（管理科学与工程专业论文）安徽省竞争公路决策支持系统的分析设计与应用.pdf

安徽省竞争公路决策支持系统的系统分析设计与应用 研究生：沈钦文导师：达庆利教授刘新旺副教授东南大学经济管理学院 摘要 随着经济的高速发展，各地的公路交通网建设也日趋完善。在已建或待建的公路与已有 的相近公路之问必然存在着形成竞争关系的交通流转移和重新分配，以及由此引起的项目社 会和经济效益以及项目评价等决策问题。在我国公路建设经费尚不充足和管理模式发生变化 的情况下，竞争公路的经营决策与项目决策具有十分重要的理论和应用价值。 本文以建立安徽省竞争公路决策支持系统为核心目标，首先在理论上分析了竞争公路的 出行特征，通过车辆出行线路选择的影响因素分析，得到了出行成本、出行时间与公路收费 这三个最主要的影响因素。然后在此基础上建立了竞争公路的出行效用选择模型和相应的交 通流转移模型。接着依据安徽省竞争公路网的实际数据辨识出适合安徽省实际情况的车辆出 行线路选择模型，并以此分析了安徽省竞争公路交通流转移规律及其在经营决策、项目决策 中的具体应用。 为了将上述决策模型进一步应用于实际的安徽省竞争公路系统，我们开发了安徽省竞争 公路决策支持系统。论文对系统分析、系统设计以及程序设计的主要方法和结果进行了详细 阐述。系统分析介绍了系统目标、用户需求、系统业务流程的分析方法和分析结果，重点进 行了系统的数据流程分析。系统设计阐述了系统总体结构，系统模块设计，重点进行了数据 库设计，最后是程序设计与系统实现。整个系统设计科学、应用全面、操作简单。该系统的 开发运行在我国竞争公路研究领域具有一定的创新性和较强的实用性。 关键词：竞争公路，决策支持系统，出行模式，系统分析，系统设计 s y s t e ma n a l y s i s ，d e s i g na n da p p l i c a t i o no f a n h u ip r o c i n c e c o m p e t i t i v e r o a d sd e c i s i o n s u p p o r ts y s t e m g r a d u a t e ：s h e nq i n w e n s u p e r v i s o r ：d aq i n g l i l i u x i n - w a n g s o u t h e a s t u n i v e r s i t y a b s t r a c t r o a da n dt r a f f i cc o n s t r u c t i o nd e v e l o p e d q u i c k l yw i t ht h er a p i dd e v e l o p m e n to fe c o n o m y r o a d n e t w o r kc o n s t r u c t i o ni sm u c hp e r f e c t t h et r a f f i cd i s t r i b u t i o n ，f e ei n c o m e ，p r o j e c te v a l u a t i o na n d p r o j e c td e c i s i o ne x i s tb e t w e e nt h ec o m p e t i t i v er o a d s ，t h et r a f f i cc o n s t r u c t i o nf u n do f o u r c o u n t r y i s n o ta b u n d a n ty e t ，s ot h ec o m p e t i t i v er o a d sm a n a g e m e n td e c i s i o n sa n d p r o j e c td e c i s i o n sh a v eq u i t e i m p o r t a n tt h e o r e t i ca n dp r a c t i c a lv a l u e t h et h e s i si st ob u i l dt h ea n h u ip r o v i n c e c o m p e t i t i v e r o a d sd e c i s i o n s u p p o r ts y s t e m f i r s t ，t h e t h e s i sa n a l y s e sc o m p e t i t i v er o a d st r a v e lc h a r a c t e r i tg e t st r a v e lc o s t ，t r a v e lt i m ea n dr o a df e ef a c t o r s t h r o u g ht h er o a dc h o i c ef a c t o ra n a l y s i s t h e ni t b u i l d st h et r a v e lu t i l i t ym o d e la n dt r a f f i ct r a n s f e r m o d e l f i n a l l y , i tw o r