基于移動客戶端的輕軌新型購票方案

劉兵，袁伯龍

（重慶交通大學交通運輸學院，重慶400074）

基于移動客戶端的輕軌新型購票方案

劉兵，袁伯龍

（重慶交通大學交通運輸學院，重慶400074）

該文主要提出了移動客戶端購票方式，應(yīng)用統(tǒng)計學中的概率論方法對車內(nèi)擁擠情況進行分析并建立了車內(nèi)擁擠評價體系。通過調(diào)查重慶市居民出行情況，模擬了乘客使用移動客戶端購買電子票券的全過程。在博弈論票價模型的基礎(chǔ)上，建立了符合產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的積分兌換模型。根據(jù)出行人群的不同屬性，利用定性分析方法，提出了以出行時間最短、出行最舒適、費用成本最低為選擇宗旨的多種私人定制式的出行方案，并建立了出行方式最優(yōu)選擇體系。結(jié)合對重慶市居民出行的實際調(diào)查，進一步完善了車票訂價體系，并根據(jù)調(diào)查情況鞏固了統(tǒng)計學概率論方法建立的擁堵系數(shù)評價體系的可實施性。

新型購票方式；出行選擇體系；擁擠評價體系；積分兌換體系；博弈論

0 引言

本文擬提出車廂內(nèi)擁擠評價體系，為乘客提供了一個實時掌握輕軌運行情況和車內(nèi)擁擠情況的平臺。乘客可根據(jù)該系統(tǒng)中的擁擠指數(shù)的預(yù)測，規(guī)劃新的出行方案。該體系除了反映公共交通系統(tǒng)的服務(wù)水平外，還有積分打折優(yōu)惠車票的功能，降低了推行該系統(tǒng)運行的程度和提高了用戶使用的滿意度，打破了付費再進站的傳統(tǒng)模式。本文旨在提出一個高效、快捷、方便的新型公共交通的購票方式，以此創(chuàng)造一個性價比更高的交通出行，并能帶來經(jīng)濟價值[1]。

1 整體構(gòu)想及模型的建立

目前軌道交通購票方式主要由AFE（自動檢票系統(tǒng)）和TVM（自動售票機）組成，完成了乘客購票、檢票進站和出站的過程[2]。針對目前軌道交通現(xiàn)采用的購票方式所存在的問題，從乘客乘車的便捷性和運營方的利益最大化的角度出發(fā)，該文設(shè)計了新的購票方案。

該購票系統(tǒng)由三大部分組成：移動設(shè)備上的購票客戶端手機軟件、帶有二維碼掃描識別功能的進出站閘機以及后臺管理系統(tǒng)。整個系統(tǒng)產(chǎn)生和使用的票碼、乘客進出站情況等數(shù)據(jù)保存在中心數(shù)據(jù)庫。其中，客戶端軟件和閘機是該票務(wù)系統(tǒng)的兩類終端，后臺管理系統(tǒng)是該票務(wù)系統(tǒng)的核心。整個產(chǎn)品所能實現(xiàn)的功能包括簡化當前購票方式和提供合理的出行方案、建立車內(nèi)擁擠的評價體系、構(gòu)建新型的票價優(yōu)惠方案。產(chǎn)品設(shè)計的主要理念是通過手機新型的軟件與當前輕軌購票系統(tǒng)相融合，在不影響當前購票系統(tǒng)的前提下，乘客通過手機軟件實現(xiàn)掃碼進站、掃碼出站、線上支付、綜合了解站點及其車內(nèi)的實時環(huán)境等基本功能，為乘客提供更好的出行服務(wù)。

圖1 系統(tǒng)工作流程圖

1.1 選擇體系的建立

選擇體系由五個部分組成（見表1），車內(nèi)擁擠指數(shù)和即將在下一站點下車的人數(shù)的統(tǒng)計來源于后面的評價體系；而列車到站的時間可以通過手機終端app與地鐵運營系統(tǒng)下的線路中央服務(wù)器之間建立數(shù)據(jù)交換獲得；已經(jīng)進入某一站點的人數(shù)可以通過手機app與車站計算機系統(tǒng)之間建立數(shù)據(jù)交換獲得并實時更新。

