（交通运输规划与管理专业论文）基于GPS浮动车采集数据的出租车运行特点研究.pdf

ad i s s e r t a t i o ns u b m i t t e d t o 保密- a - 2 年 t o n g j iu n i v e r s i t yi nc o n f o r m i t yw i t h t h er e q u i r e m e n t sf o r t h ed e g r e eo fm a s t e ro fe n g i n e e r i n g s t u d yo f t a x io p e r a t i o nt r a i tb a s e do n g p sf l o a td a t a ( s u p p o r t e db yt h e n a t i o n a ln a t u r a ls c i e n c ef o u n d a t i o no fc h i n a , g r a n tn o 5 0 7 38 0 0 4 ) s c h o o l d e p a r t m e n t ：s c h o o lo ft r a n s p o r t a t i o ne n g i n e e r i n g di s c i p li n e ：t r a n s p o r t a t i o ne n g i n e e r i n g m a j o r ：t r a n s p o r t a t i o np l a n n i n ga n dm a n a g e m e n t c a n d i d a t e ：l i a n - h o n gc h e n s u p e r v i s o r ：p r o f d o n g - y u a ny a n g m a r c h ，2 0 0 8 学位论文版权使用授权书 本人完全了解同济大学关于收集、保存、使用学位论文的规定， 同意如下各项内容：按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版 本；学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并采用影印、缩印、 扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供目录检索以及提供 本学位论文全文或者部分的阅览服务；学校有权按有关规定向国家有 关部门或者机构送交论文的复印件和电子版；在不以赢利为目的的前 提下，学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。 学位论文作者签名： 年月 日 同济大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行 研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文 的研究成果不包含任何他人创作的、已公开发表或者没有公开发表的 作品的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集 体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任 由本人承担。 学位论文作者签名： 年月 日 摘要 摘要 我国城市出租车拥有量增长很快，而且在城市交通中发挥了重要的作用。 随着出租车数量的迅速增长，出租车交通量在城市道路交通量中占到了较大的 比重，且大量空驶出租车交通量的存在造成了道路资源的浪费。目前对城市道 路交通的研究较多的笼统为机动车交通，而缺乏对出租车交通的单独分析，对 一定规模下的出租车运行状况，也缺乏一定的数据资料来验证出租车的运行状 态是否满足城市的需求。 随着数据采集技术的发展，借助g p s 的快速发展，采用浮动车数据采集技 术对出租车的实时运行状态的数据采集成为可能，进而可借助获取的原始数据 对一定运力规模下的出租车运行状态进行判断。 本文对国内外的浮动车数据采集技术及出租车运力规模控制方法进行了详 细介绍，结合深圳市政府投资项目深圳市城市交通仿真系统( s u t s s ) ，获 取了部分利用浮动车数据采集技术获得的出租车运行数据，通过判断出租车运 行状态随时空变化的特征，及分析出租车规模与服务水平的相互影响关系，并 尝试用乘客打车概率来探讨出租车市场的供应是否满足需求，形成对出租车市 场的改善建议，为政府进行出租车市场调整改善等做决策支持。 