一种响应型接驳公交车票价的竞争定价方法与流程

本发明涉及交通领域，具体涉及一种响应型接驳公交车票价的竞争定价方法。

背景技术：

互联网信息技术的不断发展为响应型接驳公交车的实现提供了发展的条件，而响应型接驳公交车是一种需求响应公交车，其能够作为公共交通系统的补充，填补了城市边缘新区和大容量干线公交站间区域存在公交服务的空白地带，有效分担小汽车出行量，提高公共交通分担率和公交服务水平，是解决“出行最后一公里问题”的有效措施。

响应型接驳公交车的票价直接关系到响应型接驳公交车是否能够健康可持续发展，吸引更多居民使用公交车出行。科学、合理地制定响应型接驳公交车票价能够调节乘客需求，鼓励乘客绿色低碳出行，真正做到公交车优先。

共享单车和响应型接驳公交车同样具有机动性高、灵活性强，经济实惠的优点，是响应型接驳公交车客流竞争最激烈的对象。两种出行方式隶属于不同的企业管理，运营商可以通过调整票价和提升服务水平来吸引更多的客流实现利润最大，为抢占更多的客流市场份额，双方会通过观察分析竞争者的对策来调整自身的行动方案，这个过程可用博弈论中的寡头竞争。共享单车和响应型接驳公交车内部的运营商和管理者分别从不同角度负责系统的运营、运行，运营商追求利益最大、管理者从出行者角度出发追求系统出行总费用最小，二者也是竞争关系。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种能根据响应型接驳公交车和共享单车之间及其内部的相互竞争关系确定票价的响应型接驳公交车票价的竞争定价方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

本发明提供一种响应型接驳公交车票价的竞争定价方法，包括如下步骤：

一、根据响应型接驳公交车系统内部运营商和管理者的相互竞争关系以及共享单车的票价，确定响应型接驳公交车分担的客流量、票制票价和车辆路径；

二、根据共享单车系统内部运营商和管理者的相互竞争关系以及响应型接驳公交车的票价，确定共享单车分担的客流量、票制票价；

三、重复步骤一和步骤二，直至获得响应型接驳公交车和共享单车稳定的票价；

所述响应型接驳公交车票价的竞争定价方法以双层规划作为响应型公交车定价的基础；

所述双层规划包括上层的响应型接驳公交车系统内部运营商和管理者的相互竞争关系和下层的共享单车系统内部运营商和管理者的相互竞争关系；

所述上层的响应型接驳公交车系统内部运营商和管理者的相互竞争关系和下层的共享单车系统内部运营商和管理者的相互竞争关系均包括上层的系统收益最大的优化模型和下层的系统总出行费用最小的优化模型。

进一步的，所述响应型接驳公交车系统的上层系统收益最大的优化模型为：

其中：f1为响应型接驳公交车系统运营商总收益，t1i、f1由响应型接驳公交车系统在已知条件下车辆路径优化模型决定，而由下层模型根据p1⁰决定；

p1^min、p1^max分别为响应型接驳公交车票价的下限、上限。

进一步的，所述响应型接驳公交车系统的下层系统总出行费用最小的优化模型为：

其中：u1(q1)为响应型接驳公交车系统乘客的出行总费用，q为前往换乘站的乘客总数，qi为需求点i前往换乘站的乘客数；客流总量调整规则为：式中q¹、q⁰分别为初始时刻和第一次迭代时刻的总需求，uj⁰、uj¹分别为初始时刻和第一次迭代时刻方式j的效用，β为参数；各需求点出行总人数更新规则为：式中qi⁰、qi¹分别为初始时刻和第一次迭代时刻方式i分担的乘客需求量；

