基于元胞自動(dòng)機(jī)的機(jī)場出租車司機(jī)決策研究

　　[提要] 針對機(jī)場出租車司機(jī)決策問題，以首都國際機(jī)場為例，提出將元胞自動(dòng)機(jī)理論應(yīng)用到?jīng)Q策分析中，將返回市區(qū)和停車等待兩種選擇收益期望的大小作為決策標(biāo)的建立關(guān)于司機(jī)選擇決策的數(shù)學(xué)模型，通過對不同影響因素的求解，得到由“蓄車池”排隊(duì)車輛和某時(shí)間段抵達(dá)航班數(shù)量兩者決定的是否進(jìn)入“蓄車池”排隊(duì)的一系列臨界值，進(jìn)而出租車司機(jī)可憑借該臨界值做出最佳的選擇決策。本文最后對結(jié)果進(jìn)行合理性分析，并針對現(xiàn)實(shí)情況，提出相關(guān)機(jī)場管理和司機(jī)決策建議。

　　關(guān)鍵詞：元胞自動(dòng)機(jī);司機(jī)決策;影響因素;MATLAB

　　引言

　　隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，飛機(jī)這一交通工具的使用呈現(xiàn)逐年上漲的趨勢，可在這欣欣向榮的景象背后，機(jī)場交通問題日益明顯。機(jī)場作為城市的“第一道窗口”，代表一個(gè)城市的市容市貌，但近年來機(jī)場乘客乘車難和出租車載客難問題不斷加劇，出租車司機(jī)怎樣理性決策成為亟待解決的問題。

　　機(jī)場出租車司機(jī)載客送達(dá)機(jī)場后，可以選擇返回市區(qū)重新載客，亦可以選擇在機(jī)場的“蓄車池”內(nèi)等待載客，機(jī)場的每個(gè)管理者和出租車司機(jī)都希望通過合理的選擇實(shí)現(xiàn)效率最優(yōu)和收益最大。目前，針對這一問題的研究主要包括以下方面：王安宇從機(jī)會(huì)成本、激勵(lì)政策、信息傳遞、信息甄別和需求識(shí)別這五個(gè)角度系統(tǒng)的研究了出租車司機(jī)做出決策的原因以及不同情況下的決策結(jié)果，并著重分析研究了信息對稱對司機(jī)決策的重要影響。張凌基于對出租車軌跡數(shù)據(jù)的分析與挖掘，對市區(qū)內(nèi)的出租車出行行為加以研究，挖掘出租車乘客在市區(qū)內(nèi)的出行模式和預(yù)測出租車司機(jī)空載時(shí)在特定時(shí)空條件下采取的乘客搜尋策略效果。胡稚鴻、董衛(wèi)、曹流等針對出租車難管理、難見效的問題，創(chuàng)新引入GPS識(shí)別軌跡的方法，構(gòu)建大型交通樞紐出租車智能匹配管理系統(tǒng)，力求實(shí)現(xiàn)樞紐機(jī)場的出租車精細(xì)化管理。

　　總而言之，研究者大多從理論上詳細(xì)地分析了機(jī)場出租車司機(jī)的行為機(jī)制和司機(jī)做出行為的可能影響因素，但很少有研究者涉及機(jī)場出租車司機(jī)的具體行為決策的實(shí)證研究，出租車司機(jī)判斷是在機(jī)場等待還是返回市區(qū)重新拉客，缺乏科學(xué)性的依據(jù)，因此，在這些研究的基礎(chǔ)上，本文基于等量對比原則和元胞自動(dòng)機(jī)理論對此問題進(jìn)行實(shí)證分析，得出了一些結(jié)論。

