基于乘客出发时间选择的轨道交通早高峰分时定价方法技术

本发明专利技术提供了一种基于乘客出发时间选择的轨道交通早高峰分时定价方法。该方法首先基于AFC数据进行弹性出行乘客识别，通过聚类算法将乘客划分为弹性出行乘客和刚性出行乘客；其次根据影响地铁用户出发时间选择的变量，构建效用函数，建立基于MNL的乘客出发时间选择模型；然后结合乘客出发时间选择模型描述乘客对票价调整的反应行为，考虑轨道交通运营方收益最大化和乘客广义出行费用最小化，引入出发时间选择效用和乘客时间价值，构建分时定价双层规划票价模型。本发明专利技术提出了符合早高峰出行特征的分时定价实施策略，拓宽了轨道交通票价制定的研究视角，为科学制定票价提供理论依据。据。据。

【技术实现步骤摘要】
基于乘客出发时间选择的轨道交通早高峰分时定价方法


[0001]本专利技术涉及城市轨道交通领域，尤其涉及一种基于乘客出发时间选择的轨道交通早高峰分时定价方法。

技术介绍

[0002]出行特征研究方面，现有技术对出行者分类主要以交通调查数据为基础，缺乏客观性，分类指标多为出行目的、年龄、职业等主观属性，存在假设不合理等不足；其次，乘客在出发时间选择上的弹性尚未有严格的数学定义。
[0003]出发时间选择行为研究方面，现有技术多集中于出行方式的选择，在轨道交通乘客出发时间选择行为方面的研究并不多。此外，现有技术中的关键影响因素多基于SP和RP等调查数据，但调查问卷容易出现自我报告错误，或真实行为与问卷填写不符等问题，客观性不强。
[0004]票价策略研究方面，国内现有技术对于轨道交通系统分时定价策略的研究中，并未区分乘客类型制定针对性的票价策略；此外，由于城市发展的差异性，票价政策需要以城市出行者特征为基础进行制定。

