（系统工程专业论文）私家车通勤出行时间价值研究.pdf

大连理工大学硕士学位论文 摘要 解决城市交通拥挤问题，应在需求与供给两方面进行改善，才能使交通系统得到平 衡。交通需求管理通过改变交通手段、交通路径和出行时间等措施，从时间和空间两方 面缓解高峰期的交通需求，从而解决交通拥挤问题。道路拥挤收费作为交通需求管理的 有效措施之一，在疏导交通拥挤、提高交通效率取得了显著效果。 私家车通勤出行时间价值是评价道路拥挤收费项目的重要参数。本文就私家车通勤 出行时间价值的定义、研究方法进行深入探讨，并建立了基于出行时间和出行费用的出 行路径选择模型来计算私家车通勤出行时间价值。 私家车通勤出行路径选择数据是计算私家车通勤出行时间价值的基础。本文采用了 意向调查方法来获得相关数据。在设计意向调查问卷时，引入了正交设计方法，有效的 减少了调查问题数量。最后实施了该调查，为计算私家车通勤出行时间价值提供了数据 来源。 利用意向调查获得的数据，标定了基于l o g i t 的出行路径选择模型，得到的私家车 通勤出行时间价值为2 4 5 8 元d , 时。 为了克服l o g i t 模型的i i a 缺陷，建立了时间系数为负的常数、费用系数服从负的 对数正态分布的m i x e dl o g i t 模型，并使用m o n t ec a r l o 法将该模型的求解问题转化为对 应的l o g i t 模型的求解问题。利用意向调查获得的数据，标定了基于m i x e d l o g i t 的出行 路径选择模型，得到的私家车通勤出行时间价值服从参数为2 7 3 和1 0 9 的对数正态分 布。 得到的结果显示：尽管两个模型标定结果中各参数的t 值都非常显著，但是m i x e d l o g i t 标定结果中的优度比明显优于l o g i t 模型。这说明私家车通勤出行时间价值服从对 数正态分布更加合理。 关键词：交通系统工程；私家车通勤出行时间价值；意向调查；l c g i t 模型；m i x e dl o g i t 模型 私家车通勤出行时间价值 v a l u eo f d r i v e r s c o m m u t i n gt r a v e lt i m e a b s tr a c t ，t r a 伍cc o n g e s t i o ni sb e c o m i n gm o r ea n dm o r es e r i o u s t os o l v et h ep r o b l e m ，t h e b a l a n c eb e t w e e nt r a f f i cd e m a n da n dt r a f f i cs u p p l ys h o u l db er e a c h e d t r a m cd e m a n d m a n a g e m e n tc a ni m p r o v et h ec o n d i t i o no ft r a f f i cc o n g e s t i o nb yc h a n g i n gt r a v e lm o d e ，t r a v e l r o u t e ，t r a v e lt i m ea n ds oo n r o a dc o n g e s t i o np r i c i n gi sa m a i nm e a s w eo ft r a f f i cd e m a n d m a n a g e m e n ta n dw o r k sw e l li ni m p r o v i n gt h ec o n d i t i o no ft r a f f i cc o n g e s t i o n v a l u eo fd r i v e r s c o m m u t i n gt r a v e lt i m ei sa ni m p o r t a n tp a r a m e t e rf o ri m p l e m e n t i n ga n d a s s e s s i n gr o a dc o n g e s t i o np r i c i n gp r o j e c t s t 1 1 i sp a p e rp r o b e si n t ot h ed e f i n i t i o no ft h ev a l u e o fd r i v e r s c o m m u t i n gt r a v e lt i m ea n di t sr e s e a u r c hm e t h o d r o u t ec h o i c em o d e lb a s e do n t r a v e lt i m ea n dt r a v e lc o s ti se s t a b l i s h e dt oc a l c u l a t et h ev a l u eo fd r i v e r s c o m m u t i n gt r a v e l t i m e n ed a t ao nd r i v e r s t r a v e lr o u t ec h o i c ei se s s e n t i a lt oc