劉兵，袁伯龍

（重慶交通大學(xué)交通運(yùn)輸學(xué)院，重慶400074）

基于移動(dòng)客戶端的輕軌新型購票方案

劉兵，袁伯龍

（重慶交通大學(xué)交通運(yùn)輸學(xué)院，重慶400074）

該文主要提出了移動(dòng)客戶端購票方式，應(yīng)用統(tǒng)計(jì)學(xué)中的概率論方法對(duì)車內(nèi)擁擠情況進(jìn)行分析并建立了車內(nèi)擁擠評(píng)價(jià)體系。通過調(diào)查重慶市居民出行情況，模擬了乘客使用移動(dòng)客戶端購買電子票券的全過程。在博弈論票價(jià)模型的基礎(chǔ)上，建立了符合產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的積分兌換模型。根據(jù)出行人群的不同屬性，利用定性分析方法，提出了以出行時(shí)間最短、出行最舒適、費(fèi)用成本最低為選擇宗旨的多種私人定制式的出行方案，并建立了出行方式最優(yōu)選擇體系。結(jié)合對(duì)重慶市居民出行的實(shí)際調(diào)查，進(jìn)一步完善了車票訂價(jià)體系，并根據(jù)調(diào)查情況鞏固了統(tǒng)計(jì)學(xué)概率論方法建立的擁堵系數(shù)評(píng)價(jià)體系的可實(shí)施性。

新型購票方式；出行選擇體系；擁擠評(píng)價(jià)體系；積分兌換體系；博弈論

0 引言

本文擬提出車廂內(nèi)擁擠評(píng)價(jià)體系，為乘客提供了一個(gè)實(shí)時(shí)掌握輕軌運(yùn)行情況和車內(nèi)擁擠情況的平臺(tái)。乘客可根據(jù)該系統(tǒng)中的擁擠指數(shù)的預(yù)測(cè)，規(guī)劃新的出行方案。該體系除了反映公共交通系統(tǒng)的服務(wù)水平外，還有積分打折優(yōu)惠車票的功能，降低了推行該系統(tǒng)運(yùn)行的程度和提高了用戶使用的滿意度，打破了付費(fèi)再進(jìn)站的傳統(tǒng)模式。本文旨在提出一個(gè)高效、快捷、方便的新型公共交通的購票方式，以此創(chuàng)造一個(gè)性價(jià)比更高的交通出行，并能帶來經(jīng)濟(jì)價(jià)值[1]。

1 整體構(gòu)想及模型的建立

目前軌道交通購票方式主要由AFE（自動(dòng)檢票系統(tǒng)）和TVM（自動(dòng)售票機(jī)）組成，完成了乘客購票、檢票進(jìn)站和出站的過程[2]。針對(duì)目前軌道交通現(xiàn)采用的購票方式所存在的問題，從乘客乘車的便捷性和運(yùn)營方的利益最大化的角度出發(fā)，該文設(shè)計(jì)了新的購票方案。

該購票系統(tǒng)由三大部分組成：移動(dòng)設(shè)備上的購票客戶端手機(jī)軟件、帶有二維碼掃描識(shí)別功能的進(jìn)出站閘機(jī)以及后臺(tái)管理系統(tǒng)。整個(gè)系統(tǒng)產(chǎn)生和使用的票碼、乘客進(jìn)出站情況等數(shù)據(jù)保存在中心數(shù)據(jù)庫。其中，客戶端軟件和閘機(jī)是該票務(wù)系統(tǒng)的兩類終端，后臺(tái)管理系統(tǒng)是該票務(wù)系統(tǒng)的核心。整個(gè)產(chǎn)品所能實(shí)現(xiàn)的功能包括簡(jiǎn)化當(dāng)前購票方式和提供合理的出行方案、建立車內(nèi)擁擠的評(píng)價(jià)體系、構(gòu)建新型的票價(jià)優(yōu)惠方案。產(chǎn)品設(shè)計(jì)的主要理念是通過手機(jī)新型的軟件與當(dāng)前輕軌購票系統(tǒng)相融合，在不影響當(dāng)前購票系統(tǒng)的前提下，乘客通過手機(jī)軟件實(shí)現(xiàn)掃碼進(jìn)站、掃碼出站、線上支付、綜合了解站點(diǎn)及其車內(nèi)的實(shí)時(shí)環(huán)境等基本功能，為乘客提供更好的出行服務(wù)。