k so u tt h er o u t ec h o i c em o d e l f o ra n h u ib a s e do na c t u a ld a t aa n d a n a l y s e st h e a n h u ip r o v i n c ec o n d i t i o na n d a p p l i c a t i o ns u c h a st r a f f i cd i s t r i b u t i o n ，p r o j e c td e c i s i o n ， t oa p p l yt h ed e c i s i o n s u p p o r ts y s t e mt o a n h u ip r o v i n c e ，t h e nt h et h e s i sd ot h e s y s t e m a n a l y s i sa n ds y s t e md e s i g n t h es y s t e ma n a l y s i sc o m p l e t e sa n a l y z i n gs y s t e mt a r g e t ，c u s t o md e m a n d ， e s p e c i a l l y d a t ap r o c e s s t h es y s t e md e s i g n c o m p l e t e sd e s i g n i n gt h es y s t e mc o n s t r u c t i o na n d m o d u l e s ，e s p e c i a l l yd a t a b a s e t h el a s ti s as i m p l ee x a m p l e t h ew h o l es y s t e mi s q u i t es c i e n t i f i c ， c o m p r e h e n s i v ea n de a s y t h es y s t e mi s as u c c e s s f u la p p l i c a t i o no fd e c i s i o ns u p p o r ts y s t e mi n r e a l i t ya n di ti sq u i t ec r e a t i v ei nc o m p e t i t i v er o a d sf i e l d k e yw o r d s ：c o m p e t i t i v er o a d s ，d e c i s i o ns u p p o r ts y s t e m ，t r a v e lm o d e l ，s y s t e ma n a l y s i s ，s y s t e m d e s i g n h 东南大学学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。 辟我所知，除= i ，文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过 的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我 一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 研究生签名：监钦基日期： 东南大学学位论文使用授权声明 东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印 件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质 论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布( 包括 1 ：q 登) 论文的全部或部分内容。论文的公布( 包括刊登) 授权东南大学研究生院办理。 研究生签名：涩锨支导师签名：日期： 蝌 兰堡型苎望坠竺兰丝兰笠_ 笙二皇堕堕 1 1 公路交通的发展现状 第一章绪论 交通运输是人类进步、社会发展、经济增长、科技繁荣的基础。交通作为经济贸易发展 的产物和保障，改革开放以来我国经济以年均9 7 的速度增长，高速的经济增长加速了交通 运输事业的发展，交通运输已成为我国经济建设的战略重点。 公路是国民经济发展的基础设施，自改革丌放至今，我国公路建设事业迅猛发展。2 0 0 0 年底全国公路总罩程已突破1 4 0 万k i n , 高速公路更是从无到有，一举突破1 6 万砌。国道主 干线五横七纵路网将予2 0 1 0 年建成，其中二横二纵三个重要路段于2 0 0 2 年全部贯通。随着 中央开发大西北、交通基础设施先行的战略部署的实施，国家又在西部十一省市规划通江达 海连接周边口岸的干线路网，我国公路建设又进入了一个新的发展阶段。 为贯彻落实中央关于到二十一世纪中叶我国基本实现现代化的第三步战略目标，交通部 组织力量研究提出了公路、水路交通基础设施发展的三阶段战略目标，以下是公路交通发展 三阶段的总体要求。 ( 1 ) 第一阶段，到2 0 1 0 年公路、水路交通紧张和制约的状况要实现全面改善，其主要 标志是：主要运输通道的综合服务能力有较大幅度提高。结构调整的主要任务基本完成。到 2 0 1 0 年，公路交通基础设施建设的重大标志性成果是：公路“五纵七横”国道主干线全面建 成，形成横连东西，纵贯南北的全国性运输大通道；所有具备通车条件的乡镇和9 6 行政村 通公路。 具体目标是：国道主干线系统全部建成首都与所有直辖市、省会和自治区首府、目前 所有1 0 0 万以上人口特大城市和超过9 0 的5 0 万以上人口大城市由以高速公路为主的高等级 公路相贯通，使贯通和连接的城市总数超过2 0 0 个，覆盖人口约6 亿。东部地区省会通达地 市级城市，基本建立以高速公路为主的快速公路网，中部及西部大部分地区的省会或首府与 地市级城市实现以二级以上高等级公路相连接。全国公路总里程达到1 8 0 万公里。高速公路 达到3 5 万公里，占公路总里程的1 9 ；二级以上公路达到3 6 万公里，占公路总里程的2 0 ： 高级、次高级路面公路里程达1 0 0 万公里，占公路总里程的5 5 。 ( 2 ) 第二阶段，到2 0 2 0 年公路交通达到基本适应。其主要标志是：公路交通基础设施 能够满足社会经济发展的需要不会对社会经济的加快发展构成新的制约，储备能力和应变 能力全面提高。到2 0 2 0 年，公路交通基础设施建设的重大标志性成果是：基本建成东、中部 地区高速公路网和西部地区八大公路通道：县乡公路总里程有较大发展，初步实现网络化。 具体目标是：初步形成由二级以上高等级公路构成的国道主干线和国家重点干线公路组 成的骨架公路网，全部连通目前5 0 万以上人口大城市，基本贯通目前2 0 万以上人口中等城 市，覆盖人口约9 亿。除西部特殊地区外，大部分地区3 小时之内可达骨架公路网。基本建 成东、中部地区高速公路网和西部地区八条公路通道，国省道公路序鲁路面基本达到高级或次 高级化。全国公路总里程达到2 3 0 万公里，高速公路达到5 5 万公里二级以上公路达到5 5 东南大学硕+ 学位论文 第一章绪论 万公罩高级、次高级路面公路里程1 4 7 万公里，占公路总里程的6 4 。 ( 3 ) 第三阶段，到2 0 4 0 年公路交通基本实现现代化，其主要标志是：基础设施网络已 经全面建成，技术等级与构成已经充分满足运输发展的需要量与质达到优化。公路交通基 础设旌网络层次分明、布局合理、结构优化、功能完善。 具体目标是：以二级以上高等级公路组成的国道主干线与国家重点干线公路构成的骨架 公路网络全面建成，全国的高速公路网形成；层次分明、布局合理、结构优化、功能完善的 各层次公路网建成服务水平达到国际先进水平。所有相邻的地市级城市均实现高等级公路 的有效连接。绝大部分行政村通柏油路。公路总里程超过3 0 0 万公里，高速公路总里程将达 到8 万公罩，高速公路密度达到0 8 3 公里百平方公里，接近目前美国的水平。同时，交通 智能化达到当时的先进水平，形成可持续发展的公路交通系统。 1 2 安徽省公路交通发展现状 安徽省公路的发展也很迅速，至1 9 9 9 年底，安徽省公路里程为4 0 4 8 1 k m ，其中高速公路 4 0 4 z m ，一级公路2 it k i n , 二级公路为5 7 8 4 丘现三级公路6 7 2 8 女孤四级公路2 5 0 8 3 砌，等外公 路2 2 7 1 砌；等级公路比重为9 4 4 。目前安徽省正在按照“以高速公路为骨架，以快速通道 为主体以县城连接线为补充同时加快县乡公路建设，提高路网通达深度”的总体布局思 路，加快一批高速公路及重点工程的建设，力争把1 6 个地市所在地与省会合肥的连接线和长 汀经济带、皖南旅游区的主要城市连接线，以及交通量较大的并沟通两条以上重要路线的干 线，全部建成东西相接、南北相通的快速通道。安徽省的路网经过多年的建设，已经比较完 善i ”。 1 3 国内外研究现状 对于交通设旌间的竞争关系，在国内外城市交通规划、区域交通规划和项目前期工作中 均丌展过一些研究，包括交通方式的划分或出行方式的划分等内容。如在城市交通规划中， 对自行车、公共汽车、小汽车、摩托车等交通工具问的相互竞争关系的研究；在区域交通规 划中，对公路、铁路和水运等多种运输方式的竞争关系的研究。 通过研究形成了包括类型分析法、回归模型和转移曲线模型等一批集计模型( a g g r e g a t e m o d e l ) 。集计方法的缺点是：为保证模型的精度，要求有相当规模的样本量：而且在统计求 和过程中，没有充分利用调查所得的个体数据，存在信息浪费。2 0 世纪6 0 年代日本学者借 助经济学的效用理论提出交通方式划分的“非集计模型( d i s a g g r e g a t em o d e lm e t h o d ) ”。 非集计方法的分析对象是个体，它将个体的原始数据不作任何统计处理直接用来构造模型， 其特点是：调查所得的个人数据能得到充分的运用，要求的样本量较小。这种方法不仅可用 于交通方式划分，也可用于交通分布和交通分配，开发的模型很多，包括l o g i t 概率模型f 2 】1 3 】【4 l 5 】 及其改进型、p r o b i t 模型眄】i ”等，至今仍在发展中。 对于公路设施间的竞争关系，开展专题研究的不多。