基于CNL模型的高速公路差異化收費(fèi)模式研究

曹立新

(江西省交通投資集團(tuán)有限責(zé)任公司，江西 九江 330000)

1 參數(shù)標(biāo)定

為標(biāo)定參數(shù)，文章主要圍繞MNL、NL、CNL模型建立進(jìn)行分析，探究對貨車駕駛員行為影響。而且在選取路段及調(diào)查問卷時(shí)，對時(shí)間及區(qū)域進(jìn)行準(zhǔn)確規(guī)定。設(shè)計(jì)問卷過程中，將貨運(yùn)情況、貨物運(yùn)輸類型、車貨總重、車輛大小及運(yùn)輸距離等因素融入[1]。其中，行程總長作為行程的正變量采用亞元變量形式及表征貨車出行是否為長途貨運(yùn)。本次調(diào)查工發(fā)放問卷500份，收回問卷483份，問卷有效率為96.66%(483/500)，采用的是最大戶似然法，參數(shù)進(jìn)行精確的評估，如表1所示。

表1 模型效用變量的選擇與說明

在巢式模型中，出行者高速公路的選擇設(shè)計(jì)影響因素較多，應(yīng)根據(jù)不同影響因素進(jìn)行變量分析，為模型建立及數(shù)據(jù)帶入提供幫助。

2 貨車出行行為受差異化定價(jià)的影響

2.1 多維度差異化收費(fèi)方式的制定

實(shí)行差別收費(fèi)，解決目前存在的問題，減少運(yùn)輸費(fèi)用，從而推動(dòng)運(yùn)輸企業(yè)發(fā)展。另外，在推行分路段、分車型和不同的付款模式時(shí)，應(yīng)該根據(jù)不同的費(fèi)率政策，通過確定優(yōu)惠幅度來減少運(yùn)輸費(fèi)用，從而提高公路行業(yè)的運(yùn)營效率。在制訂貨車差別計(jì)費(fèi)時(shí)，必須預(yù)先確保營運(yùn)方能夠取得一定的利益，合理利用各種資源，合理確定不同的計(jì)費(fèi)模式，充分了解高速公路和平行公路貨車的出行行為，并進(jìn)行合理的調(diào)整。同時(shí)，在建模過程中，要考慮到交通距離、通行次數(shù)、擁堵程度、車型分布等因素，并對其進(jìn)行合理的設(shè)置，以達(dá)到最大限度地發(fā)揮整體設(shè)計(jì)的作用。

2.2 CNL模型建立

CNL模型在運(yùn)用時(shí)可以將自身的優(yōu)勢展現(xiàn)，而且模型的每一層都可以選擇肢相互獨(dú)立，上車選擇肢可以同時(shí)包含兩個(gè)或兩個(gè)以上下層結(jié)構(gòu)。而且通過CNL模型與MNL模型對比，其有助于克服MNL模型選擇肢不獨(dú)立的缺陷，所以在分析貨車出行行為時(shí)，應(yīng)建立CNL模型，表2為用戶選擇方案集合，CNL不僅可以保證選擇肢的相關(guān)項(xiàng)，還可以屬于不同的巢，為研究提供有力依據(jù)[2]。

表2 CNL模型出行者選擇方案集合

2.3 貨車出行行為模型構(gòu)建

在構(gòu)建非集計(jì)模式時(shí)，必須堅(jiān)持效用最大化原則，并在相關(guān)規(guī)劃中進(jìn)行選擇，以達(dá)到有效實(shí)施目的。在交通運(yùn)輸中，不管是哪一種出行方式，都能從現(xiàn)實(shí)中得到實(shí)現(xiàn)，而出行者則是以自身為單位，根據(jù)自身的實(shí)際需要，選擇合適的出行方式，從而精確地計(jì)算出出行計(jì)劃的效用與同行成本的相關(guān)性。

對于出行效用函數(shù)計(jì)算，涉及的內(nèi)容較多，需要對各個(gè)方面有著充足的了解。

選擇肢：貨車出行者所面臨的所有出行方案，而且這些方案可以組成集合，但是，在實(shí)際進(jìn)行方案選擇的過程中，會(huì)受外部環(huán)境及自身屬性的影響。

