機場出租車司機決策與出租車合理配置問題

紀杰周 穆象成 咸博曉 王正杰

[摘 要]出租車是機場乘客去往市區及其周邊的主要交通工具之一。文章通過分析機場乘客數量的變化規律和出租車司機的收益，建立收益損益模型，利用上海浦東機場的數據進行結果檢驗，給出了出租車司機的選擇策略以及機場乘車優化方案，對提高機場出租車的運作效率提供了指導。

[關鍵詞]時間序列;排隊論;收益模型;出租車上客模型

1 引言

出租車是機場乘客去往市區及其周邊的主要交通工具之一。綜合考慮機場乘客數量變化規律和司機收益，建立決策模型，給出決策策略。考慮乘客數量的變化規律，選擇時間序列模型，結合不同時期客流量的相似性，得出一些時間段的乘客數量以及出租車司機數量，再利用排隊論得出出租車司機在機場等待時間。簡化為出租車司機去市區或周邊以及返回機場載客兩種選擇，利用機場乘客數量變化規律制定時間段，得出出租車司機選擇策略，使得利益最大化。

將上海浦東機場的數據代入決策模型并判斷其合理性。選取市區四個主要的出租車停靠點，比較各個時間段內出租車司機空載去市區停靠點載客的單位時間總收入Ei（i=1，2）與在蓄車池載客的單位時間總收入E1=E1-E3得到出租車司機的決策方案，使司機獲得最大收益。

樞紐運轉主要考慮安全經濟性以及高效性，故考慮這兩個方案。假設機場為雙車道，為保證其高效性，讓乘客僅在兩條車道的其中一條車道的一側等待出租車，另一條車道作為超車專用道，為保證高效性，故利用排隊論求解;考慮其安全經濟性，故需合理設置上車點位置以及上車點數量。

分析機場乘客數量的變化規律和出租車司機的收益，給出出租車司機的選擇策略以及機場乘車優化方案對提高樞紐整體服務水平以及提高運作效率具有重要意義。

基于時間序列對司機決策模型的建立：將一天分成五個時間段，結合機場數據，忽略乘客抵達機場大廳的時間以及等待行李的時間，建立時間序列模型，得到一天中每個時間段候車區客流量與時間的變化規律，依據文獻中客流量與蓄車池出租車數量函數關系，建立司機等待時間與蓄車池內出租車數量模型。引入出租車司機單位時間總收入Ei（i=1，2）、載客單位時間收入E1、空載單位時間損失E2、等待單位時間損失E3，出租車司機排隊等待載客的單位時間總收益為E1=E1-E3，出租車司機放空去市區載客的單位時間總收益為E2=E1-E3。最后給出司機選擇策略：E1>E2時，出租車司機選擇排隊等待載客;E2>E1時，出租車司機選擇放空去市區載客。

2 利用浦東機場數據對決策模型進行檢驗

首先收集浦東機場及上海出租車的相關數據判斷其合理性。其次選取市區四個主要的出租車停靠點，通過比較各個時間段內出租車司機空載去市區停靠點載客的單位時間總收入與在蓄車池載客的單位時間總收入給出出租車司機的決策方案，得到司機獲得收益的最大值。依據所建決策模型，給出司機決策方案（見表1），發現模型給出的出租車司機選擇方案與實際情況貼合度較好，決策方案對客流量的數量與出租車的計價標準依賴性較高。

由決策方案可以看出在5：00～9：00這一時間段，出租車司機選擇去市區載客即容易獲得最大收益，在10：00～4：00這一時間段容易獲得最大收益。

3 機場出租車資源合理配置及優化

不同樞紐內的出租車排隊上客區設置類型因其內部規劃與布局的不同而存在差異。利用排隊論不同服務規則、服務設施，選取單點式、多點并列式以及多點縱列式三類出租車排隊服務系統。

單點式排隊系統：該服務系統指一列乘客等候上車的隊伍對應一個上車點的布局形式。該服務系統適用M/M/1排隊模型，該模型在進行服務時具有很高的安全性，但排隊中由于對兩條車道的不充分利用，故導致乘車效率過低。

多點并列式排隊系統，見圖3。乘客按規律到達該系統后，排在隊伍前面的乘客可根據當前上車點的出租車服務狀態分散到縱向排列的多個“服務臺”接受服務。此類系統增加了上車服務點并靈活利用兩條并行車道，合理交錯明顯提高系統的服務效率。但當多個服務點的出租車同時駛離各自的上車點時，車輛之間易產生沖突和干擾，而上車點的數量多會提高成本，降低系統服務效率。因此需合理布置上車點數量、規定上車點間距。該類排隊系統對縱向空間長度有較高要求。

多點縱列式排隊系統，見圖4。乘客結束排隊后要跨過出租車道分散到各個上車點。此類布局形式增加了上車點，一定程度提高了乘客離站的效率，但易導致人車沖突以及客流干擾，并導致靠近乘客等待隊伍內側出租車上車點的服務時間延長，影響乘客離站效率。此類排隊系統需設置多條車道，增加上客點。

多點并列排隊系統簡化：將該系統簡化為具有一列排隊隊伍的并列式多服務臺的排隊系統。系統中的乘客是排隊系統的顧客輸入端，上車點是系統中的并列式服務機構，乘客在接受載客服務后離開即系統輸出過程。假設乘客在離站高峰時段內，輸入端客源無限，排隊空間無限。設ρ=λμ<1，此時系統穩態。根據排隊論的相關理論，對多點并列式出租車排隊服務系統建立排隊模型，其中服務機構的車輛數即為服務臺數。

系統優化：利用排隊系統費用價值決策模型進行優化設計。假定乘客等待時間總費用為Z1=αLs，風險與建設成本為z2=βL，α為每個乘客單位時間的等待時間成本，β為單個服務臺風險與建設成本。滿足兩者之和最小才可使系統進一步優化。

在滿足安全條件下，選擇在道路內側建設一定間距數量的上站點，可實現排隊系統的費用相對較小。

4 結論

對于決策模型，在當E1>E2時，出租車司機會選擇留在蓄車池等待載客。當E2>E1時，出租車司機會選擇空載去市區載客。利用浦東機場數據對決策模型進行檢驗。發現模型給出的出租車司機選擇方案與實際情況貼合度較好，決策方案對客流量的數量與出租車的計價標準依賴性較高。

對于機場出租車資源合理配置及優化問題，為保證資源配置的安全經濟性和高效性，利用排隊論不同服務規則、服務設施，選取單點式、多點并列式以及多點縱列式三類出租車排隊服務系統，對不同車道規劃與布局的上車點進行分析。結果顯示，單點式服務系統具有很高的安全性，但由于車道利用的不充分，乘車效率過低;多點并列式服務系統在保證安全可靠的前提下靈活利用兩條并行車道，有效縮短了等待時間，提高了乘車效率;多點縱列式服務系統雖提高了乘車效率，但不能保證車輛和乘客安全。選擇多點并列式出租車排隊服務系統，建立一定數目上站點，可保證機場乘車效率最優化。

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