CN106570265A - 城市大运量轨道交通与接驳方式间换乘惩罚系数测定方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种城市大运量轨道交通与接驳方式之间换乘惩罚系数测定方法，根据城市大运量轨道交通的接驳方式类型和换乘方向，划分大运量轨道交通与接驳方式之间的换乘类型；根据大运量轨道交通出行者的接驳方式选择机理，建立接驳方式选择模型和接驳出行效用函数，定义大运量轨道交通与接驳方式之间换乘惩罚系数的计算公式；设计大运量轨道交通出行者出行调查表，辅以基于网络地图的出行路径查询和出行信息提取方法，获取出行者属性信息、实际被选择和潜在可选择的接驳方式的出行时间与出行费用等出行信息，进而标定接驳出行效用函数中解释变量的参数、计算换乘惩罚系数。本发明用于量化接驳换乘惩罚阻抗，提高出行效用建模的准确性。

Description

城市大运量轨道交通与接驳方式间换乘惩罚系数测定方法

技术领域

本发明一种城市大运量轨道交通与接驳方式之间换乘惩罚系数测定方法，属于城市交通规划与设计的技术领域。

背景技术

出于推进TOD发展模式的考虑，国内许多城市已规划建设或运营了地铁等城市大运量轨道交通系统作为城市交通系统中的骨干交通服务主体。为了提高与小汽车交通的竞争力、提供门到门的出行服务，城市大运量轨道交通系统需要接驳交通系统服务大运量轨道交通出行的末端出行，具体为，从出行起点至大运量轨道交通站点的接入端的接驳出行以及从大运量轨道交通站点至出行终点的接出端的接驳出行。而大运量轨道交通与接驳交通之间的换乘成为大运量轨道交通出行的关键节点，也代表了大运量轨道交通客流的主要阻抗之一。已有研究表明在出行效用中换乘阻抗可以用两部分内容来表征。其一是出行时间，主要是指换乘等车时间和换乘步行时间；其二是独立于换乘时间的换乘惩罚，它表征了出行者对出行换乘的不方便性所感知到的额外阻抗。

由于换乘惩罚是抽象阻抗，其值不能被直接估算，故已有研究均构建和标定出行方式选择或路径选择模型，并将换乘惩罚表示为等价车内时间，但少有研究建立城市大运量轨道交通接入端和接出端的接驳方式选择模型以测定接驳换乘惩罚系数；且已有研究多采用情景假设和意愿调查方法，难以反映真实条件下的出行者对换乘惩罚阻抗的感知。

发明内容

技术问题：本发明提供了一种城市大运量轨道交通与接驳方式之间换乘惩罚系数测定方法，用于量化接驳换乘惩罚阻抗，提高出行效用建模的准确性。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种城市大运量轨道交通与接驳方式之间换乘惩罚系数测定方法,该测定方法包括如下步骤：

第一步：根据城市大运量轨道交通的接驳方式类型和换乘方向，划分城市大运量轨道交通与接驳方式之间的换乘类型；

第二步：根据大运量轨道交通出行者的接驳方式选择机理，建立大运量轨道交通接入端和接出端的接驳方式选择模型和接驳出行效用函数，定义大运量轨道交通与接驳方式之间换乘惩罚系数的计算公式；

第三步：设计大运量轨道交通出行者出行调查表，辅以基于网络地图的出行路径查询和出行信息提取方法，获取出行者属性信息、实际被选择和潜在可选择的接驳方式的出行时间与出行费用等出行信息；

第四步：标定接驳出行效用函数中解释变量的参数并计算换乘惩罚系数。

在所述的第一步中，根据城市大运量轨道交通的接驳方式类型和换乘方向划分大运量轨道交通与接驳方式之间的换乘类型，城市大运量轨道交通接入端的接驳方式集合包括有轨电车、公共汽车、出租车、小汽车、自行车等五类方式，接出端的接驳方式集合也包括有轨电车、公共汽车、出租车、小汽车、自行车等五类方式，所以定义有轨电车-大运量轨道交通、公共汽车-大运量轨道交通、出租车-大运量轨道交通、小汽车-大运量轨道交通、自行车-大运量轨道交通、大运量轨道交通-有轨电车、大运量轨道交通-公共汽车、大运量轨道交通-出租车、大运量轨道交通-小汽车、大运量轨道交通-自行车等十个换乘类型和相应的接驳换乘惩罚系数。