国外，尤其是较为发达的国家，高 2 东南大学硕f 学位论文第一章绪论 速公路网己形成，高速公路的效益很容易发挥，客货出行方式的选择也较为单一，因而其面 临的交通问题与国内存在着较大的差异。国内的区域公路网规划和公路工程可行性研究等前 期工作中，对路网的交通量分配问题都有涉及，且偏重整个交通网络的考虑。这种研究过于 宏观，对于局部通道问题，由于对同一通道内公路之问的关系未进行深入研究，分析的结果 比较粗略，往往不能全面反映实际的分配结果，在一定程度上影响了项目的决策；关于这种 竞争关系对通道内公路建设项目管理的影响问题，虽然在实际工作中，很多工程技术人员已 意识到。有时也会不自觉地考虑到这种关系的应用，但尚未进行过系统的研究。此外，随着 智能交通的发展，在信息诱导条件下，分析交通量在公路之问动态变化很有必要，交通量的 变化又与公路经营者的效益直接相关，因此研究通道内公路之间的竞争关系，建立相应的模 型，对政府和企业的建设决策和经营管理都有十分重要的意义。 竞争公路项目决策的实质是研究一定的交通需求在通道内各公路之间的重新分配。实际 工作中由于受资金、土地等资源的限制，竞争公路项目的论证和决策以及公路运营比一般的 公路网规划和运营决策需要考虑的因素更多，决策过程也更加复杂。目前的路网规划方法和 项目论证方法，往往是比较孤立的考虑拟建高速公路本身，对同一运输通道内的竞争公路由 于新建公路引起的交通量的转移往往考虑不足。 1 4 竞争公路决策支持系统的研究意义 根据交通部制定的公路交通发展三阶段的战略目标在“十五”期问，甚至以后相当长 的一段时期内，公路建设仍将保持较快的发展势头。目前全国干线公路网已划定，通过这么 多年的建设，大部份地区的干线公路网实际已初步形成，存在的问题主要是现有的公路技术 等级低，不能适应交通量增长和经济发展的需要，迫切需要改造提高，或新建较高等级的替 代公路。对处于同一个运输通道内路线走向较为一致的各条公路，由于自身及周围环境等相 关因素的变化，通道内各公路间关系在不断调整，从而导致定的交通需求在通道内公路间 的重新分配。在实际工作中，受资金短缺、土地资源有限等因素的影响，同一运输通道内各 公路建设项目的决策和管理等方面还存在问题。 总之，由于项目论证阶段考虑不足、以及高速公路管理和经营等方面的原因，有的高速 公路建成后交通量不足，不仅不能发挥预期的社会效益，而且也不能按照预期收回投资，给 国家和企业造成巨大的经济损失：也有的高速公路建成后不久，很快交通量饱和，同样在一 定程度上引起建设资会的浪费。 鉴于我国目| j 全国和地区性的高速公路骨干网络已经初步形成新建、改建和扩建的高速 公路项目不但要适应所在地区经济发展和交通量的需求，而且还要考虑高速公路建设引起的 整个网络交通量分配的变化，特别是对周围其它公路的影响。在目前高速公路普遍采取企业 化运营的背景下，高速公路运营收入是企业收回投资和创造效益的直接来源，本课题深入研 究竞争公路的交通量转移和变化规律，对于竞争公路建设的项目决策和和运营决策具有十分 重要的意义， 本论文在深入研究国内外交通规划理论的基础上，综合交通规划和技术经济分析的最新 东南人学硕l 学位论立 第一章绪论 成果，特别是考虑在目前信息技术迅速发展的条件下，运用智能运输系统的理论与方法和决 策领域的智能优化与决策方法，结合安徽省的实际情况，通过相关路段的交通调查、公路技 术状况调查以及社会经济调查与分析，分析影响车辆出行的相关因素和公路之间的竞争关系， 建立相应的车辆行驶公路选择模型，为公路建设的政府和企业进行高速公路建设前期的方案 沦证和技术经济分析以及建成后的公路企业营运特别是收费管理提供决策依据。 1 5 本文的主要内容 安徽省公路路网中的一些公路构成了竞争关系，车辆在选择这些竞争公路的时候存在一 个选择线路的问题。本文首先提出竞争公路出行的特征及主要影响因素，在此基础上得出安 徽省竞争公路出行模型，如何为安徽省竞争公路的管理机构提供经营和建设上的决策支持则 是本文进一步试图探讨的问题。最后提出一个决策支持系统软件的架构方案。 本文第二章介绍了竞争公路车辆出行特征和影响因素分析，其中出行特征从出行目的、 出行距离、出行者、车辆和公路特征五个方面做出了分析，车辆出行线路选择主要影响因素 有出行成本、出行时间、公路收费等三个，分析了这些主要影响因素后，提出了竞争公路条 件_ f 的公路选择模型，提出了一个出行效用模型，并提出用最小二乘法来对此模型进行标定。 论文的第三章分析了安徽省的竞争公路? 并在其中选择出三对公路的数据进行模型的标定， 所用的公路数据包括公路的混合交通流，车辆的出行成本、出行时间费用和公路收费费用。 论文的第四章是竞争公路决策支持系统软件的系统分析，包括系统目标分析、系统需求分析、 业务流程分析、系统数据和数据流程分析。第五章是软件的系统设计，包括系统总体设计、 系统模块设计和数据库设计与程序设计。论文的最后是结束语。 4 东南人学硕 j 学位论文 第二章竞争公路车辆出行影响因素分析及出行模型 第二章竞争公路车辆出行影响因素分析及出行模型 出行特性分析是进行科学、合理的公路建设规划、管理和决策的重要前提和基础。出行 特性分析既要研究公路交通系统内各要素自身的特性，如：车辆特性、人的特性、公路特性 等：又要研究交通流的特性，以及交通要素与环境因素之间的相关特性。