a l c u l a t et h ev a l u eo fd r i v e r s c o m m u t i n gt r a v e lt i m e s t a t e dp r e f e r e n c es u r v e yi su s e dt og e tt h ed a t a 1 h eo r t h o g o n a l m e t h o di su s e dt or e d u c et h en u m b e ro fq u e s t i o n si nt h ep r o c e s so fd e s i g n i n gq u e s t i o n n a i r e l o g i tm o d e li su s e dt oe s t i m a t et h ev a l u eo fd r i v e r s c o m m u t i n gt r a v e lt i m eb yu s i n g s t a t e dp r e f e r e n c ed a t af r o md r i v e r si nd a l i a nc i t ya n dg e t st h ev a l u eo fd r i v e r s c o m m u t i n g t r a v e lt i m ew h i c hi 2 4 58 r m b 1 1 t oo v e r c o m ei 认d r a w b a c ko fl o g i tm o d e l ，m i x e dl 0 百tm o d e lw h i c ht i m ep a r a m e t e ri s an e g a t i v ec o n s t a n ta n dc o s tp a r a m e t e rh a san e g a t i v el o g n o r m a ld i s t r i b u t i o ni se s t a b l i s h e d m o n t ec a r l os i m u l a t i o ni su s e dt oc o n v e r tm i x e dl o g i tm o d e lt ot h er e l e v a n tl o 醇m o d e l e s t i m a t i o nr e s u l tb ym i x e dl o 班m o d e li n d i c a t e st h a tt h ev a l u eo fd r i v e r s c o m m u t i n gt r a v e l t i m eh a sal o g n o r m a ld i s t r i b u t i o nw h c i hp a r a m e t e r sa r e2 7 3a n d1 0 9 c o m p a r i s i o no ft w oe s t i m a t i o n si n d i c a t e s ：t h ev a l u e so ft - s t a t i s t i co fp a r a m e t e r sa r e s i g n i f i c a n ti nb o t hl o g i tm o d e la n dm i x e dl o g i tm o d e l ，b u tm i x e dt d g i tm o d e le s t i m a t i o n h a sab e t t e rv a l u eo fg o o d n e s s - o f - f i ti n d e xt h a nl o g i tm o d e l k e yw o r d s ：t r a n s p o r t a t i o ns y s t e me n g i n e e r i n g ；v a l u eo fd r i v e r s c o m m u t i n gt r a v e l t i m e ；s t a t e dp r e f e r e n c es u r v e y ；l o g i tm o d e l ；m i x e dl o g i tm o d e l i i 大连理工大学学位论文独创性声明 作者郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究 工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用内容和致谢的地方外， 本论文不包含其他个人或集体已经发表的研究成果，也不包含其他已申请 学位或其他用途使用过的成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献 均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。 若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任 学位论文 作者签名 大连理工大学硕士研究生学位论文 大连理工大学学位论文版权使用授权书 本人完全了解学校有关学位论文知识产权的规定，在校攻读学位期间 论文工作的知识产权属于大连理工大学，允许论文被查阅和借阅。