趙忞赫,程一一

（中交公路規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司,北京 100005）

0 引言

隨著經(jīng)濟(jì)水平和交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的快速發(fā)展，我國(guó)已經(jīng)形成了由多種出行方式構(gòu)成的多模式交通系統(tǒng)。一方面，由于交通系統(tǒng)具有不確定性特征，出行者難以判斷和選擇最優(yōu)的出行方式。另一方面，出行者對(duì)道路條件等信息的獲取手段和理解能力不同，且在收入和方式偏好等方面有顯著區(qū)別，出行者的方式選擇行為愈發(fā)復(fù)雜多樣。利用合理的理論探究多模式出行中內(nèi)在的選擇機(jī)理，對(duì)研究多模式交通系統(tǒng)供需平衡、提升交通規(guī)劃與管理的科學(xué)性具有重要意義。

1 出行方式選擇研究現(xiàn)狀

1.1 出行方式選擇

出行方式選擇的影響因素是交通行為領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。雋志才團(tuán)隊(duì)對(duì)出行行為理論和出行方式選擇模型進(jìn)行了深入研究，分析了個(gè)人屬性、社會(huì)環(huán)境、出行時(shí)間和出行費(fèi)用等因素與出行方式、出發(fā)時(shí)間、路徑選擇等行為特征之間的影響機(jī)理，并構(gòu)建了出行方式和路徑的聯(lián)合選擇模型，用于評(píng)價(jià)公交優(yōu)先政策對(duì)出行行為的影響[1-2]。

Logit模型是研究出行方式選擇的重要方法。陳俊勵(lì)等[3]利用巢式Logit模型（Nested Logit Model，NL模型）研究了個(gè)人屬性和出行屬性對(duì)選擇公共交通出行的影響，發(fā)現(xiàn)月票對(duì)于使用地面公交有很大的促進(jìn)作用，較遠(yuǎn)的出行距離會(huì)使地面公交在與自行車的競(jìng)爭(zhēng)中處于優(yōu)勢(shì)。陳秋香[4]基于NL模型探究了出行者職業(yè)、出行的費(fèi)用和時(shí)間等因素對(duì)于使用地面公交、私家車和校車的影響。

1.2 前景理論

近年來(lái)，前景理論（Prospect Theory）已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于出行行為研究中，可與期望效用理論相結(jié)合并互相驗(yàn)證。田麗君等[5]分別根據(jù)累積前景理論（Cumulative Prospect Theory）和效用理論，對(duì)出行方式選擇和路徑選擇的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比研究，并對(duì)模型參數(shù)進(jìn)行了敏感性分析。邢睿[6]結(jié)合累積前景理論與區(qū)間分析方法，將價(jià)值函數(shù)視為效用值，構(gòu)建了方式選擇模型，并通過(guò)實(shí)例證明了模型的準(zhǔn)確性。馬書紅等[7]用累積前景值代替效用函數(shù)，改進(jìn)了Logit出行方式選擇模型，并論證了該模型的準(zhǔn)確性。郭鴻鈞等[8]構(gòu)建了基于累積前景理論的方式選擇與路徑選擇聯(lián)合模型，預(yù)測(cè)了普通鐵路、高鐵和大巴的分擔(dān)率。

1.3 研究現(xiàn)狀總結(jié)

通過(guò)總結(jié)現(xiàn)有文獻(xiàn)可發(fā)現(xiàn)，效用理論在出行方式選擇的影響因素與預(yù)測(cè)模型的研究中應(yīng)用較為普遍，但效用理論假設(shè)出行者“完全理性”，與實(shí)際情況差異較大。累積前景理論等經(jīng)濟(jì)學(xué)理論被逐漸應(yīng)用于交通領(lǐng)域的方式選擇問(wèn)題。

2 出行方式選擇行為理論

2.1 期望效用理論

期望效用理論（Expected Utility Theory）和隨機(jī)效用理論（Random Utility Theory）是出行行為研究的重要理論基礎(chǔ)。期望效用理論以公理化的假設(shè)作為基礎(chǔ)，通過(guò)定量方法精確描述各備選方案的優(yōu)劣，描述理性決策者在不確定條件下的選擇行為。該理論假設(shè)決策者能充分掌握與全面認(rèn)知各備選方案，并能選擇吸引程度最高的方案。備選方案對(duì)決策者的吸引程度通過(guò)期望效用值表示。期望效用的表達(dá)形式如式（1）所示：

式中，Uj——出行方式j(luò)的期望效用；u(xj)——出行方式j(luò)的效用；pj——選擇出行方式j(luò)的概率。

期望效用理論中的效用體現(xiàn)了決策者對(duì)各方案結(jié)果的加權(quán)估計(jì)。在出行方式選擇領(lǐng)域，期望效用理論可被理解為：在具有不確定性的交通系統(tǒng)中，若出行者有K種備選出行方式，出行者會(huì)選擇期望效用值最大的方式，如式（2）所示：