分别为选择响应型接驳公交车和共享单车前往换乘站的乘客数；在响应型接驳公交车和共享单车相互竞争情况下，分担率服从logit分布，则调整系数γ1可按如下规则确定：

进一步的，所述共享单车系统的上层系统收益最大的优化模型为：

其中：f2为共享单车系统运营商的总收益，由下层模型中决定；分别为共享单车票价的下限、上限，

进一步的，所述共享单车系统的下层系统总出行费用最小的优化模型为：

其中：u2(q2)为共享单车系统骑行者的出行总费用。

进一步的，所述响应型接驳公交车系统运营商总收益f1为基础票价收入与需求点延误惩罚、系统总运营费用之差：

其中：p1为响应型接驳公交车的单位票价；q1i为需求点i选择响应型接驳公交车的乘客数，共m个需求点；d1i为需求点i的乘客选择响应型接驳公交车到换乘站的最短路距离；t1i、π1、f1分别为响应型接驳公交车系统需求点i乘客延误时间、延误时间惩罚系数、总运营费用。

进一步的，所述响应型接驳公交车系统乘客的出行总费用u1(q1)的计算公式为：

其中：ξ为出行者的时间价值系数；μ1为舒适度取值；a为舒适度的转换系数；t1i为从需求点i到换乘站的车上时间；公式右边第1项为出行时间费用，第2项为票价费用，第3项为舒适性效用。

进一步的，所述共享单车系统运营商总收益f2的计算公式为：

其中：p2为共享单车的单位票价；q2i为需求点i选择共享单车的乘客数；d2i为需求点i的乘客分别选择共享单车到换乘站的最短路距离；t、c2分别为共享单车单位计费时间、单位计费时间的损耗成本；v2为单车的平均骑行速度；为取整函数。

进一步的，所述共享单车系统骑行者的出行总费用u2(q2)的计算公式为：

其中：μ2为共享单车的舒适度取值；t2i为从需求点i到换乘站的骑乘时间。

进一步的，所述响应型接驳公交车系统在的已知条件下车辆路径优化模型采用单车型、单车型多车辆、多车型多车辆运营模式下的车辆路径优化，或者采用车辆路径与调度的协调优化，又或者采用完成接乘客以及送乘客的任务。

进一步的，所述换乘站的乘客总数q随着响应型接驳公交车系统和共享单车系统之间竞争力的提升而同步提升。

本发明的有益效果在于：

1、本发明方案充分考虑了共享单车系统与响应型接驳公交车系统之间、内部的相互竞争关系，通过博弈获取最优票价。

2、本发明方案采用单位票制，考虑了乘客出行的个性化需求，如出行时间要求、时间窗要求、延误要求、舒适性要求等；乘客按出行距离大小支付费用，体现了社会公平性。

3、本发明方案定量确定票价，也能确定响应型接驳公交车、共享单车各自分担的乘客量，也能考虑因响应型接驳公交车、共享单车相互竞争的溢出效应而诱增的出行需求，获得相互竞争后二者的出行总量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例中双层规划的竞争定价模型。

图2是本发明实施例中客流总量固定下一辆车运行、两辆车运行时响应型接驳公交车票价变化图。

图3是本发明实施例中客流总量固定下一辆车运行、两辆车运行时响应型接驳公交车客流变化图。

图4是本发明实施例中客流总量固定下一辆车运行、两辆车运行时响应型接驳公交车收益变化图。

图5是本发明实施例中客流总量可变下一辆车运行、两辆车运行时响应型接驳公交车票价变化图。

图6是本发明实施例中客流总量可变下一辆车运行、两辆车运行时响应型接驳公交车客流变化图。

图7是本发明实施例中客流总量可变下一辆车运行、两辆车运行时响应型接驳公交车收益变化图。

具体实施方式

为了更好地阐述该发明的内容，下面通过具体实施例对本发明进一步的验证。特在此说明，实施例只是为更直接地描述本发明，它们只是本发明的一部分，不能对本发明构成任何限制。

