出租車合乘最優(yōu)模式探析及政策建議（終稿）

1、出租車最優(yōu)合乘模式探析及政策建議基于帕累托改進(jìn)及最易轉(zhuǎn)化實(shí)施原則北京科學(xué)學(xué)研究中心劉彥蕊摘要：由于能源的日益緊缺和工業(yè)化對(duì)環(huán)境造成的影響，環(huán)境保護(hù)成為全世界關(guān)心的問題。臨近2013年中國傳統(tǒng)春節(jié)來臨之際，中國北方昨被霧霾籠罩，多省市達(dá)中重度污染。為提 升空氣質(zhì)量、減少污染排放量、減少霧霾天氣對(duì)人體的危害，各地相關(guān)政府也相繼出臺(tái)了一 系列措施降低pm2. 5值。本文將在比較分析現(xiàn)有出租車合乘模式理論研究的基礎(chǔ)上，綜合運(yùn)用心理行為學(xué)、統(tǒng) 籌學(xué)及信息技術(shù)方面的知識(shí)，依據(jù)帕累托效率改進(jìn)原則，提出集智能合乘計(jì)價(jià)芯片系統(tǒng)、智 能合乘計(jì)價(jià)票據(jù)打印系統(tǒng)、行駛方向智能輸入系統(tǒng)及l(fā)ed低耗智能行駛方向顯示系統(tǒng)為一

2、體 的“出租車合乘帕累托改進(jìn)計(jì)價(jià)系統(tǒng)”，并提出相關(guān)政策建議，以期從一定程度上緩解當(dāng)前 空氣污染嚴(yán)重、大都市上下班高峰時(shí)段打車難及出租車司機(jī)對(duì)于收入不滿等相關(guān)矛盾。關(guān)鍵詞：出租車合乘；心理行為學(xué)；帕累托改進(jìn)；費(fèi)率；費(fèi)用引言由于能源的日益緊缺和工業(yè)化對(duì)環(huán)境造成的影響，環(huán)境保護(hù)成為 全世界關(guān)心的問題。中國，近年來隨著城市機(jī)動(dòng)車輛猛增，使得污染 物排放和城市懸浮物大量增加。2013年臨近傳統(tǒng)佳節(jié)春節(jié)來臨之際, 我國20余市、縣發(fā)布大霧預(yù)警，共計(jì)發(fā)布紅色預(yù)警2個(gè)、橙色預(yù)警 13個(gè)、黃色預(yù)警6個(gè)，其中孟津、通許、扶溝發(fā)布大霧紅色預(yù)警， 由于pm2.5值過高，罹患呼吸道疾病人數(shù)急劇增加。中國各地相關(guān)政 府相

3、繼迅速出臺(tái)一系列減排措號(hào)。鼓勵(lì)綠色出行、節(jié)約能源消耗成為其中重要環(huán)節(jié)。出租車運(yùn)輸作 為城市道路運(yùn)輸?shù)囊粋€(gè)重要組成部分，鼓勵(lì)推廣出租車合乘模式，能 有效緩解上下班高峰時(shí)段及租車聚集地出租車需求與供給不足的矛 盾并緩解當(dāng)前空氣污染問題。2000年以來，相關(guān)學(xué)者對(duì)出租車合乘的方法、理論和技術(shù)路線 的研究逐漸增多，但由于沒有和出租車行業(yè)的管理政策標(biāo)準(zhǔn)與現(xiàn)實(shí)需 求緊密結(jié)合，基本上都沒有得到轉(zhuǎn)化實(shí)施。2011年，北京、杭州等 大城市交通管理部門紛紛推出了鼓勵(lì)合乘的政策辦法，但由于沒有基 于消費(fèi)者和司機(jī)的心理選擇、缺少技術(shù)系統(tǒng)支撐，導(dǎo)致基本沒有落實(shí)。 本文將在比較分析現(xiàn)有出租車合乘模式理論研究和技術(shù)方案的基

4、礎(chǔ) 上，綜合運(yùn)用心理行為學(xué)、統(tǒng)籌學(xué)及信息技術(shù)方面的知識(shí)，依據(jù)帕累 托效率改進(jìn)原則，提出集成了智能合乘計(jì)價(jià)芯片系統(tǒng)、智能合乘計(jì)價(jià) 票據(jù)打印系統(tǒng)、led低耗智能方向顯示系統(tǒng)及駕駛方向智能輸入、輸 出系統(tǒng)的出租車合乘帕累托改進(jìn)計(jì)價(jià)系統(tǒng)，并提出相關(guān)政策建議。1. 已有出租車合乘理論與技術(shù)方案的比較目前，國內(nèi)外學(xué)者對(duì)于出租車合乘主要研究的是合乘的基本理 論，如：合乘的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)、組織模式等，對(duì)于合乘研究多是定 性的分析j】也有部分研究者對(duì)合乘做了定量的分析，還有就是對(duì) 于合乘路徑選擇方面的研究6四。對(duì)于合乘費(fèi)用的結(jié)算方法大多采用 偏袒乘客利益的計(jì)算方法，對(duì)于出租車司機(jī)利益考慮較少或者考慮不 巫10-