出行者影響因素：出行所花費(fèi)用、出行所用時(shí)間及出行方式。

效用：方案的選擇是否會(huì)滿足出行者想法。

假設(shè)一：通過選擇肢確定效用值最大化。

假設(shè)二：選擇肢的效用作為出行者行為分析重要組成，受自身因素及外部條件的影響，而且在建立模型的過程中，應(yīng)該將屬于獨(dú)立效用函數(shù)進(jìn)行明確，通過初步分析及探究掌握最終函數(shù)信息，針對出行者方案因素及效用函數(shù)表達(dá)，應(yīng)合理的運(yùn)用線性函數(shù)，并根據(jù)最大效用理論延伸探究公式的選擇，其中選擇肢為kiki∈K，當(dāng)滿足以下關(guān)系式時(shí)，則出行選擇

ki=Ui,nUj,n(kj∈K,?j≠i)

(1)

Ui,n=Vi,n+εi,n

(2)

式中：Uin為隨機(jī)變量；Vin為系統(tǒng)項(xiàng)；εin為隨機(jī)效用誤差，%。

在系統(tǒng)項(xiàng)固定不變的背景下，出行者自身因素變量和出行選擇方案特性變量所構(gòu)成框架，而且針對隨機(jī)效用誤差來講，應(yīng)針對外界因素影響進(jìn)行分析，同時(shí)需要分析是否可以運(yùn)用公式進(jìn)行計(jì)算，并掌握下方隨機(jī)變量與系統(tǒng)項(xiàng)表達(dá)公式的運(yùn)用情況[3]。

(3)

式中：Xi,n,l為出行者n對選擇肢I(xiàn)的第一個(gè)變量；L為變量個(gè)數(shù)的和；ai為待定系數(shù)。

MNL模型效用函數(shù)隨機(jī)誤差應(yīng)滿足參數(shù)二重指數(shù)分布情況，并通過推導(dǎo)之后得出函數(shù)的相關(guān)關(guān)系，為出行者后續(xù)的一系列出行行為影響確定提供更多幫助。

(4)

通過將MNL與CNL模型進(jìn)行相互對比，可以發(fā)現(xiàn)CNL模型隨意效用誤差服從Gumbel分布的分布規(guī)律，所以在計(jì)算的過程中可以運(yùn)用I選擇肢得到出行概率。

(5)

式中：aim為選擇肢I(xiàn)對巢m的依附程度。

從擬合優(yōu)度的觀點(diǎn)來看，不同的模型的構(gòu)建能夠顯示出各自的優(yōu)勢，并且CNL模型能夠更加精確的反映出車輛的出行行為。總之，在對高速公路差別收費(fèi)方案進(jìn)行評估時(shí)，應(yīng)當(dāng)根據(jù)不同時(shí)段的差別收費(fèi)模式，選擇適合本地區(qū)發(fā)展的收費(fèi)方案，并作出較為全面的評估[4]。

2.4 模型評價(jià)

根據(jù)MNL模型、NL模型、CNL模型的平靜結(jié)果，分別運(yùn)用t值和p2等變量對單個(gè)變量和模型精度進(jìn)行評價(jià)。

(1)顯著性檢驗(yàn)

通過t值檢驗(yàn)和t檢驗(yàn)臨街分布情況，得出結(jié)論：t>1.95，483個(gè)有效問卷中，有90%的概率顯示變化對交通行為的影響。在排除顯著度低的構(gòu)成長度和通行成本承擔(dān)的兩個(gè)效用標(biāo)本量后，保留了剩余的效用變量。

(2)擬合度p2的檢驗(yàn)

通過運(yùn)用擬合度p2對模型進(jìn)行評價(jià)，可以得到p2為0.25，介于0.2～0.4之間，而且p2越大標(biāo)示擬合精度越好。

(3)Logsum

Logsum作為連接巢式結(jié)構(gòu)的介質(zhì)，通過計(jì)算Logsum=pa=0.75，巢式模型結(jié)構(gòu)符合實(shí)際且相對較為合理。

對于路徑位于上下層NL模型分別為異質(zhì)參數(shù)鼓勵(lì)，如表3所示。

表3 出行選擇模型異質(zhì)參數(shù)評估結(jié)果分析

根據(jù)分析表3可知，出行時(shí)間和出行費(fèi)用參數(shù)均為負(fù)數(shù)，則可以說明貨車出行行為受到兩者影響，而且為負(fù)面影響，與實(shí)際研究情況一致。

從擬合優(yōu)度的角度來看，三種模型都可以發(fā)揮各自的優(yōu)點(diǎn)，但是CNL模型與MNL、NL模型有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，可以避免IIA。因此，如果實(shí)行差異化政策，造成了高速公路的時(shí)間和成本變化，卡車司機(jī)就不會(huì)改變路線，而是選擇更多的時(shí)間。

