吳群琪，王佳彬，王睿，孫啟鵬*

(長安大學(xué)，a.經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院；b.綜合運(yùn)輸經(jīng)濟(jì)管理研究中心，西安710064)

0 引言

改革開放40多年來，我國交通運(yùn)輸行業(yè)解放思想、不斷深化改革，基本形成現(xiàn)代化綜合交通運(yùn)輸體系。但隨著我國交通運(yùn)輸總體規(guī)模擴(kuò)張，行業(yè)結(jié)構(gòu)性過剩矛盾非常明顯，發(fā)展的主要矛盾要求交通運(yùn)輸行業(yè)持續(xù)深化供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革。供給側(cè)改革的核心要義是以最恰當(dāng)?shù)倪\(yùn)輸方式最大化的滿足運(yùn)輸需求。運(yùn)輸方式安排恰當(dāng)與否，對運(yùn)輸需求的滿足程度及供給側(cè)改革的效果有決定性的影響[1]。因此，對旅客出行方式選擇的研究可以為制定有效的客運(yùn)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革政策提供理論依據(jù)，對綜合運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展具有重大的指導(dǎo)意義。

出行方式選擇研究中，國內(nèi)外學(xué)者嘗試建立多種出行方式選擇模型。這些模型多基于隨機(jī)效用理論，其假設(shè)出行者保持絕對理性，選擇效用最大化的方案出行。但由于出行需求具有異質(zhì)性并且出行需求主體的風(fēng)險(xiǎn)決策偏好不盡相同，并非完全理性，故該理論不能精確刻畫旅客出行方式選擇行為[2]。

為解決上述缺陷，部分學(xué)者在離散選擇模型中增加非理性或選擇偏好參數(shù)。如JIN Fanglei等[3]以傳統(tǒng)NL 模型為框架，通過引入度量偏好程度的參數(shù)，模擬出行者在選擇出行方式時(shí)的決策過程，形成有限理性的方式選擇模型。還有一些學(xué)者應(yīng)用累積前景理論(Cumulative Prospect Theory)分析非完全理性下的運(yùn)輸方式選擇，如Sepehr Ghader等[4]利用累積前景理論考慮出行時(shí)間可靠性對出行方式選擇的影響。馬書紅等[5]通過累積前景理論將NL 模型所獲方案客觀效用及選擇概率主觀化，分析出行者的個(gè)體風(fēng)險(xiǎn)偏好、非完全理性決策下的出行方式選擇。

上述兩種研究方向，可在一定程度反應(yīng)需求的異質(zhì)性和風(fēng)險(xiǎn)偏好，但其出行價(jià)值的測度仍是基于效用理論。效用理論還存在一致命缺陷：其將出行者消費(fèi)出行服務(wù)帶來的滿足感作為出行效用內(nèi)涵，即該理論將出行服務(wù)視為消費(fèi)產(chǎn)品，以此測度給消費(fèi)者帶來的價(jià)值。出行服務(wù)僅是需求主體達(dá)到出行目的的手段，并非消費(fèi)目的[6]。出行價(jià)值取決于出行需求主體的出行目的與自身屬性，與采用何種出行方式并無關(guān)聯(lián)，需求主體購買出行服務(wù)僅是為達(dá)到出行目的所付出的出行代價(jià)。這種認(rèn)識(shí)體現(xiàn)這樣的哲學(xué)思想：需求是第一性的，不因能否實(shí)現(xiàn)而獨(dú)立存在的；出行本身存在獨(dú)立的價(jià)值，是否付諸實(shí)施取決于提供的出行服務(wù)是否合適。基于出行目的形成的出行價(jià)值與出行代價(jià)之差，即為出行需求主體的出行剩余價(jià)值?；诖?，本文引入出行剩余理論，提出出行需求主體以出行剩余價(jià)值最大化為準(zhǔn)則選擇運(yùn)輸服務(wù)方式，構(gòu)建出行剩余價(jià)值測度模型，并通過算例驗(yàn)證模型的適用性。