5、13下面就我國主要有關(guān)出租車合乘的理論研究分析如下:序號(hào)成果名稱發(fā)表時(shí)間及作者主要內(nèi)容創(chuàng)新點(diǎn)不足1基于矩陣迭代出租車合乘靜態(tài)組合利用矩陣迭局限于動(dòng)態(tài)組合下兩法的出租車合2011. 8模式下，運(yùn)用矩陣迭代法解決出人合乘最短路徑選乘最短路徑選大連交通大學(xué)郭瑞軍交通運(yùn)代法求出兩人合乘最租車從起點(diǎn)擇。擇輸工程學(xué)院的王晚香短路徑到兩個(gè)終點(diǎn)的最短路徑。2提出建立合局限于靜態(tài)組合下多乘查詢系統(tǒng)，人合乘，在增加了司提出建立出租車合乘并應(yīng)用floyd機(jī)運(yùn)營成本情況下，出租車合乘模2006. 1運(yùn)營查詢系統(tǒng)，并運(yùn)算法求出多對(duì)司機(jī)因合乘運(yùn)營而式的探討合肥工業(yè)大學(xué)機(jī)械與汽車工用floyd算法求出在人合乘情況增加的最小

6、收入百分程學(xué)院軍運(yùn)梅和廣西工學(xué)院合乘情況下各乘客不下，不同乘客比建議是0 -20%,在汽車工程系石琴同費(fèi)率.合乘費(fèi)率。實(shí)際操作中司機(jī)不認(rèn) 同。32002 年介紹了動(dòng)態(tài)情況下具在計(jì)價(jià)器系計(jì)價(jià)原則有悖于心理海軍航空工程學(xué)院的應(yīng)朝體的合乘計(jì)價(jià)器的電統(tǒng)中增加中行為學(xué)，在增加了出z-cj出租車合龍、山東煙臺(tái)中正新技術(shù)有路組成和主要工作原文目的地輸租車司機(jī)運(yùn)營成本情乘計(jì)價(jià)器設(shè)計(jì)限公司趙劍峰總經(jīng)理和山東理，并設(shè)計(jì)開發(fā)目的入和輸出系況下，沒有增加其收煙臺(tái)市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局劉海地中文輸入、輸出系統(tǒng)，使合乘行入，不利于合乘機(jī)制濱統(tǒng)。對(duì)合乘各方分別為不局限于的實(shí)施。打折計(jì)費(fèi)。靜態(tài)形式?？偨Y(jié)上述有關(guān)出租車合乘的理論研究

7、和實(shí)際研發(fā)成果，均有一定 的創(chuàng)新性，但是因?yàn)榇嬖谀撤矫娴木窒扌?，都沒有得到社會(huì)及政府相 關(guān)部門的采納。可以說z-cj出租車合乘計(jì)價(jià)器設(shè)計(jì)是離產(chǎn)業(yè)化階段 最近的研發(fā)成果，但是由于其計(jì)價(jià)原則有悖于于心理行為學(xué)及運(yùn)籌學(xué) 原理，所以不能得到轉(zhuǎn)化。2. 出租車合乘面臨的新形勢(shì)和新需求我國隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、人們消費(fèi)收入的增加，近幾年私家車數(shù)量 也逐漸增加。有限的道路空間限制了出行者出行效率。汽車尾氣的排 放污染了大氣，這反而降低了人們的生活質(zhì)量。為此，2011年北京 等城市推出了通過公開搖號(hào)的方式限制私家車購買數(shù)量的措施。各城 市鼓勵(lì)綠色交通出行、有效利用公共交通資源。相對(duì)于軌道交通、公 交汽車而言出租車具