圖1 系統(tǒng)工作流程圖

1.1 選擇體系的建立

選擇體系由五個(gè)部分組成（見表1），車內(nèi)擁擠指數(shù)和即將在下一站點(diǎn)下車的人數(shù)的統(tǒng)計(jì)來源于后面的評(píng)價(jià)體系；而列車到站的時(shí)間可以通過手機(jī)終端app與地鐵運(yùn)營系統(tǒng)下的線路中央服務(wù)器之間建立數(shù)據(jù)交換獲得；已經(jīng)進(jìn)入某一站點(diǎn)的人數(shù)可以通過手機(jī)app與車站計(jì)算機(jī)系統(tǒng)之間建立數(shù)據(jù)交換獲得并實(shí)時(shí)更新。

表1 選擇體系結(jié)構(gòu)

假設(shè)車內(nèi)的擁擠指數(shù)是ω，即將從下一站下車的人數(shù)為n1，已經(jīng)進(jìn)入站點(diǎn)的人數(shù)為n2，以及列車設(shè)計(jì)的容量為k，那么用于車內(nèi)擁擠的綜合評(píng)價(jià)的數(shù)學(xué)模型為：

其中b為車內(nèi)擁擠綜合評(píng)價(jià)的指標(biāo)，當(dāng)b越接近于1，表明乘客從該站上車以后，預(yù)計(jì)車內(nèi)的擁擠情況會(huì)越嚴(yán)重；越小于1，表明乘客上車過后預(yù)計(jì)車內(nèi)環(huán)境越好。

從交通心理學(xué)的角度出發(fā)，根據(jù)乘客的出行目的、性格、等待時(shí)間的不同，乘客只要在進(jìn)站之前從手機(jī)軟件上獲得這幾個(gè)數(shù)據(jù)之后，就可以綜合判斷是否換乘其他公共交通工具。根據(jù)上述信息，模擬乘客選擇時(shí)的思維流程圖如圖2所示。

圖2 選擇模擬流程圖

1.2 積分兌換模型的建立

軌道交通運(yùn)營者的客票收入模型如下所示[3]：

其中，Q：城市客運(yùn)系統(tǒng)的總流量；

RbRr：軌道交通運(yùn)營者與常規(guī)公交運(yùn)營者的客票收入；

QrQb：軌道交通的流量與常規(guī)公交的流量；

PrPb：軌道交通票價(jià)與常規(guī)公交票價(jià)。

軌道交通和常規(guī)公交的運(yùn)營者是互相競(jìng)爭(zhēng)的兩個(gè)寡頭，他們可以根據(jù)對(duì)方的票價(jià)來調(diào)整自己的票價(jià)，屬于伯特蘭納什均衡博弈。

軌道交通運(yùn)營者在自己的能力范圍內(nèi)追求自己客票收入最大化即：

其中，Qbm為常規(guī)公交所能承受的最大流量，Pbm為政府對(duì)常規(guī)公交最大限價(jià)。令Qbm/Q=ξb，ξb為常規(guī)公交在城市客運(yùn)系統(tǒng)中的最大分擔(dān)率，解式如下所示：

根據(jù)上式，可以得出Pr為Pm的隱函數(shù)，即Pr=fr(Pb)，此為軌道交通運(yùn)營者對(duì)常規(guī)公交運(yùn)營者的反應(yīng)函數(shù)。同理，常規(guī)公交營運(yùn)者在自己的能力范圍內(nèi)追求自己客票收入最大化即：

其中，Qbm為常規(guī)公交所能承受的最大流量，Pbm為政府對(duì)常規(guī)公交最大限價(jià)。令Qbm/Q=ξb，ξb為常規(guī)公交在城市客運(yùn)系統(tǒng)中的最大分擔(dān)率，解式如下所示：

根據(jù)公式（6），可以得到Pb是Pr的隱函數(shù)，即Pb=fb(Pr)，此為常規(guī)公交運(yùn)營者對(duì)軌道交通運(yùn)營者的反應(yīng)函數(shù)。