本论文着重研究影 响公路竞争力的因素，以找出其中起主要作用的因素。 2 1 出行特征 2 1 1 出行目的 出行目的有很多，如出差、购物、访友、旅游、看病等等。出行目的对于车辆、乘客的 路径选择有着很大的影响，不同出行目的的乘客旅行需求是不一样的。就衡量客运服务质量 的六个指标( 安全性、舒适性、快速性、便捷性、准时性、经济性) 而言，如果是因公出差， 其对经济性的需求会弱一些，对舒适性、快速性、便捷性的需求会强烈一些，大多数人都不 会考虑经济方面的因素，而主要考虑时间、便捷、舒适、安全等因素。如果是因私出行，那 么经济因素就很重要j 【。 从图2 1 可看出，出行目的对小型客车出行方式的选择影响很大。对于公务出差，绝大 多数出行者选择高速公路，而且公务出差选择一般公路的出行者多由于出行距离较短、不太 适合选择高速公路。同时，目前在高速公路上行驶的小型客车，超过半数是属于公务出差， 这一部分出行者，除考虑时间和舒适外基本不会考虑经济因素，所以只要可能，都会尽量选 择高速公路出行。 6 0 5 0 一 琶4 0 料3 0 禽2 0 1 0 o 出行目的 图2 1出行目的对小型客车出行方式的选择影响 东南大学硕士学位论义第二章竞争公路车辆出行影响因素分析及出行模型 2 1 2 出行距离 出行距离远近对乘客的交通行为有着很大的影响。据资料显示在高速铁路未发展时的西 欧，铁路客运的最优距离为6 0 0 k m , 小汽车在5 0 0 k m 以内优于铁路，而运距在6 0 0 k m 以上时 最受欢迎的交通方式为航空。目前公路的优势竞争范围为旅行时间在3 4 小时以内；铁路的 最优客运距离为旅行时问在8 小时左右，此时乘客刚刚开始产生疲劳感。航空运输由于其经 济性较差，因而只有- - d , 部分乘客表示旅行时间超过8 小时时偏好航空，但随着经济的发展， 当地面运输的时间较长时，乘客对航空的偏好将越来越强烈。 出行距离的远近对公路路径的选择也有着很大的影响。按出行的远近可以分为短途、中 途、长途出行。对于短途出行，人们往往不会选择高速公路，因为高速公路一般都远离市郊， 人们不太愿意为了短短的一段路面再另行一段路绕道高速公路上，何况高速公路还要收费。 对于中长途出行，考虑到出行时间、出行成本、舒适性等多方面的因素，出行者选择高速公 路的比例较大； 21 3 出行者特性 1 驾驶员的交通特性 影响驾驶员线路选择行为的因素很多，有时间因素( 出行时间及其稳定性) 、心理因素( 行 驶的安全性、景观、公路状况和舒适感) 和经济因素( 出行费用) ，这些因素中出行时间长短 往往视为最重要的路径选择依据。所有这些因素通常是综合在一起，作为出行经验来对驾驶 员的选择行为产生影响，而且驾驶员是否是车主对公路选择也有影响，例如说载重货车的驾 驶员是车主的话，在收费与非收费公路闻一般会选择非收费公路。 2 乘客的交通特性 ( 1 ) 交通需求心理 人们总是抱着某种目的( 如公务、旅游、看病、上学、购物、社交等) 才出行的。乘车 过程本身意味着时问、体力、金钱的消耗，人们在乘车过程中总是希望省时、省钱、省力， 同时希望安全、方便、舒适，在分析出行者出行特征时，也要考虑到这点。 ( 2 ) 收入 乘客的收入是其交通行为的关键影响因素。经济收入代表了个体的购买力，而购买容量 和购买意愿在很大程度上决定于购买力，因而，收入属于不同阶层的乘客的交通行为是有较 大差异的。乘客正是在本人经济承受能力与旅行需求之间寻找平衡点，反映这个平衡点的便 是乘客选择的某种交通方式。 以小型客车乘客为例，目前小型客车分布在中大型城市为多，2 0 0 0 年全国中大型城市居 民的月经济收入为1 2 0 0 元左右，由图2 2 可知，1 2 0 0 元以上的出行者选择高速公路的比例 略高于一般公路，而月经济收入在5 0 0 元以下的出行者选择般公路的比例高于高速公路， 说明经济收入对小型客车出行方式的选择有影响，但影响程度不大。这主要是因为现阶段小 型客车主要是属于单位车辆，出行者不用自己付钱，在选择出行方式时，并不怎么考虑自己 6 东南人学硕学位论义 第二章竞争公路车辆出行影响因素分析及出行模型 的月经济收入。 鬟 v 褂 求 l 口一般公路 高速公路 i 1 5 以f1 5 1 92 0 2 9 3 0 3 94 0 4 95 0 5 9 5 9 以上 年龄( 岁) 职业对小型客车出行方式的选择影响不大，只要条件许可，在可以选择高速公路的条件 下，出行者会尽量考虑高速公路的出行，见图2 4 【l 0 1 。 兰量垡量塑生竺型燮 墨三兰壅兰垒堕兰塑坐堑墅堕里茎坌塑丝当堑壁型 3 0 2 5 吴2 0 蔷1 5 盘1 0 5 0 旧一般公路 _ 1_ l 一高速公路 1 _ l 1_ i- 几 科投人员职员工人学生经商管理人员 职业 2 1 4 车辆特性 图2 4 职业对小型客车出行方式选择的影响 出行车辆按运送内容可以分为客运和货运两大类。根据车型划分，客运可以细分为大型 客牟、中型客车、小型客车、出租车、小轿车等；货运可以分为小型货车、中型货车、大型 货车、拖挂等。根据车辆属性划分，出行车辆可分为社会车辆、个体车辆和交通运输部门专 业车辆。