8、有快速、舒適特點(diǎn)，是私家車主及無車族在緊急 情況下很好的換乘交通工具。但是上下班高峰時(shí)間打車難、打車聚集 地打車難令出租司機(jī)和顧客都很尷尬，北京市政府出臺(tái)的公開搖號(hào)政 策的出臺(tái)使得這種矛盾更加突出。出租車合乘成為雙方共同意愿，但 是由于現(xiàn)有硬件系統(tǒng)及相關(guān)政策法規(guī)的限制，合乘在絕大部分地區(qū)并 沒有得到實(shí)施，即使有合乘現(xiàn)象也沒有相關(guān)法律、法規(guī)的保障機(jī)制?？偨Y(jié)以前有關(guān)的研究成果，可以發(fā)現(xiàn)，原有的技術(shù)解決方案之所 以不能轉(zhuǎn)化實(shí)施主要原因包括如下幾方面：第一、在路徑選擇問題上 需要新建相關(guān)的設(shè)備、設(shè)施，投入資金較大，原有方案都無法實(shí)現(xiàn)出 租車在行駛過程中實(shí)現(xiàn)合乘。第二，計(jì)算方法上存在不公平，不能同時(shí)兼顧

9、乘客與司機(jī)權(quán)益。第三，需要對(duì)現(xiàn)有的政策法規(guī)做較大的修改, 增加了轉(zhuǎn)化實(shí)施流程。3. 出租車合乘新的技術(shù)路線與解決方案的提出如果能克服已有技術(shù)方案的缺點(diǎn)，解決上述三方面的矛盾，突破 制約研究的成果轉(zhuǎn)化的瓶頸，就可以充分的發(fā)揮科技成果對(duì)于社會(huì)的 推動(dòng)作用。據(jù)此，我們認(rèn)為出租車合乘優(yōu)化的模型設(shè)計(jì)應(yīng)堅(jiān)持以下原 則：第一，在不改變現(xiàn)有的計(jì)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)則的前提下，研究出靜態(tài)和 動(dòng)態(tài)組合情況下都適用的路徑選擇方案。第二，在整個(gè)合乘決策中， 尊重先上者權(quán)益，采用先上者優(yōu)先權(quán)原則。第三，在合乘計(jì)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)上, 依據(jù)帕累托效率改進(jìn)原則，在不損害任何一方利益的情況下使得多方 受益。第一個(gè)原則的實(shí)現(xiàn)可以借鑒“zh-cj出租

10、車合乘計(jì)價(jià)器設(shè)計(jì)”中 目的地輸入和輸出系統(tǒng)，這樣就不局限于靜態(tài)組合的合乘原則，可以 在任何地點(diǎn)參與實(shí)施合乘行為。從心里行為學(xué)角度出發(fā)，合乘行為的 實(shí)施必須尊重先搭乘出租車人的意愿。如果先上者不愿意與人合乘， 司機(jī)也不能違背乘客意愿，這就需要在現(xiàn)有的出租車合乘法規(guī)中做出 明確的規(guī)定，以達(dá)到有法可依。在合乘費(fèi)率的計(jì)價(jià)算法上，采取“共 乘分?jǐn)?，多方受益，不共不變，?jiǎn)單方便”的原則。只對(duì)共同合乘行 程部分費(fèi)用分?jǐn)倖栴}討論，在原來計(jì)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)上采取打折計(jì)算。由于沒 有改變?cè)械挠?jì)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，這樣就簡(jiǎn)化了新技術(shù)方案得到政府認(rèn)同的流 程，更易于新技術(shù)方案的轉(zhuǎn)化實(shí)施。根據(jù)這樣的思路設(shè)計(jì)開發(fā)出租車合乘帕累托改進(jìn)計(jì)價(jià)系統(tǒng)

11、如下：圖一：分時(shí)分段合乘帕累托最優(yōu)合乘計(jì)價(jià)系統(tǒng)為支持動(dòng)、靜態(tài)合乘行為，該計(jì)價(jià)系統(tǒng)借鑒“zh-cj出租車合乘 計(jì)價(jià)器設(shè)計(jì)”中的中文地址簡(jiǎn)易輸入和顯示技術(shù)，輸入系統(tǒng)采用方便 乘客直接手寫或者觸摸輸入方式，輸出設(shè)備采用led顯示，對(duì)乘客最 遠(yuǎn)目的地清晰顯示，這部分即行駛方向智能輸入和輸出系統(tǒng)。在合乘 過程中可能出現(xiàn)兩人合乘，三人合乘，甚至四人同時(shí)合乘的情況，并 且由于上車和下車次序的不同，可能出現(xiàn)的情況非常復(fù)雜，這就要對(duì) 每個(gè)乘客在每種情況下所需要承擔(dān)費(fèi)用明確計(jì)算原則，這部分設(shè)計(jì)也 是整個(gè)新的計(jì)價(jià)系統(tǒng)的核心部分，文章后面將就對(duì)這部分具體的計(jì)算 方法重點(diǎn)介紹。合乘行為的推廣在一定程度上與現(xiàn)有的票據(jù)打印