現(xiàn)實(shí)生活中，面對(duì)具有高度不確定性的交通系統(tǒng)，決策者會(huì)受到各種復(fù)雜因素的影響，面對(duì)相同場(chǎng)景的決策結(jié)果也因人而異。在研究具有非理性特征的出行方式選擇行為時(shí)，期望效用理論方面的適用性有所欠缺。

2.2 累積前景理論

Kahneman和Tversky將心理學(xué)中決策者具有有限理性的觀點(diǎn)引入行為經(jīng)濟(jì)學(xué)領(lǐng)域，通過(guò)大量行為實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)不確定條件下的實(shí)際決策結(jié)果與基于期望效用理論的預(yù)測(cè)結(jié)果存在顯著差異，且差異呈現(xiàn)一定的規(guī)律性，以此為基礎(chǔ)提出了前景理論與累積前景理論[9-10]。

累積前景理論吸收了實(shí)驗(yàn)心理學(xué)、行為經(jīng)濟(jì)學(xué)和決策科學(xué)等學(xué)科的觀點(diǎn)。與公理性的期望效用理論相比，累積前景理論是以經(jīng)驗(yàn)的形式演繹而成的，是刻畫決策行為的描述型理論。該理論假設(shè)決策者的參考點(diǎn)會(huì)對(duì)決策結(jié)果產(chǎn)生明顯影響，并可能導(dǎo)致決策者做出非理性的決策。相對(duì)于期望效用理論，累積前景理論可以更準(zhǔn)確地反映不確定環(huán)境下的決策行為，適用于實(shí)際生活中的決策問(wèn)題。累積前景理論的主要特點(diǎn)如下：

2.2.1 參考依賴

決策者關(guān)注的不是事物自身價(jià)值，而是相對(duì)于預(yù)設(shè)的價(jià)值參考點(diǎn)的相對(duì)價(jià)值?！皡⒖键c(diǎn)”的設(shè)置對(duì)于決策結(jié)果有顯著影響，一般決策者將現(xiàn)有的價(jià)值或者期望的價(jià)值作為參考點(diǎn)，衡量自己的得與失。

2.2.2 邊際效用

基于參考依賴原則，決策行為符合邊際效用遞減規(guī)律，即決策行為離參考點(diǎn)越遠(yuǎn)，決策者對(duì)損失和收益的感知敏感度就越低。

2.2.3 風(fēng)險(xiǎn)偏好

決策者普遍是傾向于規(guī)避損失的，但同時(shí)決策行為因所處的收益或損失狀態(tài)而異。決策者在面對(duì)收益時(shí)是規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)的，而面對(duì)損失時(shí)是追求風(fēng)險(xiǎn)的。

累積前景理論框架下的出行方式選擇可分為編輯和評(píng)價(jià)兩部分，主要包括建立感知出行成本模型、確定參考點(diǎn)模型、構(gòu)建價(jià)值函數(shù)與決策權(quán)重函數(shù)、計(jì)算各出行方式的累積前景值和完成方式選擇等部分，模型框架如圖1所示。

圖1 累積前景理論模型框架

出行者按照以下步驟來(lái)選擇出行方式：

（1）根據(jù)個(gè)人屬性與時(shí)間約束，考慮出行時(shí)間和出行費(fèi)用等因素，對(duì)各方式的出行成本進(jìn)行主觀評(píng)估與感知。

（2）判斷選擇各出行方式的結(jié)果與“參考點(diǎn)”相比是“收益”或是“損失”。

（3）根據(jù)價(jià)值函數(shù)和概率權(quán)重函數(shù)，計(jì)算各個(gè)出行方式的累積前景值，選擇具有最大累積前景值的方式完成出行。

3 前景理論框架下的方式選擇模型

累積前景理論考慮了決策者的風(fēng)險(xiǎn)態(tài)度和相對(duì)收益，認(rèn)為決策者的“收益”或“損失”是通過(guò)與設(shè)定的參考點(diǎn)對(duì)比獲得的。決策者在面對(duì)收益時(shí)會(huì)體現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)規(guī)避的特征，在面對(duì)損失時(shí)則會(huì)表現(xiàn)出風(fēng)險(xiǎn)追求，并且對(duì)損失的敏感程度顯著高于收益，這與實(shí)際生活中決策者面對(duì)風(fēng)險(xiǎn)的態(tài)度較為相符。應(yīng)用累積前景理論研究出行方式選擇的過(guò)程如下：

