高铁建设对旅客出行方式选择及其模型的构建

刘自强,刘思佳,刘湘钰

(湖南交通工程学院,湖南 衡阳 421001)

1 引言

随着国家经济发展与对基建的持续大力投入，高铁逐渐成为旅客出行重要的交通工具。对比高铁和汽车两种交通工具，高铁较汽车迅速省时，且前者运行以电力牵引，生态环保且安全系数高。在此背景下，本文主要对高铁的快速发展对缓解高速公路路面压力的影响程度以及不同经济发展水平的城市高铁配置的数量进行探究。一部分人会将高铁出行首选列为首选，在一定程度上能减少高速公路上汽车的驾驶数量，行驶车辆减少能缓解路面压力。乘坐高铁出行虽为旅客生活带来诸多便利，但价格比普通列车昂贵许多，由于现阶段我国经济发展不平衡，民众经济水平不同的相差巨大，旅客在出行方式的选择也有差异。选取广州、长沙、合肥三个不同经济发展水平的城市，进行数据分析，建立模型，得出所选城市高铁配置的最佳数量[1,2]。

2 高铁对缓解高速公路压力的影响程度

对比高铁和汽车两种交通工具，将影响乘客选择出行交通工具的原因划分为六种指标，分别是环保、票价、时间、舒适度、安全性、服务。再将这6个指标设置为不同的比例关系，通过层次分析法来计算各个指标的权重，并计算出其特征向量。对得到的结果进行一致性检验，通过查看平均随机一致性指标得出RI的值，根据一致性指标CI、平均随机一致性指标RI的值计算出一致性比率CR的值，再对得出的结果进行比较分析，最后得出结论[3]。

层次分析法[4]：把指标与出行方式相结合，并将其分为3个层次。将选择乘车方式设定为目标层即最上层；将影响大众选择乘车方式的因素，划分成的6种指标设为准则层即中间层；将选择出行的交通工具设为方案层即最下层。由于指标间的相对关系难以把握，运用saaty标度法[5](表1)来进行定量分析。

表1 saaty标度法

(1)模型的建立与求解:根据查阅的信息，由6种指标对交通方式选择的影响程度，结合3种层次的比较，假设环保∶票价∶时间∶舒适度∶安全性∶服务=1∶3∶4∶2∶4∶2。

根据假设的比例，得出6种指标相互之间的比例，如表2。其中cj表示第j个指标的名称(j=1，2，…6，其中j=1表示环保，j=2表示票价，j=3表示时间，j=4表示舒适度，j=5表示安全性，j=6表示服务)

表2 6种指标相互之间的比例

(2)根据假设的6种指标的比例以及查阅的相关资料，可以得出指标之间的比例关系及组合权重。计算可得组合权重如表3。

表3 组合权重

比较两组数据的组合权重，高铁被选择的几率更大。

(3)对于票价，环保，舒适度，时间，安全性，服务这6个指标，高铁和汽车也可以对每一种指标进行比较，列出成对的比较矩阵：

由以上矩阵的信息，结合Matlab软件编制程序，得出每个矩阵的特征值和特征向量，可计算出权向量，得出的结论如表4。其中ωi表示第i个指标的权向量，λj表示表示第i个指标的特征值。

表4 特征值和特征向量权向量

表5 平均随机一致性指标RI

由表5中数据可知，当n=6时，RI=1.24。

判断方法：当CR<0.1时，判断成对比较阵B具有满意的一致性，或其不一致程度是可以接受的；否则就调整为对比较阵B，直到达到满意的一致性为止。

综上述步骤可知，高铁的开通对高速公路的车辆通行压力有所缓解，且较为显著。

3 经济发展不同的城市高铁的最佳配置数量

本文选择广州、长沙、合肥作为发展水平不同的城市，城市发展的不平衡源于经济水平的差异，从而导致了不同地区人群对乘坐高铁出行的不同态度[6]。需分析影响城市发展水平的指标，并通过搜集近几年不同城市高铁配置最佳数量，通过灰色预测模型[7,8]以及限定条件，从而得出所选城市高铁配置的最佳数量。

模型的建立与求解：

根据已知数据建立广州的灰色预测模型，模型及结果如下所示：

已知:x(0)=(490,628,821,1112)

得到:x(1)=(490,1118,1939,3051)

生成均值序列：z(1)(k)=αx(1)(k)+(1-α)x(1)(k-1)k=2,3,…,n

取α=0.4:z(1)=(0,7.412000000000000e+02,1.446400000000000e+03)

建立灰微分方程：x(0)(k)+az(1)(k)=bk=2,3,4

相应的GM(1,1)模型的离散解：

还原为原始数列预测模型为：

表6 高铁配置最佳数量预测结果 座

4 结语

经过计算高铁的建设可以较大的缓减高速公路的压力，经济发展水平越高高铁配置数量越多。影响旅客出行主要有票价和收入水平、出行距离、出行目的和时间价值观念等。另外交通工具的经济性、快速性、舒适性和方便性等都会影响人们出行选择。高铁的建设及其发展，不仅缓解了普通列车的运行压力，而且对旅客出行方式产生了一定的影响，而经济发展水平是影响高铁配置数量的一个重要因素。