基于合作博弈的多模式公共交通系統(tǒng)供需平衡優(yōu)化研究

基于合作博弈的多模式公共交通系統(tǒng)供需平衡優(yōu)化研究一、引言1.1研究背景與意義隨著城市化進(jìn)程的不斷加速，城市人口和車輛數(shù)量呈現(xiàn)爆發(fā)式增長，城市交通擁堵問題日益嚴(yán)重。據(jù)相關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，我國大城市交通擁堵率已超過30%，在高峰時段，擁堵里程可達(dá)數(shù)百公里。交通擁堵不僅導(dǎo)致市民出行效率大幅降低，還帶來了一系列嚴(yán)峻的社會問題。例如，每年因交通擁堵造成的經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)數(shù)千億元，同時，擁堵還加劇了空氣污染和能源消耗，對環(huán)境造成了極大的壓力。為緩解城市交通擁堵，政府出臺了限行限號、優(yōu)化公共交通等一系列政策措施。然而，由于城市交通系統(tǒng)的高度復(fù)雜性，這些措施的效果受到一定限制，需要進(jìn)一步探索創(chuàng)新解決方案。在此背景下，發(fā)展多模式公共交通系統(tǒng)成為解決城市交通問題的關(guān)鍵舉措。多模式公共交通系統(tǒng)涵蓋地面公交、軌道交通、長途客運(yùn)等不同模式、不同類型的公共交通出行方式。以城市軌道交通和快速公交為骨干，承擔(dān)大運(yùn)量長距離的運(yùn)輸任務(wù)；以常規(guī)公交為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)區(qū)域內(nèi)客流的集散；以微循環(huán)公交、袖珍公交、定制公交等為補(bǔ)充，滿足個性化出行需求；再與出租車、自行車等交通方式有效銜接，從而構(gòu)建起一個結(jié)構(gòu)合理、設(shè)施完備、功能齊全、銜接高效、服務(wù)優(yōu)質(zhì)的現(xiàn)代化城市客運(yùn)運(yùn)輸系統(tǒng)。通過構(gòu)建這樣的多模式公共交通系統(tǒng)，能夠滿足出行方式多樣化、協(xié)同聯(lián)運(yùn)緊密化的出行需求，提高公共交通系統(tǒng)的吸引力和分擔(dān)率，減少小汽車出行，優(yōu)化城市交通出行結(jié)構(gòu)，為城市可持續(xù)發(fā)展提供有力支撐。然而，在多模式公共交通系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)營中，不同交通模式之間存在著復(fù)雜的利益關(guān)系和協(xié)調(diào)問題。例如，公交與地鐵之間的聯(lián)程、換乘設(shè)施及時刻表的協(xié)調(diào)，不同運(yùn)營主體之間的利益分配等。這些問題如果得不到妥善解決，將嚴(yán)重影響多模式公共交通系統(tǒng)的整體運(yùn)行效率和服務(wù)質(zhì)量。合作博弈理論為解決這些問題提供了新的視角和方法。合作博弈強(qiáng)調(diào)參與者之間的合作與協(xié)調(diào)，通過建立合作機(jī)制，實(shí)現(xiàn)各方利益的最大化，從而提高整個系統(tǒng)的效率。在多模式公共交通系統(tǒng)中應(yīng)用合作博弈理論，能夠促進(jìn)不同交通模式之間的協(xié)同合作，優(yōu)化資源配置，提高系統(tǒng)的整體效益，實(shí)現(xiàn)供需平衡。本研究基于合作博弈理論對多模式公共交通系統(tǒng)供需平衡進(jìn)行深入分析，具有重要的理論與現(xiàn)實(shí)意義。在理論方面，豐富了多模式公共交通系統(tǒng)和合作博弈理論的應(yīng)用研究，為后續(xù)相關(guān)研究提供了新的思路和方法；在實(shí)踐方面，能夠?yàn)槌鞘薪煌ㄒ?guī)劃和管理部門提供科學(xué)的決策依據(jù)，有助于優(yōu)化多模式公共交通系統(tǒng)的運(yùn)營管理，提高交通系統(tǒng)的運(yùn)行效率和服務(wù)質(zhì)量，緩解城市交通擁堵，促進(jìn)城市的可持續(xù)發(fā)展。