在所述的第二步中，大运量轨道交通接入端或接出端的接驳方式选择模型定义如下。

对于出行起点或终点是家的情况，出行者可以使用公共交通或者私人交通工具到达或离开轨道交通站点，即可选接驳方式集合包含所有方式：

j∈J＝{有轨电车，公共汽车，出租车，步行，小汽车，自行车}。

对于出行起点或终点不是家的情况，出行者仅可乘坐公共交通到达或离开轨道交通站点，即可选接驳方式集合包含公共交通和步行：

j∈J＝{有轨电车，公共汽车，出租车，步行}。

式中p_i(j)表示出行者i选择接驳方式j的概率；J中除了使用有轨电车、公共汽车、出租车、小汽车、自行车等交通工具的接驳出行，将步行作为基本的接驳方式之一；|J|表示集合J的元素个数；V_i(j)表示出行者选择接驳方式j的效用函数，其定义为：

式中x表示接驳方式属性变量，包括换乘虚拟变量x_1,j(无量纲)、步行时间x_2,j(单位为min)、等车时间x_3,j(单位为min)、车内时间x_4,j(单位为min)、出行费用x_5,j(单位为元)、换乘步行时间x_6,j(单位为min)等六个变量；β表示接驳方式属性变量的待估参数；

根据接驳出行效用函数中出行属性变量及其待估参数的定义，大运量轨道交通与接驳方式之间接驳换乘惩罚系数TP的计算公式定义为换乘虚拟变量待估参数与车内时间待估参数之比，也即：

在所述的第三步中，为了获取出行者属性信息、实际被选择和潜在可选择的接驳方式的出行时间与出行费用等出行信息，设计大运量轨道交通出行者出行调查表如下：

城市大运量轨道交通出行者出行调查表

根据城市大运量轨道交通出行者出行调查所获取的出行起点、上车站点、下车站点、出行终点的经纬度信息和接入端和接出端的接驳方式、接驳线路、上下车站点等信息，利用网络地图的出行路径规划功能和iMacros软件，批量查询和提取大运量轨道交通接入端和接出端的出行路径信息：接入端(接出端)出行路径长度、从出行起点(有轨电车或公共汽车下车站点)到有轨电车或公共汽车上车站点(出行终点)的步行时间、接入端(接出端)使用有轨电车或公共汽车的车内时间、从有轨电车或公共汽车下车站点(大运量轨道下车站点)到大运量轨道上车站点(有轨电车或公共汽车上车站点)的换乘步行时间；假设乘坐有轨电车或者公共汽车的等车时间是发车间隔的幂函数，根据现场实测数据标定幂函数的参数并用于等车时间的计算。

在所述的第四步中，根据第三步所确定的接驳出行效用函数中解释变量取值，运用NLOGIT软件估计解释变量参数取值并计算换乘惩罚系数。

有益效果：本发明所述的一种城市大运量轨道交通与接驳方式之间换乘惩罚系数测定方法，与现有技术相比，本发明是通过建立城市大运量轨道交通接入端和接出端的接驳方式选择模型和每个选择肢的效用函数，利用模型估计结果量化城市大运量轨道交通与接驳方式之间的接驳换乘惩罚阻抗；此外，本发明设计城市大运量轨道交通出行者出行调查表和出行路径信息提取方法，以获取真实情况下的出行者实际接驳方式和出行路径，进而测定接驳换乘惩罚阻抗。本发明成果可以为城市交通或城市公共交通系统规划设计、城市交通发展政策制定等过程中出行需求分析、出行效用建模提供关键的理论支撑，具有十分广阔的应用前景。