学校有 权保留论文并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，可以将 本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、 缩印、或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 学位论文题目：星之玉墨豳幽刍墨因型坠鱼 作者签名： 导师签名： 日期： 日期： 年月二日 年f _ 月量日 大连理工大学硕士学位论文 1 绪论 1 1研究背景及意义 1 1 1研究背景 国民经济的持续高速发展，城市化水平的迅速提高，机动车保有量的迅猛增长，导 致了我国城市交通需求的迅速增长，加之我国交通基础设施的缺乏，使得交通运输供需 不平衡的矛盾日益尖锐。目前，我国大中城市交通严重堵塞，交通拥挤问题已经影响了 城市社会经济的正常发展。北京市、上海市等特大城市中心区的高峰期车辆平均速度低 于2 0 k m h ，最低仅为4 k m h 。如何解决城市交通拥挤问题，确定我国城市交通可持续发 展战略，是亟待解决的课题。 解决城市交通拥挤问题，应在供给与需求两方面，即交通容量的扩展和交通需求管 理进行改善，才能使交通系统得到平衡。交通需求管理通过调整交通需求发生源、改变 交通手段、交通路径和出行时间、提高机动车的使用效率等措施，从时间和空间两方面 缓解高峰期的交通需求，从而解决交通拥挤问题。道路拥挤收费作为交通需求管理的有 效措施之一，在新加坡、奥斯陆、伦敦等城市已先后实施，在疏导交通拥挤、提高交通 效率取得了显著效果。表1 1 显示了世界主要国家和地区实施道路拥挤收费的情况【j 叫。 最近几年，我国交通工作者也呼吁在我国特大城市导入道路拥挤收费制度并开展了一系 列的研究工作【7 - 9 1 。 在我国，交通拥挤现象主要发生在上下班高峰期间。为了解决该问题，在上下班高 峰期间实施道路拥挤收费不失为一个很好地解决办法。在上下班高峰期间实施道路拥挤 收费在理论上有两个核心问题亟待解决：( 1 ) 上下班高峰期间道路拥挤收费水平的确 定；( 2 ) 上下班高峰期间道路拥挤收费项目实施后的评价。这两个问题的解决都涉及 到私家车通勤出行时间价值。 首先，上下班高峰期间道路拥挤收费水平的确定主要有静态模型方法和动态模型方 法l l0 1 。但是，不管是静态模型收费方法还是动态模型收费方法，收费水平都由道路拥挤 条件下私家车出行者对于通勤出行时间节省的意愿支付来确定。私家车出行者对于通勤 出行时间节省的意愿支付和通勤出行时间价值相关。因此得到私家车通勤出行时间价值 对道路拥挤收费研究来说非常重要的。 其次，国内外通常采用成本效益分析法来评价上下班高峰期间道路拥挤收费项目的 实施效果。在道路拥挤收费项目产生的可计算效益中，很大一部分是以通勤出行时间节 约的形式体现的。在已经实施道路拥挤收费的伦敦，通勤出行时间节省的价值占整个道 私家车通勤出行时间价值 路拥挤收费项目效益的5 0 0 , 。6 0 t 1 。因此得到合理的私家车通勤出行时间价值是正确 评价道路拥挤收费项目的前提。 综上所述，得到我国私家车通勤出行时间价值对于在上下班高峰期间实施道路拥挤 收费项目来说必不可少，但是要得到我国私家车通勤出行时间价值离不开相关的理论研 究和技术支持。 表1 1 世界主要国家和地区道路拥挤收费一览表 t a b 1 1r o a dc o n g e s t i o np r i c i n gi nm a i nc o u n t r i e sa n dr e g i o n s 1 1 2 研究意义 本文结合国家自然科学基金项目一基于交通仿真的道路拥挤收费评价方法的研 究( 7 0 5 7 1 0 0 7 ) ，基于意向调查收集交通行为数据，从数据处理、建立模型及求解算 法等方面进行了研究，为计算我国私家车通勤出行时间价值提供了一种新方法，为上下 大连理工大学硕士学位论文 班高峰期间实施道路拥挤收费项目的成本效益分析提供了重要参数，为实施道路拥挤收 费系统项目提供了决策支持。 应用私家车出行者出行意向调查进行私家车通勤出行时间价值分析的意义具体体 现在以下几个方面： ( 1 ) 增强上下班高峰期城市道路拥挤收费水平制定的科学性。道路拥挤收费水平 制定时需要考虑私家车通勤出行时间价值，否则会出现收费水平过高或者过低的情况： 道路拥挤收费水平制定得过高，将只会有很少的私家车出行者使用道路，造成道路资源 的严重浪费；道路拥挤收费水平制定得过低，又会有很多私家车出行者使用道路，解决 不了交通拥挤问题。有了合理的私家车通勤出行时间价值之后，就很容易制定出科学的、 合理的道路拥挤收费水平。 ( 2 ) 提高道路拥挤收费项目评价的科学性。目前国内外通常采用成本效益分析法 来对道路拥挤收费项目进行评价。在道路拥挤收费项目产生的可计算效益中，很大一部 分是以通勤出行时间节约的形式体现的。在将节约的私家车出行者通勤出行时间转化为 直接的经济效益时，需要私家车通勤出行时间价值。以前的评价中，都是直接使用工资 乘以一个比率来表示私家车通勤出行时间价值。