关键词：出租车，浮动车数据采集，运行特点，打车概率 a b s t r a c t a b s t r a c t t h e r eh a sb e e nag r e a tg r o w t ho ft a x i si no u rc o u n t r y 1 1 1 e yw e r ep r o o f e dv e r y h e l p f u li nt h eu r b a nt r a f f i c a st h ef a s tg r o w t ho ft h ea m o u n to ft a x i s ，t h e i rt r a f f i ch a d t a k e ng r e a tp a r to ft h ec i t y st o t a lt r a f f i c e s p e c i a l l y , h i g hv a c a n c yr a t eo ft h et a x i s w i l lb eag r e a tw a s t eo ft h er o a d s of a r , r e s e a r c h e so nu r b a nt r a f f i ct a k ec a r so nt h e r o a da saw h o l e ，w h i l el i t t l er e s e a r c h e sa r ef o c u s e do nt a x is i z e ，i ta l s ol a c k sac e r t a i n d a t at ov e r i f yi ft h eo p e r a t i o n a ls t a t u sm e e t st h ed e m a n do ft h ec i t y w i t ht h ed e v e l o p m e n to fd a t aa c q u i s i t i o nt e c h n o l o g y , a n d 、丽t ht h er a p i d d e v e l o p m e n to fg p s 。i t sp o s s i b l et oc o l l e c tt h er e a l - t i m er u n n i n gd a t ao ft a x i sw i 吐l f l o a t i n gc a rd a t aa c q u i s i t i o nt e c h n o l o g y a n d 、忻t ht h e s ed a t a , i t sp o s s i b l et oa n a l y z e t h eo p e r a t i o n a ls t a t u so fac e r t a i nt a x is i z e i nt h i sp a p e r , f l o a t i n gc a rd a t aa c q u i s i t i o nt e c h n o l o g ya n dm e t h o d so ft a x is i z ei n b o t hn a t i o n a la n df o r e i g na r ei n t r o d u c e di nd e t a i l w i t ht h em u n i c i p a lg o v e m m e n t i n v e s t m e n t p r o je c t so fs h e n z h e n ，g e ts o m et a x io p e r a t i o nd a t aw i t hf l o a t i n gc a rd a ma c q u i s i t i o nt e c h n o l o g y , t h r o u g ha n a l y z i n gt h et a x io p e r a t i o n a ls t a t u sc h a n g i n gb yt i m ea n ds p a c e ，a n da n a l y z e t h er e l a t i o n sb e t w e e nt h et a x is i z ea n ds e r v i c el e v e l ，a n dt r yt ou s ep r o b a b i l i t yo ft h e a v a i l a b i l i t yf o rp a s s e n g e r st oa n a l y z et h es u p p l ya n dd e m a n do ft a x im a r k e t ，a n dp u t f o r w a r ds o m ea d v i c et oi m p r o v et h et a x im a r k e t , t os u p p o r tt h eg o v e m m e n t s d e c i s i o n m a k i n ga b o u tt h et a x im a r k e t k e yw o r d s ：t a x i ，f l o a t i n gc a rd a t aa c q u i s i t i o n ，o p