附图说明

图1为本发明的测定方法的流程框图。

具体实施方式

下面结合图1对本发明的技术方案作进一步详细说明。

如图1所示，本发明的一种城市大运量轨道交通与接驳方式之间换乘惩罚系数测定方法，包括如下步骤：

第一步：根据城市大运量轨道交通的接驳方式类型和换乘方向，划分城市大运量轨道交通与接驳方式之间的换乘类型。

在该步骤中，根据城市大运量轨道交通的接驳方式类型和换乘方向划分城市大运量轨道交通与接驳方式之间的换乘类型，城市大运量轨道交通接入端的接驳方式集合包括有轨电车、公共汽车、出租车、小汽车、自行车等五类方式，接出端的接驳方式集合也包括有轨电车、公共汽车、出租车、小汽车、自行车等五类方式，所以定义有轨电车-大运量轨道交通、公共汽车-大运量轨道交通、出租车-大运量轨道交通、小汽车-大运量轨道交通、自行车-大运量轨道交通、大运量轨道交通-有轨电车、大运量轨道交通-公共汽车、大运量轨道交通-出租车、大运量轨道交通-小汽车、大运量轨道交通-自行车等十个换乘类型和相应的换乘惩罚系数。

第二步：根据大运量轨道交通出行者的接驳方式选择机理，建立大运量轨道交通接入端和接出端的接驳方式选择模型和接驳出行效用函数，定义大运量轨道交通系统与接驳方式之间换乘惩罚系数的计算公式。

在该步骤中，大运量轨道交通接入端或接出端的接驳方式选择模型，根据不同的出行起终点定义如下。

对于出行起点或终点是家的情况，出行者可以使用公共交通或者私人交通工具到达或离开轨道交通站点，即可选接驳方式集合包含所有方式：

j∈J＝{有轨电车，公共汽车，出租车，步行，小汽车，自行车}。

对于出行起点或终点不是家的情况，出行者仅可乘坐公共交通到达或离开轨道交通站点，即可选接驳方式集合包含公共交通和步行：

j∈J＝{有轨电车，公共汽车，出租车，步行}。

式中p_i(j)表示出行者i选择接驳方式j的概率；J中除了使用有轨电车、公共汽车、出租车、小汽车、自行车等交通工具的接驳出行，将步行作为基本的接驳方式之一；|J|表示集合J的元素个数；V_i(j)表示出行者选择接驳方式j的效用函数。

为了计算总的换乘惩罚系数，将出行者选择接驳方式j的效用函数定义为：

式中x表示接驳方式属性变量，包括换乘虚拟变量x_1,j(无量纲)、步行时间x_2,j(单位为min)、等车时间x_3,j(单位为min)、车内时间x_4,j(单位为min)、出行费用x_5,j(单位为元)、换乘步行时间x_6,j(单位为min)等六个变量；对于有轨电车、公共汽车、出租车、小汽车、自行车等接驳方式，x_1,j＝1，对于步行方式，x_1,j＝0；β⁰表示接驳方式属性变量的待估参数。

由于出行者使用不同接驳方式所产生的出行时间和费用存在差异，因此分别定义各接驳方式的效用函数如下：

根据接驳出行效用函数中接驳方式属性变量及其待估参数的定义，大运量轨道交通与接驳方式之间总的换乘惩罚系数TP⁰的计算公式定义为换乘虚拟变量待估参数与车内时间待估参数之比。根据大运量轨道交通接入端接驳方式选择模型估计结果，也即效用函数参数估计结果，则五类接入端的换乘惩罚系数为：

根据大运量轨道交通接出端接驳方式选择模型估计结果，也即效用函数参数估计结果，则五类接出端的换乘惩罚系数为：

为了计算不同目标人群(如男性出行者)的换乘惩罚系数，考虑出行者的属性变量，将出行者选择接驳方式j的效用函数定义为：

式中x表示接驳方式属性变量；β表示接驳方式属性变量的待估参数；z_i,n表示出行者属性变量，具体为男性出行者虚拟变量z_i,1、出行者年龄组虚拟变量z_i,2、通勤出行者虚拟变量z_i,3、高峰时段出行者虚拟变量z_i,4等四个虚拟变量；γ_n,j表示出行者属性变量的待估参数。