　　一、數(shù)據(jù)來源與處理

　　北京首都國際機(jī)場是“我國第一國門”，是地理位置最重要、規(guī)模最大、運(yùn)輸生產(chǎn)最繁忙的大型國際航空港。因其具有明顯的代表性，所以選擇以該機(jī)場為例，研究出租車司機(jī)的決策方案。首先，收集北京市首都國際機(jī)場乘客乘車離開至熱門目的地的經(jīng)緯度數(shù)據(jù)，利用地圖無憂軟件，分別將其起點(diǎn)和終點(diǎn)的經(jīng)緯度數(shù)據(jù)在地圖中標(biāo)示出來，可得到每條路線的里程距離，將各個(gè)里程距離依次導(dǎo)入Excel表格中，繪制柱形圖，通過Excel求解得到里程E(S1)期望為24.97公里/趟，即可視為在機(jī)場等待載客后所能行駛的平均里程距離S1。其次，收集北京市首都國際機(jī)場不同時(shí)刻的到港航班數(shù)，利用Excel軟件繪制不同時(shí)刻航班數(shù)分布圖，發(fā)現(xiàn)每小時(shí)抵達(dá)航班數(shù)量在60～200趟內(nèi)不等。最后，通過查閱網(wǎng)上資料發(fā)現(xiàn)北京市首都國際機(jī)場出租車日均進(jìn)入量大約有2.3萬輛。

　　二、機(jī)場出租車司機(jī)決策方案分析

　　當(dāng)司機(jī)將客人送達(dá)機(jī)場后，可以選擇進(jìn)入機(jī)場“蓄車池”內(nèi)等待載客，也可以選擇返回市區(qū)重新拉客。兩種不同的選擇帶來的潛在收益不同，本文通過建立模型計(jì)算在相同時(shí)間內(nèi)兩種不同決策可能帶來的潛在收益，根據(jù)收益大小確定最優(yōu)決策方案：首先基于等量時(shí)間原則確定兩種不同決策的收益表達(dá)式，然后依據(jù)元胞自動(dòng)機(jī)理論建立乘客排隊(duì)模型確定關(guān)鍵變量——不同到港航班數(shù)下的放行系數(shù)，最終建立期望收益差值函數(shù)表達(dá)式，求解得到司機(jī)選擇等待的“蓄車池”內(nèi)車輛的臨界值。

　　(一)司機(jī)選擇在機(jī)場等待獲得的潛在收益L1。出租車司機(jī)選擇在機(jī)場等待會(huì)經(jīng)歷機(jī)場“蓄車池”內(nèi)等待T1和載客運(yùn)行T2這兩個(gè)時(shí)間段，該選擇下的收益為載客運(yùn)行收益與燃油成本的差值。收益表達(dá)式如下：

　　L1=f(S1)-ωS1 (1)

　　其中，S1為機(jī)場與乘客目的地的距離，f(S1)為初始收益與路程的函數(shù)關(guān)系，ω為每公里燃油費(fèi)。

　　通過搜集數(shù)據(jù)，得到乘客從機(jī)場乘車至熱門目的地的距離，經(jīng)過處理，得到在機(jī)場等待載客后所能行駛的平均里程距離E(S1)=24.97公里/趟。查閱資料，整理發(fā)現(xiàn)北京市出租車的計(jì)價(jià)規(guī)則服從f(S1)，通過計(jì)算，得到ω=0.6元/趟，E(f(S1))=64.13元/趟。因此，E(L1)=49.148元/趟。

　　(二)司機(jī)選擇返回市區(qū)獲得的潛在收益L2。出租車司機(jī)選擇返回市區(qū)會(huì)經(jīng)歷空載返回市區(qū)T3和在市區(qū)內(nèi)行駛T4這兩個(gè)時(shí)間段，該選擇下的收益為在市區(qū)載客可以獲得的收益與出租車行駛過程耗費(fèi)的燃油費(fèi)的差值。收益表達(dá)式如下：

　　L2=l2T4-ω(S2+S3) (2)

　　其中，S2為機(jī)場到市區(qū)的距離，S3為返回市區(qū)后在市區(qū)內(nèi)行駛的距離，l2為出租車每分鐘在市區(qū)行駛的收益。

　　基于兩種不同決策的時(shí)間相等，即：

　　T4+T3=T1+T2 (3)

　　下面將通過求解T4對L2進(jìn)行化簡：因車輛管理實(shí)行“分批定量”放行政策，于是假設(shè)每分鐘放行車輛相同，所以，在“蓄車池”內(nèi)等待的時(shí)間為T1=·q2;根據(jù)時(shí)間=路程/速度這一公式，確定機(jī)場等待載客行駛時(shí)間T2=;出租車從機(jī)場到市區(qū)的時(shí)間T3=;聯(lián)合(3)式將上述各式代入(2)中。

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