表1 選擇體系結(jié)構(gòu)

假設(shè)車內(nèi)的擁擠指數(shù)是ω，即將從下一站下車的人數(shù)為n1，已經(jīng)進入站點的人數(shù)為n2，以及列車設(shè)計的容量為k，那么用于車內(nèi)擁擠的綜合評價的數(shù)學模型為：

其中b為車內(nèi)擁擠綜合評價的指標，當b越接近于1，表明乘客從該站上車以后，預(yù)計車內(nèi)的擁擠情況會越嚴重；越小于1，表明乘客上車過后預(yù)計車內(nèi)環(huán)境越好。

從交通心理學的角度出發(fā)，根據(jù)乘客的出行目的、性格、等待時間的不同，乘客只要在進站之前從手機軟件上獲得這幾個數(shù)據(jù)之后，就可以綜合判斷是否換乘其他公共交通工具。根據(jù)上述信息，模擬乘客選擇時的思維流程圖如圖2所示。

圖2 選擇模擬流程圖

1.2 積分兌換模型的建立

軌道交通運營者的客票收入模型如下所示[3]：

其中，Q：城市客運系統(tǒng)的總流量；

RbRr：軌道交通運營者與常規(guī)公交運營者的客票收入；

QrQb：軌道交通的流量與常規(guī)公交的流量；

PrPb：軌道交通票價與常規(guī)公交票價。

軌道交通和常規(guī)公交的運營者是互相競爭的兩個寡頭，他們可以根據(jù)對方的票價來調(diào)整自己的票價，屬于伯特蘭納什均衡博弈。

軌道交通運營者在自己的能力范圍內(nèi)追求自己客票收入最大化即：

其中，Qbm為常規(guī)公交所能承受的最大流量，Pbm為政府對常規(guī)公交最大限價。令Qbm/Q=ξb，ξb為常規(guī)公交在城市客運系統(tǒng)中的最大分擔率，解式如下所示：

根據(jù)上式，可以得出Pr為Pm的隱函數(shù)，即Pr=fr(Pb)，此為軌道交通運營者對常規(guī)公交運營者的反應(yīng)函數(shù)。同理，常規(guī)公交營運者在自己的能力范圍內(nèi)追求自己客票收入最大化即：

其中，Qbm為常規(guī)公交所能承受的最大流量，Pbm為政府對常規(guī)公交最大限價。令Qbm/Q=ξb，ξb為常規(guī)公交在城市客運系統(tǒng)中的最大分擔率，解式如下所示：

根據(jù)公式（6），可以得到Pb是Pr的隱函數(shù)，即Pb=fb(Pr)，此為常規(guī)公交運營者對軌道交通運營者的反應(yīng)函數(shù)。

此博弈論的納什均衡解為軌道交通與常規(guī)公交的反應(yīng)函數(shù)的交點[4]，即：

將數(shù)據(jù)帶入公式求解最低點票價。

為促進產(chǎn)品使用者能夠為擁堵系數(shù)評定提供實時有效的數(shù)據(jù)，產(chǎn)品增加積分兌換模塊，以積分對應(yīng)折扣的形式，實現(xiàn)車票優(yōu)惠[5]。

積分數(shù)量與使用者參與車內(nèi)擁擠評價問卷調(diào)查的頻率相一致，定最佳票價為折扣的最大值，確定當折扣最大時所對應(yīng)的評價次數(shù)N。根據(jù)客戶實際參與評價次數(shù)n與N的比例關(guān)系映射到票價中，實現(xiàn)票價打折的效果[6]。即：