这是非常不科学的，没有反映私家车出 行者的真实意愿，因此道路拥挤收费项目评价也是非常不科学的。 ( 3 ) 给我国同类的意向调查提供一个参考。意向调查已经被广泛的运用在各行各 业。国外的交通行业运用意向调查的历史很长久，但是在我国，交通行业中鲜有运用意 向调查得到数据的例证。由于中国的特殊国情，在中国运用意向调查肯定会出现一些新 的问题。希望在调查过程中所取得的经验和教训对我国今后同类交通调查的设计与实施 提供重要的参考价值。 1 2 国内外研究现状 国内外有许多学者致力于出行时间价值研究。 国外对于出行时间价值的研究起步较早，在理论和应用上都很深入。 b e c k e d 圯j 第一次提出了时间价值的经济理论。他认为任何物品的价值都是由以下两 个因素决定的：该物品的市场价格和消费该物品所需要的时间。他还定义了单位时间的 价值并通过个人小时工资来计算。 早期的关于出行时间价值研究主要采用l 0 西模型。在研究中，通常提供给出行者 两种选择，即同时存在一条收费道路和一条免费道路，根据出行者的选择状况，采集数 据并建立模型对其选择结果进行分析。通过观测收费费用以及相应的出行时间的减少， 由此估计出出行时间价值。 私家车通勤出行时间价值 b e e s l y t l 3 】以在英国交通部工作的雇员为样本，采用笋0 别式分析，发现出行时间价值 可以最好地解释样本中交通方式的选择问题。b e e s l y 采用的变量是起点到终点之间的出 行时间和出行费用。选项则分为两种，一种出行方式是私家车，另一种出行方式则为公 共交通方式她铁、城郊铁路或者公交车。所得的出行时间价值大约为英国工人平均工 资的1 3 ( 1 9 6 4 年) 。q u a r m b y t l 4 l 同样应用b e e s l e y 的研究方法，他不同于上述研究之处在 于，在他的模型中，出行时间和出行费用变量细分为不同的类别。出行时间分为步行时 间、等待时间和车内时间。q u a r m b y 认为总体出行时间、额外增加出行时间、出行费用 以及工作出行中使用私家车的可能性等都会对交通方式的选择产生影响。q u a r m b y 发现 步行和等待时间价值是车内时间价值的二到三倍。根据模型的结论，车内时间价值对于 不同范围收入者来说，大约占工资比例的2 l 到2 5 。s t o p h e r i ”l 使用回归的方法来计 算伦敦地区出行时间价值，他建立了出行时间和出行费用的回归函数，然后使用出行费 用系数和出行时间系数的比来计算出行时间价值。根据模型的结论，出行时间价值大约 为工资率的3 2 。f a r r e l l 和m a r k h a m 1 6 j 在d u b l i n 选择了一组出行者，出行者在出行时 面对汽车和火车两种出行方式的选择。研究发现，他们的车内时间价值为工资率的8 6 ， 车外时间价值为工资率的1 8 9 。 h e n s h e r 和l o u v i e r e l l 7 j 对出行者进行意向调查，开创了使用意向调查数据来计算出行 时间价值的先河。他让出行者在一系列的交通方式之间选择，这些交通方式由一些属性 构成，属性的水平是假设的。最后得出的出行者出行时间价值为工资率的5 7 。d e a c o n 和s o n s t e l i e 1 8 】也进行了相似的研究，不过他不是研究城市内得出行时间价值，而是研究 城市间得出行时间价值。最后得出城市间的出行时间价值为工资率的8 2 。b a t e s ”j 使用 路径选择模型对城市内和城市间出行的出行时间价值进行了研究，得到的城市内和城市 间出行的出行时间价值分别为工资率4 3 和6 5 。j o h nc a l f e e 和c l i f f o r dw i n s t o n t 2 0 j 通过 意向调查对出行时间价值进行了估计。他让被调查者对一些选择方案进行排序，然后使 用o r d e r e dl o g i t 模型对其进行标定。得到的出行时间价值为3 8 4 美元j 、时。 从6 0 年代到现在，出现了很多关于出行时间价值的研究，但是每个研究中得出的 出行时间价值都不相同。针对这种情况，有一些学者专门进行了一些研究来分析其中的 原因。 a x h a u s e n 和a b a y 引j 通过意向调查数据估计了瑞士的出行时间价值。在文中，他设计 了3 种意向调查方式：出行方式选择、出行路径选择和目的地选择。得到的结果显示出 行时间价值和出行目的、出行方式、收入和出行距离的相关性很高。 j i a n g 和m o r i k a w a l 2 z l 从理论上说明了为什么出行时间价值会随着出行环境和个人社 会经济条件而变化。他们认为出行时间节省的用途、出行时间、出行费用、出行的舒适 一4 一 大连理工大学硕士学位论文 性、个人的收入、身体状况、行为习惯、对时间的感觉、年份都会对出行时间价值产生 影响。z a m p a r i n i 和r e g g i a n i 2 3 j 从所有的研究中抽取了一些比较可靠的研究，然后对其 进行了汇总分析，发现收入水平等因素会对出行时间价值产生影响。 因此，很多学者开始根据出行目的、出行方式对出行时间价值进行研究。私家车通 勤出行时间价值是其中的研究热点。后来随着道路拥挤收费的兴起，学者们开始研究道 路拥挤收费条件下的私家车通勤出行时间价值。 