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题目:有限理性交通行为的建模与分析

关键词:有限理性; 交通行为; 实验经济学; 用户均衡; 满意准则; 认知能力; 异质性; 公交系统; 发车频率

  摘要


本文从行为学角度,研究有限理性交通行为。基于西蒙有限理性理论框架,通过考虑出行用户的有限理性决策行为,对交通行为进行建模与分析,目的是进一步丰富交通行为基础理论,加深人们对交通行为的理解,为交通管理实践提供科学依据。本文主要做了以下四个方面的创新工作:

首先,我们开展了路径选择行为的实验研究。通过分析实验数据验证出行者是完全理性的,还是有限理性的?并对比了三种交通管理政策(不收费,收取拥挤费,可交易的电子通行券策略)对路径选择行为的影响。实验结果表明,人的决策行为是有限理性的;当实施拥挤收费政策后,达到系统最优的效果并不明显;当采取可交易电子通行券策略时,出现了明显的悖论现象。

其次,基于西蒙满意准则的框架,研究了有限理性用户均衡流量分配问题。通过引入满意水平的概念,对该问题建立模型。基于该模型,通过考虑出行者具有一致的路径偏好排序和异质的满意水平,分析了有限理性用户均衡模型的一些性质,得到了有限理性用户均衡态存在的条件,当给定满足一定条件的满意水平值后,还设计了求解算法来求解流量分布结果。算例验证了理论推导结果的正确性。

再次,考虑人们认知能力有限性,基于随机最优反应均衡模型的框架,引入有限理性度的参数,建立了路径选择模型,讨论了有限理性度与路径均衡选择人数的关系,给出了有限理性程度的动态变化模型,并将模型扩展至异质用户的情形。

最后,研究了有限理性与公交乘车行为。首先建立了基于个人出行成本的公交系统均衡乘车模型,然后分析了包含有限理性用户的公交系统混合交通行为。通过考虑乘客候车时间成本、乘车时间成本、换乘时间成本和车内拥挤成本,对包含两条线路(一条为一票直达线路,一条为支线干线线路)的公交系统建立出行选择均衡模型,并基于乘客个人出行成本的分析,得到了固定需求下用户均衡时两条线路选择人数和系统最优时两线路的最优发车频率,还在弹性需求情形下比较了系统最优和公交公司垄断情形两种不同政策所导致的均衡出行人数、公交票价、发车频率、公司利润和社会净收益等指标,算例结果验证了理论分析。然后,基于该两条线路的公交系统,考虑两类用户,一类完全理性,一类有限理性,讨论两类用户同时存在的混合交通行为,分析有限理性用户存在对公交系统出行的影响,并设计更为实际的公交系统运行制度,比如发车频率等。