化，并可以明確解決三個(gè)問(wèn)題，一是項(xiàng)目全局影響，二是項(xiàng)目效益的整體風(fēng)險(xiǎn)，三是同時(shí)實(shí)施多個(gè)項(xiàng)目時(shí)項(xiàng)目間的關(guān)聯(lián)性。

關(guān)鍵詞：交通項(xiàng)目；評(píng)估；成本分析；背包模型

中圖分類號(hào)：U121 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-7973（2016）07-0010-02

選取候選項(xiàng)目的最優(yōu)子集，以實(shí)現(xiàn)效益最大化，并明確解決以下問(wèn)題：

項(xiàng)目全局影響；項(xiàng)目效益的整體風(fēng)險(xiǎn)；同時(shí)實(shí)施多個(gè)項(xiàng)目時(shí)，項(xiàng)目間的關(guān)聯(lián)性。

1 評(píng)估項(xiàng)目全局影響的方法

我們使用“多種商品最低成本網(wǎng)絡(luò)模型”計(jì)算項(xiàng)目實(shí)施前后每條路段上的交通量和車輛構(gòu)成。這些數(shù)據(jù)對(duì)估算單個(gè)工程和多個(gè)工程的交通管理部門效益和用戶效益至關(guān)重要。

致力于大規(guī)模仿真分析的芝加哥TRANSIMS軟件被用來(lái)執(zhí)行“多種商品最低成本網(wǎng)絡(luò)模型”：

2 交通項(xiàng)目評(píng)估方法

路面生命周期交通管理部門成本：

用戶成本組成：車輛運(yùn)營(yíng)成本，出行時(shí)間成本，事故成本，車輛尾氣排放成本：橋梁項(xiàng)目生命周期交通管理部門成本分析：

3 交通項(xiàng)目在永久性生命周期中的效益

交通項(xiàng)目生命周期成本分析的風(fēng)險(xiǎn)和不確定性。

確定性，風(fēng)險(xiǎn)，不確定性分類：

（1）確定性：?jiǎn)我唤Y(jié)果

（2）風(fēng)險(xiǎn)：知道結(jié)果的分布范圍和分布函數(shù)

（3）不確定性：不知道范圍，或者知道范圍但不知道分布函數(shù)

主要的風(fēng)險(xiǎn)和不確定性因素：建設(shè)，翻修和養(yǎng)護(hù)成本；交通需求；折現(xiàn)率

基于風(fēng)險(xiǎn)的生命周期效益一成本分析方法

我們選擇Beta分布來(lái)模擬基于風(fēng)險(xiǎn)的輸入?yún)?shù)的概率分布：

Beta分布中，最大值和最小值都是非負(fù)數(shù)，且可能的結(jié)果是對(duì)稱或傾斜的；

基于不確定性的生命周期效益一成本分析方法；

謝克爾模型非常適合處理輸入?yún)?shù)的不確定性；

該模型對(duì)每個(gè)輸入?yún)?shù)生成三個(gè)值。

Shake模型的延伸：基于對(duì)每個(gè)輸入?yún)?shù)生成的三個(gè)值，我們可以引入一個(gè)決策規(guī)則來(lái)最終確定輸入?yún)?shù)的值。

如果輸出結(jié)果越高越好（交通增長(zhǎng)率，用戶成本梯度）。選擇項(xiàng)目的方法一新模型1：兩階段背包模型第一階段優(yōu)化：算出項(xiàng)目效益總風(fēng)險(xiǎn)的最小值柯維茨均值一方差模型：

可用于一個(gè)項(xiàng)目的預(yù)算比例：

每對(duì)項(xiàng)目的效益協(xié)方差：

第二階段優(yōu)化：將第一階段得到的項(xiàng)目效益總風(fēng)險(xiǎn)的最小值用作隨機(jī)模型中項(xiàng)目效益風(fēng)險(xiǎn)的上限。

新模型2：超圖背包模型

計(jì)算全局效益時(shí)，項(xiàng)目之間的關(guān)聯(lián)性可以這樣計(jì)算：

新模型3：兩階段超圖背包模型

第一階段優(yōu)化：使用馬柯維茨均值一方差模型求出項(xiàng)目效益總風(fēng)險(xiǎn)的最小值。

第二階段優(yōu)化：將第一階段優(yōu)化中求出的最優(yōu)解作為超圖模型中項(xiàng)目效益總風(fēng)險(xiǎn)的上限。