技术实现思路

[0005]为解决上述技术问题，本专利技术基于AFC(自动售检票系统)数据构建相对科学的乘客分类指标，提出一种弹性出行乘客的识别方法，定义乘客的出行“弹性”；将乘客类型作为关键影响因素引入乘客出发时间效用函数，构建基于MNL的乘客出发时间选择模型，解决模型客观性不强的问题，丰富城市轨道交通乘客出发时间选择行为研究；以乘客出发时间选择行为为视角，结合乘客时间价值，构建城市轨道交通早高峰分时定价双层规划模型，针对弹性和刚性乘客分别制定差异化票价策略。具体采用如下技术方案：
[0006]一种基于乘客出发时间选择的轨道交通早高峰分时定价方法，该方法包括如下步骤：
[0007](1)基于AFC数据进行弹性出行乘客识别，首先进行数据清洗，然后根据首次出发时间波动系数、出行距离波动系数、周出行天数波动系数作为判断指标，通过聚类算法将乘客划分为弹性出行乘客和刚性出行乘客；
[0008](2)建立基于MNL的乘客出发时间选择模型
[0009]根据影响地铁用户出发时间选择的变量，构建效用函数表达式如下所示：
[0010][0011]各符号定义如下：
[0012]V
kn
：乘客k选择第n个时段出发的效用值，其中n＝1，2，3，...，18；β
TFS
：与首次出发时间标准差对应的待标定参数；β
TT
：与旅行时间对应的待标定参数；β
SDE
：与早到时间量对应的待标定参数；β
SDL
：与晚到时间量对应的待标定参数；β
FD
：与日均出行次数对应的待标定参数；β
FW
：与周出行天数对应的待标定参数；β
FWS
：与周出行天数标准差对应的待标定参数；β
ω
：与出行乘客类型对应的待标定参数；β
P
：与客票费用对应的待标定参数；TFS：一个月出行记录的首次出发时间标准差；TT：一段时间出行的旅行时间平均值；SDE：可提前到达时间量；SDL：可延迟到达时间量；FD：一个月出行记录的日均出行次数；FW：一个月出行记录的周出行天数；FWS：一个月出行记录的周出行天数标准差；ω：乘客所属类型；P：客票费用；v
kn
：扰动项；
[0013]乘客k选择备选方案n的概率表示为：
[0014][0015]式中，为所有选择项的平均出行效用；
[0016](3)构建基于出发时间选择的双层规划分时定价模型
[0017](3.1)构建上层模型目标函数及约束条件
[0018][0019]式中，C
l
表示客流相关的运营成本函数；f
n
表示第n个可选出发时段区间o
‑
d内的列车发车数量；C
l
·
f
n
是轨道交通线路1在n时段从区间o
‑
d内的总运营成本，为需求函数，为价格函数和为运营成本函数；
[0020](3.1.1)计算需求函数
[0021][0022]式中，P
kn
对应的是乘客k选择备选方案n的概率，为所有选择项的平均出行效用，θ为反映乘客对地铁路网的熟悉程度的参数，θ＞0，公式表达了对扰动项v
n
的概率空间的期望需求；
[0023](3.1.2)计算价格函数
[0024][0025]式中，PR
od
表示现行客票价格；票价变量是票价变化率；
[0026](3.1.3)轨道交通运营成本函数
[0027][0028]式中，表示不同类型乘客在第n个可选时段上区间o
‑
d内的数量；k
l
为轨道交
通线路l的人均运营成本；
[0029]综上，上层模型目标函数表示为：
[0030][0031]约束条件1：刚性出行乘客通勤优惠票价约束：
[0032][0033]约束条件2：票价上下限约束：
[0034][0035]约束条件3：非负约束：
[0036][0037](3.2)构建下层模型目标函数及约束条件
[0038]下层目标函数表示为：
[0039][0040]式中为旅行时间费用F
TT
，早到成本F
AE
，晚到成本F
AL
，拥挤费用以及票价
[0041](3.2.1)旅行时间费用
[0042]出行者选择第n个时段出行的时间价值公式表示为：
[0043][0044]计算不同时段各类型乘客的时间价值，计算公式如下：
[0045][0046]式中，表示第n个时段第i类乘客所占比例，共有I类乘客；VOTT
kn
表示第n个时段乘客时间价值；VOTT
in
表示第n个时段第i类乘客的时间价值；表示第i类乘客第n个时段区间o
‑
d内的旅行时间。
[0047][0048]不同类别出行者选择第n个时段出行产生的旅行时间费用表示为：
[0049][0050](3.2.2)早到及迟到成本
[0051]若出行者提前到达目的地，将会产生早到成本F
AE
，其中，表示第
i类乘客第n个时段区间o
‑
d内的早到成本：
[0052][0053]若出行者延迟到达目的地，将会产生迟到成本F
AL
，其中，第i类乘客第n个时段区间o
‑
d内的晚到成本：
[0054][0055]式中，θ
e
和θ
l
分别表示出行者早到和晚到的时间惩罚因子；
[0056](3.2.3)车内拥挤费用
[0057]当客流大于即将达到拥挤状态时可容纳乘客数量Z时，产生拥挤费用，拥挤敏感性表示为：
[0058][0059]式中，μ和γ是待标定的拥本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于乘客出发时间选择的轨道交通早高峰分时定价方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：(1)基于AFC数据进行弹性出行乘客识别，首先进行数据清洗，然后根据首次出发时间波动系数、出行距离波动系数、周出行天数波动系数作为判断指标，通过聚类算法将乘客划分为弹性出行乘客和刚性出行乘客；(2)建立基于MNL的乘客出发时间选择模型根据影响地铁用户出发时间选择的变量，构建效用函数表达式如下所示：各符号定义如下：V
kn
：乘客k选择第n个时段出发的效用值，其中n＝1，2，3，...，18；β
TFS
：与首次出发时间标准差对应的待标定参数；β
TT
：与旅行时间对应的待标定参数；β
SDE
：与早到时间量对应的待标定参数；β
SDL
：与晚到时间量对应的待标定参数；β
FD
：与日均出行次数对应的待标定参数；β
FW
：与周出行天数对应的待标定参数；β
FWS
：与周出行天数标准差对应的待标定参数；β
ω
：与出行乘客类型对应的待标定参数；β
P
：与客票费用对应的待标定参数；TFS：一个月出行记录的首次出发时间标准差；TT：一段时间出行的旅行时间平均值；SDE：可提前到达时间量；SDL：可延迟到达时间量；FD：一个月出行记录的日均出行次数；FW：一个月出行记录的周出行天数；FWS：一个月出行记录的周出行天数标准差；ω：乘客所属类型；P：客票费用；v
kn
：扰动项；乘客k选择备选方案n的概率表示为：式中，为所有选择项的平均出行效用；(3)构建基于出发时间选择的双层规划分时定价模型(3.1)构建上层模型目标函数及约束条件式中，C
l
表示客流相关的运营成本函数；f
n
表示第n个可选出发时段区间o
‑
d内的列车发车数量；C
l
·
f
n
是轨道交通线路1在n时段从区间o
‑
d内的总运营成本，为需求函数，为价格函数和为运营成本函数；(3.1.1)计算需求函数(3.1.1)计算需求函数
式中，P
kn
对应的是乘客k选择备选方案n的概率，为所有选择项的平均出行效用，θ为反映乘客对地铁路网的熟悉程度的参数，θ＞0，公式表达了对扰动项v
n
的概率空间的期望需求；(3.1.2)计算价格函数价格函数式中，PR
od
表示现行客票价格；票价变量是票价变化率；(3.1.3)轨道交通运营成本函数(3.1.3)轨道交通运营成本函数式中，表示不同类型乘客在第n个可选时段上区间o
‑
d内的数量；k
l
为轨道交通线路l的人均运营成本；综上，上层模型目标函数表示为：约束条件1：刚性出行乘客通勤优惠票价约束：约束条件2：票价上下限约束：约束条件3：非负约束：(3.2)构建下层模型目标函数及约束条件下层目标函数表示为：式中为旅行时间费用F
TT
，早到成本F
AE
，晚到成本F
AL
，拥挤费用以及票价(3.2.1)旅行时间费用出行者选择第n个时段出行的时间价值公式表示为：计算不同时段各...

【专利技术属性】
技术研发人员：周慧娟，刘念念，
申请(专利权)人：北方工业大学，
类型：发明
国别省市：