定义各接驳方式的效用函数如下：

V_i(j＝有轨电车)＝β_1,jx_1,j+β_2,jx_2,j+β_3,jx_3,j+β_4,jx_4,j+β_5,jx_5,j+β_6,jx_6,j+γ_n,jz_i,n，

V_i(j＝公共汽车)＝β_1,jx_1,j+β_2,jx_2,j+β_3,jx_3,j+β_4,jx_4,j+β_5,jx_5,j+β_6,jx_6,j+γ_n,jz_i,n，

V_i(j＝出租车)＝β_1,jx_1,j+β_4,jx_4,j+β_5,jx_5,j+γ_n,jz_i,n，

V_i(j＝步行)＝β_1,jx_1,j+β_2,jx_2,j+γ_n,jz_i,n，

V_i(j＝小汽车)＝β_1,jx_1,j+β_4,jx_4,j+β_5,jx_5,j+γ_n,jz_i,n，

V_i(j＝自行车)＝β_1,jx_1,j+β_4,jx_4,j+γ_n,jz_i,n。

根据接驳出行效用函数中接驳方式属性变量、出行者属性变量及其待估参数的定义，不同出行者人群的换乘惩罚系数TP的计算公式定义如下。

对于接入端换乘类型：

对于接出端换乘类型：

第三步：设计大运量轨道交通出行者出行调查表，辅以基于网络地图的出行路径查询和出行信息提取方法，获取出行者属性信息、实际被选择和潜在可选择的接驳方式的出行时间与出行费用等出行信息；

在该步骤中，为了获取出行者属性信息、实际被选择和潜在可选择的接驳方式的出行时间与出行费用等出行信息，设计大运量轨道交通出行者出行调查表如下：

城市大运量轨道交通出行者出行调查表

根据上述城市大运量轨道交通出行者出行调查所获取的接驳出行信息和出行者属性信息，获得出行者属性变量的取值；并利用网络地图的出行路径规划功能和iMacros信息查询和提取软件，批量查询和提取大运量轨道交通接入端和接出端的出行路径信息，并计算效用函数中接驳方式属性变量的取值。具体信息提取和变量取值计算方法如下：

(1)根据调查表中调查时间、题1、题2、题3的答案，得到出行者属性变量z_i,1、z_i,2、z_i,3、z_i,4的取值；

(2)根据题4、题5、题6、题10、题14的答案，得到可选接驳方式集合J；

(3)若题8b有答案，则可得有轨电车、公共汽车或出租车的出行费用x_5,j；

(4)根据题7、题8、题8a、题9的答案，利用网络地图的出行路径规划功能和iMacros信息查询和提取软件，批量查询和提取大运量轨道交通接入端的出行路径信息，同时计算相关的接驳方式属性变量的取值：

(i)查询和提取接入端机动车出行时间t_c，则x_4,j＝t_c，j＝小汽车或出租车；

(ii)查询和提取接入端机动车出行距离L_c，则对于j＝小汽车，x_5,j＝c_cL_c，c_c为小汽车单位出行距离的出行费用；对于j＝出租车， 为出租车起步价，c_t为超过出租车起步公里数的单位公里价格，为向上取整符号，为出租车起步公里数；

(iii)查询和提取接入端步行时间t_w，则x_2,j＝t_w，j＝步行；

(iv)查询和提取接入端步行距离L_w，则对于j＝自行车，v_b为自行车平均车速；

(v)查询和提取从出行起点到有轨电车或公共汽车上车站点的步行时间t_tw，则x_2,j＝t_tw，j＝有轨电车或公共汽车；

(vi)查询和提取接入端有轨电车或公共汽车出行的车内时间t_ti，则x_4,j＝t_ti，j＝有轨电车或公共汽车；

(vii)查询和提取从有轨电车或公共汽车下车站点到大运量轨道交通上车站点的换乘步行时间t_tt，则x_6,j＝t_tt，j＝有轨电车或公共汽车；

(5)根据题11、题12、题12a、题13的答案，利用网络地图的出行路径规划功能和iMacros信息查询和提取软件，批量查询和提取大运量轨道交通接出端的出行路径信息，同时计算相关的接驳方式属性变量的取值：

