基于Mixed-Logit模型的交通拥挤收费下出行方式选择研究

汤昌娟

摘 要：为定量分析不同拥挤收费政策下的游客出行方式选择影响机理，选取出行费用、距离和个体收入水平作为潜变量影响因子，构建基于Mixed-Logit的出行方式分担率模型。研究结果表明：不同群体游客对于出行时间和出行费用的敏感性存在较大差异。短距离出行的游客对拥挤收费十分不敏感，依次为中距离、长距离出行的群体。同时，拥挤收费对高收入群体几乎没有影响，而收费水平越低转向公共出行方式比例越高。

关键词：拥挤收费;出行方式;Mixed-Logit模型

中图分类号：U491 文献标识码：A

0 引言

随着经济的迅猛发展，假日自驾出行已成为当前居民度假休闲的主要趋势。据统计，2019年国庆期间，佛山市自驾游客占总出行游客的78%，同比增长52%。但随之而来的交通拥堵也成为当前需要改进的重大问题，而以交通拥堵收费的形式引导游客向公共交通方式转变更是成为一大热题。对于交通拥堵收费的相关研究，国外学者已进行了相关的剖析，形成了一定的研究成果。Pigou提出拥挤收费存在固定项和变动项[1]。Xie[2]和May[3]等在此基础上对动态费率和固定费率的影响机制进行了定量分析，认为动态费率的作用成效更为显著。Kristtoffersson以高峰和平峰时刻的收费机制为研究，认为高峰时刻的费率较平峰而言应更加突出[4]。综合现有研究来看，已有研究主要集中在日常通勤过程中的交通拥挤收费，尚未对节假日游客出行进行探究。因此本文以节假日为研究对象，以出行时间、费用及距离为潜在影响因子，对交通拥挤收费政策下的游客出行方式选择进行分析。

1 研究思路与建模方法

本文拟通过对游客的出行方式选择行为进行建模，明确出行总时间、总费用以及个人收入水平在游客出行方式选择中的作用。研究拟设定不同的收费费率，通过仿真来分析收费对于不同出行距离和收入水平的游客出行方式的影响，并对不同收费政策下私人机动出行方式向公共交通方式的转化规律。本文在传统Logit模型基础上引入结构方程模型，构建基于Mixed-Logit的出行方式选择模型，对不同收费政策下的出行特性进行研究。模型表达式为：

（1）

式中，为方式选择概率;为效用函数固定项;为分布函数;为出行者;为出行方式。

2 数据获取及模型构建

论文以重庆11月份的某景点的游客作为调查对象，通过线下发放问卷的形式获取相关数据，调查包括个人基本属性和出行特性两方面基本信息。本文的研究目的是分析私人出行方式向公共出行方式的转换问题，所以将出行方式分为4大类：私人汽车、公交车、轻轨、步行。基于调查数据统计显示，由于出行链中不同出行方式间的换乘和衔接不可避免，但在公交轻轨之间进行转换的比例不到5%，故假设游客在对全天出行链进行方式选择时的备选方式为以上4类方式之一，忽略方式间转换的情况。

游客在进行出行选择时往往是基于一整天的活动和出行安排整体考虑，在计算出行费用时也是从出行链的总费用角度来进行考虑。影响出行者出行方式选择的因素很多，本文将出行者考虑最多的出行时间、出行费用和个人收入水平作为选择方案特性的3个变量。各个出行方式选择肢的效用函数具体设置为：

（2）

其中，为出行方式为i时的出行时间;为出行方式为i时的出行总费用，、、、为常数项;为出行时间系数;为出行費用系数，其中步行方式出行费用为0;为收入水平系数。

3 参数标定及检验

根据重庆市游客出行调查数据，选取蒙特卡洛对模型参数进行标定。经过试算常数项、、、在服从正态、均匀等分布时无法通过检验，因此对常数项取固定值。出行时间系数和个人收入水平系数服从正态分布和出行费用系数服从均匀分布时检验结果最佳，最终标定结果如表1所示。

由标定结果可知：出行时间系数服从正态分布且为负值，表明出行时间与效用函数之间呈负相关。时间系数的方差的t检验结果在95%置信水平上显著，说明游客个体之间的时间价值存在显著差异，游客个体之间存在显著的异质性。出行费用系数服从均匀分布且为负值，说明出行费用的增加会使得该出行方式的效用减小;费用系数的方差的t检验结果在95%置信水平上显著，说明游客个体之间在出行费用偏好方面存在显著差异。个人收入水平系数为正值说明游客收入水平的提高会使得该出行方式的效用增大。个人收入水平系数的方差的t检验结果在95%置信水平上显著，说明游客个体之间在收入水平方面存在显著差异。从标定结果看，出游时间对出行方式选择的影响更显著，说明游客对于出游舒适性要求较高，出行时间对出行方式选择的影响更大。

4 实证分析

（1）对景区周边道路假定10档收费费率，分别为0、5、10，…，45元，按照次数进行收费。将考虑拥挤费用政策下游客出行方式特性和个人属性作为影响因素，得到游客各种出行方式的选择概率。（2）以出行距离为变量，将游客按照出行距离长短划分成三个群体，得到不同距离下的游客出行方式选择差异情况。（3）以个体收入水平为变量，将游客按其收入情况划分成三个群体，得到不同收入水平游客之间的方式选择差异。

不同出行距离下的公交出行分担率存在较大差异，且在拥挤收费政策下，不同出行距离的游客的敏感性也不同。短距离出行的游客对拥挤收费政策最不敏感，长距离出行的游客对拥挤收费政策最为敏感，随着费率的不断增加，长距离出行的游客公共交通转换率由65%上升至70%左右。不同收入水平下的私人交通方式分担率存在较大差异，且在拥挤收费政策下不同收入水平的游客对费率的敏感程度不同。其中低收入人群最为敏感，依次为中等收入和高收入群体。

分担率变化情况

5 结论

收费政策对短距离出行和低收入人群的影响较小;因此对景区周边道路实行拥挤收费会使得出行距离较远的私人交通出行明显减少。其次以出行总时间和总费用为影响因子对游客出行方式选择进行分析，模型中的出行时间、出行费用两大系数分别服从正态分布和均匀分布，模型拟合程度较好，表明不同群体对于出行时间和出行费用的敏感程度存在较大差异，为游客行为进行差别化研究提供了理论依据。

参考文献：

[1]陆化普.交通规划理论研究前沿[M].北京清华大学出版社，2007.

[2]Xie LT，Olszewski P.Modelling the effects of road pricing on traffic using ERP traffic data[J].Transportation Research Part A，2011，45（06）：512-522.

[3]May AD，Milne DS.Effect of alternative road pricing systems on network performance[J].Transportation Research Part A，2000，34（05）：407-436.

[4]Kristofferson.Impacts of time-varying cordon pricing： Validation and application of mesoscopic model for Stockholm[J].Transport Policy，2013，28（06）：51-60.