c a l f e e a 和w i n s t o n b 2 4 】通过对私家车出行者在道路拥挤条件下对拥挤收费的意向调 查来获得数据，然后使用o r d e r e dl o g i t 模型对其进行标定。得到的私家车通勤出行时间 价值为4 9 美元小时，而且对收取的费用的用途并不敏感。l a i n 和s m a u 2 s l 通过对在加利 福尼亚的s r 9 1 号公路上的“h i g ho c c u p a n c y t o l l 车道的高峰期间的行为调查数据进行 了分析，并使用l o g i t 模型对其进行了标定，得出的私家车通勤出行时间价值为2 2 8 7 美 元d , 时。b r o w n s t o n e 和g h o s h 【2 6 】利用对圣地亚哥一条收费公路的行为调查数据，并使用 l o 西模型对其进行了标定，得到的私家车通勤出行时间价值为3 0 美元小时。b r o w n s t o n e 和s m a l l f 2 7 】在加利福尼亚的s r 9 1 号公路上的“h i g ho c c u p a n c y t o l l 车道进行了调查， 取得了意向调查数据和行为调查数据。从中得出的私家车通勤出行时间价值为2 0 美元 小时和4 0 美元j 、时。 在国内，近年来也有很多相关的研究成果出现。南敬林【2 8 】分别用旅行统计数据和旅 客出行意向调查数据对京沪通道的旅客出行时间价值进行了研究。利用统计数据得出的 旅客出行时间价值在1 5 元d , 时，利用旅客出行意向调查数据得出的旅客出行时间价值为 1 3 元d , 时。刘东坡f 2 9 1 总结了国内外关于旅客出行时间价值的主要研究方法，为旅客出 行时间节省所带来的效益的经济量化提供了切实可行的测算方法，为交通运输项目经济 评价和客运量预测提供了理论依据，并分别指出了机会成本法和支付意愿法的利弊。周 伟【3 0 】依据消费者行为理论及效益成本原理，建立了旅客自由选择的时间价值模型分析 体系，并利用非集计模型对甘陕运输通道的旅客出行时间价值进行了实证性分析计算。 张冬青和宁宣酬3 l 】将旅客收入因素引入到效用函数中，并使用极大似然估计方法对模型 的参数进行标定，最后针对京沪通道相关数据进行了简单的实证分析。得出使用民航、 铁路、公路三种出行方式的旅客出行时间价值分别为3 0 5 1 元j 、时、1 7 8 d , 时、0 2 2 元小时。 通过对国内外的文献搜索，可以看出国外大部分研究都没有把私家车出行者和一般 的出行者区分开，也没有把通勤出行和一般的出行区分开。在区分开的少数研究中，对 私家车通勤出行时间价值的研究都是在假设私家车通勤出行时间价值是固定的这一假 设上，没有考虑每个私家车出行者的通勤出行时间价值都是不同的，这是非常不科学的。 私家车通勤出行时间价值 个人的社会地位、收入等的不同肯定会导致个人的私家车通勤出行时间价值不同。根据 现在使用的方法，所取得样本不同，就会得到不同的私家车通勤出行时间价值。这也就 是为什么每个研究者得到的私家车通勤出行时间价值都不相同的根本原因。有鉴于此， l i n d q v i s td i l l e n 和a l g e r s t 3 2 】认为私家车通勤出行时间价值是社会经济变量的函数，通过 回归可以知道私家车通勤出行时间价值关于这些社会经济变量的分布。 就国内来看，关于出行时间价值的研究不多，关于私家车通勤出行时间价值的研究 则更少。少数关于私家车通勤出行时间价值的研究也是在定性分析上，没有定量的分析。 因此为了更好地解释私家车出行者通勤出行中的出行时间、出行费用及其相互之间的关 系，为了更好的在上下班高峰期间实施道路拥挤收费项目，有必要对私家车通勤出行时 间价值进行更深一步的研究和分析。 1 3 研究内容与框架 1 3 1研究内容 基于上一节讨论的内容，本文集中于研究私家车通勤出行时间价值。在以往的研究 中，通常假设私家车通勤出行时间价值是一个固定的值。如果认为私家车出行者之间的 差别很小的话，这种方法有一定的可取性。但是在实际中，私家车出行者这个群体中每 个人的差别很大。因此假设私家车通勤出行时间价值是一个固定的值不能反映私家车出 行者的个人特征。本文通过假设时间系数为负的常数、费用系数服从负的对数正态分布， 建立了m i x e dl o g i t 模型，并使用仿真方法将该模型的求解化为相应的l o g i t 模型的求解。 利用意向调查获得私家车出行者出行路径选择数据来计算私家车通勤出行时间价值。在 获得的意向调查数据的基础上，使用t d g i t 和m i x e dl o g i t 标定了出行路径选择模型。本 文的主要工作有以下几点： ( 1 ) 设计意向调查问卷和实施调查 意向调查近年来在交通运输领域得到广泛应用，本论文采用意向调查方式收集数 据。调查问卷的设计不是一次完成的，是建立在多次试验调查的基础之上的。在设计意 向调查问卷时采用了正交试验设计。意向调查问卷的设计包括确定变量、调查范围、调 查对象、样本状况等。最后在大连理工大学、知名企业和汽车美容中心实施了该调查， 共得到3 1 8 份有效问卷。 ( 2 ) 建立基于出行路径选择模型 出行路径选择模型是常用的计算私家车通勤出行时间价值的方法。