此博弈論的納什均衡解為軌道交通與常規(guī)公交的反應(yīng)函數(shù)的交點(diǎn)[4]，即：

將數(shù)據(jù)帶入公式求解最低點(diǎn)票價(jià)。

為促進(jìn)產(chǎn)品使用者能夠?yàn)閾矶孪禂?shù)評(píng)定提供實(shí)時(shí)有效的數(shù)據(jù)，產(chǎn)品增加積分兌換模塊，以積分對(duì)應(yīng)折扣的形式，實(shí)現(xiàn)車票優(yōu)惠[5]。

積分?jǐn)?shù)量與使用者參與車內(nèi)擁擠評(píng)價(jià)問卷調(diào)查的頻率相一致，定最佳票價(jià)為折扣的最大值，確定當(dāng)折扣最大時(shí)所對(duì)應(yīng)的評(píng)價(jià)次數(shù)N。根據(jù)客戶實(shí)際參與評(píng)價(jià)次數(shù)n與N的比例關(guān)系映射到票價(jià)中，實(shí)現(xiàn)票價(jià)打折的效果[6]。即：

N：當(dāng)折扣達(dá)到最大時(shí)使用者應(yīng)當(dāng)參與評(píng)價(jià)車內(nèi)擁擠情況的次數(shù)；

n:該客戶實(shí)際參與車內(nèi)擁擠評(píng)價(jià)的次數(shù)。

1.3 擁擠評(píng)價(jià)體系的建立

建立擁擠指數(shù)的評(píng)價(jià)體系采用的是概率統(tǒng)計(jì)方法[7]，一是為了避免手機(jī)軟件的接受度，不能保證全部乘客都會(huì)使用或者能夠使用該手機(jī)軟件；二是為了防止乘客的惡意搗亂，或者評(píng)價(jià)的隨意性，與車內(nèi)的真實(shí)情況不符。該評(píng)價(jià)體系包含兩個(gè)部分的內(nèi)容：第一個(gè)部分就是車內(nèi)擁擠情況的反應(yīng)；第二部分是統(tǒng)計(jì)在下一站點(diǎn)的下車人數(shù)。

列車內(nèi)擁擠情況主要通過用戶使用手機(jī)軟件對(duì)當(dāng)時(shí)車輛內(nèi)部的擁擠情況進(jìn)行打分體現(xiàn)，內(nèi)容如表2所示。

表2 車內(nèi)擁擠情況分類

應(yīng)用統(tǒng)計(jì)學(xué)中的概率論統(tǒng)計(jì)方法對(duì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，即可獲得實(shí)時(shí)車內(nèi)擁擠情況。

若車廂內(nèi)有n個(gè)人使用該軟件，且對(duì)當(dāng)時(shí)車內(nèi)擁擠情況進(jìn)行了評(píng)分。設(shè)每個(gè)人的評(píng)分為mi，則當(dāng)時(shí)車廂內(nèi)部的整體擁擠情況為

?的值越大，就表明從即將到達(dá)某站點(diǎn)之前的列車出現(xiàn)擁擠的可能性越大，且擁擠的程度也越嚴(yán)重。

在這個(gè)評(píng)價(jià)體系的指標(biāo)中乘客除了對(duì)車內(nèi)擁擠情況打分以外，還需要確定自己下站的站點(diǎn)，或者選擇是否在下一站下車，便于系統(tǒng)進(jìn)行綜合擁堵情況指標(biāo)的測(cè)定。

2 系統(tǒng)運(yùn)行效率分析

2.1 運(yùn)用當(dāng)前系統(tǒng)乘客花費(fèi)時(shí)間

當(dāng)前乘客乘坐輕軌的延誤時(shí)間主要由購票時(shí)間、安檢時(shí)間、進(jìn)站檢票時(shí)間和固定等待列車進(jìn)站這幾部分組成[7]。其中購票時(shí)間又分為自助售票機(jī)和人工購票兩種方式。則乘客在輕軌站點(diǎn)花費(fèi)的總的時(shí)間，可表示為：

其中t1,j表示購票時(shí)間（j=1,2；j=1表示采用自助售票機(jī)進(jìn)行購票，j=2表示乘客采用人工購票的方式），t2表示乘客過安檢的時(shí)間，t3表示進(jìn)站檢票的時(shí)間，t4表示固定等待時(shí)間。

