出租车合乘最优模式探析及政策建议

出租车最优合乘模式探析及政策建议
——基于帕累托改进及最易转化实施原则
北京科学学研究中心 刘彦蕊
摘要：由于能源的日益紧缺和工业化对环境造成的影响，环境保护成为全世界关心的问题。

临近2013年中国传统春节来临之际，中国北方昨被雾霾笼罩，多省市达中重度污染。

为提升空气质量、减少污染排放量、减少雾霾天气对人体的危害，各地相关政府也相继出台了一系列措施降低pm2.5值。

本文将在比较分析现有出租车合乘模式理论研究的基础上，综合运用心理行为学、统筹学及信息技术方面的知识，依据帕累托效率改进原则，提出集智能合乘计价芯片系统、智能合乘计价票据打印系统、行驶方向智能输入系统及LED低耗智能行驶方向显示系统为一体的“出租车合乘帕累托改进计价系统”，并提出相关政策建议，以期从一定程度上缓解当前空气污染严重、大都市上下班高峰时段打车难及出租车司机对于收入不满等相关矛盾。

关键词：出租车合乘；心理行为学；帕累托改进；费率；费用
引言
由于能源的日益紧缺和工业化对环境造成的影响，环境保护成为全世界关心的问题。

中国，近年来随着城市机动车辆猛增，使得污染物排放和城市悬浮物大量增加。

2013年临近传统佳节春节来临之际，我国20余市、县发布大雾预警，共计发布红色预警2个、橙色预警13个、黄色预警6个，其中孟津、通许、扶沟发布大雾红色预警，由于pm2.5值过高，罹患呼吸道疾病人数急剧增加。

中国各地相关政府相继迅速出台一系列减排措施。

鼓励绿色出行、节约能源消耗成为其中重要环节。

出租车运输作为城市道路运输的一个重要组成部分,鼓励推广出租车合乘模式,能有效缓解上下班高峰时段及租车聚集地出租车需求与供给不足的矛盾并缓解当前空气污染问题。

2000年以来，相关学者对出租车合乘的方法、理论和技术路线的研究逐渐增多，但由于没有和出租车行业的管理政策标准与现实需求紧密结合，基本上都没有得到转化实施。

2011年，北京、杭州等大城市交通管理部门纷纷推出了鼓励合乘的政策办法，但由于没有基于消费者和司机的心理选择、缺少技术系统支撑，导致基本没有落实。

本文将在比较分析现有出租车合乘模式理论研究和技术方案的基础上，综合运用心理
序号成果
名称
发表时间
及作者
主要内
容
创新
点
不足
1基于矩阵
迭代法的出租车合乘最短路径选择2011.8
大连交通大学郭瑞
军交通运输工程学
院的王晚香
出租车合乘静
态组合模式
下，运用矩阵
迭代法求出两
人合乘最短路
径
利用矩阵
迭代法解
决出租车
从起点到
两个终点
的最短路
径。

局限于动态组
合下两人合乘
最短路径选
择。

2
出租车合乘模式的探讨2006.1
合肥工业大学机械
与汽车工程学院覃
运梅和广西工学院
汽车工程系石琴
提出建立出租
车合乘运营查
询系统，并运
用Floyd算法
求出在合乘情
况下各乘客不
同费率。

提出建立
合乘查询
系统，并
应用Floyd
算法求出
多人合乘
情况下，
不同乘客
合乘费
率。

局限于静态组
合下多人合
乘，在增加了
司机运营成本
情况下， 对司
机因合乘运营
而增加的最小
收入百分比建
议是0～20%，
在实际操作中
司机不认同。

3
Z-CJ出租
车合乘计
价器设计2002年
海军航空工程学院
的应朝龙、山东烟
台中正新技术有限
公司赵剑峰总经理
和山东烟台市质量
技术监督局刘海滨
介绍了动态情
况下具体的合
乘计价器的电
路组成和主要
工作原理，并
设计开发目的
地中文输入、
在计价器
系统中增
加中文目
的地输入
和输出系
统，使合
乘行为不
计价原则有悖
于心理行为
学，在增加了
出租车司机运
营成本情况
下，没有增加
其收入，不利
行为学、统筹学及信息技术方面的知识，依据帕累托效率改进原则，提出集成了智能合乘计价芯片系统、智能合乘计价票据打印系统、LED低耗智能方向显示系统及驾驶方向智能输入、输出系统的出租车合乘帕累托改进计价系统，并提出相关政策建议。