根据2 0 0 0 年安徽省交通量调查结果，高界高速公路与其平行的g 1 0 5 安庆段的车型 比例如表2 1 示：高速公路上的大客车、大货及中货车比例超过路网平均水平，所有车型中 免费车所占比例为3 ；般公路的，j 、客、小货车比例较高，其中小客车包括地方三轮车，而 拖拉机和摩托仅限于普通公路行驶。 表2 1安徽省级典型通道2 0 0 0 年各种车型结构调查表 车型 小客大客小货中货大货拖拉机摩托合计 比例( 嘀 全省2 7 3 5 1 3 4 81 3 9 61 7 6 07 8 41 3 8 85 9 5l o o 高界高速公路 2 6 6 71 8 3 6i 3 1 42 6 ，4 31 1 9 l 1 0 0 g 1 0 5 安庆段 6 7 3 8 5 8 32 0 5 38 3 88 - 3 92 8 9 31 0 0 以下分客运和货运分别讨论出行特性。 1 客运出行 随着现代社会的发展、人们工作生活节奏的加快、以及经济发展水平和收入的提高，人 们出行的时间观念和时间价值得到了增强，这就要求客车选择出行时间较短的路线。另外， 经济收入的增长也提高了人们对交通出行费用的承受力，表现在路网中高速公路对客车的吸 东南大学坝。学位论义第二章竞争公路车辆出行影响因素分析及出行模型 引力增长比较明显l i i i 。 ( 1 ) 小型客车 出行目的是影响小型客车选择高速公路还是一般公路的主要因素。高速公路比一般公路 具有更快捷，更舒适的特点，可以预测随着高速公路管理的日益完善，地区经济发展带来的 地区交流的增多和人民生活水平的提高，小型客车将会越来越多的选择高速公路作为自己的 出行方式。 ( 2 ) 大中型客车 大中型客车出行又有两种情况：豪华大客和普通大客。豪华大客车的乘客大多追求舒适 感，追求快捷与安全性。从高速公路行车，一般能以较快的车速行驶，可以节省出行时间， 而且高速公路、f 整度好、坡度小，豪华大客车行驶在上面平稳，乘客感到较舒适。从客车本 身来看，从高速公路行驶能降低出行成本。虽然从高速公路行驶要收费，但对豪华客车来说， 收费不是重要的因素；普通客车大多选择一般公路，收费较少或不收费的公路。 ( 3 ) 小轿车 小轿车的底盘低，车的重心低，人坐在上面感觉舒适，平稳性好。但是对行驶的公路就 有较高的要求。行驶在低级不平颠簸的公路上，人会觉得不舒适，而且会增大油耗，缩短车 的寿命。小轿车的轮胎的花纹浅、小，适合行驶在高速平坦的公路上。而且，小轿车的拥有 者一般会追求舒适、快捷，无论是公车还是私家车，车主一般都愿意行驶在高速公路或一级 公路上。对于收费并不很在乎，除非是出行距离较短。 2 货运出行 与客运相比，货运车辆则更加关心费用支出。因为在我国目前的经济发展水平下，平均 货物价值还不太高，货主和运输部门更关心费用支出。由于高速公路通常要收取车辆通行费， 与般公路相比，增加了总的运输费用支出，因此直接影响到出行选择。尽管高速公路以其 良好的交通条件带来了货物损失减少和车辆维修费用降低等效益，但由于难以统计和测算， 且表现形式不直接，因此易被人们忽略。所以，总体上看，费用因素对货车出行影响明显。 货物运输也有时间价值的问题，但是在公路运距范围内，并不太突出。相比之下，出行距离 对货运的路径选择影响较大。 ( 1 ) 中小型货车 中小型货车的运输一般为2 0 0 公里内的中短途运输。对于低于5 0 公里的货运，高速公路 货运和一般公路货运相比处于明显的劣势，因为非常短途的运输，基本上无需使用高速公路， 货主和司机一般会选择一般公路。而对于运距大于5 0 公里的货运，目前选择一般公路的比例 略高于高速公路，但总体差别不大。 ( 2 ) 大型货车 大型货车的运输一般包括中短途和长途运输。对于低于5 0 公里的货运，情况和中小型货 车的情况类似，绝大多数选择一般公路。对于2 0 0 公里内的货运，大型货车选择一般公路的 比例要高于选择高速公路的比例，因为现在高速公路对大型货车的收费还是不低的。对于运 输距离大于2 0 0 公里的情况大型货车选择高速公路的比例要高于一般公路，因为对于长途 9 东南_ j = = 学硕士学位论义第二章竞争公路车辆出行影响因素分析及出行模型 运输，公路的舒适性是一个比较重要的考虑因素，而且一般公路的收费也不算少，所以选择 高速公路的比例要高一些。 ( 3 ) 载货拖挂等重型车 现阶段载货拖挂等重型车绝大部分选择一般公路，而非高速公路。一些大型载重汽车的 底盘高，轮胎大，花纹深，这样的汽车适合于山路，或颠簸不平的公路，在高速平坦的水泥 路上行驶会磨去轮胎的花纹；而且，这些载重汽车大都载了较重的货物，对高级公路的损害 会较大，因此收费较贵。相对一般公路，高速公路对载重拖挂的收费比较昂贵。重型货车车 主对舒适性要求不高，却很在意收费与不收费。对于这一部分交通量，虽然可以采取适当的 措施加以引导，有可能吸引一部分到高速公路上来，但相对于中短途货车来说，这部分交通 量的转移很困难。 2 1 5 公路特性 我国公路分为：高速公路、一级公路、二级公路、三级公路、四级公路等5 个等级，每 级给定计算行车速度。其中除高速公路从6 0 k m h 到1 2 0 k m h 按2 0 k m h 分为4 档外，其余各 级公路对应的计算行车速度分档从2 0 k m h 到4 0 k m h 不等i l “。 一般说来，公路等级越高，通行能力越大。通行能力越大，说明同样的交通量条件下， 拥挤度越小，车辆的出行时阃越短。