趙忞赫,程一一

（中交公路規(guī)劃設(shè)計院有限公司,北京 100005）

0 引言

隨著經(jīng)濟水平和交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的快速發(fā)展，我國已經(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)在的選擇機理，對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。雋志才團隊對出行行為理論和出行方式選擇模型進(jìn)行了深入研究，分析了個人屬性、社會環(huán)境、出行時間和出行費用等因素與出行方式、出發(fā)時間、路徑選擇等行為特征之間的影響機理，并構(gòu)建了出行方式和路徑的聯(lián)合選擇模型，用于評價公交優(yōu)先政策對出行行為的影響[1-2]。

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

1.2 前景理論

近年來，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，對出行方式選擇和路徑選擇的結(jié)果進(jìn)行對比研究，并對模型參數(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，將價值函數(shù)視為效用值，構(gòu)建了方式選擇模型，并通過實例證明了模型的準(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”，與實際情況差異較大。累積前景理論等經(jīng)濟學(xué)理論被逐漸應(yīng)用于交通領(lǐng)域的方式選擇問題。

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。備選方案對決策者的吸引程度通過期望效用值表示。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)了決策者對各方案結(jié)果的加權(quán)估計。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，出行者會選擇期望效用值最大的方式，如式（2）所示：

現(xiàn)實生活中，面對具有高度不確定性的交通系統(tǒng)，決策者會受到各種復(fù)雜因素的影響，面對相同場景的決策結(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，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引入行為經(jīng)濟學(xué)領(lǐng)域，通過大量行為實驗，發(fā)現(xiàn)不確定條件下的實際決策結(jié)果與基于期望效用理論的預(yù)測結(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驗心理學(xué)、行為經(jīng)濟學(xué)和決策科學(xué)等學(xué)科的觀點。與公理性的期望效用理論相比，累積前景理論是以經(jīng)驗的形式演繹而成的，是刻畫決策行為的描述型理論。該理論假設(shè)決策者的參考點會對決策結(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，適用于實際生活中的決策問題。累積前景理論的主要特點如下：

2.2.1 參考依賴

決策者關(guān)注的不是事物自身價值，而是相對于預(yù)設(shè)的價值參考點的相對價值?！皡⒖键c”的設(shè)置對于決策結(jié)果有顯著影響，一般決策者將現(xiàn)有的價值或者期望的價值作為參考點，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越遠(yuǎn)，決策者對損失和收益的感知敏感度就越低。

2.2.3 風(fēng)險偏好

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

累積前景理論框架下的出行方式選擇可分為編輯和評價兩部分，主要包括建立感知出行成本模型、確定參考點模型、構(gòu)建價值函數(shù)與決策權(quán)重函數(shù)、計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選擇出行方式：

（1）根據(jù)個人屬性與時間約束，考慮出行時間和出行費用等因素，對各方式的出行成本進(jìn)行主觀評估與感知。

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

（3）根據(jù)價值函數(shù)和概率權(quán)重函數(shù)，計算各個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)險態(tài)度和相對收益，認(rèn)為決策者的“收益”或“損失”是通過與設(shè)定的參考點對比獲得的。決策者在面對收益時會體現(xiàn)風(fēng)險規(guī)避的特征，在面對損失時則會表現(xiàn)出風(fēng)險追求，并且對損失的敏感程度顯著高于收益，這與實際生活中決策者面對風(fēng)險的態(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程如下：

3.1 參考點設(shè)置

出行者在選擇出行方式時根據(jù)參考點判斷出行的損失或收益。各出行方式的時間成本和費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模型，如式（3）所示：

3.2 價值函數(shù)

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

圖2 價值函數(shù)

出行者對各備選出行方式進(jìn)行編輯、評價，然后計算出各出行方式的價值。出行方式的價值函數(shù)可以定義為式（4）：

式中，Δx——方式選擇結(jié)果與參考點的比較，收益狀態(tài)時Δx＞0，損失狀態(tài)時Δx＜0；a——面對收益時的風(fēng)險態(tài)度系數(shù)；β——面對損失時的風(fēng)險態(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時與實際情況較為接近。

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。在面對收益或損失時，出行者對于出行方式的概率權(quán)重的計算公式分別為式（5）和式（6）：

式中，P——選擇出行方式時的感知概率；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 累積前景值計算與方式選擇

出行者選擇出行方式j(luò)時，出行費用的價值v(Δxj,M)即為出行費用的累積前景值，即=v(Δxj,M)。出行時間的累積前景值可根據(jù)價值函數(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題。出行方式選擇的不確定性主要體現(xiàn)在出行者個體的不確定性和交通環(huán)境的不確定性。

（1）出行者個體的不確定性體現(xiàn)在由于出行者信息獲取與理解能力的局限性，無法掌握實際的交通系統(tǒng)狀況，這會影響出行者方式選擇的合理性。同時，出行者的收入、時間約束和出行目等個人因素的差異會導(dǎo)致方式選擇的不確定性，相同場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)在出行時間、出行成本等要素的隨機波動。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)境的不確定性會顯著影響出行者的方式選擇行為。

在實際場景中，出行者根據(jù)出行時間和出行費用等因素，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)險或追求風(fēng)險等不同的態(tài)度偏好，這符合累積前景理論的應(yīng)用條件。

5 結(jié)語

綜上所述，由于出行者自身具有有限理性的特點，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理，在刻畫不確定條件下的出行方式選擇行為具有很強的適用性。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價值和重要意義的。