1 旅客運(yùn)輸方式選擇模型的構(gòu)建

為充分反應(yīng)需求的異質(zhì)性，同時(shí)避免效用理論在出行效用測度的致命缺陷，本文根據(jù)吳群琪[7]提出的消費(fèi)者剩余理論，認(rèn)為綜合運(yùn)輸服務(wù)方式的選擇機(jī)理是：在現(xiàn)有的技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件下，需求主體依據(jù)各運(yùn)輸方式的技術(shù)經(jīng)濟(jì)特征和其他與運(yùn)輸方式選擇相關(guān)的決策信息，選擇能夠?qū)崿F(xiàn)自身出行剩余價(jià)值最大化(至少是可接受)目標(biāo)的綜合運(yùn)輸服務(wù)。

出行的剩余價(jià)值公式為

式中：P為出行剩余價(jià)值；V為出行價(jià)值；C為出行代價(jià)。為揭示旅客出行選擇運(yùn)輸服務(wù)方式的經(jīng)濟(jì)機(jī)理，需要對相關(guān)特性進(jìn)行分析。

1.1 出行價(jià)值V

V的特性：其一，認(rèn)知性。需求主體總是基于一定的預(yù)期效用產(chǎn)生出行需求，針對特定的需求主體，特定的出行目的而言，預(yù)期效用是需求主體明確認(rèn)知到的。旅客出行價(jià)值的內(nèi)容較為復(fù)雜，因出行目的不同而異，但其共同點(diǎn)是能給需求主體帶來預(yù)期的滿足感，對其判斷雖然也有一定的客觀依據(jù)，但主觀性更強(qiáng)。特別重要的出行需求，其實(shí)質(zhì)在于出行預(yù)期效用很大，反之亦然。其二，差異性。從需求的異質(zhì)性可知，不同的需求主體或者不同的出行實(shí)體幾乎不存在相同的出行價(jià)值，這正是不同的需求主體會(huì)選擇不同運(yùn)輸服務(wù)方式的重要原因之一。其三，時(shí)效性。按照運(yùn)輸經(jīng)濟(jì)學(xué)的基本原理，出行需求大都具有時(shí)效性，其實(shí)質(zhì)是出行價(jià)值與出行過程占用時(shí)間存在一定的關(guān)聯(lián)性，這與物質(zhì)商品相對于特定需求主體的固定效用有本質(zhì)的區(qū)別。

出行需求時(shí)效性主要有3種典型類型：

Ⅰ類，出行價(jià)值與出行過程時(shí)間占用沒有必然聯(lián)系的需求，如圖1所示。沒有明確時(shí)間約束的出行就屬于這一類。其函數(shù)為

式中：V(t)為出行價(jià)值函數(shù)；t為出行時(shí)間；A為出行價(jià)值常量，其含義為出行需求立刻得到滿足時(shí)的出行價(jià)值量。

Ⅱ類，出行價(jià)值與出行過程占用時(shí)間成反比的運(yùn)輸需求，如圖2所示。任何具有時(shí)效性要求運(yùn)輸需求都屬于這一類，例如急病求醫(yī)出行。其函數(shù)為

式中：a為時(shí)間敏感系數(shù)，a∈[0，+∞)。出行需求對時(shí)效性要求越高，a值越大；當(dāng)a=0 時(shí)，表示該出行需求對時(shí)間完全不敏感，其出行價(jià)值函數(shù)等同于Ⅰ類出行需求。

Ⅲ類，出行價(jià)值具有特定時(shí)點(diǎn)約束的需求，只要在特定時(shí)點(diǎn)之前完成出行，出行價(jià)值不變；出行過程一旦超過特定時(shí)點(diǎn)，則需對出行價(jià)值進(jìn)行超時(shí)懲罰，如圖3所示。參加會(huì)議出行就是這類需求的典型。其函數(shù)為

式中：t0為Ⅲ類出行需求的時(shí)間特定約束；t1為Ⅲ類出行需求主體在目的地參與相關(guān)活動(dòng)的持續(xù)時(shí)間；為該活動(dòng)的單位時(shí)間價(jià)值；t-t0為超時(shí)時(shí)間；η為超時(shí)懲罰系數(shù)，表示出行需求主體避免超時(shí)的程度，η∈(0,+∞)。例如，當(dāng)會(huì)議不允許遲到時(shí)，η則趨于無窮大，一旦超時(shí)，出行價(jià)值立即降為0。