本文建立了基于 出行时间和出行费用的出行路径选择模型，并据此推导了私家车通勤出行时间价值的表 达形式。 一6 一 大连理工大学硕士学位论文 ( 3 ) l o g i t 求解 在对意向调查数据进行筛选的基础上使用l o g i t 标定了出行路径选择模型，计算出 私家车通勤出行时间价值。算法的具体编码采用m a t l a b 软件。 ( 4 ) m i x e dl o g i t 求解 为了克服l o g i t 模型的i i a 缺陷，建立了时间系数为负的常数、费用系数服从负的 对数正态分布的m i x e dl o g i t 模型，并采用m o n t e c a r l o 模拟的方法将该模型的求解问题 化为相应的l o g i t 模型求解问题。在对意向调查数据进行筛选的基础上使用m i x e d l o g i t 标定了该模型。最后得到私家车通勤出行时间价值的具体对数正态分布。算法的具体编 码采用m a t l a b 软件。 1 3 2 研究框架 各章内容安排如下： 第一章绪论 介绍了本文的研究背景及研究意义，分析了国内外私家车通勤出行时间价值的研究 现状，引出了本文的研究主题和研究内容。 第二章私家车通勤出行时间价值分析 对私家车通勤出行时间价值的定义、影响因素和研究方法进行深入探讨；建立基于 出行时间和出行费用的出行路径选择模型，并据此推导了私家车通勤出行时间价值的表 达形式。 第三章调查问卷设计和数据分析 介绍意向调查方法；设计合理的私家车出行路径选择意向调查方案，包括确定选择 方案变量、调查范围、调查对象、样本状况等；考虑在保证调查精度的基础上，将正交 试验设计引入到私家车出行路径选择意向调查方案设计中，有效减少了调查问题数量； 实施该意向调查，并对意向调查所取得的数据进行统计分析。 第四章模型求解 基于l o 西模型的基本原理，假定时间系数和费用系数都是固定的，确定其参数估 计方法；使用意向调查数据标定基于l o g i t 的出行路径选择模型中的参数，计算出私家 车通勤出行时间价值。 为了克服l o g i t 模型的i i a 缺陷，建立了时间系数为负的常数、费用系数服从负的 对数正态分布的m i x e dl o g i t 模型：采用m o n t e c a r l o 模拟的方法将该模型的求解问题化 为相应的l o g i t 模型求解问题，确定其参数估计方法；推导出私家车通勤出行时间价值 私家车通勤出行时间价值 的分布形式；使用意向调查数据标定基于m i x e dl o g i t 的出行路径选择模型中的参数， 得到私家车通勤出行时间价值的分布。 最后总结了论文的主要工作和结论，对将来的研究工作进行展望，提出了进一步的 研究方向。 一8 一 大连理工大学硕士学位论文 2 私家车通勤出行时间价值分析 2 1基本理论 2 1 1时间价值的经济学意义 在经济学领域里，一切社会活动都被抽象为生产和消费，作为社会活动主体的人在 生产和消费活动中，始终伴随着时间的消耗。时间具体到一项活动中是有价值的，因为 在一项活动中所费时间的多少是衡量该项工作活动效率高低的指标。从这个意义上讲， 时间就是金钱，具有价值。 消费者在消费过程中所耗费的不仅仅是物质，还有时间。从人们时间观念的增强、 对时间自觉而合理分配和利用的角度来看，时间价值具有客观性。按照西方经济学的影 子价格原理，所消耗的时间若用于生产活动中便可创造商品价值，即该段时间作为一种 生产要素投入到生产中去便可以体现其价值。因此，商品价值中时间投入的那部分便是 消费者在消费活动中的时间价值。同样，商品流通中所消耗的时间也具有价值，因为商 品流通过程中时间耗费的增加意味着商品买卖实现的推迟、运费的上升、利息的增加以 及商品的损失。若为了节约时间而支付的高运费超过了利息节约的部分与商品损失的价 值之和，则余下来的部分价值便是商品的时间价值。 综上所述，所谓时间价值就是指时间的非生产性消耗造成的效益损失量和时间的推 移而产生效益增值量的货币表现。 2 1 2 定义 对于出行者来说，所消耗的时间同样存在一定的价值。其一，活劳动消耗是价值的 唯一源泉，出行者在出行过程中占用时间的价值相当于其同样时间直接或间接参与价值 创造所能形成的价值量，是一种机会成本的概念。其二，出行者的时间价值还与其本身 的价值取向有关。其中涉及到诸多的主观因素，如消费偏好、对舒适性的要求、经济的 承受能力等等，也包含有出行者衡量时间价值量的一些客观标准，如时间与费用比之类。 出行者的价值取向是很难量化表述的，其因人而异，差别很大，但一般都是根据既定约 束条件( 经济约束、时间约束、可选择的交通方式约束等) 按“物有所值”的原则体现 出来。此外，相当一部分出行者的出行属于直接或间接的经济活动，与价值运动过程相 关联。在此，如果假定出行过程中的时间和费用是可以互换的，那么根据消费者行为理 论，决定其消费模式的重要因素就是消费者本人的兴趣或偏好，不同的偏好将产生不同 的消费决策。因此，出行者的出行时间价值是基于对节约在途时间合理利用的基础之上 的。如果将节约的出行时间用于生产活动，可以创造出更多的价值满足社会和个人发展 的需要，如果用于其它社会活动则会给出行者带来额外的效用。另一方面，不同的出行 o 私家车通勤出行时间价值 者在相同条件下会对出行节约时间的价值产生不同的判断，而且同一出行者对于不同种 类的出行所节约时间的价值，也并不相同。