N：當折扣達到最大時使用者應(yīng)當參與評價車內(nèi)擁擠情況的次數(shù)；

n:該客戶實際參與車內(nèi)擁擠評價的次數(shù)。

1.3 擁擠評價體系的建立

建立擁擠指數(shù)的評價體系采用的是概率統(tǒng)計方法[7]，一是為了避免手機軟件的接受度，不能保證全部乘客都會使用或者能夠使用該手機軟件；二是為了防止乘客的惡意搗亂，或者評價的隨意性，與車內(nèi)的真實情況不符。該評價體系包含兩個部分的內(nèi)容：第一個部分就是車內(nèi)擁擠情況的反應(yīng)；第二部分是統(tǒng)計在下一站點的下車人數(shù)。

列車內(nèi)擁擠情況主要通過用戶使用手機軟件對當時車輛內(nèi)部的擁擠情況進行打分體現(xiàn)，內(nèi)容如表2所示。

表2 車內(nèi)擁擠情況分類

應(yīng)用統(tǒng)計學中的概率論統(tǒng)計方法對統(tǒng)計數(shù)據(jù)進行分析，即可獲得實時車內(nèi)擁擠情況。

若車廂內(nèi)有n個人使用該軟件，且對當時車內(nèi)擁擠情況進行了評分。設(shè)每個人的評分為mi，則當時車廂內(nèi)部的整體擁擠情況為

?的值越大，就表明從即將到達某站點之前的列車出現(xiàn)擁擠的可能性越大，且擁擠的程度也越嚴重。

在這個評價體系的指標中乘客除了對車內(nèi)擁擠情況打分以外，還需要確定自己下站的站點，或者選擇是否在下一站下車，便于系統(tǒng)進行綜合擁堵情況指標的測定。

2 系統(tǒng)運行效率分析

2.1 運用當前系統(tǒng)乘客花費時間

當前乘客乘坐輕軌的延誤時間主要由購票時間、安檢時間、進站檢票時間和固定等待列車進站這幾部分組成[7]。其中購票時間又分為自助售票機和人工購票兩種方式。則乘客在輕軌站點花費的總的時間，可表示為：

其中t1,j表示購票時間（j=1,2；j=1表示采用自助售票機進行購票，j=2表示乘客采用人工購票的方式），t2表示乘客過安檢的時間，t3表示進站檢票的時間，t4表示固定等待時間。

乘客購票的方式有人工購票和自助服務(wù)機，根據(jù)調(diào)查了解，每一個輕軌站點的自助購票機都存在無法正常工作的情況，無論是在高峰期還是在平峰期，都有乘客去人工服務(wù)臺購買輕軌票[8]。因此在計算乘客購票的時間時，可以根據(jù)其所占各自的比重單獨計算。即乘客在購票過程中所花費的平均時間為：

其中t1表示乘客購票過程中的平均時間，α1,α2分別表示去人工服務(wù)臺購票占購票總體的百分比和采用公交卡直接進站的占乘客總體的百分比，t0表示利用公交卡進站的購票時間，則可取為t0=0。根據(jù)對重慶市的幾個輕軌站點的觀測數(shù)據(jù)經(jīng)整理（如圖2所示）可得：α1=0.27,α2=0.6。

圖3 調(diào)查數(shù)據(jù)整理的結(jié)果

對重慶市輕軌站點的自助購票機的服務(wù)時間與人工服務(wù)臺的購票時間進行統(tǒng)計，結(jié)果見表3和表4。由表可知乘客采用自助售票機的購票所花費的時間在15～35s范圍內(nèi)，采用人工服務(wù)臺購票的服務(wù)時間大致分布在10～25s范圍內(nèi)，由于采用自助售票機和人工服務(wù)臺進行購票的服務(wù)時間長短因個體而異，其波動較大，因此可按其各自的權(quán)重求其平均服務(wù)率。