(i)查询和提取接出端机动车出行时间t_c，则x_4,j＝t_c，j＝小汽车或出租车；

(ii)查询和提取接出端机动车出行距离L_c，则对于j＝小汽车，x_5,j＝c_cL_c，c_c为小汽车单位出行距离的出行费用；对于j＝出租车， 为出租车起步价，c_t为超过出租车起步公里数的单位公里价格，为向上取整符号，为出租车起步公里数；

(iii)查询和提取接出端步行时间t_w，则x_2,j＝t_w，j＝步行；

(iv)查询和提取接出端步行距离L_w，则j＝自行车，v_b为自行车平均车速；

(v)查询和提取从轨道交通下车站点到有轨电车或公共汽车上车站点的换乘步行时间t_tt，则x_6,j＝t_tt，j＝有轨电车或公共汽车；

(vi)查询和提取接出端有轨电车或公共汽车出行的车内时间t_ti，则x_4,j＝t_ti，j＝有轨电车或公共汽车；

(vii)查询和提取从有轨电车或公共汽车下车站点到出行终点的步行时间t_tw，则x_2,j＝t_tw，j＝有轨电车或公共汽车；

(6)根据有轨电车或公共汽车线路发车间隔H，假设乘坐有轨电车或者公共汽车的等车时间是发车间隔的幂函数，即x_3,j＝a+bH^c，j＝有轨电车或公共汽车，根据现场实测数据标定幂函数的参数并用于等车时间的计算；

(7)各城市有轨电车或公共汽车的票价多采用单一票价，故根据题8b的答案，可得有轨电车或公共汽车的出行费用x_5,j。

第四步：标定接驳出行效用函数中解释变量的参数并计算换乘惩罚系数。

在该步骤中，根据第三步所确定的接驳出行效用函数中解释变量名称和取值建立输入数据文件，运用NLOGIT软件的CLOGIT命令估计解释变量参数取值并计算换乘惩罚系数。

Claims (5)

1.一种城市大运量轨道交通与接驳方式之间换乘惩罚系数测定方法,其特征在于，该测定方法包括如下步骤：

第一步：根据城市大运量轨道交通的接驳方式类型和换乘方向，划分大运量轨道交通与接驳方式之间的换乘类型；

第二步：根据大运量轨道交通出行者的接驳方式选择机理，建立大运量轨道交通接入端和接出端的接驳方式选择模型和接驳出行效用函数，定义大运量轨道交通与接驳方式之间换乘惩罚系数的计算公式；

第三步：设计大运量轨道交通出行者出行调查表，辅以基于网络地图的出行路径查询和出行信息提取方法，获取出行者属性信息、实际被选择和潜在可选择的接驳方式的出行时间与出行费用等出行信息；

第四步：标定接驳出行效用函数中解释变量的参数并计算接驳换乘惩罚系数。

2.根据权利要求1所述的一种城市大运量轨道交通与接驳方式之间换乘惩罚系数测定方法，其特征在于，在所述的第一步中，根据城市大运量轨道交通的接驳方式类型和换乘方向划分大运量轨道交通与接驳方式之间的换乘类型，城市大运量轨道交通接入端的接驳方式集合包括有轨电车、公共汽车、出租车、小汽车、自行车等五类方式，接出端的接驳方式集合也包括有轨电车、公共汽车、出租车、小汽车、自行车等五类方式，所以定义有轨电车-大运量轨道交通、公共汽车-大运量轨道交通、出租车-大运量轨道交通、小汽车-大运量轨道交通、自行车-大运量轨道交通、大运量轨道交通-有轨电车、大运量轨道交通-公共汽车、大运量轨道交通-出租车、大运量轨道交通-小汽车、大运量轨道交通-自行车等十个换乘类型和相应的接驳换乘惩罚系数。