公路通行能力的分析计算离不开交通运行质量，因此通 行能力的计算必须与服务水平的分析一起进行。 公路服务水平是指交通流中车辆运行以及驾驶员和乘客所感受的质量量度，如可以提供 的行车速度、舒适、方便、经济和安全等方面所能得到的实际效果和服务程度。服务水平的 影响因素较多，其中最主要的是交通量与通行能力的比值( v c ) 和平均行驶速度。在达到基 本通行能力( 或可能通行能力) 之前，交通量愈大，则交通密度愈大，且车速愈低。运行质 量也愈低，即服务水平愈低；达到基本通行能力( 或可能通行能力) 之后，则交通量不可能 再增加，运行质量愈低交通量也愈低，但交通密度仍愈大，直到车速及交通量均下降至零为 止。服务水平高的高速公路以及一级公路路面平坦，车道宽，几乎无纵坡，如果不考虑收费， 那么将会是出行的首选【1 3 j 【“1 。 2 2 车辆出行线路选择的影响因素 在通道内存在竞争关系的公路网中，从一个区到另一个区存在着凡条线路，出行者选择 哪条线路和前文分析的诸多因素有关，但主要因素可归结于出行成本、出行时间和公路收费 这三个因素。根据上文的因素分析，我们可以将通道内的车辆出行概括为以下几种情况：较 高等级公路的相对固定使用者、较低等级公路的相对固定使用者和不固定者。 对于如军车，警车等一些特种免费车辆，使用高速公路不用收费，他们的出行一般选择 高速公路，是高速公路的固定使用者；小轿车、小型客车、豪华客车等亦是较高等级公路的 o 东南人学硕士学位论文 第二章竞争公路车辆出行影响因素分析及出行模型 相对固定使用者；中长途的货运选择高速公路的也较多。一些载重汽车、拖挂、普通大客车 等这些车辆是较低等级公路的相对固定使用者：还有一些车辆，如越野车，这种车的底盘高， 车胎花纹深，适合于山路等高低不平路的行驶，因此，也是低等级公路的固定使用者。短途 的出行大都选择一般公路。而对于一般的客运货运，选择较高等级公路还是较低等级公路， 则要看哪些影响因素起的作用大，属于不固定者，这正是本论文所要研究的核心内容。根据 以上分析，影响车辆出行路径选择的因素很多，本小节讨论其中的主要因素。而出行成本、 出行时间和公路收费是作为三个最主要因素收入出行线路选择模型中，其余因素则统统作为 随机项考虑。 2 2 1 出行成本 出行费用是影响路径选择最重要的因素之一。因为任何经济活动的最终目的都是要用尽 可能少的费用支出来获得最大的经济效益。所以对于出行者来说，在满足其它条件的基础上， 总是希望选择最经济的出行方式。出行费用应包括运输费用和沿途缴纳的车辆通行费，即出 行成本和公路收费。 对于不同的汽车类型，行驶在不同的公路上，有不同的出行成本计算模型在下面的章 节中将详述。公路收费也是影响出行者选择竞争公路的一个重要原因。从前文的讨论我们知 道在相同的条件下，人们会选择高速公路，因为高速公路道路条件好，混合交通少，通行能 力大。高速公路收费会对出行者作了一些限制：高速公路对大型载重汽车的收费就较为昂贵， 因此目前载重汽车大都选择一般公路出行；另外，高速公路收费是显性的收费，出行时间的 时阳j 价值、出行成本在不同公路上的费用的不同则是隐性的。所以，人们往往更注意高速公 路的收费【1 5 l ( 16 1 。 汽车的出行成本般包括以下几部分： ( 1 ) 与距离有关的成本：燃料消耗、润滑油消耗、轮胎消耗、维修费、与距离有关的折 旧。 ( 2 ) 与时间有关的成本：与时间有关的折旧、工资、福利、奖金、保险费、税、营运管 理费。 与距离有关的车辆运营成本主要受路面平整度和平均纵坡等道路条件、行车速度和道路 的拥挤情况等交通条件以及车辆性能的影响。车辆在不拥挤状态下以5 0 k m h 的速度行驶在纵 坡小于等于2 、道路不平整度( i r i ) 为2 的直线路段时，其基本的燃料、轮胎、润滑油及 维修部件和工时损耗所产生的经济费用可根据不同车型的车辆特性以及相关的消耗品和人工 工时的经济价格确定。对于非理想状态( 交通拥挤度、车速、平整度、纵坡等道路、交通条 件为非基本成本消耗所对应的外界条件) 下的各项成本经济费用，可根据未来年的具体路网 以及交通状况进行修正，得出不同道路条件和车速下的分车型经济运营成本，通过数学回归 分析，得到如下模型m l ： 东南大学硕士学位论义 第二章竞争公路车辆出行影响因素分析及出行模型 c = a x s 2 + n i s + 口2 式中： c 是车辆运输成本( 元百车公里) s 是车速( k m h ) 口，q ，口：是模型系数，其值见表2 2 。 表2 2 汽车运营成本模型系数表 ( 2 1 ) 高速二级 口- d 2 口 q 口2 小客 o 0 12 7 42 1 7 5 5小客o 0 6- 7 7 73 6 6 3 7 大客 o 0 35 0 63 6 8 8大客0 1 41 5 8 66 2 8 6 5 货车 0 0 23 0 72 4 7 8 8 货车 0 11 1 6 84 6 5 1 3 在本论文中，交通流取的是混合交通流，所以对于分车型的出行成本会按安徽省分车型 比例回归为混合流的出行成本。 2 2 2 出行时间 出行时间是指乘客或货物从起点到达目的地所用的时间，出行时间对于时间价值越来越 高的现代社会来说，无疑会变得更加重要。在时间不充裕的情况下，人们往往选择高费用的 出行方式以保证出行的时间效益。 