高 賀 汪麗麗

(東北林業(yè)大學，黑龍江 哈爾濱 150040)

基于Logit模型的農(nóng)村災后應急運輸方式選擇模型

高 賀 汪麗麗

(東北林業(yè)大學，黑龍江 哈爾濱 150040)

基于多項Logit模型的基本理論構建了農(nóng)村災后應急運輸方式選擇模型，運用SAS數(shù)理統(tǒng)計軟件對數(shù)據(jù)進行了多元線性回歸處理，得到了多項Logit模型參數(shù)估計值，在建立運輸方式選擇模型的基礎上，構造了求解該問題的虛擬運輸網(wǎng)絡，并進行了算例計算與分析，結果表明，應用多項Logit概率模型進行農(nóng)村災害應急物流運輸方式選擇是合理有效的。

農(nóng)村應急物流，運輸方式，多項Logit模型，運輸效用

0 引言

應急物流是指為應對突發(fā)性自然災害、突發(fā)性公共衛(wèi)生事件等突發(fā)事件而提供所需應急救援物資為目的，以追求時間效益最大化和災害損失最小化為目標的特殊物流活動。而農(nóng)村應急物流主要是強調(diào)在災害發(fā)生初期的應急救援和災后重建工作，更好服務災后農(nóng)民再生產(chǎn)的活動[1，2]。目前，我國現(xiàn)有的關于農(nóng)村災后應急運輸系統(tǒng)關于運輸方式選擇方面的研究還不夠明確，亟需建立一個合理的農(nóng)村應急物流運輸方式選擇模型，依次確定合理的農(nóng)村應急物流運輸方式，以確保農(nóng)村自然災害發(fā)生后，在應急救援物資的運輸方面和災后重建方面能保障運輸網(wǎng)絡的暢通，提高運輸效率。

本文通過研究我國目前農(nóng)村各種運輸網(wǎng)絡的特點及災后應急運輸方式選擇存在的問題，綜合考慮農(nóng)村運輸網(wǎng)絡特點因素的限制下，和現(xiàn)有的各種運輸方式相結合，基于多項Logit模型基本理論構建合理的選擇概率模型，來完成多模式應急運輸方式的選擇。

1 影響因素分析

應急物流運輸方式的確定是由災害發(fā)生后應急部門根據(jù)災害損害程度的大小來選擇相應的應急運輸方案。而農(nóng)村應急物流運輸方式選擇受出行特征參數(shù)的影響，包括影響運輸方式的3個特性變量和4個選擇方案特定變量的因素。

1.1 運輸方式特性變量

1)路網(wǎng)破損后的使用能力。農(nóng)村地區(qū)發(fā)生災害后，由于農(nóng)村運輸網(wǎng)絡通行能力較差，基礎設施薄弱，災區(qū)的空運、水運和陸運交通系統(tǒng)將受到不同程度的破壞。特別是陸運交通系統(tǒng)，受到的破壞程度更為嚴重，而整個抗震救災工作將會受到其損壞程度和現(xiàn)存的功能的限制。而鐵路運輸系統(tǒng)一旦發(fā)生破壞，短時間內(nèi)就無法修復。因此，主要影響的是公路運輸，我們要充分了解現(xiàn)存農(nóng)村地區(qū)道路系統(tǒng)的功能，才能夠保證災后救援工作高速而有效的運行。

2)天氣狀況。災害發(fā)生后，伴隨而來的是惡劣的天氣，勢必會對運輸帶來嚴重的影響。農(nóng)村地區(qū)的運輸網(wǎng)絡系統(tǒng)和運輸條件都相對較差，天氣對空運和水運運輸影響較為嚴重。只有應急物流流體充裕、載體暢通、流向正確，才能保證應急物資快速及時準確地到達農(nóng)村災害發(fā)生地。所以，對現(xiàn)場地天氣狀況必須有一定的準確認識。

3)場地大小。農(nóng)村地區(qū)災害發(fā)生地的空曠場地的大小，直接影響著空運運輸工具到達后是否有地方?？浚约翱者\的救援物資是否能安全快捷的運輸?shù)竭_農(nóng)村受災區(qū)并是否有足夠大的安置地點。例如：可以首先選擇學校操場、糧食曬谷場等。