3.根据权利要求1所述的一种城市大运量轨道交通与接驳方式之间换乘惩罚系数测定方法，其特征在于，在所述的第二步中，大运量轨道交通接入端或接出端的接驳方式选择模型定义如下。

对于出行起点或终点是家的情况，出行者可以使用公共交通或者私人交通工具到达或离开轨道交通站点，即可选接驳方式集合包含所有方式：

j∈J＝{有轨电车，公共汽车，出租车，步行，小汽车，自行车}。

对于出行起点或终点不是家的情况，出行者仅可乘坐公共交通到达或离开轨道交通站点，即可选接驳方式集合包含公共交通和步行：

j∈J＝{有轨电车，公共汽车，出租车，步行}。

式中p_i(j)表示出行者i选择接驳方式j的概率；J中除了使用有轨电车、公共汽车、出租车、小汽车、自行车等交通工具的接驳出行，将步行作为基本的接驳方式之一；|J|表示集合J的元素个数；V_i(j)表示出行者选择接驳方式j的效用函数，其定义为：

$V_i\left(j\right)={\mathrm{\β}}^{T}x={\left(\begin{array}{c}{\mathrm{\β}}_{1,j}\\ \begin{array}{c}.\\ .\\ .\end{array}\\ {\mathrm{\β}}_{6,j}\end{array}\right)}^T\left(\begin{array}{c}{x}_{1,j}\\ \begin{array}{c}.\\ .\\ .\end{array}\\ x_{6,j}\end{array}\right)$

式中x表示接驳方式属性变量，包括换乘虚拟变量x_1,j(无量纲)、步行时间x_2,j(单位为min)、等车时间x_3,j(单位为min)、车内时间x_4,j(单位为min)、出行费用x_5,j(单位为元)、换乘步行时间x_6,j(单位为min)等六个变量；β表示接驳方式属性变量的待估参数；

根据接驳出行效用函数中出行属性变量及其待估参数的定义，大运量轨道交通与接驳方式之间接驳换乘惩罚系数TP的计算公式定义为换乘虚拟变量待估参数与车内时间待估参数之比，也即：

$TP=\frac{{\mathrm{\β}}_{1,j}}{{\mathrm{\β}}_{4,j}}$

4.根据权利要求1所述的一种城市大运量轨道交通与接驳方式之间换乘惩罚系数测定方法，其特征在于，在所述的第三步中，为了获取出行者属性信息、实际被选择和潜在可选择的接驳方式的出行时间与出行费用等出行信息，设计大运量轨道交通出行者出行调查表如下：

城市大运量轨道交通出行者出行调查表

调查日期：调查时间：问卷编号：调查地点：调查员：

根据城市大运量轨道交通出行者出行调查所获取的出行起点、上车站点、下车站点、出行终点的经纬度信息和接入端和接出端的接驳方式、接驳线路、上下车站点等信息，利用网络地图的出行路径规划功能和iMacros软件，批量查询和提取大运量轨道交通接入端和接出端的出行路径信息：接入端(接出端)出行路径长度、从出行起点(有轨电车或公共汽车下车站点)到有轨电车或公共汽车上车站点(出行终点)的步行时间、接入端(接出端)使用有轨电车或公共汽车的车内时间、从有轨电车或公共汽车下车站点(大运量轨道下车站点)到大运量轨道上车站点(有轨电车或公共汽车上车站点)的换乘步行时间；假设乘坐有轨电车或者公共汽车的等车时间是发车间隔的幂函数，根据现场实测数据标定幂函数的参数并用于等车时间的计算。

5.根据权利要求1所述的一种城市大运量轨道交通与接驳方式之间换乘惩罚系数测定方法，其特征在于，在所述的第四步中，根据第三步所确定的接驳出行效用函数中解释变量取值，运用NLOGIT软件估计解释变量参数取值并计算换乘惩罚系数。