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀多模式公共交通系統(tǒng)的研究一直是交通領(lǐng)域的熱點(diǎn)話題。國外學(xué)者在這方面開展了大量研究，取得了豐碩成果。例如，美國學(xué)者[具體姓名1]通過對紐約、洛杉磯等城市的交通系統(tǒng)進(jìn)行深入調(diào)研，運(yùn)用系統(tǒng)動力學(xué)方法，分析了不同交通模式之間的相互作用和協(xié)同效應(yīng)，指出構(gòu)建一體化的多模式公共交通系統(tǒng)能夠有效提高城市交通效率，減少交通擁堵。在歐洲，德國學(xué)者[具體姓名2]基于對柏林、慕尼黑等城市的實(shí)踐研究，提出了以軌道交通為核心，結(jié)合常規(guī)公交、自行車和步行系統(tǒng)的多模式交通一體化發(fā)展模式，通過優(yōu)化線路布局、完善換乘設(shè)施等措施，提高了公共交通的整體服務(wù)水平。國內(nèi)學(xué)者也在多模式公共交通系統(tǒng)領(lǐng)域進(jìn)行了廣泛研究。[具體姓名3]等學(xué)者通過對北京、上海等大城市的交通數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，探討了多模式公共交通系統(tǒng)的優(yōu)化配置問題，提出了基于乘客需求的交通模式組合優(yōu)化方法，以提高公共交通系統(tǒng)的效率和服務(wù)質(zhì)量。[具體姓名4]從政策層面出發(fā)，研究了政府在多模式公共交通系統(tǒng)建設(shè)中的作用，提出了一系列促進(jìn)多模式公共交通協(xié)同發(fā)展的政策建議，如加強(qiáng)政策引導(dǎo)、加大資金投入等。合作博弈理論在交通領(lǐng)域的應(yīng)用研究也日益受到關(guān)注。國外學(xué)者[具體姓名5]運(yùn)用合作博弈理論，研究了交通網(wǎng)絡(luò)中不同出行者之間的合作策略，通過建立合作博弈模型，分析了合作帶來的效益以及如何實(shí)現(xiàn)合作的穩(wěn)定性，為交通系統(tǒng)的優(yōu)化提供了新的思路。國內(nèi)學(xué)者[具體姓名6]將合作博弈理論應(yīng)用于城市出租車和網(wǎng)約車的協(xié)同管理中，通過構(gòu)建合作博弈模型，分析了兩者之間的利益分配和合作機(jī)制，提出了促進(jìn)兩者合作的策略，以提高城市客運(yùn)交通的整體效率。盡管國內(nèi)外學(xué)者在多模式公共交通系統(tǒng)和合作博弈理論應(yīng)用方面取得了諸多成果，但仍存在一些不足之處。一方面，在多模式公共交通系統(tǒng)的研究中，對不同交通模式之間的動態(tài)協(xié)同機(jī)制研究不夠深入，未能充分考慮交通需求的實(shí)時變化對系統(tǒng)運(yùn)行效率的影響；另一方面，在合作博弈理論的應(yīng)用研究中，對實(shí)際交通場景中的復(fù)雜性和不確定性考慮不足，模型的實(shí)用性和可操作性有待進(jìn)一步提高。此外，將合作博弈理論與多模式公共交通系統(tǒng)供需平衡分析相結(jié)合的研究還相對較少，需要進(jìn)一步加強(qiáng)這方面的探索和研究。1.3研究內(nèi)容與方法1.3.1研究內(nèi)容本研究主要圍繞基于合作博弈的多模式公共交通系統(tǒng)供需平衡展開，具體內(nèi)容包括：多模式公共交通系統(tǒng)與合作博弈理論基礎(chǔ)研究：對多模式公共交通系統(tǒng)的構(gòu)成要素、運(yùn)行特點(diǎn)進(jìn)行深入剖析，詳細(xì)梳理不同交通模式的功能定位和相互關(guān)系。全面闡述合作博弈理論的基本概念、核心原理和主要模型，明確其在解決多模式公共交通系統(tǒng)問題中的適用性和優(yōu)勢。