12、系統(tǒng) 局限于只能打印一張或者不能分別計(jì)價(jià)有關(guān)，新設(shè)計(jì)開發(fā)的計(jì)價(jià)系統(tǒng) 將實(shí)現(xiàn)各方費(fèi)用都能如實(shí)打印票據(jù)功能，維護(hù)每個(gè)乘客利益及國家利 益。本文作者設(shè)計(jì)兼顧出租車公司、出租車司機(jī)、乘客、社會(huì)四方利 益的合乘部分費(fèi)用計(jì)算方法帕累托模型如下：xy各種合乘情況下各個(gè)乘客所付費(fèi)率與原來費(fèi)率的百分比abcd1100%270%70%360%80%上440%60%80%車550%50%80%可650%65%65%能760%60%60%出850%50%60%60%現(xiàn)940%40%40%100%的1040%60%60%60%情1155%55%55%55%況1220%40%60%100%1330%30%60%100%1

13、430%45%45%100%1540%60%60%60%表二：分時(shí)分段合乘帕累托最優(yōu)合乘計(jì)價(jià)系統(tǒng)計(jì)算方法模型注：表示第一纟ii乘客情況 衣示第二纟i乘客情況表示第三組乘客情況表示第四組乘客情況a、b、c、d分別表示a、b、c、d四個(gè)不同的人。特別提示：當(dāng)前甸人下車后，后面的 乘客要依次向前轉(zhuǎn)換角色。如果乘客實(shí)際行程不超過起步價(jià)行程，乘客費(fèi)用為當(dāng)前狀態(tài)下所 亨受折扣乘以起步價(jià)。依據(jù)上面的計(jì)算方法并假設(shè)如下：ci表示第i個(gè)乘客的費(fèi)用（i二1 ,2 ,!）；幾一表示第i個(gè)乘客第j個(gè)狀態(tài)的費(fèi)率；l“表示第i個(gè)乘客第j個(gè)狀態(tài)下的行程。則合乘情況下，第i個(gè)乘客費(fèi)用應(yīng)為：g =工pjl可從模型中可以看到，在

14、沒有合乘情況下單個(gè)人的乘車費(fèi)用是不發(fā) 生變化的，當(dāng)有合乘行為發(fā)生時(shí)候只對(duì)合乘行駛路段部分費(fèi)用分?jǐn)偂?依據(jù)每增加一位合乘者出租車司機(jī)對(duì)共乘部分收益也相應(yīng)增加的原 則。并且依據(jù)心理行為學(xué)原理，先上車者由于出讓了一部分的乘車空 間，所以要比后上車者在原理計(jì)費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)上打的折扣更多。這樣的合乘 計(jì)價(jià)原則兼顧了司機(jī)和先上車乘客及后上車乘客各自心理和利益要 求，并且是以現(xiàn)有計(jì)價(jià)基準(zhǔn)為基礎(chǔ)，所以實(shí)施起來更簡(jiǎn)便易行。4. 假設(shè)模型的檢驗(yàn)與結(jié)果相關(guān)的資料表明，我國大部分城市出租車的計(jì)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)基本都分起 步價(jià)和標(biāo)準(zhǔn)費(fèi)率兩部分，也有部分城市還包括了遠(yuǎn)程費(fèi)率，再有就是 低速行駛費(fèi)用標(biāo)準(zhǔn)和夜間作業(yè)補(bǔ)貼費(fèi)。下面就出租車計(jì)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

15、最為規(guī) 范的北京市的計(jì)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)章為例證明模型的科學(xué)性和可行性。北京出租車現(xiàn)行收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)如下：白天每公里2元，基價(jià)為3公里， 起價(jià)10元；單程15公里以上的部分加收50%空駛費(fèi)；時(shí)速低于12公里/ 小時(shí)，每累計(jì)5分鐘加收1公里費(fèi)用；等候乘客，每累計(jì)5分鐘，加收1 公里費(fèi)用；晚23時(shí)至早5時(shí)，每公里租價(jià)加收20% （此時(shí)起價(jià)11元； 不同乘客合租，按合乘里程各收60%;電話租車，每次加收3元電話租 車費(fèi)；出北京市，由雙方議定收費(fèi)；過路過橋費(fèi)由乘客支付。首先，要明確我們需要驗(yàn)證的是在收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)a-e項(xiàng)的基礎(chǔ)上打折 計(jì)算模型是否成立。f項(xiàng)涉及的是合乘問題，新模型是對(duì)原來的優(yōu)化, 不必考慮了，g、h、i收

