基于決策樹模型的機場出租車調度模型研究

魯鑫 施宏遠 袁鴻淵 皮浩然 張斌

營口理工學院 遼寧營口 115000

本文分析研究了與出租車司機決策相關因素的影響機理，綜合考慮機場乘客數量的變化規律和出租車司機的收益，建立出租車司機選擇決策模型，并給出司機的選擇策略[1]。

其次，機場經常會出現出租車排隊載客和乘客排隊乘車的情況。某機場“乘車區”現有兩條并行車道，本文考慮時間成本因素對車輛調動時間的影響，科學的設置“上車點”，并合理安排出租車和乘客，在保證車輛和乘客安全的條件下，使得總的乘車效率最高[2-3]。

為了研究的方便，符號與變量說明如下：

表1 符號與變量說明表

1 基于時間成本的出租車車司機決策模型

影響司機決策的因素有很多，經過實際調查，發現，司機主要考慮的都是時間成本，而非空載時的燃油費等，所以，我們以時間成本為主要因素，來研究司機的決策問題。

時間成本為$=kt，行駛距離l和成本的關系為S=l*m=Tv*m=TI，（m單價），I為滿載1小時的收入。記。

假設航班數量很多，乘客連續出站，出租車需求量大，并且只考慮時間成本，忽略其余因素，則司機A在送旅客到站之后，在面臨以下兩個決策，分別是：

決策1：回市中心。

決策2：排隊等待接客回城。

假設：司機A載客來到機場后發現所需排隊等待時間為Tp，回城時間為Th，客人行駛里程為l，時間為T，司機需要做出決策，是選擇排隊，還是回城。

對于m1~m4，其表示放棄回城選擇排隊得到的成本，m5表示放棄排隊選擇回城所得到的成本。

當TP2k(TP?Th)，TP?Th<0。

圖1 司機的決策樹

所以不等式永遠成立。

即如果排隊時間小于回城時間，那就選擇排隊。

對于TP>Th

則當m大于0時：

其中m為做出相應決策所付出的代價，對于m1~m4，即載客回城得到的收入減去排隊浪費的時間成本；m5為直接回城損失的潛在載客收益；由計算得到，當TP

而當TP>Th時，則只有在時，才會獲得收益，但是T為不確定因素，因為不確定客人目的地，所以，T即為一個影響出租車司機決策的一個關鍵因素，但是T1可以有司機平時經驗猜測出大概范圍，假設乘客絕大多數都是回城區，則T大于Th，此時為關鍵因素。

因為在不等式中涉及到了變量k和變量l，這兩個變量會因為很多別的因素而發生變化，其中k表示司機A當天或者當前時間后平均每小時的收入，其可能因為天氣季節日期等因素而變化，也有可能會因為司機本身而改變，還和城市的交通網絡覆蓋程度有關，以及此時城市對出租車的需求量。例如司機A和B在送客來到機場后發現需要排隊20分鐘左右才能接到客人，而且回城也需要20分鐘左右，則此司機A選擇排隊等待客人，司機B選擇回城，則在二十分鐘后，司機B回到城區，司機A接到客人，并且在之后的T時間段內，將客人送達目的地，得到了S(T)的收入，但是司機B則在T時間段內并不一定會有客人，如果有，其收入上限也會小于S(T)。

假設對于司機A，k為33，l為100，則，i等于0.3，所以，當T>ΔT時，即排隊比回城的時間多的ΔT小于T時，即可以選擇排隊，如回城30分鐘，排隊1個小時，但是乘客會有很大幾率乘車時間為40分鐘，則此時應該選擇排隊；

2 “優先權”的合理配置

因為排隊的司機對于乘客的乘車時間估算為T，但是偶爾也會有乘客的目的地較近，導致司機并沒有達到期望值，此時回到機場的后，機場為了維持司機的期望平衡，則需要給一些接到短途乘客后又回來的司機一些權力，即為短途優先權。

但是，什么樣的距離才算是短途呢？

由概率知識得，選擇排隊與選擇回城的期望分別為：

由圖2時間線可以看出，短途司機比普通司機多出了三個時間段，分別是送短途可客的時間T和回機場的時間T以及在此排隊的時間Tp1，為了不讓其排隊期望比回城期望小，那么就需要使其在多出的三段時間內的收入和在市區里行駛T p1+T+T時間獲得的收入一樣，即：

圖2 出租司機選擇排隊與選擇回城的時間線

所以，T沒有具體限制，即k=40,i=100。

此時，如果司機A不是短途司機，也可以根據這個公式來計算他的排隊時間，

如T=1小時，Tp=2小時，并沒有給他帶來優惠，但是在具體實踐中，為了防止產生潛在問題，建議機場設置短途司機的鑒別標準為送客時間小于。

3 模型的優缺點

3.1 模型優點

（1）題中涉及的變量較少，簡化問題的復雜程度。

（2）模型的可操做性強。

（3）模型的利用較多公式使得計算值準確度更高。

（4）模型結合實際，具有堅強的使用價值。

本模型結構相對較好理解，建模方便，計算簡單，可操作性強。

3.2 模型缺點

（1）沒有深入研究季節、航班對的影響，以及具有短途優先權的司機插隊導致的排對時間延長。

（2）沒有考慮出租車司機載客收入與載客距離的實際關系（應該是J形曲線增長）。

（3）沒有考慮堵車、拼車等重要的因數。

（4）實際中每個乘客上車時間不相同。

（5）實際中每趟航班的出租車需求量不盡相同。

（6）沒有考慮因為排隊導致的k值變化

4 結語

本文針對機場的出租車問題，在不同情況下，建立了合理的模型，所建模型的特點是變量少，問題的復雜度低，可操作性強，利用公式完成，使模型的計算值準確度高；模型結合實際，具有很強的實際使用價值。另外，模型還具有容易理解，建模方便，計算簡單，可操作性強等特點。

但由于模型設計的簡單也有些因素需要進一步考慮，例如可以研究研究季節、航班對模型的影響，以及具有短途優先權的司機插隊導致的排對時間延長，可以考慮考慮堵車、拼車等因素。這將是本文后續進一步的研究方向。