出行时间，随着公路网建设的日益完善和居民收入水平的提高，人们对于出行时间的要 求也越来越高。因为出行时间能影响下面几个因素：快捷方面，显然出行时间越短，越快 捷；安全方面，出行时间越短，车辆在路途中的时间越少，这样安全性越高；舒适性方 面，舒适性和车辆、公路的特性有关，但与出行时间也有关系，人们对于出行时间有忍耐限 度：出行时间越长，不舒适感会增加。目前小型客车的出行主要集中在中短途，时间一般不 会超过4 至5 小时，如果高速公路比一般公路节省大于1 小时，小型客车一般会选择高速公 路。经济方面，时间是有价值，特别是随着人们工作节奏加快和工作效率提高，时间价值 尤为突出，下面作详尽分析。 时间效益是指旅行路线代替另一线路时所节省下来的时问费用。对于一个发达的公路运 输网络，每个用户一小时的时间节省可潜在地转化为成千上万小时的旅行时间效益，这些时 间可用于生产、休闲或旅行。近年来，我国运输基础设施的改善使车辆的运行速度提升，缩 短了人们的旅行时间，产生了明显的经济效益和社会效益。与此同时，旅行时间节约效益的 东南大学硕士学位论义 第二章竞争公路车辆出行影响因素分析及出行模型 衡量和计算成为运输项目经济评价的一项重要内容。时间的价值只有联系到单位时间内完成 更多的工作才能谈到由于时间节约而产生时间效益。文献分析显示，时间价值可通过微观经 济理论和消费行为理论估计。从微观经济的角度看，每一种行为的时间价值都是一样的。即 旅行时阃的价值等于总的国民产值加上其它非货币化的效益除以国家每个个人的总时间。相 反的，消费行为理论认为人们会努力让他们的每一分钟时间都能得到最佳利用。人们会选择 和采取一种行为直到达到临界效益时，然后采取另一行为方式。这样对不同的个体、不同的 行为就会有不同的旅行时间价值i ”l 。 人的活动主要分为生产活动和休闲活动，因此相应的时间分为生产时间和休闲时间，这 里就涉及到工作时间和休闲时间价值的测算问题。工作时间的价值与工资率有关，时间节约 所体现的价值低于工资率水平，因为节约的时间加上辛勤工作才能得到相应收入。 为了预测时间费用和时问效益，必须先估计工作时间和非工作时间的价值。旅行时间价 值被定义为个人愿意为节省单位时间而付出的价钱。上下班和休闲旅行的时间价值将有所不 同，而且它还会随社会经济条件( 如年龄、收入) 和旅行条件( 交通拥挤) 的变化而改变。 非工作时间的价值很难测算。一方面，非工作时间乘客不具有创造产值的条件，另一方 面缩短旅行时间的确会给乘客带来经济效益，这种效益是将通过节省的时间去工作或创造得 到的。一般情况下，非工作时间价值可表示为工作时间价值的线性函数。如工作时间价值为 2 5 元h 时，非工作时间价值可表示为0 2 5 倍。约o 6 元h 。西方国家的研究显示，两种 价值比一般介于0 1 5 o 5 0 ，在经济分析中大部分情况则采用0 3 3 ( 三分之一) 。由于我国实 际收入远远低于发达国家，同时国家容许利用业余时间从事第二职业，因此非工作时间的价 值含量将远高于发达国家。这一比例系数可采用0 4 0 6 。由于地区间经济发展水平的差别， 时间价值也有明显的差异。 ( 1 ) 客运时间价值的一般经济分析l l w 乘客运输的时间价值，也称旅行的时间价值，是指乘客在运输过程中由于时间的节省或 延误而产生的经济效益或损失。对于这一概念，有以下两点需要注意。首先，和财务分析不 同，经济分析中所说的成本和效益均指机会成本或机会效益，这种成本和收益既包括实物性， 也包含h 寸f s j 性，旅行时间的节约虽然并不能给乘客带来直接的、特定的实物和货币收入，但 却使乘客能够把节约出来的时间用于其他生产从而增加产量和净收入：反之，时间的延误意 味着净收入的减少。其次，当旅行时间减少以后，通常乘客只把节约时间的很少一部分用于 增加旅行，主要用于其他生产活动，即他们从事各自的职业和行业中，所以必须从整个社会 的角度来看待其效益或成本。但是应当注意：人在运输过程中是运输行为本身的对象或消费 者，所以被称为乘客；而在他们从事的职业中却是以劳动力的身份出现的，成了生产活动的 投入要素。于是旅行时间价值也就必然体现为乘客作为劳动力对一般生产效益的影响上。旅 行时间价值的大小也就是乘客作为劳动力要素提供劳动时间的变动对生产效益影响的程度。 ( 2 ) 货物在途时间价值 货物在途迟延时间价值一般可通过式( 2 1 ) 计算。式( 2 1 ) 表示货物时间价值是货物平 均价格和银行贷款付息率的函数。经济意义在于，在途肘问减少使资金周转加快，由此获得 效益【2 0 t 。 东南人学颂| = 学位论义 第二章竞争公路车辆出行影响因素分析及出行模型 c h u r = a c p x i r b y ( 2 2 ) 式中：c h u c 为货物时间价值，元孙时吨： a c p 为货物平均价格元吨i 扣为贷款付息率，3 6 5 2 4 小时数。 在确定货物在途时间价值时，也需要考虑车辆的时间价值。尽管车辆费用属于车辆运营 成本的研究范围，但是公路改善后，由于车速提高，相对而言车辆的旅行时间将减少，节省 下来的时间可行驶更多的里程。因而，单从时间角度考虑。单位时间内行驶的里程将增加， 车辆使用的时间会缩短，因此，车辆也应具有时间价值。车辆的时间价值可通过调整货物