表3 采用自助購票的服務(wù)時間統(tǒng)計

表4 去人工服務(wù)臺購票的服務(wù)時間統(tǒng)計

乘客過安檢的速度主要由安檢設(shè)備的運行效率決定，其為固定延誤。根據(jù)調(diào)查結(jié)果可知（以每6人為間隔），乘客過安檢所花費的時間主要分布在15～25s范圍內(nèi)。則乘客通過當前輕軌購票系統(tǒng)所花費的總的時間為：

2.2 采用新的系統(tǒng)之后乘客花費的時間計算

采用新的輕軌出行方案之后乘客在進站過程的時間組成主要有安檢過程消耗時間和進站掃碼過程的時間以及乘客進站后的固定等待時間組成，則其花費的總時間可表示為：

乘客安檢過程所消耗的時間包括排隊時間和安檢系統(tǒng)的服務(wù)時間，由于安檢服務(wù)時間由安檢服務(wù)系統(tǒng)決定，屬于固定延誤，而排隊過程所花費的時間又與隊長有關(guān)，其排隊長度又由使用該手機軟件的用戶和原來購票方式的乘客共同組成[9]。根據(jù)樣本總體為500的抽樣調(diào)查發(fā)現(xiàn)愿意使用該手機軟件完成出行的人數(shù)占采用輕軌方式出行人數(shù)總體的41.94%。由于使用該手機軟件的乘客可直接參與安檢排隊過程，則會給原來沒有采用此方案的排隊長度增加一個附加壓力，使其乘客的排隊時間增長[10]。則在該過程中所花費的時間可表達為：

當前二維碼的普遍使用以及技術(shù)的成熟，其掃碼識別的速度很快，因此在計算其檢票進站過程中的時間忽略其排隊時間。將其近似為采用單程票或者公交檢票進站時間的2倍進行計算，即t'3=2t3。

則乘客采用新型出行方案之后，其花費的總的時間為：

其系統(tǒng)效率變化可用兩種不同的方式所花費時間的差值進行表示，即：

由此可知在采用新的輕軌出行方案之后，乘客在輕軌站點的延誤時間可縮減△T=9.17s。

3 結(jié)語

該文提出的購票方式能夠在多方面為居民提供便利，應(yīng)用統(tǒng)計學、博弈論等知識將便民策略模型化。產(chǎn)品獨創(chuàng)性體現(xiàn)在對居民購票方式和提供最適出行方式的設(shè)想，完善了公共交通的個性化設(shè)置。

現(xiàn)階段產(chǎn)品在車內(nèi)擁堵系數(shù)及評價體系方面已有大體輪廓，但在積分兌換制度上還有待完善，特別是對積分上限額度的求解還需尋求解決方法。產(chǎn)品可發(fā)展空間較大，可聯(lián)合各大公共交通方式，網(wǎng)絡(luò)一體化管理下更有利于城市交通管理及規(guī)劃，其次當中可加入融資板塊，實現(xiàn)更高效的社會資源配置。

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責任編輯：孫蘇，李紅

A New Ticket-buying Mode for Light Rail Based on Mobile Client

s：This paper mainly proposes a ticket-buying way on mobile client,applies the probability theory in statistics to analyze the in-carriage crowding condition and establishes an in-carriage crowding evaluation system.Additionally,based on investigations on the travel condition of Chongqing residents,the entire process of a passenger buying electronic tickets on mobile client is simulated.Based on the game theory-based fare model,an accumulated points model consistent with product structure is established.With qualitative analysis method and travelers'properties,various customized travel plans are made varied in goals like shortest time consumption,most comfortable travel and lowest cost,with the optimal selection system of travel mode established.Combined with the survey of Chongqing dwellers'travel reality,the ticket-booking system is further improved and the feasibility of the crowding coefficient estimation system established with the probability theory method id statistics is further reinforced.

a new means to buy tickets;selection system of traffic;crowding evaluation system;accumulated points exchange system;game theory

U213.2

A

1671-9107（2017）04-0026-04

10.3969／j.issn.1671-9107.2017.04.026

2017-02-09

劉兵（1997-），男，重慶人，本科，研究方向為交通工程。