1.已有出租车合乘理论与技术方案的比较
目前, 国内外学者对于出租车合乘主要研究的是合乘的基本理论,如: 合乘的发展现状与趋势、组织模式等，对于合乘研究多是定性的分析1也有部分研究者对合乘做了定量的分析2, 还有就是对于合乘路径选择方面的研究3。

对于合乘费用的结算方法大多采用偏袒乘客利益的计算方法，对于出租车司机利益考虑较少或者考虑不足4。

下面就我国主要有关出租车合乘的理论研究分析如下：
输出系统。

对合乘各方分别打折计费。

局限于静
态形式。

于合乘机制的
实施。

表一：我国主要有关出租车合乘的理论研究之比较
总结上述有关出租车合乘的理论研究和实际研发成果，均有一定的创新性，但是因为存在某方面的局限性，都没有得到社会及政府相关部门的采纳。

可以说Z-CJ出租车合乘计价器设计是离产业化阶段最近的研发成果，但是由于其计价原则有悖于于心理行为学及运筹学原理，所以不能得到转化。

2.出租车合乘面临的新形势和新需求
我国随着经济的发展、人们消费收入的增加，近几年私家车数量也逐渐增加。

有限的道路空间限制了出行者出行效率。

汽车尾气的排放污染了大气，这反而降低了人们的生活质量。

为此，2011年北京等城市推出了通过公开摇号的方式限制私家车购买数量的措施。

各城市鼓励绿色交通出行、有效利用公共交通资源。

相对于轨道交通、公交汽车而言出租车具有快速、舒适特点，是私家车主及无车族在紧急情况下很好的换乘交通工具。

但是上下班高峰时间打车难、打车聚集地打车难令出租司机和顾客都很尴尬，北京市政府出台的公开摇号政策的出台使得这种矛盾更加突出。

出租车合乘成为双方共同意愿，但是由于现有硬件系统及相关政策法规的限制，合乘在绝大部分地区并没有得到实施，即使有合乘现象也没有相关法律、法规的保障机制。

总结以前有关的研究成果，可以发现，原有的技术解决方案之所以不能转化实施主要原因包括如下几方面：第一、在路径选择问题上需要新建相关的设备、设施，投入资金较大，原有方案都无法实现出租车在行驶过程中实现合乘。

第二，计算方法上存在不公平，不能同时兼顾乘客与司机权益。

第三，需要对现有的政策法规做较大的修改，增加了转化实施流程。

3.出租车合乘新的技术路线与解决方案的提出
如果能克服已有技术方案的缺点，解决上述三方面的矛盾，突破制约研究的成果转化的瓶颈，就可以充分的发挥科技成果对于社会的推动
作用。