e r a t i o n a ls t a t u s ，p r o b a b i l i t yo ft h e a v a i l a b i l i t y i i 目录 目录 第1 章绪论1 1 1 研究背景1 1 1 1 传统信息环境面临变革1 1 1 2g p s 浮动车采集技术日益成熟2 1 1 3 出租车规模已有研究缺乏一定标准3 1 2 研究目的及内容7 1 3 研究方法及技术路线7 第2 章我国出租车行业发展情况9 2 1 我国出租车行业发展概述9 2 1 1 出租车的定义9 2 1 2 出租车发展历程9 2 2 出租车行业特点1 1 2 2 1 出租车的服务特点1 l 2 2 2 出租车的运行特点1 2 2 2 3 出租车的市场管制1 3 第3 章出租车市场研究1 5 3 1 出租车市场影响分析1 5 3 2 不同目标下的出租车规模1 7 3 3 多目标下的出租车市场描述1 9 3 3 1 研究假设1 9 3 3 2 市场描述一1 9 3 4 打车概率描述2 3 第4 章利用浮动车采集数据判断出租车运行状态2 8 i i i 目录 4 1 数据来源及基本特征2 8 4 2 数据处理流程及方法2 9 4 2 1 数据预处理2 9 4 2 2 坐标转换31 4 2 3 地图匹配3 4 4 2 4 出租车运行特征提取3 7 4 3 数据处理结果4 l 4 3 1 数据预处理结果4 1 4 3 2 数据误差分析4 5 4 3 3 出租车运行特征4 6 第5 章出租车运行评价及改善建议6 2 5 1 城市背景6 2 5 2 出租车运行现状分析6 2 5 2 1 出租车需求现状6 2 5 2 2 出租车运营评价及交通影响分析6 6 5 3 改善建议6 8 第6 章总结与展望6 9 6 1 结论6 9 6 2 论文创新点6 9 6 3 论文不足及进一步研究的方向7 0 致谢7 2 参考文献7 3 个人简历在读期问发表的学术论文与研究成果7 5 i v 第1 章绪论 1 1 研究背景 1 1 1 传统信息环境面临变革 第1 章绪论 对交通的研究起源于二十世纪三十年代。第二次世界大战至上世纪五十年 代，随着社会生产水平和物质水平的提高，各工业化国家大力提倡“机动化”， 对交通的研究实现了一个飞跃。此后，世界各国的城市规模不断扩大，车辆迅速 增加，带来了交通拥挤、阻塞，车速降低，运距增加，停车困难，事故频繁，环 境污染等问题。为了解决这些问题，人们从交通调查入手，并在交通管理、交通 设计、交通规划、交通安全、交通政策与环境保护等方面进行了实践和理论研究， 研究方法逐渐完善和全面，技术手段不断升级【1 1 。 就交通规划而言，在同济大学一九八七年出版的交通工程一书中指出， 交通规划通常可分成三个阶段。第一阶段是交通调查，对交通现状包括出行发生、 交通工具、土地使用、路网交通现状、用地规划等作全面调查，并分析影响交通 的社会、经济因素；第二阶段是编制各种数学模型进行交通需求预测，主要包括 出行发生、出行分布、交通方式划分、交通分配的预测；第三阶段是规划效果的 评价及修正规划。从中可以看出，交通调查在交通规划中占据了重要的位置。不 仅如此，交通调查是所以交通管理、交通设计等的基础。 交通调查的内容包括交通量调查、车速调查、通行能力调查、居民出行调查、 车辆出行调查等。传统的交通调查主要以人工调查为主，如交通量调查方法包括 人工计测法、自动计数器测数法、照相摄影法、试验车浮动测定法，这些方法往 往都要求较大人力参与，测量精度差，而且获取的往往是局部地区局部时段的数 据，数据量非常有限，用来进行交通分析往往不够准确和充分断点信息不能 够支撑分析方法和规划模型等的更新改进。 随着科学技术的发展及交通恶化的要求，交通事业迅速发展，交通参数的获 取不再限于传统的交通调查方法，依赖先进技术和设备的交通调查方法得到迅速 发展，依托先进技术和设备的交通调查方法可以获取连续观测的交通信息，可 以更准确的分析交通发展的持续变化，并且判断已有交通规划方案和政府决策等 的适用性和影响分析：现代获取信息方式的多样化也利于将交通特征和各种其他 属性特征综合考虑，拓宽视野。传统的交通学科分析环境面临了信息技术带来的 第1 章绪论 变革冲击。现有的动态连续观测交通信息的设备分为两种：固定交通数据采集设 备，主要有环形线圈检测器、视频检测系统、微波检测器、超声波检测器及红外 线检测系统等；移动交通数据采集设备，主要有：浮动车、手机等，其中浮动车 技术包括主要有基于g p s 的动态交通数据采集技术、基于汽车牌照自动识别的 动态交通数据采集技术和基于电子标签的动态交通数据采集技术【2 】。 1 1 2g p s 浮动车采集技术日益成熟 全球定位系统( g p s ) 即是一种先进的信息技术，是美国从2 0 世纪7 0 年代 开始研制，历时2 0 年，耗资2 0 0 亿美元，于1 9 9 4 年全面建成。具有在海、陆、 空进行全方位实时三维导航与定位功能的新一代卫星导航与定位系统，在实现对 交通运输系统整个过程的控制及信息实时发布等方面有着广泛的应用【3 】。 