有限理性下出租车合乘行为及演化研究

摘要

出租车合乘模式具有缓解城市交通拥堵、节约资源、减少污染的优势，许多国家已经实施了合乘制度，并取得了较好的效果，而我国各大城市也正在逐步推行出租车合乘制度以缓解各地的交通问题。目前我国正处于出租车合乘制度的起步阶段，合乘制度的实施过程中存在诸多亟待解决的问题。乘客与司机的行为对合乘制度的执行影响较大，现实中的很多乘客与司机拒绝合乘的现象十分普遍，这将严重阻碍合乘制度的实施。因此，对合乘制度下乘客与司机的行为研究显得十分必要。考虑到人类的非完全理性特点，本文在有限理性框架下，基于前景理论、演化博弈等理论方法，对出租车合乘行为问题展开了深入的研究，具体工作如下:
　　(1)研究了出租车合乘效果，提出了一种合乘效果仿真分析方法。通过分析不同合乘情形下的乘客费用及司机收入，建立了出租车合乘模型，设计仿真算法，从乘客费用、司机收入及出租车市场的载客能力方面对合乘效果进行仿真，并分析了支付比例及交通拥堵率对合乘效果的影响，验证了合乘模式的有效性，得到了合乘效果的影响性规律。
　　(2)研究了乘客的合乘行为，提出了一种乘客合乘决策的分析方法。以乘客的行程时间、费用及舒适度为指标，基于前景理论建立了乘客合乘决策模型，分析不同参照点下的乘客合乘行为以及乘客合乘决策的影响因素。提出的合乘决策分析方法兼顾了乘客的心理因素及交通状况的不确定性，体现了乘客的有限理性决策特点，是一种不确定环境下的乘客合乘决策的分析方法。
　　(3)研究了司机的合乘行为，提出一种合乘模式下司机收入变化及其行为分析的方法。通过分析不同情形下司机的收入，考虑司机的公平心理，基于公平理论建立司机收入公平模型，研究了合乘模式下司机的平均收入及个体收入的变化，分析了司机收入变化的影响因素。所提出的司机收入公平模型考虑了司机的心理特点，分析了司机公平心理导致的行为变化，为有限理性下司机合乘行为分析提供了新的思路。
　　(4)研究了乘客与司机的合乘策略，基于提出的乘客合乘决策方法深入研究了乘客在不同合乘情形下的策略选择，并将前景理论引入演化博弈中，改进了演化博弈模型，建立了乘客与司机的合乘策略博弈模型，利用复制动态机制进行演化分析，从而得到合乘稳定策略。该方法克服了演化博弈模型中完全理性的策略收益的问题，既考虑到合乘主体收益判断的有限理性，又兼顾了有限理性参与人策略的动态调整。
　　(5)研究了合乘绕行问题，提出了合乘绕行分析方法。一方面，基于前景理论与演化博弈理论建立了绕行条件下乘客之间的合乘路径的博弈模型，分析了乘客路径博弈的稳定策略及其影响因素;另一方面，建立了绕行条件下司机的合乘策略模型，分析了司机合乘绕行策略的演化结果，并且引入投诉机制，进一步研究投诉机制下司机合乘策略的演化稳定策略及其影响因素，得出在合乘制度下投诉机制能够有效地防范司机拒载行为的结论。合乘绕行分析方法能够在有限理性条件下研究出现合乘绕行时的乘客及司机行为，从而进一步分析能够保证合乘绕行顺利进行的措施。
　　本文从有限理性的新视角对出租车合乘行为展开研究。论文建立了合乘效果模型，提出了一种合乘效果分析方法;基于前景理论建立了乘客合乘行为决策模型，提出了一种乘客的合乘行为分析方法;将心理学理论引入行为建模，构建了司机收入公平模型，为合乘行为研究提供了新的思路;首次结合前景理论与演化博弈理论，提出了一种新的基于前景值的演化博弈方法，弥补了演化博弈模型中收益判断完全理性的缺陷;构建了乘客与司机的策略演化模型，分析了双方的稳定策略;并建立了合乘绕行条件下的乘客路径博弈模型及司机策略模型，专门对合乘绕行问题进行研究，为合乘问题做了完善性研究工作。论文对出租车合乘行为进行了深入分析，以新的视角开展了一系列有限理性条件下出租车合乘行为的基础理论研究，研究结论可为城市出租车合乘行为提供理论支持，对交通合乘政策的制定有重要指导意义。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 论文的研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 合乘问题研究综述

1．2．2 行为分析研究综述

1．2．3 有限理性综述

1．2．4 存在的问题分析

1．3 论文的研究内容与结构

2 出租车合乘模式效果研究

2．1 双人合乘模型

2．2 多人混合合乘模型

2．3 仿真算法设计

2．4 模拟仿真

2．4．1 合乘效果仿真分析

2．4．2 支付比例对合乘效果的影响分析

2．4．3 合乘比例对合乘效果的影响分析

2．5 本章小结

3 乘客合乘行为决策研究

3．1 前景理论概述

3．2 决策指标体系

3．3 模型建立

3．3．1 行程时间前景值

3．3．2 费用前景值

3．3．3 舒适度值

3．3．4 综合前景值

3．3．5 指标权重的确定

3．4 实例分析

3．4．1 合乘行为决策过程及结果分析

3．4．2 支付比例对合乘行为决策的影响分析

3．4．3 交通拥堵率对合乘行为决策的影响分析

3．5 本章小结

4 司机合乘收入及行为研究

4．1 合乘模式下司机收入模型

4．1．1 乘客合乘费用

4．1．2 司机收入

4．2 基于公平心理的司机合乘模型

4．2．1 公平理论

4．2．2 司机合乘公平心理模型

4．3 仿真算法设计

4．4 仿真实验

4．4．1 乘客总需求量对司机收入的影响分析

4．4．2 抢客行为概率对司机收入的影响分析

4．5 本章小结

5 合乘策略分析及动态演化研究

5．1 乘客策略选择分析

5．1．1 不同情形下的乘客费用

5．1．2 乘客策略前景值

5．1．3 乘客策略选择实例分析

5．2 乘客与司机之间的策略动态演化

5．2．1 演化博弈理论

5．2．2 基于前景值的演化博弈方法

5．2．3 模型建立

5．2．4 演化稳定策略分析

5．2．5 数值仿真分析

5．3 本章小结

6 绕行条件下路径选择及策略动态演化研究

6．1 绕行条件下乘客路径动态演化研究

6．1．1 模型建立

6．1．2 合乘路径稳定策略演化分析

6．1．3 实例分析

6．2 绕行条件下司机策略演化研究

6．2．1 司机合乘绕行策略前景值

6．2．2 司机合乘绕行策略演化分析

6．2．3 司机合乘绕行策略演化仿真

6．2．4 投诉机制下司机合乘绕行策略演化分析

6．2．5 投诉机制下司机合乘绕行策略演化仿真

6．3 本章小结

7 结论与展望

7．1 主要研究工作及结论

7．2 论文的主要创新性

7．3 需要进一步研究的问题

致谢

参考文献

攻读学位期间的研究成果