1.2 選擇方案特定變量

農(nóng)村災害發(fā)生后，在選擇應急物流運輸方案時，最基本應該考慮的影響因素有運輸費用、運輸時間、運輸頻率以及運輸?shù)目煽啃訹3]。在某些情況下，需求的緩急程度決定著應當選擇何種運輸工具，不同的運輸工具，在運輸救援物資量一定的情況下，運輸速率和頻率也是不同的。根據(jù)農(nóng)村公路運輸網(wǎng)絡的特點，在所有運輸條件同等的情況下，每一種交通工具都有其運輸?shù)陌踩煽啃?。運輸?shù)目煽啃詮母叩降偷捻樞蛞来螢楣愤\輸、鐵路運輸、水運運輸和空運運輸方式。

2 模型方法

2.1 多項Logit模型基本理論

作為行為決策的單元在一個可以選擇的、選擇肢是相互獨立的集合中，選擇對自己效用最大的選擇肢，稱為隨機效用最大化理論假設[4，5]。多項Logit模型是基于隨機效用最大化理論的假設，根據(jù)效用最大化理論，出行者總是選擇具有最大出行效用的出行方式，出行者n選擇第i種出行方式的概率為:

Pn(i)=P(Uni≥Unj),j∈Cn,i≠j

(1)

其中,Uni為出行者n選擇第i種方案時的效用函數(shù)；Cn為選擇方案的集合。

根據(jù)隨機效用理論，效用函數(shù)分為可以觀測的確定項和不可觀測的隨機項兩大部分，并假設它們呈線性關系。因此交通方式i對出行者n的效用函數(shù)可以表示為：

Uni=Vni+εni

(2)

其中，Vni為出行者n選擇第i種方案時的效用函數(shù)的確定項；εni為出行者n選擇第i種方案時的效用函數(shù)的隨機項。

假設誤差項服從二重指數(shù)分布，且各變量兩兩相互獨立，則可得到多項Logit模型的選擇概率公式：

(3)

其中,Pin為個人選擇第i種交通方式的概率；j為交通方式；λk為第k個變量所對應的未知參數(shù)。

2.2 方式選擇模型的構建

運輸方式選擇的效用函數(shù)為線性方式的效用函數(shù)，選擇方案的集合為Vn=(公路，鐵路，空運，水運)且所有的選擇方案集合都是相同的。選擇方案特定變量屬性包括四個:“運輸時間”“運輸費用”“運輸可靠性”以及“發(fā)車頻率”。運輸方式特性變量屬性包括三個：“破損后的使用能力”“天氣情況”以及“場地大小”[6]。并且將路網(wǎng)破損后的使用能力、天氣狀況和場地大小作為運輸方式選擇的決定性因子。

破損后的使用能力主要針對的是公路運輸，如果破損程度過大，則無法使用。若破損后仍可以使用，但相應的通行能力將會受到縮減。場地的大小主要針對的是空運運輸方式，災害對現(xiàn)場曾有空曠場地的破壞程度，將會影響是否有足夠大小可以容納空運運輸。災害發(fā)生后勢必會帶來天氣狀況的改變，如果天氣狀況較為嚴重，在一定程度上將會對水運運輸和空運運輸帶來較大的影響。從而形成如表1所示的選擇枝效用變量定義表。

表1 選擇枝效用變量定義表

如表1所示，根據(jù)效用最大化原理，出行者總是選擇對自己具有最大效用的方案。只要確定選擇枝效用函數(shù)值的大小，就可以通過模型的概率公式計算出交通方式選擇概率，所以只需計算選擇方案效用函數(shù)的大小。根據(jù)表1可以得出四種選擇方案效用函數(shù)確定項如式(4)：

(4)