g p s 浮动车是目前国际上i t s 领域中一种先进的道路交通信息采集技术。 g p s 浮动车即是通过在车辆上安装g p s 车载装置和无线通信设备，将车辆信息 ( 如时间、速度、坐标、方向等参数) 实时地传送到浮动车信息中心，经过汇总、 处理后生成反映实时道路路况的交通信息，并通过互联网和公众移动网络对外 发布，为公众出行提供帮助，同时也为交通管理部门在交通控制、诱导等方面提 供决策支持1 6 j 。 在本论文中，“浮动车”不同于传统的浮动车。传统的浮动车方法，是用试 验车测量，一般需试验车在特定路段按照特定要求行驶而且需人工记录，采集效 率低、测量精度低，而且使用环境受到限制【3 】。在范跃祖著的浮动车技术的发 展及应用研究综述中指出：“浮动车技术与交通调查中由w a r d r o p 和c h a r l s w o r t h 提出的浮动车方法有着本质的区别”。浮动车技术无论从实现方法上、成本上、 数据有效性上都远超过传统的浮动车方法【4 】。 基于浮动车的交通信息采集系统主要由车载设备、无线通信网络和交通信息 中心等组成。车载设备主要包括g p s 模块、无线通信模块等。g p s 模块接收卫 星定位信号并运算出车辆的坐标和瞬时速度【5 l 。无线通信模块负责将车辆坐标、 速度等数据传送到交通信息中心，并接收交通信息中心发送的指令和数据。无线 通信网络主要是指通信运营商提供的通信基站和数据传输服务。交通信息中心主 要包括无线通信设备、基于g i s 的交通信息处理系统及计算机设备掣引。 g p s 浮动车技术对车辆本身及驾驶员的驾驶行为不做任何要求，与一般社会 车辆无异，通过在车辆上加装g p s 终端，实时追踪车辆的运行状态，完全利用 跟踪车辆的瞬时位置、速度和时间达到对大范围网络交通流信息的动态获取。获 取的数据有许多方面的应用，主要归纳为以下几种：一是利用获得的数据为路网 动态信息实时预测提供数据基础，或者为路网运行状态提供判断支持；第二类为 2 第l 章绪论 城市交通状况实时查询系统提供数据支持；第三类是用于探测路网交通事件的发 生，如排队的发生或者监测交通事故：第四类为某些路段或路网的通过时间的预 测提供数据支撑；第五类为城市未来年的交通规划做决策支持。 相比在道路上设置线圈、感应器、闭路电视等获得相类似数据的数据采集方 式而言，g p s 浮动车数据采集技术具有更大的灵活性和数据精确度，且随着智能 交通系统的发展及g p s 终端的价格下降，此种数据采集方式在成本上也有很大 优势。目前在国外已经有一些将浮动车技术作为基本数据采集方式的项目f 6 】。 ( 1 ) 国外 如美国的i n r i x 系统，i n r i x 在美国第一个突破性的应用了“移动传感器”， 通过在五十多万辆商用车辆上装的g p s 定位器作为“移动传感器”来收集“探 测性信息”，然后将获得的信息与过去几年的交通历史流量、天气状况、地面道 路施工等情况结合起来，用软件分析对未来几小时甚至几天内的路况进行预测。 现在i n f i x 系统已经在为1 3 8 个城市提供事故数据，为3 0 多个城市提供交通流量 和流量预测的数据【6 l 。 ( 2 ) 国内 在第九届“北京国际科技产业博览会 上，大用软件推出了一种“动态交通 信息采集处理发布系统”，该系统的主要功能是通过利用在出租车上加装g p s 装 置获得实时动态交通数据，结合交通地理信息进行数据融合处理，得出实时动态 交通信息，并通过交通广播、路况显示牌、车载终端等多种方式向公众公布城市 交通状况，一方面为动态交通信息服务提供数据，另一方面还可以通过对历史数 据的分析为城市建设提供重要的数据参考。 北京英华慧通科技发展公司结合中英智能交通研究中心的理论与实践的科 研成果，开发了( ( u c i c g p s 浮动车实时交通流信息采集系统，该系统可实时 监视路网的交通负荷水平和发展趋势，合理规划和引导交通流，为交通管理、规 划和交通参与者提供实时有效的交通信息【l o 】。 1 1 3 出租车规模已有研究缺乏一定标准 出租车作为一种快捷、舒适的交通方式，可满足不同人群的多层次出行需要， 其主要服务人群是出行不方便群体、城市中高收入群体、对时间要求高的群体以 及外来的旅游和商务人员【9 l 。出租车是城市公共交通的一个重要补充，在促进城 市经济繁荣、方便人们出行、发展城市旅游事业等方面起到了积极作用。但出租 车人均乘客道路资源和能源消耗，以及空驶出租车寻找乘客带来的道路资源无产 出消耗，使得出租车乘客单次出行的社会成本远远高于乘坐城市公共交通工具。 随着我国城市化进程的加快，出租车受到越来越多出行者的青睐。一个城市如果 第l 章绪论 出租车拥有量太少，则无法满足消费者的需求；拥有量过多则会导致资源浪费、 加剧城市道路拥挤、经营者利润低下等诸多问题。合理的出租车规模能够带来良 好的社会效益，减轻对城市道路交通的压力，减少污染及对道路资源的消耗。因 此世界上各大城市对出租车市场的运营均采取严格的控制，通过控制出租车牌照 的发放来控制出租车辆的规模【l o 】。 