多模式公共交通系統(tǒng)供需特征分析：通過實(shí)地調(diào)研、數(shù)據(jù)分析等方法，對城市多模式公共交通系統(tǒng)的供給和需求進(jìn)行全面分析。在供給方面，研究不同交通模式的運(yùn)力配置、線路布局、服務(wù)頻率等；在需求方面，分析乘客的出行需求，包括出行時間、出行距離、出行目的、換乘需求等，為后續(xù)的供需平衡分析提供數(shù)據(jù)支持?；诤献鞑┺牡亩嗄Ｊ焦步煌ㄏ到y(tǒng)供需平衡模型構(gòu)建：根據(jù)合作博弈理論，考慮不同交通模式運(yùn)營主體的利益訴求和合作關(guān)系，構(gòu)建多模式公共交通系統(tǒng)供需平衡模型。模型將涵蓋交通資源配置、客流分配、利益分配等方面，通過數(shù)學(xué)方法求解，得到在合作情況下的最優(yōu)供需平衡方案。案例分析與實(shí)證研究：選取典型城市的多模式公共交通系統(tǒng)作為案例，收集實(shí)際運(yùn)營數(shù)據(jù)，運(yùn)用構(gòu)建的供需平衡模型進(jìn)行實(shí)證分析。驗(yàn)證模型的有效性和可行性，分析合作博弈在實(shí)際應(yīng)用中面臨的問題和挑戰(zhàn)，提出針對性的改進(jìn)建議。促進(jìn)多模式公共交通系統(tǒng)合作與供需平衡的策略研究：基于理論研究和案例分析結(jié)果，從政策支持、管理機(jī)制、技術(shù)創(chuàng)新等方面提出促進(jìn)多模式公共交通系統(tǒng)合作與供需平衡的策略建議。包括完善政策法規(guī)、建立協(xié)調(diào)機(jī)制、加強(qiáng)信息化建設(shè)、推廣智能交通技術(shù)等，為城市交通規(guī)劃和管理部門提供決策參考。1.3.2研究方法本研究綜合運(yùn)用多種研究方法，確保研究的科學(xué)性和有效性。文獻(xiàn)研究法：廣泛查閱國內(nèi)外關(guān)于多模式公共交通系統(tǒng)、合作博弈理論以及交通供需平衡分析的相關(guān)文獻(xiàn)資料，了解研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，梳理已有研究成果和不足，為本研究提供理論基礎(chǔ)和研究思路。案例分析法：選取具有代表性的城市多模式公共交通系統(tǒng)案例，深入分析其運(yùn)營現(xiàn)狀、存在問題以及采取的措施。通過對實(shí)際案例的研究，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，驗(yàn)證理論模型的可行性和有效性，為其他城市提供借鑒。模型構(gòu)建法：運(yùn)用合作博弈理論和數(shù)學(xué)方法，構(gòu)建多模式公共交通系統(tǒng)供需平衡模型。通過模型求解和分析，揭示不同交通模式之間的合作機(jī)制和供需平衡關(guān)系，為優(yōu)化多模式公共交通系統(tǒng)運(yùn)營提供科學(xué)依據(jù)。數(shù)據(jù)分析法：收集多模式公共交通系統(tǒng)的相關(guān)數(shù)據(jù)，包括交通流量、客流分布、運(yùn)營成本等，運(yùn)用統(tǒng)計分析方法和數(shù)據(jù)分析工具，對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析。通過數(shù)據(jù)挖掘和分析，發(fā)現(xiàn)多模式公共交通系統(tǒng)供需關(guān)系的規(guī)律和特點(diǎn)，為研究提供數(shù)據(jù)支持。二、多模式公共交通系統(tǒng)與合作博弈理論概述2.1多模式公共交通系統(tǒng)2.1.1定義與構(gòu)成多模式公共交通系統(tǒng)是指涵蓋地面公交、軌道交通、長途客運(yùn)等不同模式、不同類型的公共交通出行方式組成的交通運(yùn)輸系統(tǒng)。該系統(tǒng)旨在構(gòu)建一個結(jié)構(gòu)合理、設(shè)施完備、功能齊全、銜接高效、服務(wù)優(yōu)質(zhì)的現(xiàn)代化城市客運(yùn)運(yùn)輸體系。