大规模个性化公交定制研究

徐 扬 戴丛蔚 罗 晶 邢竹天

（北京大学 信息管理系，北京 100871）

大规模个性化公交定制研究

徐 扬 戴丛蔚 罗 晶 邢竹天

（北京大学 信息管理系，北京 100871）

大规模个性化定制公交的规划与运行能够有效缓解城市交通拥堵，提高乘客满意度，是传统公交出行方式的一种重要而有效的补充。以大规模个性化定制模型为基础，从市场需求出发建构不同的公交线路规划模型，并进行效益分析。

大规模个性化定制；公共交通；路线规划

在我国城市化进程中，交通拥堵成为制约城市发展和阻碍人们幸福感提升的重要因素。随着社会发展的加速，不同人群之间协作深度和广度的加大，人们的交通需求日益增长。不少地方已经将治堵的重点转移到发展公共交通上。一方面，需要提高规模效应降低成本，例如一辆公交车上的数十名乘客共同承担了能源消耗与尾气排放、人力资源、道路使用权、车辆损耗等成本，每人每单位里程的平均出行成本远低于私家车出行。另一方面，个性化的出行需求导致单位成本上升，例如出租车服务基本上能够满足客户在时间、路线、舒适度等方面的个性化需求，同时其成本和费用也数十倍于公交出行。如何在公共出行的效率和效果之间取得最优权衡是本文研究的重点。

一、大规模个性化公交定制分析

大规模个性化定制(Mass Customization, MC)是当今十分热门的一种新型生产/服务模式，力图以大规模生产的低成本去实现客户个性化的高需求[1]。以流水线、机械制造和自动化等技术为代表的工业文明极大地提升了人类的生产力水平，以其高效率、低成本的方式大量生产无差异的产品/服务，大规模生产(MP, Mass Production)模式应运而生[2]。对于相应的产品/服务，MP模式提高了产量、降低了成本、缩短了市场效应时间、减少了不确定性，极大地满足了大量客户的功能性物质文化需要。与此同时，MP模式无视消费者个性化需求的差异，难以适应当今市场的多样性生态系统[3]。如果回归前工业化时代的“量体裁衣”式的个性化生产/服务方式，虽然能够满足客户的个性化需要，但产能水平较低，在市场竞争中的价格和产量上的劣势较为明显，不具备可持续性的竞争优势[4]。MC旨在为消费者提供充分多样化的产品和服务，并确保消费者都能以一个相对低廉的价格获得他/她所需要的特定产品/服务，这两者的平衡正是MC的核心内容。

具体到交通出行，从用户个性化需求的角度看，私家车出行是首选，可以为用户提供完全的定制化服务，满足用户在出行时间和路线选择等方面的个性化需求。而从成本的角度看，公共交通最具优势，通过大规模生产的工业化模式，极大地拉低了平均成本，从能源、经济、拥堵、环境污染等方面，都体现出了相对于私家车出行的成本优势。当然，公共交通在满足客户个性化需求方面所体现出来的弱点也是显而易见的，例如出行时间和出行线路的限制较大[5]。为此，本文尝试以乘客的需求和偏好数据为依据，构建大规模个性化定制公交模型。

相对于普通公交，MC公交主要优势体现在如下三个方面：

第一，良好的乘坐体验

普通公交的乘客数量是随机的，因此车厢内时而拥挤，时而有空座，作为一名远途乘客，空位出现的不确定性有可能增加焦躁情绪。此外，由于每站上下乘客人数随机，因而停车时间也不固定，增加了客户出行时间的不确定性。

MC公交车采取预定模式，对乘客人数可以实现精准控制，从而既可以选择保证“一人一座”，也可以选择保证“站n站后必有座”（适当搭载站立客户可以降低运营成本，同时通过精准控制，保证对于站立乘客，在汽车行驶n站后的某个指定位置必然出现空位）模式。通过减少出行时的不确定性，增加乘客的乘坐意愿。显然，MC公交还可以从根本上解决普通公交中的“让座纠纷”。

第二，基于个性化需求设计线路

普通公交的线路设计一般是由公交公司和交通管理部门主导，其基本目标是覆盖所在地区的所有区域，使得随机出现的乘客能够方便地到达希望目的地。这种自顶向下的线路设计方法更多的是从整体出发，很难顾及客户的个性化需求。

MC公交的线路设置是基于客户个性化需求的，面向有规律、可预期出行的乘客群体。在实践中，任何客流量较大的两个区域之间都可以配备MC公交，尤其适用于是上班族在居住区和工作区的交通往来。

第三，乘客与公交公司的双向选择

对于普通公交，乘客一般需要根据公交线路的时间调整自己工作和生活的时间安排，或者乘客需要多次换乘，导致不必要的时间损失等。

MC公交通过与客户的交互确定公交的线路和时间，即产品设计（一条线路可以看作是一款公交公司提供的出行服务产品）与客户需求进行不断的双向信息流动，使得市场能够更好的自我调节，达到帕累托最优。