目前我国对城市出租车拥有量的控制标准中并没有上限规定，现行的城市 道路交通规划设计规范( g b5 0 2 2 0 2 9 5 ) 仅给出了出租车拥有量的下限，即大城 市不少于2v e h - t - 人，小城市不少于o 1 5v e h 千人，中等城市可在其间取值【1 1 1 ， 给各城市控制出租车的发展规模与速度带来了困难。 许多城市出租车规模控制一般以空驶率为指标，通过限定空驶率在一定比重 范围内来确定投放规模，而对其他许多相关因素的考虑相对不够。对一定规模下 的出租车运行状况，也缺乏一定的数据资料来验证出租车的运行状态是否满足城 市的需求。事实上许多城市是在已经出现了出租车总量过剩、空驶率高的情况下 才采取了限制出租车数量增长的政策，而且由于对未来年份出租车需求总量无法 作出准确的预测，通常只能提出一些根据实际情况而定的指导性原则，不利于城 市交通的发展【9 j 。 国内外一些学者对出租车市场供需平衡关系及拥有量确定方法进行了一些 研究。最早是由d o u g l a s 在1 9 7 2 年提出了一个出租车市场的集合模型【l 们，模型 虽然没有考虑出租车市场的空间结构，但是其简洁的概括了在一定市场规制下出 租车的市场特征【1 2 1 ，得到了许多经济学家( d ev a n y , 1 9 7 5 ；s h r i e b e r , 1 9 7 5 ；m a n s k i a n dw r i g h t ，1 9 7 6 ；f o e r s t e ra n dg o r m a n ，1 9 7 9 ；b e e s l e ya n dg t a i s t e r , 1 9 8 3 ；s c h r o e t e r , 19 8 3 ；f r a n k e n aa n dp a u t l e r , 19 8 6 ；c a i m sa n d l i s t o n h e y e s ，19 9 6 ；a m o t t ，19 9 6 ) 的认 同1 3 1 1 1 4 1 。具体模型框架如下： q 2 q ( e ，聊。罄o 。豢 o 。 ( 1 ) i 掣rc ，- y w ；瞰功，等0 ， 。( 2 ) t c mc ( 【，+ 的。 ( 3 ) 其中q 是乘客对出租车的需求，u 是出租车实载时间，v 是出租车空驶时 间，f 是出租车单次出行费用，w 是平均等候时间，t c 是出租车运营总成本，c 是出租车单位时间运营成本。( 1 ) 式表明出行费用越高、等候时间越长，乘客对 出租车需求越少：( 2 ) 式描述的是乘车等车时间和空驶时间的影响，空驶时间直 接决定了乘客的等候时间。表明出租车平均预计等候时间越长，空驶率越低；( 3 ) 式是出租车运营费用的计算公式。描述的是出租车的运营总费用等于每小时的平 均费用与运营小时数的乘积，其中假设出租车单位时间运营成本为常数c 【l 6 j l l 引。 4 第1 章绪论 这个高度概括的模型被广泛的应用到以后的研究中，但这些研究没有考虑出 租车市场的空间结构，普遍的认为由于两个重要的因素乘客的等候时间、乘 客和出租车服务提供者之间的复杂关系使得出租车市场不同于一般的理想 化的经济市场【1 1 1 。进而几个经济学家( d ev a n y , 1 9 7 5 ；a b ea n db r u s h ，19 7 6 ；m a n s k i a n dw r i g h t , 1 9 7 6 ；f o e r s t e ra n dg o r m a n ，1 9 7 9 ) 提出乘客的等候时间的长短决定了 乘客是否使用出租车，并且在价格水平和市场平衡方面起关键的作用1 1 7 。 f r a n k e n aa n dp a u t l e r 在1 9 8 6 年提出，单个出租车无法提供和其他出租车不一样 的预期等候时间，大规模的出租车公司有可能影响到预期的等候时间【1 2 1 。 进而，研究者们认为需求和供应通过两个因素相关联：出租车可得( t a x i a v a i l a b i l i t y ，用预期等候时间来衡量) 、出租车使用( t a x iu t i l i z a t i o n ，用出租车实 载时问衡量) 。从需求来说：潜在的乘客在选择时将同时考虑等候时间和费用； 从供应方来说，出租车公司将考虑出租车空驶率带来的收入和花费【1 8 】。m a n s k i a n dw r i g h t 在1 9 7 6 年描述了这种需求一可得一使用一供应关系。 x ue ta 1 ( 1 9 9 9 ) a n dy a n d ( 1 9 9 9 ) 建立了一个非线性联立方程系统和神经网络 模型，描述了香港出租车市场在集计微观水平的复杂关系。但是这种描述仅仅基 于简单的供求模型，没有考虑出租车运行的空间特征及乘客需求的o d 分布【1 9 1 。 