其核心在于整合多種交通模式，實(shí)現(xiàn)各模式間的協(xié)同運(yùn)作，以滿足市民多樣化的出行需求。在多模式公共交通系統(tǒng)中，不同交通模式扮演著各自獨(dú)特的角色，具有不同的特點(diǎn)。軌道交通，如地鐵、輕軌等，具有運(yùn)量大、速度快、準(zhǔn)時性高的特點(diǎn)，通常承擔(dān)城市大運(yùn)量長距離的運(yùn)輸任務(wù)。以北京地鐵為例，其日客流量常常超過千萬人次，在早晚高峰時段，大量乘客通過地鐵快速、高效地往返于城市的各個區(qū)域，有效緩解了地面交通的壓力。地鐵線路通常呈網(wǎng)絡(luò)化分布，覆蓋城市的主要功能區(qū)和人口密集區(qū)域，為市民提供了便捷的出行選擇。地面公交，包括常規(guī)公交、快速公交（BRT）等，具有線路覆蓋廣、靈活性強(qiáng)的優(yōu)勢，能夠深入城市的各個角落，實(shí)現(xiàn)區(qū)域內(nèi)客流的集散。常規(guī)公交線路豐富多樣，能夠滿足不同區(qū)域、不同出行需求的乘客。快速公交則通過設(shè)置專用車道、采用大容量車輛等方式，提高了運(yùn)營效率，縮短了乘客的出行時間。像廣州的BRT系統(tǒng)，在繁忙的交通干道上開辟了專用通道，實(shí)現(xiàn)了快速、高效的運(yùn)輸，大大提升了公交的服務(wù)水平和吸引力。出租車具有門到門的服務(wù)特點(diǎn)，能夠?yàn)槌丝吞峁﹤€性化的出行服務(wù)，滿足乘客在時間和地點(diǎn)上的特殊需求。出租車的靈活性使其能夠在城市中隨時響應(yīng)乘客的叫車需求，尤其是在一些公共交通覆蓋不足的區(qū)域，出租車發(fā)揮著重要的補(bǔ)充作用。網(wǎng)約車的出現(xiàn)，進(jìn)一步豐富了出租車服務(wù)的形式，通過互聯(lián)網(wǎng)平臺，乘客可以更加便捷地預(yù)約車輛，提高了出行的便利性和效率。此外，自行車、步行等慢行交通方式也是多模式公共交通系統(tǒng)的重要組成部分。它們不僅環(huán)保、健康，還能夠解決出行“最后一公里”的問題，實(shí)現(xiàn)與其他公共交通方式的有效銜接。在許多城市，共享單車的普及為市民提供了更加便捷的短途出行選擇。市民可以在地鐵站、公交站附近租用共享單車，輕松到達(dá)目的地，實(shí)現(xiàn)了公共交通與慢行交通的無縫對接。步行道的建設(shè)也為市民提供了舒適的出行環(huán)境，鼓勵市民選擇綠色出行方式。2.1.2發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢目前，國內(nèi)外許多城市都在積極發(fā)展多模式公共交通系統(tǒng)，取得了一定的成果。在國外，紐約、倫敦、東京等國際大都市的多模式公共交通系統(tǒng)已經(jīng)相當(dāng)成熟。紐約擁有龐大的地鐵網(wǎng)絡(luò)，線路縱橫交錯，覆蓋了城市的大部分區(qū)域，同時，地面公交和出租車也為市民提供了多樣化的出行選擇。倫敦的地鐵和公交系統(tǒng)歷史悠久，運(yùn)營管理經(jīng)驗(yàn)豐富，通過不斷優(yōu)化線路和服務(wù)，提高了公共交通的整體效率和服務(wù)質(zhì)量。東京則以其高效、準(zhǔn)時的軌道交通系統(tǒng)而聞名于世，同時，地面公交、出租車和自行車等交通方式也相互配合，形成了一個便捷、高效的多模式公共交通網(wǎng)絡(luò)。在國內(nèi)，北京、上海、廣州等大城市也在大力推進(jìn)多模式公共交通系統(tǒng)的建設(shè)和發(fā)展。北京不斷完善地鐵網(wǎng)絡(luò)，新線路的開通和既有線路的優(yōu)化升級，進(jìn)一步提高了地鐵的覆蓋范圍和服務(wù)水平。同時，地面公交也在不斷優(yōu)化線路布局，加強(qiáng)與地鐵的銜接，提高了公共交通的整體效率。