16、費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)保持不變。第二，選取論證方法。反 證法（proofs by contradiction,又稱歸謬法、背理法），來論證模 型的可行性和科學(xué)性。反證法是一種論證方式，他首先假設(shè)某命題不 成立（即在原命題的條件下，結(jié)論不成立），然后推理出明顯矛盾的 結(jié)果，從而下結(jié)論說原假設(shè)不成立，原命題得證。第三，具體論證。 依據(jù)ci =并假設(shè)如下：l°表示起步里程（）；q 表示起步價(jià)（元）；g 標(biāo)準(zhǔn)費(fèi)率（元/ ）;l 一一遠(yuǎn)程里程開始計(jì)算里程點(diǎn)（）；y 一為遠(yuǎn)程費(fèi)率（元/ ）；因?yàn)?gv q/l° < y （g=2; q/l° =10/3; y=3）,并且標(biāo)準(zhǔn)行程 公里總

17、數(shù)為l減去l。依據(jù)模型只對(duì)共同合乘行程部分分別打折計(jì) 算，及各自計(jì)價(jià)費(fèi)率均按各自實(shí)際行程范圍和狀況為準(zhǔn)的計(jì)算規(guī)則， 顯而易見的是，在第1、2、5、7、8、9、11、12、13、14情況合乘里程中司機(jī)收益肯定不會(huì)減少，具體情況如下表所示:y各種情況卜-各個(gè)乘客所付費(fèi)率與原來費(fèi)率的百分比合乘里程部分司機(jī)收xabcd益與原來相比1100%不變270%70%=1 40%360%80%上440%60%80%車550%50%80%>100% ($153%)hj650%65%65%能760%60%60%>180%出850%50%60%60%>100% (3180%)現(xiàn)940%40%40%1

18、00%>220%的1040%60%60%60%情1155%55%55%55%=220%況1220%40%60%100%>100% (160%)1330%30%60%100%>100% ($133%)1430%45%45%100%>100% (m120%)1540%60%60%60%表三合乘里程部分司機(jī)收益與原來相比所以只要證明3、4、6、10和15情況下也同樣不損害司機(jī)利益就可以。應(yīng)用反正法,也即證明如下不等式不成立。(l-l°)x(0. 6y+(l-l° :)x(0. 4y+(l-l°)x(0. 5y+(l-l°)x(0. 4y

19、+0. 8g) > yx (l -l° );0. 6g +0. 8g)(l - l° )；0. 65g +0. 65g) > y x (lz, - l° );0. 6g +0. 6g)yx (l - l° );簡(jiǎn)化不等式并代入實(shí)數(shù)得：3. 4 >3; 4 >3;4.1 >3; 3. 6 > 3;所以假設(shè)不成立，原命題成立。同時(shí)我們可以得知司機(jī)因多載乘客增加最 少收益為0.4*313%。5. 政策建議出租車合乘帕累托改進(jìn)計(jì)價(jià)系統(tǒng)綜合運(yùn)用心理行為學(xué)、統(tǒng)籌學(xué)及 信息技術(shù)方面的知識(shí)，在不改變現(xiàn)行計(jì)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，使得社會(huì)、 出

20、租車公司、司機(jī)及乘客都能受益，具有很好的推廣應(yīng)用價(jià)值。但上 述方案的實(shí)施需要各方共同努力。首先，秉承科技和文化雙輪驅(qū)動(dòng)社會(huì)發(fā)展理念，宣傳科學(xué)的可持 續(xù)發(fā)展觀、和諧發(fā)展、綠色交通出行的優(yōu)勢(shì)，營造有利于出租車合乘 運(yùn)營的文化環(huán)境。其次，充分尊重消費(fèi)者市場(chǎng)需求及利益訴求，推動(dòng)官、產(chǎn)、學(xué)、 研、消、媒協(xié)同創(chuàng)新，加大研發(fā)，集成各種技術(shù)，加快推進(jìn)硬件的升 級(jí)和樣機(jī)的推出，通過試點(diǎn)驗(yàn)證方案的可行性，并逐步大范圍推廣， 實(shí)現(xiàn)科技成果轉(zhuǎn)化。最后，加強(qiáng)統(tǒng)籌設(shè)計(jì)和政府部門協(xié)調(diào)。國家相關(guān)部門，如發(fā)改委、 交通部、科技部加強(qiáng)溝通合作，盡快推出一致性政策規(guī)章制度，以實(shí) 現(xiàn)“出租車合乘帕累托改進(jìn)計(jì)價(jià)系統(tǒng)”科技成果的產(chǎn)業(yè)化。

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