s c w o n g ( 1 9 9 8 ) a n dy a n g ( 1 9 9 8 ) a n dw o n g e ta 1 ( 2 0 0 1 ) 建立了一个模型，描述给定 城市路网及乘客o d 需求情况下的市场空间结构，同年建立了一个网络平衡模型 并对给定需求下的出租车路径选择进行求解【2 0 】。该模型描述了空驶及载客出租 车在给定的路网中如何寻找乘客及提供服务，还可以得到在平衡状态下城市出租 车合适的拥有量。但该方法没有考虑出行者对出租车服务需求的弹性，认为乘客 需求不会随着等待时间的变化而改变，这显然还不符合现有的实际。之后，三人 对最初所建的模型进行了拓展，将于出租车有竞争的常规交通与出租车交通同时 考虑，并将影响出租车需求弹性的因素如交通拥挤等都考虑了进去，模型设定出 租车的需求是一系列变量( 包括出租车价格、出租车可得及一些内生变量) 的方 程，而出租车的收益由一些内在的因素及一个内生变量( 出租车空载) 决定；只 有当需求函数和供求函数都同步满足要求时，市场供需才达到平衡1 2 1 1 。w o n ge t a 1 ( 2 0 0 1 ) 对供需平衡方程进行了求解。继而三人( 2 0 0 1 ) 又考虑了在竞争或垄断的 市场下，在价格机制和城市出租车数量规则下，建立了一个刻画出租车服务供需 平衡的网络模型 2 2 1 1 2 4 1 。 1 9 9 9 年，北京交通大学硕士刘铁军完成硕士论文北京市出租车总量控制 和租价调整方法和政策的研究，在论文中将北京市的出租车按照租价分为高档 车、中档车和低档车，通过运用数理统计的方法，建立模型并对模型中的几个主 要水平变量做了相关分析，找出了北京市出租车总量控制的系统动力学模型。同 第l 章绪论 年同是北京交通大学的张伟在其硕士论文中提出了要对北京市出租汽车保有量 进行控制的建议，并提出了以满载率作为主要指标进行控制的建议1 2 3 1 。 东南大学交通学院的陆建和王炜( 2 0 0 3 ) 通过对城市居民和流动人口出行特 征与出租车运营特征的调查分析，分析了城市出租车拥有量与出租车所承担的城 市客运周转量及出租车空驶率的关系，提出了一种城市出租车拥有量的确定方 法。该方法以出租车的空驶率、有效行驶里程、平均运营车速和平均日运营时间 为参数。该方法用满足9 0 出行量所对应的白天1 3 个小时的出行需求计算出租 车拥有量，没有考虑出租车交通量时间分布的具体规律而简单的与居民出行规律 等同；该方法中空驶率直接取3 5 ，取值缺乏论证；并且该方法在不同城市的适 用性方面缺乏普遍性【2 5 1 。 中国城市规划设计研究院叶敏和香港科技大学土木工程系w i l s o n w t a n g 、 杨海于2 0 0 5 年对d o u g l a s 在1 9 7 2 年提出的一个出租车市场的集合模型进行了拓 展，分析了出租车市场在不同市场进入许可制和出租车费率规制条件下，在垄断 市场和自由竞争市场的平衡机制、最优社会解和准最优社会解。得出：在垄断市 场时，运营公司投入市场的最后一辆出租车的边际成本将等于边际收益；在竞争 市场时，进入市场运营的出租车规模是政府所设定的出租车收费标准的函数；社 会最优解不可行：准社会最优解时，可以求解最优出租车规模和费率【9 1 1 0 1 0 该方 法仅从市场平衡的角度来分析出租车运营的特点，对具体城市出租车规模的控制 缺乏实际的指导意义。 2 0 0 5 年，东南大学胡军红完成论文城市出租车交通发展策略研究。在论 文中，就出租车行业发展的环境、政策背景等做了深入的剖析，并将城市的出租 车运营系统看作为一个随机系统，将出租车空驶时当作一个“生”的过程，而搭 载乘客当作一个灭的过程，运用随机系统理论中生灭过程法进行分析，来评价现 状出租车的发展规模；然后运用供需平衡法和神经网络法对城市出租车的需求发 展进行总量预测【2 6 j 2 0 0 5 年，浙江大学黄琪完成硕士论文城市出租车拥有量的确定，在论文 中，作者考虑到客流在时间分布上的不均匀性，按客流量的大小将一天分成多个 时段加以考虑。兼顾经营者( 司机) 和消费者( 乘客) 两者个满意度，在极小化 经营者一天的不满意度的同时极小化消费者不满意度最大时的不满意度，建立了 一个多目标规划模型【2 刀。但文章只是提出了多目标规划模型，对出租车行业的 具体特点缺乏分析，没有验证模型的具体求解，没有普遍性意义。 6 第1 章绪论 1 2 研究目的及内容 随着浮动车采集技术的日益成熟，利用在出租车上加载g p s 终端获取出租 车的运行状态成为可能。合理的出租车规模能够更好的服务乘客出行，减少道路 资源消耗及空气污染，降低能源消耗，节约社会成本。控制合理的出租车规模具 有重大的社会和经济意义。 本论文主要研究目的是要借助浮动车数据采集技术获得出租车运行的原始 数据，通过判断出租车运行状态随时空变化的特征，及分析出租车规模与服务水 平的相互影响关系，并用乘客打车概率来探讨出租车市场的供求关系，形成对出 租车市场的改善建议，为政府进行出租车市场调整改善等做决策支持。 