城市公共交通系统结构巢式建模与演化仿真

第35卷第3期2019年5月森林工程F O R E S T E NG IN E E R IN GV ol. 35 No. 3M a y,2019城市公共交通系统结构巢式建模与演化仿真宋成举1，王榕菁2，孙雨晴3(1.黑龙江工程学院汽车与交通工程学院，哈尔滨150050;.北京城建设计发展集团股份有限公司，北京100037;3.中国石油运输有限公司黑龙江分公司，哈尔滨150010)摘要：为了解不同出行条件对于城市公共交通系统结构的影响，分析城市公共交通系统结构在不同出行需求下的演化 特征。

从城市公共交通系统结构影响因素入手，划分不同巢式层次方案,依照筛选原则确定最优方案，从成本支出、个性偏好 及主观感受三个方面构建不同巢的效用函数，其中成本支出包括货币成本和时间成本两部分，引入个性偏好修正系数，建立疲劳度系数模型，结合北京市公共交通系统结构运营数据标定模型参数，仿真分析城市公共交通系统结构演化趋势。

结果表 明：高收入群体选择常规公交出行的比例相对较低,更倾向于选择城市轨道交通，且随着出行距离的增长，出租车分担率呈上 升趋势；随着单位时间价值量的增加，常规公交分担率在中距离出行条件下略有增加，而在长距离出行条件下，呈现先增加后 降低的趋势；当成本偏好系数较大时，常规公交分担率随着出行距离的增大而呈现阶梯型降低。

关键词：交通工程;城市公共交通系统结构；巢式Logit;单位时间价值量;分担率；个性偏好中图分类号：U491 文献标识码：A文章编号：1006 -8023(2019)03 -0107 -07Nest Modeling and Evolution Simulation on Urban PublicTransport System StructureS O N G C h e n g j u1, W A N G R o n g i n g2 , S U N Y u q i n g3(1.Sch o o l of A u to m o tive an d T ran sp o rtatio n Engineering,H eilon gjian g In stitu te of Technology,H arb in150050；2.Beijing U rb an C o n stru ctio n D esign& D evelo p m en t G ro u p C o. Lim ited,Beijing100037 ；3.H eilon gjian g B ran ch C N P C T ran sp o rtatio n C o m p an y Lim ited,H arb in150010)A b stract：T o an alyze th e in fluen ce of d ifferen t travel co n d itio n s o n th e u rb an public tran sp o rt system structure,th e evo lu tio n ary characteristics o n th e u rb an public tran sp o rt system stru ctu re u n d er d ifferen t travel d em an d w ere stu died facto rs o n u rb an public tran sp o rt system stru ctu re,d ivided in to d ifferen t n est p ro g ram,acco rd in g to th e selection principles,th e o p tim a l sch em e w as d eterm in ed,an d t h e u tility fu n ctio n for th e d ifferen t n est fro m th e co st exp en d itu re,th e person ality preferen ce an d th e su b­jective feeling w ere c o n stru cted.T h e co st exp en d itu re in clu d ed th e m o n ey co st an d th e tim e cost.P erson ality preferen ce co rrectio n co­efficient w as in tro d u ced an d th e fatigu e coefficien t m o d el w as established.C o m b in ed w ith th e Beijing o p eratio n al d ata to calibrate m o d el p aram eters,th e evo lu tio n ary characteristics of u rb an public ted.T h e resu lts sh o w ed th a t：t h e p ro p o rtio n of th e h ig h- in co m e g ro u p s selected b u s w as relatively lo w,preferrin g to ch o o se u rb an rail transit,an d w ith th e increase of th e travel distance,th e taxi sh arin g rate w as increas b u s sh arin g ra te in creased sligh tly u n d er th e co n d itio n of m id d le travel d istan ce,w h ile it appeared in creasing first an in lo n g travel distance.W h en th e co st p referen ce coefficient w as in creasing,th e b u s sh are rate sh o w ed step p in g d o w n w ith th e traveld istan ce increasing.K ey w ords ：T ra ffic en gn eerin g；urba p u b lic tra n sp o rt sy ste m stru c tu re；n e ste d lo git；vaue o f tim e；sh a rin g rate；perso n aity p re fe re n c e〇引言城市公共交通系统是一个涵盖多主体的复杂收稿日期:2018 -12-07基金项目：黑龙江省青年科学基金(Q C2014C060);黑龙江省普通高等学校青年创新人才培养计划（U N P Y S C T- 2018090)哈尔滨市科技创新青年后备人才计划(2015R A Q X J039);黑龙江省省属本科高校基本科研业务费科研项目（2018C X08);黑龙江工程学院博士基金(2015B J03)第一作者简介:宋成举，博士，副教授。