圖1 Ⅰ類出行需求時(shí)效性Fig.1 Ⅰclass travel demand timeliness

圖2 Ⅱ類出行需求時(shí)效性Fig.2 Ⅱclass travel demand timeliness

圖3 Ⅲ類出行需求時(shí)效性Fig.3 Ⅲclass travel demand timeliness

需要特別說明的是，對于Ⅲ類出行價(jià)值函數(shù)，超時(shí)懲罰僅是對出行本身價(jià)值的直接懲罰，例如會(huì)議出行中，因超時(shí)而不能獲得完整會(huì)議內(nèi)容的價(jià)值損失。對于超時(shí)的間接處罰(如會(huì)議遲到將處以罰款等)，應(yīng)在出行價(jià)值常量A中體現(xiàn)，出行本身的價(jià)值和間接超時(shí)懲罰綜合決定A的大小。

1.2 出行代價(jià)C

需要明確的是，本文提出的旅客出行代價(jià)是指全出行過程付出的經(jīng)濟(jì)及非經(jīng)濟(jì)代價(jià)。其中，全出行過程是指出行主體從出行需求產(chǎn)生到出行需求實(shí)現(xiàn)的整個(gè)出行活動(dòng)過程。C的特性：其一，時(shí)效性，指運(yùn)輸過程付出的代價(jià)，通常是出行過程時(shí)間占用的函數(shù)。從客運(yùn)看，時(shí)效性主要形成于3個(gè)方面，一是乘客時(shí)間價(jià)值，二是乘客的生理、心理負(fù)擔(dān)，三是乘客承受的風(fēng)險(xiǎn)代價(jià)。由以上分析可知，C的時(shí)效性表現(xiàn)為隨出行占用時(shí)間增加其總量呈現(xiàn)增加趨勢，即C是關(guān)于t的遞增函數(shù)。其二，差異性。直接支付的運(yùn)輸費(fèi)用是C的組成部分之一。差異性就是指采用不同的運(yùn)輸服務(wù)方式完成同一運(yùn)輸過程支付的運(yùn)價(jià)不盡相同。其三，或然性。在綜合運(yùn)輸服務(wù)體系下，出行全過程可能存在中轉(zhuǎn)運(yùn)輸環(huán)節(jié)，故存在中轉(zhuǎn)運(yùn)輸費(fèi)用，該項(xiàng)費(fèi)用具有或然性。

在構(gòu)建客運(yùn)(包括城市客運(yùn))優(yōu)化模型時(shí)，需要專門考慮需求主體的價(jià)格約束條件。不論是城市通勤還是外出務(wù)工出行，都屬于高出行價(jià)值系列(謀生首要，體現(xiàn)以人為本)，如果不考慮出行價(jià)格約束，即使出行代價(jià)較大，其出行剩余仍然可能大于0。但對大多數(shù)謀生出行者來說，往往經(jīng)濟(jì)拮據(jù)，不愿意承擔(dān)過高的運(yùn)價(jià)，由此構(gòu)成價(jià)格約束，其數(shù)理描述為出行價(jià)格必須小于或等于某個(gè)常數(shù)。

綜上，旅客出行成本指全出行過程付出的直接與間接成本，第i種運(yùn)輸服務(wù)方式的出行代價(jià)函數(shù)為

式中：C1i為第i種運(yùn)輸服務(wù)方式的直接成本，包括直接票價(jià)pi，擺渡費(fèi)用β1i，中轉(zhuǎn)費(fèi)用β2i，小件寄存費(fèi)用β3i；C2i為第i種運(yùn)輸服務(wù)方式的間接成本，包括生理成本Y(t)ij，心理成本X(t)i，時(shí)間成本T(t)i。孫瑞芬等[8]將旅客出行成本要素進(jìn)行定量化研究，表達(dá)式為

式中：VTT為出行單位時(shí)間價(jià)值，本文使用收入法對出行單位時(shí)間價(jià)值進(jìn)行計(jì)量；t1i,t2i,t3i分別為第i種運(yùn)輸服務(wù)方式的行程時(shí)間，等待、取票時(shí)間，出行預(yù)留時(shí)間。

要實(shí)現(xiàn)生理成本的價(jià)值量化，需要建立一個(gè)從體能消耗到價(jià)值的映射關(guān)系。一般可以用疲勞恢復(fù)時(shí)間和出行主體時(shí)間價(jià)值表示生理成本大小。生理成本包括城市交通與通道運(yùn)輸?shù)纳沓杀?，Y(t)ij的函數(shù)為