3 算例驗證

2010年4月14日清晨，我國四川省某農(nóng)村地區(qū)(B)發(fā)生里氏6.1級強震，導致路網(wǎng)破壞較為嚴重，國家抗震救災指揮部迅速成立，并調(diào)撥一批500 t的救援物資從距離此農(nóng)村地區(qū)400 km的某地A運往此地區(qū)。指揮部派技術人員，到受災現(xiàn)場實地勘測，根據(jù)勘測結果了解到A地到B地之間只有一條兩車道公路，由于此次地震的緣故，損壞程度僅為0.3，能通貨車，所以也可以采用公路運輸方式。受災地區(qū)與救援地之間沒有大的河流和鐵路沿線，所以無法采用水路和鐵路運輸方式。但在災害現(xiàn)場的附近地區(qū)，有足夠的空曠場地未被地震破壞，所以可以采用空運方式。地震過后，部分地區(qū)有降雨，對空運運輸有影響，但對公路運輸方式?jīng)]有影響。當?shù)氐奈锪鬟\輸屬性[7]如表2所示。

表2 物流運輸屬性表

1)運輸網(wǎng)絡圖見圖1。

2)利用SAS數(shù)據(jù)處理軟件對調(diào)查數(shù)據(jù)進行多元線性回歸檢驗[8-10]，對模型進行參數(shù)估計，結果如表3所示。

3)情況一：應急運輸。

由以上數(shù)據(jù)得V1=71.046 125，V3=72.066 905。

根據(jù)交通方式效用函數(shù)，利用公式計算樣本個體對于交通方式旳選擇概率。利用概率平均法，得到交通方式的選擇概率分別是：P1=26.5%，P2=73.5%。災害發(fā)生初期，主要考慮的是災害的緊急應急運輸情況，可以不用考慮費用的影響并且保證救援物資高速快捷地到達救援地點。已知天氣的影響不大，得到的最終結果顯示，空運運輸將擔任主要的運輸方式。

表3 參數(shù)估計結果

情況二：災后重建。

由以上數(shù)據(jù)得V1=104.107 625，V3=103.006 680 5。

根據(jù)交通方式效用函數(shù)，利用公式計算樣本個體對于交通方式旳選擇概率。利用概率平均法，得到交通方式的選擇概率分別是：P1=75.03%，P2=24.97%。災害發(fā)生以后，農(nóng)村恢復重建工作，在各種影響因素都必須考慮的情況下，公路運輸?shù)馁M用比空運運輸費用低，但對于天氣屬性而言，對公路運輸方式?jīng)]有影響，對空運運輸影響很大。所以，最終得到公路運輸遠大于空運運輸方式的概率值。在此次災后運輸方式選擇中，公路運輸擔任主要的運輸方式。

4 結語

本文在結合農(nóng)村的災害特點及運輸網(wǎng)絡特性的基礎上，確定影響農(nóng)村應急物流運輸?shù)闹饕蛩兀⒙肪W(wǎng)破損后的使用能力、天氣狀況和場地大小作為影響農(nóng)村應急運輸方式選擇的決定性因子。以此構建基于4個選擇方案特定變量和3個運輸方式特性變量的農(nóng)村應急物流運輸方式的多項Logit概率選擇模型。結合算例，通過SAS數(shù)理統(tǒng)計軟件對數(shù)據(jù)進行回歸分析，根據(jù)不同的效用函數(shù)，得到最終的概率數(shù)據(jù)。由處理數(shù)據(jù)得到的參數(shù)值分析出影響最終概率結果的主要影響因素為費用屬性和天氣屬性。數(shù)據(jù)結果表明，應用多項Logit概率模型進行農(nóng)村災害應急物流運輸方式的選擇是合理可行的。

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Choose model based on the Logit model of post-disaster emergency in rural area

Gao He Wang Lili

(NortheastForestryUniversity,Harbin150040,China)

Based on the basic theory of the multinomial Logit model to construct the rural post-disaster emergency transportation mode choice model. Using the SAS statistical software to multiple linear regression data processing, get the multinomial Logit model parameter estimates. In the transportation mode choice model is established on the basis of the structure to solve the problem of virtual transportation network, calculation and analysis for an example. The results show that the probability of multinomial Logit model rural disaster emergency logistics transportation mode selection is reasonable and effective.

rural emergency logistics, the mode of transportation, multinomial Logit model, transportation utility

2015-05-27

高 賀(1974- )，男，碩士，副教授； 汪麗麗(1989- )，女，在讀碩士

1009-6825(2015)22-0232-03

U116.1

A