3.1 參考點(diǎn)設(shè)置

出行者在選擇出行方式時(shí)根據(jù)參考點(diǎn)判斷出行的損失或收益。各出行方式的時(shí)間成本和費(fèi)用成本是影響方式選擇的主要因素，可根據(jù)出行成本定義參考點(diǎn)模型，如式（3）所示：

3.2 價(jià)值函數(shù)

價(jià)值函數(shù)反映了決策者對(duì)各備選方案主觀感受的價(jià)值，可以替代期望效用理論中的效用函數(shù)。價(jià)值函數(shù)描述了效用的變化，函數(shù)圖像類似于非對(duì)稱的S型，如圖2所示。

圖2 價(jià)值函數(shù)

出行者對(duì)各備選出行方式進(jìn)行編輯、評(píng)價(jià)，然后計(jì)算出各出行方式的價(jià)值。出行方式的價(jià)值函數(shù)可以定義為式（4）：

式中，Δx——方式選擇結(jié)果與參考點(diǎn)的比較，收益狀態(tài)時(shí)Δx＞0，損失狀態(tài)時(shí)Δx＜0；a——面對(duì)收益時(shí)的風(fēng)險(xiǎn)態(tài)度系數(shù)；β——面對(duì)損失時(shí)的風(fēng)險(xiǎn)態(tài)度系數(shù)；λ——損失規(guī)避系數(shù)，若λ＞1，表明出行者損失更為敏感。根據(jù)Kahneman和Tversky的研究[9-10]，當(dāng)a=β=0.88，λ=2.25時(shí)與實(shí)際情況較為接近。

3.3 概率權(quán)重函數(shù)

概率權(quán)重函數(shù)可將客觀概率轉(zhuǎn)變?yōu)闆Q策者主觀感知的權(quán)重，能反映事件的吸引力。在面對(duì)收益或損失時(shí)，出行者對(duì)于出行方式的概率權(quán)重的計(jì)算公式分別為式（5）和式（6）：

式中，P——選擇出行方式時(shí)的感知概率；γ和δ——模型參數(shù)，根據(jù)Kahneman等[9-10]的研究，其取值為：γ=0.61，δ=0.69。

3.4 累積前景值計(jì)算與方式選擇

出行者選擇出行方式j(luò)時(shí)，出行費(fèi)用的價(jià)值v(Δxj,M)即為出行費(fèi)用的累積前景值，即=v(Δxj,M)。出行時(shí)間的累積前景值可根據(jù)價(jià)值函數(shù)和權(quán)重函數(shù)π(p)獲得，如式（8）～（10）所示：

出行者根據(jù)計(jì)算得到的各方式的累積前景值，選擇所有備選方式K中累積前景值最大的方式完成出行，即滿足式（11）關(guān)系式：

4 累積前景理論適用性分析

出行方式選擇可被視為出行者在復(fù)雜交通系統(tǒng)中綜合考慮多種因素下的決策問(wèn)題。出行方式選擇的不確定性主要體現(xiàn)在出行者個(gè)體的不確定性和交通環(huán)境的不確定性。

（1）出行者個(gè)體的不確定性體現(xiàn)在由于出行者信息獲取與理解能力的局限性，無(wú)法掌握實(shí)際的交通系統(tǒng)狀況，這會(huì)影響出行者方式選擇的合理性。同時(shí)，出行者的收入、時(shí)間約束和出行目等個(gè)人因素的差異會(huì)導(dǎo)致方式選擇的不確定性，相同場(chǎng)景下不同出行者的方式選擇可能存在明顯區(qū)別。

（2）交通環(huán)境的不確定性體現(xiàn)在出行時(shí)間、出行成本等要素的隨機(jī)波動(dòng)。從宏觀的角度看，交通環(huán)境的不確定性存在一定規(guī)律性。但從微觀角度看，交通環(huán)境的不確定性會(huì)顯著影響出行者的方式選擇行為。

在實(shí)際場(chǎng)景中，出行者根據(jù)出行時(shí)間和出行費(fèi)用等因素，判斷不同決策結(jié)果可能導(dǎo)致的收益或損失，并體現(xiàn)出規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)或追求風(fēng)險(xiǎn)等不同的態(tài)度偏好，這符合累積前景理論的應(yīng)用條件。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，由于出行者自身具有有限理性的特點(diǎn)，且交通環(huán)境具有典型的不確定性特征，前景理論可以較準(zhǔn)確地描述出行決策的作用機(jī)理，在刻畫不確定條件下的出行方式選擇行為具有很強(qiáng)的適用性。在多模式交通系統(tǒng)供需平衡、交通規(guī)劃與管理的實(shí)際應(yīng)用中，利用累積前景理論分析出行方式選擇行為是具有研究?jī)r(jià)值和重要意義的。