式中：Y(t)j,c為第j種城市運(yùn)輸方式生理成本[9]；Y(t)i,t為第i種通道運(yùn)輸服務(wù)方式生理成本；Mj為能量代謝值(kJ·min-1)；tj為第j種城市運(yùn)輸方式的行程時(shí)間(min)。根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)資料，不同出行方式下出行者的總能耗率如表1所示。

表1 不同出行方式下出行者單位時(shí)間總消耗Table 1 Total unit time consumption of travelers under different travel modes (kJ·min-1)

通道運(yùn)輸?shù)纳沓杀竞瘮?shù)Y(t)i,t[10]為

式中：g(t)i為所選交通方式i的疲勞恢復(fù)時(shí)間；Dsi為所選交通方式i的坐席平均振動(dòng)加速度(m·s-2)；Dai為所選交通方式i的人均占有空間面積(m3·人-1)；ti為所選交通方式i的旅行時(shí)間(h)；δi為當(dāng)出行時(shí)間t=0 時(shí)，選擇i類交通方式出行的疲勞恢復(fù)時(shí)間(即出行疲勞恢復(fù)時(shí)間的最小值)；ρi為單位出行時(shí)間的疲勞恢復(fù)時(shí)間強(qiáng)度系數(shù)；Tmin為旅客疲勞感開始逐漸強(qiáng)烈的旅行時(shí)間，根據(jù)文獻(xiàn)，一般在旅行3h后疲勞感開始逐漸強(qiáng)烈，故Tmin取3 h；Tmax為旅客恢復(fù)疲勞所需的最長時(shí)間，一般取15 h[10]；為以高鐵舒適度為基準(zhǔn)的出行方式i恢復(fù)疲勞時(shí)間調(diào)整系數(shù)；Yi為出行方式i舒適度系數(shù)；i=HSR、Rail、Road、Avia，分別代表高速鐵路、普通鐵路、高速公路、民航4 種出行方式。不同運(yùn)輸方式平均恢復(fù)疲勞時(shí)間取值如表2所示。

心理成本Xi的函數(shù)為

式中：X1i,X2i,X3i分別為出行安全性、可靠性、便捷性心理成本。

根據(jù)世界銀行給出的時(shí)間價(jià)值推薦值，可靠性心理成本指出行延誤成本，以普通時(shí)間成本的1.77倍計(jì)算。便捷性心理成本指出行過程中等待、換乘帶來的心理成本，本文將每次換乘及等待的時(shí)間定為5 min，以普通時(shí)間成本的1.5倍計(jì)算。

安全性成本X1i指需求主體出行時(shí)所承受的生命及財(cái)產(chǎn)安全的風(fēng)險(xiǎn)成本。本文依照我國交通事故死亡賠償辦法對其量化。交通事故死亡賠償金是死者因他人致害死亡后由加害人給其近親屬所造成的物質(zhì)性收入損失的一種補(bǔ)償，其本質(zhì)是對受害人損失的貨幣化衡量，符合本文提出的安全風(fēng)險(xiǎn)成本概念。賠償辦法中最主要的死亡賠償金為受訴法院所在地上一年度城鎮(zhèn)居民人均可支配收入或者農(nóng)村居民人均純收入的20 倍。為便于計(jì)算，本文以2019年全國居民人均可支配收入(30733元)的30 倍作為需求主體由于交通事故死亡的成本。并根據(jù)彭建華[11]的研究成果及相關(guān)資料顯示各種運(yùn)輸方式的死亡率ai，如表3所示。

表2 各種運(yùn)輸方式生理成本參數(shù)取值Table 2 Physiological cost parameters of various modes of transport

表3 各種運(yùn)輸方式死亡率Table 3 Death rates by mode of transport

故本文的安全風(fēng)險(xiǎn)成本為

式中：ai為第i種運(yùn)輸服務(wù)方式的死亡率；vi為第i種運(yùn)輸服務(wù)方式的運(yùn)營速度。

綜上，聯(lián)立出行價(jià)值V與出行成本C，對于Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類運(yùn)輸需求，其出行剩余價(jià)值分別為

2 旅客出行剩余價(jià)值仿真測算

為體現(xiàn)出行剩余價(jià)值理論與出行效用理論的差異，以具備以下信息的旅客為對象，測算基于不同需求時(shí)效性，以及不同運(yùn)輸方式的出行剩余價(jià)值。