乘客購票的方式有人工購票和自助服務(wù)機(jī)，根據(jù)調(diào)查了解，每一個(gè)輕軌站點(diǎn)的自助購票機(jī)都存在無法正常工作的情況，無論是在高峰期還是在平峰期，都有乘客去人工服務(wù)臺(tái)購買輕軌票[8]。因此在計(jì)算乘客購票的時(shí)間時(shí)，可以根據(jù)其所占各自的比重單獨(dú)計(jì)算。即乘客在購票過程中所花費(fèi)的平均時(shí)間為：

其中t1表示乘客購票過程中的平均時(shí)間，α1,α2分別表示去人工服務(wù)臺(tái)購票占購票總體的百分比和采用公交卡直接進(jìn)站的占乘客總體的百分比，t0表示利用公交卡進(jìn)站的購票時(shí)間，則可取為t0=0。根據(jù)對(duì)重慶市的幾個(gè)輕軌站點(diǎn)的觀測(cè)數(shù)據(jù)經(jīng)整理（如圖2所示）可得：α1=0.27,α2=0.6。

圖3 調(diào)查數(shù)據(jù)整理的結(jié)果

對(duì)重慶市輕軌站點(diǎn)的自助購票機(jī)的服務(wù)時(shí)間與人工服務(wù)臺(tái)的購票時(shí)間進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，結(jié)果見表3和表4。由表可知乘客采用自助售票機(jī)的購票所花費(fèi)的時(shí)間在15～35s范圍內(nèi)，采用人工服務(wù)臺(tái)購票的服務(wù)時(shí)間大致分布在10～25s范圍內(nèi)，由于采用自助售票機(jī)和人工服務(wù)臺(tái)進(jìn)行購票的服務(wù)時(shí)間長(zhǎng)短因個(gè)體而異，其波動(dòng)較大，因此可按其各自的權(quán)重求其平均服務(wù)率。

表3 采用自助購票的服務(wù)時(shí)間統(tǒng)計(jì)

表4 去人工服務(wù)臺(tái)購票的服務(wù)時(shí)間統(tǒng)計(jì)

乘客過安檢的速度主要由安檢設(shè)備的運(yùn)行效率決定，其為固定延誤。根據(jù)調(diào)查結(jié)果可知（以每6人為間隔），乘客過安檢所花費(fèi)的時(shí)間主要分布在15～25s范圍內(nèi)。則乘客通過當(dāng)前輕軌購票系統(tǒng)所花費(fèi)的總的時(shí)間為：

2.2 采用新的系統(tǒng)之后乘客花費(fèi)的時(shí)間計(jì)算

采用新的輕軌出行方案之后乘客在進(jìn)站過程的時(shí)間組成主要有安檢過程消耗時(shí)間和進(jìn)站掃碼過程的時(shí)間以及乘客進(jìn)站后的固定等待時(shí)間組成，則其花費(fèi)的總時(shí)間可表示為：

乘客安檢過程所消耗的時(shí)間包括排隊(duì)時(shí)間和安檢系統(tǒng)的服務(wù)時(shí)間，由于安檢服務(wù)時(shí)間由安檢服務(wù)系統(tǒng)決定，屬于固定延誤，而排隊(duì)過程所花費(fèi)的時(shí)間又與隊(duì)長(zhǎng)有關(guān)，其排隊(duì)長(zhǎng)度又由使用該手機(jī)軟件的用戶和原來購票方式的乘客共同組成[9]。根據(jù)樣本總體為500的抽樣調(diào)查發(fā)現(xiàn)愿意使用該手機(jī)軟件完成出行的人數(shù)占采用輕軌方式出行人數(shù)總體的41.94%。由于使用該手機(jī)軟件的乘客可直接參與安檢排隊(duì)過程，則會(huì)給原來沒有采用此方案的排隊(duì)長(zhǎng)度增加一個(gè)附加壓力，使其乘客的排隊(duì)時(shí)間增長(zhǎng)[10]。則在該過程中所花費(fèi)的時(shí)間可表達(dá)為：

當(dāng)前二維碼的普遍使用以及技術(shù)的成熟，其掃碼識(shí)別的速度很快，因此在計(jì)算其檢票進(jìn)站過程中的時(shí)間忽略其排隊(duì)時(shí)間。將其近似為采用單程票或者公交檢票進(jìn)站時(shí)間的2倍進(jìn)行計(jì)算，即t'3=2t3。