研究方向：交通结构优化。

E- m a il：so n g c h e n g u@ s o h u.c o m引文格式:宋成举，王榕菁，孙雨晴.城市公共交通系统结构巢式建模与演化仿真[J].森林工程,2019,35(3) ：07-113.巨系统，主要有服务设施、出行者、管理系统、载运 工具和运行环境等部分，城市公共交通系统结构是 指从城市运输角度来考察城市中某一时期各种公 共交通方式中交通工具的比例或者完成城市客运 量的份额比重。

一般来说，城市公共交通方式主要包括城市轨 道交通、常规公交、出租车、索道和渡轮等。

这些交 通方式具有不同的运行特点和优势出行范围，交通 方式间按照功能组合、优势互补、技术先进、合理竞 争和资源节约的原则进行网络化整体布局发展，从 而形成能够有效满足社会经济发展需要、一体化紧108森林工程第35卷密衔接和运行高效的城市公共交通运输的有机整体。

大约在上个世纪50年代末期，芝加哥最早诞生 了“交通方式分担比例”的观点，这被视为关于交通 结构优化理论的起源。

Fielbaum A根据城市中心系 统的层次结构，提出4种战略公交线路结构的应用 方法，研究发现在特定条件下，每个结构都能占主 导地位，影响因素主要是线网结构、换乘成本和赞 助者[1]。

国内对于综合客运交通系统客运结构的研究 在20世纪90年代就已经开始了。

最早国内学者通 过对比我国主要城市与西方发达国家城市间的差 距以获得发展公共交通系统切实可行的方法与手 段[2]，但事实证明，中国的城市交通特征决定了其 特殊性，也决定了我国公共交通系统的发展之路必 然会是中国特色的公共交通发展之路;王健根据客 运交通结构影响因素的性质，建立模糊解释结构模 型，并确定了优化客运交通结构的关键性因素，从 交通政策、土地利用和出行方式效用等方面提出了 优化城市客运交通结构的建议[3];王秋平从系统角 度出发建立较全面目标考量的交通方式结构优化 模型，并结合实际条件建立了在出行总量、资源环 境和理想出行时耗等约束下的多目标结构优化模 型[4];包婷婷从城市交通结构演化的角度出发，提 出城市交通结构动态演化模型，指出降低运输竞争 和提高公共交通竞争力是优化城市交通结构的有 效途径[]。

而相关数学模型的建立与评价则呈现 多样化发展，主要的理论方法有层次分析法与灰色 关联度法对客运交通结构进行综合评价[]，从科学 发展的角度建立能够实现循环经济发展的城市客 运交通结构发展优化模型[7]。

近年来，年轻学者的 不断成熟更是将公共交通系统结构发展的理论研 究推向了新的高度[8]，而突变理论[9]和系统动力学 理论[0]等方法的应用更是丰富了公共交通系统结构研究的理论 系。

综上所述，城市公共交通系统结构的研究方法 日趋多样化，但成果中对于影响因素的确定一般基 于定性分析和统计回归两种方式，而多种公共交通 方式往往具有不同的出行特征和适应性。

因此，还 需要结合方式特征差别化对待不同出行方式，普遍 适应性的效用函数往往缺乏说服力。

1城市公共交通系统结构影响因素分析城市公共交通系统结构反映了多种客运方式在居民出行方面的比例构成，也是城市客运交通发 展的重要组成部分。