3 以漢宜高速為例分析CNL模型對高速公里貨車差異化收費(fèi)的影響

3.1 交通量不均勻情況下的影響

在選擇路徑時(shí)，通常要考慮到路徑效益，包括時(shí)間效益、距離效益、成本效益和安全效益。在這些影響因素中，時(shí)間效益和成本效益是最主要的。如果某一區(qū)域的一般公路網(wǎng)絡(luò)或其它高速公路能夠達(dá)到一定的運(yùn)輸需求，則收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)和服務(wù)能力將直接影響到該區(qū)域的交通流量。

在對湖北省漢宜高速路網(wǎng)交通流量不平衡的分析中，必須根據(jù)交通流量和交通流量差異等原因進(jìn)行合理的優(yōu)化和實(shí)施，并根據(jù)不同區(qū)域的經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r，及時(shí)掌握交通堵塞的狀況。漢宜高速全線交通量大，從武漢至宜昌的道路飽和度呈下降趨勢，武漢至仙桃段為飽和狀態(tài)。所以，在收費(fèi)的時(shí)候，要考慮到武漢到仙桃的擁堵情況，所以要采取一些不同的收費(fèi)政策。

本文針對擁擠度分析，需要在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上對評價(jià)狀態(tài)進(jìn)行探究，針對擁堵及某路段實(shí)際交通量和一天24 h設(shè)計(jì)交通量之比，如下計(jì)算公式

(6)

式中：ω為貨車混入率；Q為實(shí)際交通量；C設(shè)計(jì)交通量。

通過分析與公式計(jì)算，可以明顯看出交通運(yùn)輸不均勻的情況。

3.2 貨車對交通流的影響

漢宜高速路段的主要車型是客車，客車的比例是貨車的3倍，卡車在高速上行駛的速度要慢一些，重型卡車的車速一般在80 km/h，中里卡車90 km/h,小微型卡車100 km/h，而小型客車的時(shí)速在120 km/h以上，各種交通方式的差別很大，因此，在進(jìn)行分析的時(shí)候，應(yīng)該把重點(diǎn)放在卡車對高速公路擁堵度和車速的影響上，并將研究范圍擴(kuò)展到車輛的安全性相關(guān)性，從而進(jìn)一步估計(jì)出貨車流量對高速公路交通安全的影響[5]。

3.3 差異化收費(fèi)效果評價(jià)

本研究共收集了500份問卷，共483份，回收率96.6，經(jīng)調(diào)查，發(fā)現(xiàn)有450位貨車駕駛員認(rèn)為收費(fèi)是影響出行行為的主要因素，占90%，而在出行時(shí)間方面，有427人認(rèn)為受時(shí)間因素影響，占85.4%。因此，在進(jìn)行成本核算時(shí)，必須進(jìn)行差別化的分析，并對不同費(fèi)率下的高速公路貨車比重進(jìn)行比較。不同的收費(fèi)模式下，貨車的比率會(huì)隨著收費(fèi)水平的提高而降低。因此，在制定CNL模式時(shí)，必須落實(shí)差別化的收費(fèi)方案，并根據(jù)不同地區(qū)的特點(diǎn)，合理地選擇不同的收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)。

4 結(jié) 論

高速公路實(shí)行差別化收費(fèi)受到了普遍的關(guān)注，因?yàn)樵谠械幕A(chǔ)上進(jìn)行了全面的優(yōu)化和分析，從而引起了各地區(qū)的高度關(guān)注。因此，在實(shí)際的研究中，應(yīng)結(jié)合高速公路的運(yùn)營狀況，了解貨車的出行行為，并注重提高高速公路使用管理效益的，運(yùn)用多維度進(jìn)行探究，將現(xiàn)階段差異化收費(fèi)方案面臨的難題。本研究對影響車輛出行的因素進(jìn)行了測定，采用SP調(diào)查的方式進(jìn)行了問卷調(diào)查，將相關(guān)的資料進(jìn)行綜合，以求出模型的效用變量。另外，基于CNL模式的建立，可以根據(jù)不同的收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)，對不同的車輛流量進(jìn)行精確的規(guī)劃，根據(jù)不同的特點(diǎn)，根據(jù)不同的特點(diǎn)，進(jìn)行不同的收費(fèi)。但仍需關(guān)注的是，在建立CNL模式后，也應(yīng)當(dāng)對營運(yùn)高速公路進(jìn)行分析，并根據(jù)不同的計(jì)費(fèi)方案，改善區(qū)域內(nèi)的交通狀況，并通過優(yōu)化和完善計(jì)費(fèi)來降低貨車駕駛員的出行負(fù)擔(dān)。