基于论文的研究目的，本论文主要研究内容包括： ( 1 ) g p s 浮动车采集数据的预处理( 排除错误数据) 以及应用数据分析的 方法进行异常数据的识别； ( 2 ) 通过对筛选后的数据的处理，整理成可以判别状态的数据或数据矩阵， 能够得出一定时期内出租车运行状态的时空分布、空驶率水平、服务时间、服务 水平等特征指标； ( 3 ) 研究深圳出租车需求的时空分布特点； ( 4 ) 研究出租车服务水平与运力规模相互影响的关系； ( 5 ) 研究现有出租车运力规模下的服务水平与需求的匹配情况； ( 6 ) 研究出租车服务水平变动带来的对出租车需求的变动关系； ( 7 ) 评价现有出租车市场的运行情况并提出改善建议。 1 3 研究方法及技术路线 本研究是在综合已有的研究的成果上展开的，且要利用的大量的g p s 浮动 车采集数据，因此，本研究将主要采用以下研究方法进行： ( 1 ) 理论与实践相结合方法。本文的研究是基于具体的城市的出租车运行 数据展开，因此研究要将理论与实践相结合。 ( 2 ) 数据分析方法。需要处理大量的原始数据，要筛选出因各种因素产生 的误差数据并从海量数据中提取出有用的出租车运行特征。 ( 3 ) 充分借鉴已有的研究成果。在g p s 浮动车数据采集与处理方面，国内 外都已经展开了许多研究，他们的数据处理方式值得借鉴。 ( 4 ) 数学拟合方法。通过建立数学表达式来描述及拟合出租车规模、服务 水平及需求三者之间的相互影响关系； 7 第1 章绪论 ( 5 ) 系统评价方法。对出租车运行状态做出整体的判断和评价，从不同的 指标来评价现有系统的优缺点，并侧重其中一些指标来做出调整以最优化整个系 统。 本文的技术路线如下： 第2 章我国出租车行业发展情况 第2 章我国出租车行业发展情况 2 1 我国出租车行业发展概述 2 1 1 出租车的定义 出租车是指充分满足乘客和用户意愿而被雇佣的营业车辆。出租车汽车分为 按照乘客和用户意愿提供客运服务或车辆租赁服务两大类。客运服务是为乘客提 供运送服务，并按照里程和时间收费的出租车经营活动。车辆租赁服务是指向用 户出租不配备驾驶员的客运车辆，并且按照时间收费的出租汽车经营活动。在本 论文所提到的出租车是指前者2 8 】【2 9 1 。 2 1 2 出租车发展历程 “出租车 的发展具有悠久的历史，只不过这种车不是现代的汽车。最早利 用交通工具提供服务来收取费用的当属我国历史最久的轿子，后来逐渐出现的有 人力车、马车。据史料记载，最早在1 5 8 8 年，四轮马车被引进到英格兰，这种 马车宽大舒适，颇受欢迎，但其不菲的价格和昂贵的保养费又不是一般人能负担 得起的，于是就有精明的车主将马车开到街上出租，用以载人、载物并收取一定 金额的费用。1 6 2 0 年，伦敦出现了第一家四轮马车出租车队，尽管整个车队只 有四辆马车，但是车夫们穿着统一的制服行驶于街道上，还是引来了众人的关注。 据记载，第一辆真正的出租汽车出现在美国纽约，美国富家子弟亚伦因为不满马 车车夫在晚上收取了比平时高1 0 倍的车费，就设想利用汽车来挤垮马车。他请 一个修理钟表的朋友设计一个计程仪表，并且给出租车起名为“t a x i c a r ”，意思 是“计程车”。1 9 0 7 年l o 月1 日装有计程仪表的出租车首次出现在纽约的街头， 并很快风行全球。 我国的出租车最早在1 9 0 3 年出现于哈尔滨，但当时的规模只有不足l o 辆车。 1 9 0 8 年上海也出现了出租车，当时最负盛名的属美商云飞公司( 亦称福特) 汽 车公司。北京约在1 9 1 3 年出现出租车，是由法国人开设的飞燕马汽车行。随后， 汉口、广州、重庆等地也都在2 0 世纪初有了出租车【3 0 1 。抗日期间，由于战争的 纷扰，各个城市出租车行业受到巨大的冲击，数量急剧减少。解放后一段时间， 由于国家经济不景气及经济体制落后，除了由各省市人民政府组建成立的公有制 汽车公司和汽车对，私有制的出租汽车公司日渐萧条，如到1 9 5 6 年以前，北京 9 第2 章我国出租车行业发展情况 市出租车行仅剩3 0 家。 改革开放后，城市经济的日益繁荣唤醒了出租车行业，除了北京上海广州等 大城市，全国很多中小城市在1 9 8 0 年以后也出现了出租车。2 0 世纪9 0 年代以 来，随着我国城市经济发展的逐步推进，人们的出行需求日渐扩展，而城市公共 交通体系发育相对还不完善，公共汽车、电车、地铁等的数量、线路覆盖程度、 营运时间等相对比较落后，出租车在相当程度上承担了比较多的城市交通出行， 发挥了重要的左右。如下表所示，1 9 9 9 年全国仅有营运车辆2 0 9 8 8 4 辆，运营线 路网长度仅为8 7 3 6 5 公里，而城市出租车共有7 9 1 4 1 l 辆，是营运车辆数量的3 7 7 倍p 2 1 。 