則乘客采用新型出行方案之后，其花費(fèi)的總的時(shí)間為：

其系統(tǒng)效率變化可用兩種不同的方式所花費(fèi)時(shí)間的差值進(jìn)行表示，即：

由此可知在采用新的輕軌出行方案之后，乘客在輕軌站點(diǎn)的延誤時(shí)間可縮減△T=9.17s。

3 結(jié)語

該文提出的購票方式能夠在多方面為居民提供便利，應(yīng)用統(tǒng)計(jì)學(xué)、博弈論等知識(shí)將便民策略模型化。產(chǎn)品獨(dú)創(chuàng)性體現(xiàn)在對(duì)居民購票方式和提供最適出行方式的設(shè)想，完善了公共交通的個(gè)性化設(shè)置。

現(xiàn)階段產(chǎn)品在車內(nèi)擁堵系數(shù)及評(píng)價(jià)體系方面已有大體輪廓，但在積分兌換制度上還有待完善，特別是對(duì)積分上限額度的求解還需尋求解決方法。產(chǎn)品可發(fā)展空間較大，可聯(lián)合各大公共交通方式，網(wǎng)絡(luò)一體化管理下更有利于城市交通管理及規(guī)劃，其次當(dāng)中可加入融資板塊，實(shí)現(xiàn)更高效的社會(huì)資源配置。

[1]吳友寶，徐建閩.二維碼和電子支付在地鐵票務(wù)系統(tǒng)的應(yīng)用研究[J].電子世界，2016（4）:157-160.

[2]韓雪松.二維碼車票在地鐵AFC系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[A]// IT、網(wǎng)絡(luò)、信息技術(shù)、電子、儀器儀表創(chuàng)新學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C].天津：天津市電子學(xué)會(huì)，2015:4.

[3]劉浩，陸濤，林麗，等.基于移動(dòng)設(shè)備的地鐵二維碼票務(wù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].中國科技信息，2015（7）:81-84.

[4]彭博，蔣陽升.城市軌道交通車站擁擠踩踏預(yù)警技術(shù)探討[J].公路交通科技，2016（7）:108-113.

[5]王俊龍.城市軌道交通票價(jià)定價(jià)策略及模型研究[D].蘭州：蘭州交通大學(xué)，2014.

[6]閆禹百.地鐵客流監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].北京：北京建筑大學(xué)，2013.

[7]鐘銳楠.地鐵互聯(lián)網(wǎng)售票研究方案[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2016（12）:19-20.

[8]王倩.城市軌道交通定價(jià)模型研究[D].北京：北京交通大學(xué)，2008.

[9]吳錦標(biāo)，劉再明，尹小玲，等.基于排隊(duì)論的一個(gè)物流模型[J].系統(tǒng)工程理論與實(shí)踐，2009（9）:78-83.

[10]蔡文婧，葛連升.基于排隊(duì)論的銀行業(yè)務(wù)窗口設(shè)置優(yōu)化[J].山東大學(xué)學(xué)報(bào)：工學(xué)版，2013（3）:23-29.

責(zé)任編輯：孫蘇，李紅

A New Ticket-buying Mode for Light Rail Based on Mobile Client

s：This paper mainly proposes a ticket-buying way on mobile client,applies the probability theory in statistics to analyze the in-carriage crowding condition and establishes an in-carriage crowding evaluation system.Additionally,based on investigations on the travel condition of Chongqing residents,the entire process of a passenger buying electronic tickets on mobile client is simulated.Based on the game theory-based fare model,an accumulated points model consistent with product structure is established.With qualitative analysis method and travelers'properties,various customized travel plans are made varied in goals like shortest time consumption,most comfortable travel and lowest cost,with the optimal selection system of travel mode established.Combined with the survey of Chongqing dwellers'travel reality,the ticket-booking system is further improved and the feasibility of the crowding coefficient estimation system established with the probability theory method id statistics is further reinforced.

a new means to buy tickets;selection system of traffic;crowding evaluation system;accumulated points exchange system;game theory

U213.2

A

1671-9107（2017）04-0026-04

10.3969／j.issn.1671-9107.2017.04.026

2017-02-09

劉兵（1997-），男，重慶人，本科，研究方向?yàn)榻煌üこ獭?/p>