这就表明不同类型的出行者存在着不同的出 行时间价值。 o o r t 3 3 】在他的论文中提到，对于出行者来说，节约的出行时间存在一定的价值主要 是因为以下两个原因：( 1 ) 如果出行者将节约的出行时间用于工作，可以创造出更多的价 值；( 2 ) 出行者出行时间的减少可以减少出行的不舒适。 m c i n t o s h 和q u a r m b y l 3 4 1 将出行者的出行时间价值定义为出行时间和出行费用之间 的交易。如果某个出行者愿意为出行节约的时间f 多支付费用c ，那么这个出行者的 出行时间价值为出。 如果某个出行者的出行方式是私家车方式、出行目的是上班和下班回家，那么该出 行者的出行被定义为私家车通勤出行。如果某个出行者愿意为他的私家车通勤出行节约 的时间r 支付费用c ，那么该出行者的私家车通勤出行时间价值( 明t ) 可以用公式2 1 表示： 肿= 詈 ( 2 1 ) 出 2 1 3 影响因素 影响私家车通勤出行时间价值的因素主要涉及到出行者个人特性等各个方面。对于 不同的情况和研究环境，各方面的因素所产生的影响程度是不同的，出行者对私家车通 勤出行时间价值的评价是这些因素共同作用的综合反映，在此对影响出行者的私家车通 勤出行时间价值的主要因素进行深入分析。 ( 1 ) 私家车出行者的个体特性 出行者由于在收入、职业、年龄、性别等具体情况的不同，其私家车通勤出行时间 价值也不同。收入高的出行者的私家车通勤出行时间价值一般高于收入低的出行者的通 勤出行时间价值。从事职业的不同也会对私家车通勤出行时间价值产生很大的影响。国 外的研究表明，年龄也是影响私家车通勤出行时间价值的一个重要因素，但是它和收入 是同时还是独立的对私家车通勤出行时间价值起作用，还有待进一步的研究。性别也会 对私家车通勤出行时间价值产生很大的影响。一般来说，男性的私家车通勤出行时间价 值高于女性的私家车通勤出行时间价值。另外，出行者对金钱的态度也是一个重要因素。 ( 2 ) 其它因素 除了上述影响私家车通勤出行时间价值的因素外，还有出行道路交通状况、对出行 路径的熟悉情况等因素，也在一定程度上影响着出行者对私家车通勤出行时间价值的评 价。 大连理工大学硕士学位论文 2 1 4 计算方法 私家车通勤出行时间价值的研究在国外起步较早，无论是在理论分析还是在衡量方 法方面都得了一系列成果，通常是基于消费经济学原理，依据私家车出行者的通勤出行 路径选择，通过不同的出行时间、出行费用等对比关系来计算和标定。这种方法具有较 好理论基础和较强的解释能力。 出行路径选择模型认为私家车出行者在通勤出行时有多条路径可以供其选择，这些 道路在出行时间价值和出行费用等属性上不同。其中的一些路径可能出行时间更短，但 是出行费用更高；另外一些路径可能出行时间更长，但是出行费用更低。因此私家车出 行者在通勤出行时对出行路径选择的过程其实也是关于出行时间和出行费用等因素的 权衡过程，其中隐含着是否愿意为通勤时间的节约而多付费。因此可以使用出行路径选 择模型来计算私家车通勤出行时间价值。 本文建立的出行路径选择模型假设在通勤出行时有两条道路供私家车出行者选择， 一条收费道路和一条免费道路，这两条道路除了出行时间和出行费用，其它的属性都相 同。收费道路的出行时间更短，但是收取一定的出行费用。免费道路的出行时间更长， 但是不收费。根据私家车出行者在免费道路和收费道路之间的选择结果，运用非集计模 型可以计算出私家车通勤出行时间价值。 2 2 非集计模型 2 2 1理论基础 非集计模型3 5 】的研究真正兴起f i 9 世纪5 0 年代末，属于微观计量经济学的范畴。该 模型能够对个体和家庭行为进行经验性的统计分析，因而在经济学和其他社会科学中得 到广泛的应用。非集计模型描述了决策者( 个人、家庭、企业或其他的决策单位) 在不 同的可供选择方案( 如竞争性的产品、行为的过程等) 之间所做出的选择。 非集计模型的理论基础是随机效用理论，该理论认为消费者在选择时追求“效用” 最大化。效用是指消费者从消费选择中获得的愉快，或者需求得到的满足。随机效用理 论同时认为效用是一个随机变量，因此将效用函数分为分为非随机变化的部分( 固定项 函数) 和随机变化部分( 概率项函数) 。非集计模型中最重要的概念是选择集合和选择 概率。 选择集合，就是所有可供选择方案的加总，它必须具备三个性质： ( 1 ) 互斥性： 意味着选择了其中的一个方案，就不能再选择其它方案；( 2 ) 完备性：所有可供选择 的方案都必须包含在集合中；( 3 ) 有限性：选择集合中的选择方案的数量必须是有限 的。举例而言，假设某出行者到公司上班，其可供选择的交通方式仅包括乘公交车、乘 小汽车和地铁三种，此时包括这三种选择项的选择集合是完备的、有限的。而且员工选 私家车通勤出行时间价值 择了乘公交车上班的同时就不能够又乘坐小汽车，所以它又是互斥的。对于上述性质仍 有以下两点需要进一步说明。 ( 1 ) 第一和第二个性质是非限制性的。对选择方案进行恰当定义，几乎总是可以 保证选择方案是完全互斥的，并且选择方案的集合是完全的。还是上例，当出现这名出 行者乘公交车地铁站再乘地铁时( 假设到地铁站有一段距离) ，他同时选择了两种交通 方式，因而我们原先的选择集合就不再满足上述三个性质。