据此，我们认为出租车合乘优化的模型设计应坚持以下原则：第一，在不改变现有的计价标准和规则的前提下，研究出静态和动态组合情况下都适用的路径选择方案。

第二，在整个合乘决策中，尊重先上者权益，采用先上者优先权原则。

第三，在合乘计价标准上，依据帕累托效率改进原则，在不损害任何一方利益的情况下使得多方受益。

第一个原则的实现可以借鉴“ZH-CJ出租车合乘计价器设计”中目的地输入和输出系统，这样就不局限于静态组合的合乘原则，可以在任何地点参与实施合乘行为。

从心里行为学角度出发，合乘行为的实施必须尊重先搭乘出租车人的意愿。

如果先上者不愿意与人合乘，司机也不能违背乘客意愿，这就需要在现有的出租车合乘法规中做出明确的规定，以达到有法可依。

在合乘费率的计价算法上，采取“共乘分摊，多方受益，不共不变，简单方便”的原则。

只对共同合乘行程部分费用分摊问题讨论，在原来计价标准上采取打折计算。

由于没有改变原有的计价标准，这样就简化了新技术方案得到政府认同的流程，更易于新技术方案的转化实施。

根据这样的思路设计开发出租车合乘帕累托改进计价系统如下：合乘计价票据打印系统
智能合乘计价软件系统
智能合乘
计价器主机
行驶方向智能输入系统
行驶方向智能输出系统
图一：分时分段合乘帕累托最优合乘计价系统
为支持动、静态合乘行为，该计价系统借鉴“ZH-CJ出租车合乘计价器设计”中的中文地址简易输入和显示技术，输入系统采用方便乘客直接手写或者触摸输入方式，输出设备采用LED显示，对乘客最远目的地清晰显示，这部分即行驶方向智能输入和输出系统。

在合乘过程中可能出现两人合乘，三人合乘，甚至四人同时合乘的情况，并且由于上车和下车次序的不同，可能出现的情况非常复杂，这就要对每个乘客在每种情况下所需要承担费用明确计算原则，这部分设计也是整个新的计价系统的核心部分，文章后面将就对这部分具体的计算方法重点介绍。

合乘行为的推广在一定程度上与现有的票据打印系统局限于只能打印一张或者不能分别计价有关，新设计开发的计价系统将实现各方费用都能如实打印票据功能，维护每个乘客利益及国家利益。

本文作者设计兼顾出租车公司、出租车司机、乘客、社会四方利益的合乘部分费用计算方法帕累托模型如下：
Y X 各种合乘情况下各个乘客所付费率与原来费率的百
分比
A B C D
上车可能出现的情况1●100%
2●70%●70%
3●60%◆80%
4●40%◆60%★80%
5●50%●50%◆80%
6●50%◆65%◆65%
7●60%●60%●60%
8●50%●50%◆60%◆60% 9●40%●40%●40%◆100% 10●40%◆60%◆60%◆60% 11●55%●55%●55%●55% 12●20%◆40%★60%■100% 13●30%●30%◆60%★100% 14●30%◆45%◆45%★100% 15●40%◆60%★60%★60%
表二：分时分段合乘帕累托最优合乘计价系统计算方法模型
注：●表示第一组乘客情况 ◆表示第二组乘客情况
★表示第三组乘客情况 ■表示第四组乘客情况
A、B、C、D分别表示A、B、C、D四个不同的人。

特别提示：当前面人下车后，后面的乘客要依次向前转换角色。

如果乘客实际行程不超过起步价行程，乘客费用为当前状态下所享受折扣乘以起步价。

依据上面的计算方法并假设如下：
C i —— 表示第i个乘客的费用 ( i = 1 ,2 , ⋯m) ;
r ij—— 表示第i个乘客第j 个状态的费率；
L ij—— 表示第i个乘客第j 个状态下的行程。

则合乘情况下，第i个乘客费用应为：
从模型中可以看到，在没有合乘情况下单个人的乘车费用是不发生变化的，当有合乘行为发生时候只对合乘行驶路段部分费用分摊。

依据每增加一位合乘者出租车司机对共乘部分收益也相应增加的原则。

并且依据心理行为学原理，先上车者由于出让了一部分的乘车空间，所以要比后上车者在原理计费标准上打的折扣更多。

这样的合乘计价原则兼顾了司机和先上车乘客及后上车乘客各自心理和利益要求，并且是以现有计价基准为基础，所以实施起来更简便易行。

4.假设模型的检验与结果
相关的资料表明，我国大部分城市出租车的计价标准基本都分起步价和标准费率两部分，也有部分城市还包括了远程费率，再有就是低速行驶费用标准和夜间作业补贴费。

下面就出租车计价标准最为规范的北京市的计价标准和规章为例证明模型的科学性和可行性。

北京出租车现行收费标准如下：白天每公里2元，基价为3公里，起价10元；单程15公里以上的部分加收50%空驶费；时速低于12公里/小时，每累计5分钟加收1公里费用；等候乘客，每累计5分钟，加收1公里费用；晚23时至早5时，每公里租价加收20%（此时起价11元）；不同乘客合租，按合乘里程各收60%；电话租车，每次加收3元电话租车费；出北京市，由双方议定收费； 过路过桥费由乘客支付。