在出行價(jià)值V方面，按照1.1節(jié)分析，給出4種出行價(jià)值函數(shù)，如表4所示，其中，出行價(jià)值和價(jià)格約束的取值為主觀賦值。特別需要說明的是，本文試圖解決的問題是揭示出行剩余價(jià)值與需求主體選擇運(yùn)輸服務(wù)方式之間的聯(lián)系，至于按照出行目的，以及需求主體自身屬性將出行價(jià)值和價(jià)格約束設(shè)定為多少為宜，并不影響本文試圖解決的問題。

表4 各類出行需求的出行價(jià)值函數(shù)Table 4 Travel value functions of various travel demands

在出行成本C方面：假設(shè)出行OD為西安長安大學(xué)校本部至北京東城區(qū)第一人民醫(yī)院，全長約為1100 km；出行方式為道路客運(yùn)班車、高鐵、飛機(jī)、普鐵，等候預(yù)留時(shí)間按照飛機(jī)1 h，高鐵、普鐵、班車0.5 h，高鐵票價(jià)按照二等座計(jì)算，普鐵以硬臥下鋪計(jì)算，城市交通車上生理成本以坐姿計(jì)算；出行者信息，成年男性，月收入5000元，工資28.41元·h-1，按每月22 d，每天8 h 計(jì)算。以下數(shù)據(jù)根據(jù)去哪網(wǎng)提供的參考時(shí)間及票價(jià)計(jì)算。

方案1(飛機(jī))：步行總時(shí)間32 min，換乘5 次，市內(nèi)公共交通車上總時(shí)間174 min，飛行總時(shí)間135 min，平均延誤時(shí)間31 min。

方案2(高鐵)：步行總時(shí)間30 min，換乘3次，市內(nèi)公共交通車上總時(shí)間85 min，高鐵運(yùn)行總時(shí)間334 min，平均延誤時(shí)間6 min。

方案3(普鐵)：步行總時(shí)間24 min，換乘3次，市內(nèi)公共交通車上總時(shí)間72 min，普鐵運(yùn)行總時(shí)間765 min，平均延誤時(shí)間20 min。

方案4(臥鋪班車)：步行總時(shí)間14 min，換乘4次，市內(nèi)公共交通車上總時(shí)間76 min，班車運(yùn)行總時(shí)間960 min，平均延誤時(shí)間24 min。

成本測算結(jié)果如表5所示。

表5 各種方案的出行成本CTable 5 Travel costs of various schemes C (元)

將上述出行價(jià)值及出行成本帶入式(14)～式(16)，求得需求主體的剩余價(jià)值如表6所示。

表6 各種運(yùn)輸方式的出行剩余價(jià)值pTable 6 Travel surplus value of various modes of transport (元)

算例結(jié)果表明：根據(jù)出行剩余價(jià)值最大化準(zhǔn)則，對于I1、I2、Ⅱ、Ⅲ類出行需求，出行者對應(yīng)選擇的出行服務(wù)方式分別為高鐵、普鐵、航空、高鐵。若I1類出行價(jià)值下降至800 元時(shí)，所有運(yùn)輸方式出行剩余價(jià)值均為負(fù)，出行者將放棄出行；若Ⅱ類出行價(jià)值函數(shù)中a ＜0.019 或者A ＜2851 時(shí)，出行者選擇高鐵的出行剩余價(jià)值最大。同理其余出行需求類型，當(dāng)出行價(jià)值或出行成本函數(shù)中的相關(guān)參數(shù)發(fā)生一定變化時(shí)，出行需求主體會(huì)選擇不同的出行服務(wù)方式，甚至放棄出行。

3 結(jié)論

本文基于出行剩余理論，構(gòu)建出行方式選擇模型，通過特定條件下的算例仿真驗(yàn)證，得到以下結(jié)論：基于出行目的構(gòu)建的出行價(jià)值函數(shù)，體現(xiàn)了需求主導(dǎo)的思想，避免效用模型在出行價(jià)值測度方面的表述局限；同時(shí)，從出行經(jīng)濟(jì)性、時(shí)效性、便捷性、安全性、可靠性、舒適性6個(gè)方面測度出行成本，可精確地測算出行者的出行代價(jià)?；诔鲂惺Ｓ嗬碚摰某鲂蟹绞竭x擇模型，充分體現(xiàn)了需求異質(zhì)性及出行本身具有的獨(dú)立價(jià)值，符合現(xiàn)實(shí)出行邏輯，可以為旅客出行方式選擇研究提供新的研究方向。