二、公交MC建模

(一)模型假设

MC公交的定位人群为出行需求有规律且该规律可以被获取的乘客，即从A区出发前往B区，其中，A区有若干个站点可供选择，每一个站点只允许上车，不允许下车，而B区有若干个站点可供选择，每一个站点只允许下车，不允许上车。同时，不妨对MC公交路线规划模型做下述假设。

假设1.公交开设于道路规则的城市，即任意两个站点间能且只能通过南北或东西走向的双向道路连接，且每个站点都处于十字路口。

假设2.公交车的容量足够大。在实践中，可多辆车同时发车以解决单辆车运力不足的问题。

假设3.乘客对效用不同的公交路线有不同的支付意愿。

假设4.到站停车、乘客上下车等所耗费的时间忽略不计。

表1. 模型变量和常量及其符号

MC公交规划模型通过差别定价策略，使得定价恰为消费者可接受的最高支付意愿。在大规模个性化定制的上下文中，MC公交线路规划的目标函数是实现公交公司利润的最大化，其中利润等于收益与成本的差值。

为了方便讨论，用表1中的符号表示模型中的关键变量和常数，其中常数如油价等，是根据普通公交车油耗数据进行的近似估计。

(二)模型构建

一条路径可以由它所经过的起始点和终点的顺序排列的向量表示，即

实现MC公交模型的利润最大化，即求解问题

(三)不同时间观点的支付意愿建模

乘客对MC公交规划模型所提供服务的支付意愿是利润求解模型的基础，不同的消费者需求对应不同的支付意愿函数。本模型重点探讨时间参数对于支付意愿的影响。

每位乘客对自己的上下车时间存在一个理想的构想和与之对应的理想价格。该理想时间是理论上乘车需要花的最短时间，而理想价格是理论上乘客愿意支付的最高价格，因此影响支付意愿的因素是其上下车时间和理想时间之间的差异：当实际上下车时间与其理想上下车时间存在差异时，乘客支付意愿都会降低，两者的偏离程度越高，则支付意愿与理想价格差值也越大。特别地，当下车时间晚于某阈值，如上班时间，则支付意愿为0。

除了上述乘客群体，还有一类主流乘客群体的时间安排相对自由，对于上下车的具体时刻没有特别要求，而从出发地到达目的地所需时长为关键参数。对于该特征群体而言，实际时间与理想时间的偏离程度对其支付意愿影响较大，即偏离程度越大，支付意愿偏离理想价格的程度也就越大。

综上，MC公交规划重点关注两类公交出行方式：一种称之为“时刻敏感型”，即上下车的时刻是影响他们支付意愿的关键因素；另一种称之为“时长敏感型”，即其支付意愿主要取决于起点到终点所需时间跨度。两种子模型描述如下：

对于“时长敏感型”子模型，乘客乘车时间越长，其支付意愿越小，因此可以将支付意愿写成与每名乘客乘车时间反相关的线性函数：

(四)实证分析

实证案例选取我国某地作为研究对象，选取了

A区的5个出行需求点和B区的6个目的地，并通过卫星地图获得该11个站点的坐标需求量的真实数据可通过对当地的详细调研得到，而由于该数据的获取非研究重点，故采取计算机随机数函数生成，并不影响对模型效果的检验。将这些数据列于表2，进而基于MC模型对该区域进行公交线路规划。

依据基于“时刻敏感型”和“时长敏感型”两种计算模型，分别测试得到了两种优化路径，即

“时刻敏感型”最优路径规划方案：

“时长敏感型”最优路径规划方案：

其中，“时刻敏感型”模型还需要计算出“时间”参数。案例以固定间隔取值，将发车时间设定在早上8点整到9点整，间隔值取0.1小时，得到的最佳发车时间是8:48。

两种方案均使得公交公司获得正利润，从而验证了模型的有效性。

三、结 论

通过对MC公交模型的讨论与分析，发现其作为一种同时面向出行需求和成本的新型公共交通方式，能够优化经济效益和社会效益。在实践中，公交线路规划可能需要考虑更多方面的因素，因此模型尚有较大的改进空间。

[1]Zhang M, Zhao X, Qi Y.The E ff ects of Organizational Flatness, Coordination, and Product Modularity on Mass Customization Capability [J].International Journal of Production Economics, 2014, 158: 145-155.

[2]Hu SJ.Evolving Paradigms of Manufacturing:From Mass Production to Mass Customization and Personalization [C].Procedia CIRP, 2013, 7:3-8.

[3]徐扬.基于大规模个性化策略的信息服务模式研究[J].情报理论与实践, 2015(4).

[4]Pillera FT, Blazekb P.Core Capabilities of Sustainable Mass Customization [A].In Felfernig A., Hotz L., Bagley C.Tiihonen J.(eds) Knowledge-Based Configuration[M].Burlington: Morgan Kaufmann, 2014, 107-120.

[5]卢小林, 张娴, 愈洁, 邹难.灵活型定制公交系统综合评价方法研究[J].公路交通科技, 2015(5).

F273

A

1003-1154(2016)01-0067-03

10.3969/j.issn.1003-1154.2016.01.022

国家社会科学基金项目（13CTQ022）.