表2 1 部分地区城市公共交通发展情况( 1 9 9 9 年) 公共汽车、电车、地铁 运营线路 运营车辆( 辆) 标准运营 网长度( 公出租车 地区 车辆( 标 汽车 里) ( 辆) 合计 小公共汽电车 地铁 台) 车 全国2 0 9 8 8 42 0 5 8 5 29 1 0 0 83 3 0 77 2 51 8 8 8 0 48 7 3 6 57 9 1 4 儿 北京 1 2 3 1 81 1 2 8 12 7 2 15 4 64 9 11 5 0 1 82 7 1 65 5 8 5 6 上海 1 6 5 5 21 5 8 9 03 8 4 35 6 69 61 7 9 6 72 2 6 04 2 0 5 6 天津 4 8 1 84 7 9 41 6 6 702 44 7 0 51 8 8 33 1 9 4 2 广东 1 5 8 9 31 5 6 1 15 7 2 41 6 81 1 41 2 3 0 06 7 9 03 6 6 1 2 随着城市经济的发展、规模的扩大及人口的膨胀，城市社会活动日益频繁， 城市交通发生了前所未有的迅速增长，巨大的交通需求带来了出租车行业的迅猛 发展。我国城市出租车拥有量增长很快，而且在城市交通中发挥了重要的作用。 东南大学陈盛2 0 0 2 年对蚌埠市调查结果显示，蚌埠市典型交叉口的出租车交通 量在交通总量中所占的平均比值高达3 3 5 2 。截至2 0 0 3 年底，全国出租车达 到8 9 万辆，从业人员接近2 0 0 万人，年客运量占城市公共交通客运量的2 9 ， 由此表明，出租车交通是城市交通量的主要构成之一，对城市交通的整体运行起 着至关重要的影响作用。2 0 0 3 年国内部分城市出租车数量统计表见表2 2 【3 3 10 4 1 ： 表2 22 0 0 3 年国内部分城市出租车数量统计表( 辆) 城市出租车数城市出租车数城市出租车数城市出租车数 北京 6 1 7 4 0 上海 4 6 9 2 l 哈尔滨 1 1 5 5 6 广州 1 6 5 9 8 天津3 1 9 3 9 徐州 3 7 8 3 重庆 1 5 0 3 9深圳9 5 7 1 成都 8 2 1 5 杭州 6 2 5 7 济南 8 5 0 0 郑州 1 6 5 9 8 武汉 1 2 1 6 6 长沙 7 1 9 2沈阳1 5 7 7 3中山3 0 0 0 伴随着出租车数量一起蓬勃发展是机动车数量的急剧增长。目前，我国大部 1 0 第2 章我国出租车行业发展情况 分城市面临着城市机动化发展与道路等资源有限的矛盾，作为城市交通主要构成 之一的出租车，对其进行优化有着重要的社会现实意义。 2 2 出租车行业特点 2 2 1 出租车的服务特点 出租车为城市居民出行提供一种快捷、舒适的服务，能够随时随地满足不同 阶层的人群不同的服务需要，同其他公共交通工具相比有以下优点【2 6 1 ： 1 、便捷性。同其他公共交通运输方式相比，出租车无固定的线路和站点， 乘客可在任何时间通过多种方式出租车扬招点、电话预订、电话寻呼等 获得出租车提供的服务；乘客还可以选择最优行驶路径，不必换乘即能直接到达 目的地，极大的节约了行驶时间。出租车的这一特点可以满足人们对时间效率的 要求，也适应了社会经济的发展。 2 、舒适性。同其他公共交通运输方式相比，出租车能提供更好的乘坐空间 和舒适性；乘客不必亲自驾驶，就能享受到同私家车相当的乘坐环境。 3 、持续性。主要表现在提供服务的时间上，出租车汽车营运的时间往往持 续很长，甚至全天2 4 小时营运，方便了乘客不同时间段的出行需求。 出租车和私人小汽车的使用性能接近，在速度和舒适度方面都接近私人小汽 车，但出租车在维修、保养、停车等方面比私人小汽车方便，而且比私人小汽车 经济。2 0 0 2 年3 月1 8 日中国交通报指出养一辆身价9 2 8 万元的赛欧轿车， 一年共需各种费用约1 9 6 1 0 2 6 1 5 0 元。以出租车每公里价格2 4 元计，养一辆私 家车的费用可以乘出租旅行8 1 7 1 1 0 8 9 6 公里，平均日出行2 2 3 0 公里，而且省 却自己驾驶带来的隐形成本。随着油价上涨、拍照拍卖、各种费用的攀伸，乘坐 出租车比私家车更合算。 但同时，出租车对城市交通存在一些负面影响。主要表现在： 1 、占用道路资源多。由于出租车多为不间断的在道路上停驶，一辆出租车 的日行驶里程可达3 0 0 4 0 0 公里，其占用了大量的道路资源。有资料表明，出租 车占用的道路资源比私人汽车多6 1 0 倍，就是在上下班时间也比私人小汽车占 用2 倍以上的道路。据上海权威部门的统计资料，上海市民常住人口中每万人拥 有出租车3 5 4 0 辆，出租车流量已占道路车流量的4 0 5 0 。出租车交通的发展 无疑给城市交通带来巨大压力，会加重城市的交通拥挤。 2 、资源浪费。虽然出租车不间断的在道路上行驶，但是其大部分时间处于 空驶状态，不仅浪费了道路资源，其车辆本身的损耗和能源消耗等就是巨大的资 第2 章我国出租车行业发展情况 源浪费，不仅如此，其运行过程中的噪声、尾气等加重了城市的污染。 2 2 2 出租车的运行特点 出租车无固定的线路和站点，往往根据乘客的需求选择最短路径行驶；在空 驶状态时，出租车司机往往选择在全城或者相对固定的城市区域内“扫马路寻 找乘客；出租车的运行往往没有时间限制，出租车司机可以选择在一天的任意时 段出车或者休息。 出租车运行涉及到的一些指标及指标含义如下： l 、出租