本发明实施例提供一种响应型接驳公交车票价的竞争定价方法，包括如下步骤：

一、根据响应型接驳公交车系统内部运营商和管理者的相互竞争关系以及共享单车的票价，确定响应型接驳公交车分担的客流量、票制票价和车辆路径；

二、根据共享单车系统内部运营商和管理者的相互竞争关系以及响应型接驳公交车的票价，确定共享单车分担的客流量、票制票价；

三、重复步骤一和步骤二，直至获得响应型接驳公交车和共享单车稳定的票价；

实施例1：实施例研究时段为8:00～8:40，服务范围为半径3km的扇形区域，地铁站o坐标为(3,2.5)。系统拥有的响应型接驳公交车的额定载客数为25人，单位运输成本c1为0.4元/km，启动成本g为3元，基础票价上下限为[0.5元/km，1.5元/km]，平均车速v1为30km/h，每位乘客服务时间为5s/人。共享单车的单位运输成本c2为0.3元/h，平均骑行速度v2为10km/h，单位票价上下限为[0.5元/0.5h，1.5元/0.5h]，单位计费时间t为0.5h，ξ取0.3元/min，a取2，π1取0.5元/min，β取2。

如表1所示，服务区域共有随机分布在11个需求点内的55位出行者需要接驳服务，出行者通过响应型接驳公交车或共享单车到达地铁站。

表1出行者信息

如表2、3、4所示，当响应型接驳公交车系统仅保有1辆车时，且响应型接驳公交车平均车速30km/h，共享单车平均骑行速度为10km/h时，响应型接驳公交车的运行路径采用单车型运营模式下的车辆路径优化，根据响应型接驳公交车系统内部运营商和管理者的相互竞争关系以及共享单车的票价，确定响应型接驳公交车分担的客流量、票制票价和车辆路径的优化结果如下(其中：延误率为延误的需求点数量占总需求点的比例)：

表2一辆车运行时响应型接驳公交车的运行路径

表3一辆车运行时响应型接驳公交车的实际票价

表4不同车速下仅一辆车运行时响应型接驳公交车的票价

如表5、6、7所示，当响应型接驳公交车系统保有2辆车时，且响应型接驳公交车平均车速30km/h，共享单车平均骑行速度为10km/h时响应型接驳公交车的运行路径采用单车型多车辆运营模式下的车辆路径优化，根据响应型接驳公交车系统内部运营商和管理者的相互竞争关系以及共享单车的票价，确定响应型接驳公交车分担的客流量、票制票价和车辆路径的优化结果如下：

表5双车运行时响应型接驳公交车的运行路径

表6双车运行时响应型接驳公交车的实际票价

表7不同车速下双车辆车运行时响应型接驳公交车的票价

如图2、3、4所示，求解实施例1中不同运行模式的嵌套双层规划模型，得出客流总量固定下一辆车运行、两辆车运行时响应型接驳公交车票价、客流和收益变化过程。

实施例2：如表8、9、10所示，在实施例1的实验数据基础上，票价调整对客流总量变化的条件下，当响应型接驳公交车系统仅保有1辆车时，且响应型接驳公交车平均车速30km/h，共享单车平均骑行速度为10km/h时，响应型接驳公交车的运行路径采用单车型运营模式下的车辆路径优化，根据响应型接驳公交车系统内部运营商和管理者的相互竞争关系以及共享单车的票价，确定响应型接驳公交车分担的客流量、票制票价和车辆路径的优化结果如下：

表8仅1辆车运行时响应型接驳公交车的运行路径

表9仅1辆车运行时响应型接驳公交车的实际票价

表10不同车速下仅1辆车运行时响应型接驳公交车的票价

如表11、12、13所示，当响应型接驳公交车系统保有2辆车时，且响应型接驳公交车平均车速30km/h，共享单车平均骑行速度为10km/h时响应型接驳公交车的运行路径采用单车型多车辆运营模式下的车辆路径优化，根据响应型接驳公交车系统内部运营商和管理者的相互竞争关系以及共享单车的票价，确定响应型接驳公交车分担的客流量、票制票价和车辆路径的优化结果如下：

表112辆车运行时响应型接驳公交车的运行路径

表122辆车运行时响应型接驳公交车的实际票价

表13不同车速下2辆车运行时响应型接驳公交车的票价

如图5、6、7所示，求解实施例2中不同运行模式的嵌套双层规划模型，得出客流总量可变下一辆车运行、两辆车运行时响应型接驳公交车票价、客流和收益变化过程。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所述技术领域的技术人员可以所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。