这时，我们可以对选择项集 合进行重新界定，仅乘公交车、小汽车，乘公交车到地铁站再乘地铁、乘小汽车到地铁 站再乘地铁。此时，互斥性和完全性得到满足。 ( 2 ) 第三个性质事实上是限制性的。也就是说，无法通过对选择方案的重新定义， 来满足这一特性。这一条件是非集计模型的定义性特性，可以将非集计模型的应用领域 与回归模型的应用范围区别开来。因为回归模型其因变量多是连续的，这意味着有无限 多可能的结果。 因为决策者选择某个方案当且仅当该方案给决策者带来的效用最大，而效用又是随 机的，因此决策者在决策时选择的方案是不确定的。也就是说，决策者选择某个方案是 有概率的。决策者选择某个方案的概率是指该方案给决策者带来的效用大于其它方案给 决策者带来的效用的概率。 目前常用的非集计模型有l o g “模型、p r o b i t 模型、o r d e r e dl o g i t 模型、n e s tl o g i t 模型和m i x e dl o 出模型。 2 2 2 在交通中的运用 非集计模型被广泛的应用于交通领域。在交通问题中如果将出行者的选择行为视为 和消费者具有相类似的原理，就可以将非集计模型运用于交通问题中的选择行为。 非集计模型在交通中的运用是基于以下3 个假设的：( 1 ) 出行者是交通行为意志 决定的最基本的单位，出行者是决定何时出行、用何种方式出行、选择哪条出行路线等 决策的最小单位；( 2 ) 出行者在特定的条件下，选择其所认知到的选择方案中效用最 大的方案；( 3 ) 由于出行者获取选择方案信息的不完整性、有些影响效用的因素难以 确定的原因，因此出行者选择某个选择方案的效用是随机的。 根据上述理论，如果假设出行者聆的选择方案的集合是a 。，选择其中的方案，的效 用为u 抽，则出行者，z 从彳。中选择方案f 的条件为l 刈： u 加 u 加，f j ，j a 。( 2 2 ) 非集计模型认为效用是一个随机变量，因此将效用函数分为固定项和概率项，并假 设它们之间呈线性关系。因此，u 由可以写成公式2 3 ： 大连理工大学硕士学位论文 u 。= 吃+ 气 ( 2 3 ) 其中圪是出行者疗选择方案f 的效用函数中的固定项，是出行者刀选择方案f 的效用 函数中的概率项。 这时根据效用最大化的理论，出行者，2 选择方案f 的概率己可以写成公式2 4 ： ：pin=prob端*=j,蝴jan)f=prob吲(vin+prob(vin m a x ( v j 玎 j , y w 待六斥锄( 2 4 ) = + q ，z + g 伽) ；f 彳刀) 、7 其中，o 圪1 ，岛= 1 。 由于如下原因，有理由认为非集计模型描述交通行为合理，并且，由此得到的模型 也是合理的。 ( 1 ) 由于获取信息的非完整性，在很多时候出行者并未获得可选择方案的详细信 息。即使有时向出行者提供了正确的信息，在不同的时刻，出行者对这些信息的认知也 未必相同。因此，对于这些信息所采取的行为方式也不尽相同。 ( 2 ) 出行者的行为未必总是服从于合理性的选择原则。 ( 3 ) 选择方案的特性、出行者的经济社会属性以及其他影响因素中有些部分难以 确定，有些因素相互关系结构过于复杂或测定的数据存在误差，因此难以将这些因素列 入函数。而由于随机函数项的存在，则可以使对效用函数的描述大大简化。 2 3 出行路径选择模型 因为本文需要采用意向调查方法来获得数据，因此需要设计意向调查问卷。设计意 向调查问卷时需要确定出行路径的属性。影响私家车出行者出行路径选择的因素很多， 但是设计时不是包含越多越好。提供的信息超过被调查者的判断能力，不利于做出正确 的回答。通过对一些私家车出行者的访谈得知，私家车出行者出行时主要考虑出行时间 和出行费用这两个变量。因此，在意向调查问卷中决定使用出行时间和出行费用来描述 出行路径的状况。 同时，在出行路径选择中，本文提供给被调查者两条道路供其选择：一条免费道路 和一条收费道路。收费道路的出行时间更短，但是需要缴纳一定的费用。免费道路的出 行时间更长，但是是免费的。 根据非集计模型原理，出行者门选择收费道路的效用u 。可以用公式2 5 表示i 明： u l 。= k 。+ 毛。( 2 5 ) 其中k 。是固定项，毛。是概率项。 私家车通勤出行时间价值 出行者力选择免费道路的效用u ：。可以用公式2 6 表示： u 2 。= 。+ 9 2 。( 2 6 ) 其中圪。是固定项，占：。是概率项。 假设k 。和通过收费道路所需的出行时间t i n 和出行费用c 。呈线型关系，则可以用公 式2 7 表示k 。： 巧。= 口，l 。+ q 。 其中，口为时间系数，为费用系数。 假设。和通过免费道路所需的时间t 2 n 呈线型关系则可以用公式2 8 表示。： 。= a + 鸱。 其中，彳是免费道路的固有哑元，甜为时间系数。 因此，私家车通勤出行时间价值( 刃7 ) 可以用公式2 9 表示： 肿：里 b ( 2 7 ) ( 2 8 ) ( 2 9 ) 大连理工大学硕士学位论文 3 调查问卷设计和数据分析 3 1意向调查 3 1 1起源 意向调查起源于经济学领域，主要基于人们做选择时都追求效用最大化的假设。这 与私家车通勤出行时间价值模型建立的假设相同，因此在私家车通勤出行时间价值研究 中可以采用意向调查的方法。 在市场研究中，意向调查通常用来了解消费者对于一种新的产品或服务的接受程 度。研究人员通过事先确定