首先，要明确我们需要验证的是在收费标准a-e项的基础上打折计算模型是否成立。

F项涉及的是合乘问题，新模型是对原来的优化，不必考虑了，g、h、i收费标准保持不变。

第二，选取论证方法。

反证法（Proofs by Contradiction，又称归谬法、背理法），来论证模型的
可行性和科学性。

反证法是一种论证方式，他首先假设某命题不成立（即在原命题的条件下，结论不成立），然后推理出明显矛盾的结果，
从而下结论说原假设不成立，原命题得证。

第三，具体论证。

依据并假设如下：
L°——表示起步里程（㎞）；
Q —— 表示起步价（元）；
G —— 标准费率（元/㎞）；
L″—— 远程里程开始计算里程点（㎞）；
Y —— 为远程费率（元/㎞）；
因为G＜ Q/L°＜ Y（G=2； Q/L°=10/3；Y=3），并且标准行程公里总数为L″减去L°。

依据模型只对共同合乘行程部分分别打折计算，及各自计价费率均按各自实际行程范围和状况为准的计算规则，显而易见的是，在第1、2、5、7、8、9、11、12、13、14情况合乘里程中司机收益肯定不会减少，具体情况如下表所示：
Y X 各种情况下各个乘客所付费率与原来费率的
百分比
合乘里程部
分司机收益
与原来相比
A B C D
上车可能出现的情况1●100%不变
2●70%●70%=1 40%
3●60%◆80%
4●40%◆60%★80%
5●50%●50%◆80%＞100%
（≥153%）6●50%◆65%◆65%
7●60%●60%●60%＞180%
8●50%●50%◆60%◆60%＞100%
（≥180%）9●40%●40%●40%◆100%＞220%
10●40%◆60%◆60%◆60%
11●55%●55%●55%●55%=220%
12●20%◆40%★60%■100%＞100%
（≥160%）13●30%●30%◆60%★100%＞100%
（≥133%）14●30%◆45%◆45%★100%＞100%
（≥120%）15●40%◆60%★60%★60%
表三 合乘里程部分司机收益与原来相比
所以只要证明3、4、6、10和15情况下也同样不损害司机利益就可以。

应用反正法，也即证明如下不等式不成立。

(L″－L°)×(0.6Y+ 0.8G)≥Y×(L″－L°)；
(L″－L°)×(0.4Y+ 0.6G +0.8G)≥Y×(L″－L°)；
(L″－L°)×(0.5Y+ 0.65G +0.65G)≥Y×(L″－L°)；
(L″－L°)×(0.4Y+ 0.6G +0.6G)≥Y×(L″－L°)；
简化不等式并代入实数得：3.4≥3；4≥3； 4.1≥3；3.6≥3；所以假设不成立，原命题成立。

同时我们可以得知司机因多载乘客增加最少收益为0.4÷3≈13%。

5.政策建议
出租车合乘帕累托改进计价系统综合运用心理行为学、统筹学及信息技术方面的知识，在不改变现行计价标准的基础上，使得社会、出租
车公司、司机及乘客都能受益，具有很好的推广应用价值。

但上述方案的实施需要各方共同努力。

首先，秉承科技和文化双轮驱动社会发展理念，宣传科学的可持续发展观、和谐发展、绿色交通出行的优势，营造有利于出租车合乘运营的文化环境。

其次，充分尊重消费者市场需求及利益诉求，推动官、产、学、研、消、媒协同创新，加大研发，集成各种技术，加快推进硬件的升级和样机的推出，通过试点验证方案的可行性，并逐步大范围推广，实现科技成果转化。

最后，加强统筹设计和政府部门协调。

国家相关部门，如发改委、交通部、科技部加强沟通合作，尽快推出一致性政策规章制度，以实现“出租车合乘帕累托改进计价系统”科技成果的产业化。

描述
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