上海構(gòu)建了由地鐵、公交、出租車、輪渡等多種交通方式組成的多模式公共交通系統(tǒng)，通過推進(jìn)“兩網(wǎng)融合”，加強(qiáng)地鐵和公交的協(xié)同發(fā)展，提高了公共交通的服務(wù)質(zhì)量和便利性。廣州則大力發(fā)展BRT系統(tǒng)，優(yōu)化常規(guī)公交線網(wǎng)，加強(qiáng)與地鐵、出租車等交通方式的銜接，形成了一個層次分明、功能完善的多模式公共交通系統(tǒng)。未來，多模式公共交通系統(tǒng)的發(fā)展將呈現(xiàn)出以下趨勢：一是智能化發(fā)展，隨著信息技術(shù)的不斷進(jìn)步，智能交通技術(shù)將廣泛應(yīng)用于多模式公共交通系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)車輛的智能調(diào)度、實(shí)時監(jiān)控和乘客信息的精準(zhǔn)推送，提高系統(tǒng)的運(yùn)行效率和服務(wù)質(zhì)量。例如，通過大數(shù)據(jù)分析乘客的出行需求和習(xí)慣，優(yōu)化公交線路和發(fā)車時間，減少乘客的等待時間；利用智能公交站牌，為乘客提供實(shí)時的公交到站信息和線路規(guī)劃建議，方便乘客出行。二是一體化發(fā)展，進(jìn)一步加強(qiáng)不同交通模式之間的協(xié)同合作，實(shí)現(xiàn)設(shè)施、信息和服務(wù)的一體化，提高換乘效率，為乘客提供更加便捷、舒適的出行體驗(yàn)。例如，在交通樞紐建設(shè)中，實(shí)現(xiàn)不同交通模式的無縫對接，減少乘客的換乘時間和步行距離；通過建立統(tǒng)一的出行信息平臺，整合不同交通模式的運(yùn)營信息，為乘客提供一站式的出行規(guī)劃服務(wù)。三是綠色化發(fā)展，隨著環(huán)保意識的不斷提高，多模式公共交通系統(tǒng)將更加注重節(jié)能減排，推廣新能源車輛的應(yīng)用，減少對環(huán)境的污染。例如，加大電動公交車、混合動力出租車等新能源車輛的投放力度，建設(shè)充電樁、加氫站等配套設(shè)施，為新能源車輛的運(yùn)營提供保障；鼓勵市民選擇綠色出行方式，減少小汽車的使用，降低碳排放。2.2合作博弈理論2.2.1基本概念與特點(diǎn)合作博弈是博弈論的一個重要分支，又稱正和博弈。它指的是一些參與者以同盟、合作的方式進(jìn)行的博弈，博弈活動體現(xiàn)為不同集團(tuán)之間的對抗，其目的是通過博弈使雙方的利益都有所增加，或者至少保證一方的利益增加，而另一方的利益不受損害，最終實(shí)現(xiàn)整個社會的利益有所增加的結(jié)果。例如，在企業(yè)合作中，兩家企業(yè)通過合作研發(fā)新產(chǎn)品，共享研發(fā)成果和市場收益，實(shí)現(xiàn)雙方利潤的增長；在區(qū)域經(jīng)濟(jì)合作中，不同地區(qū)通過合作共建基礎(chǔ)設(shè)施、共享資源，促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)的共同發(fā)展，提高整體經(jīng)濟(jì)水平。合作博弈與非合作博弈存在顯著區(qū)別。非合作博弈主要研究人們在利益相互影響的局勢中如何選擇決策以使自己的收益最大，即策略選擇問題。在非合作博弈中，參與者通常只考慮自身利益，各自獨(dú)立決策，追求自身利益的最大化，而不考慮其他參與者的利益和整體利益。例如，在企業(yè)競爭中，各企業(yè)為了爭奪市場份額，可能會采取降價、廣告戰(zhàn)等策略，以犧牲對手的利益來獲取自身的利益。而合作博弈強(qiáng)調(diào)參與者之間的合作與協(xié)調(diào)，研究人們達(dá)成合作時如何分配合作得到的收益，即收益分配問題。在合作博弈中，參與者通過溝通、協(xié)商和合作，共同制定決策，以實(shí)現(xiàn)共同利益的最大化。例如，在供應(yīng)鏈合作中，供應(yīng)商、制造商和零售商通過合作，優(yōu)化供應(yīng)鏈流程，降低成本，提高效率，實(shí)現(xiàn)各方利益的最大化。合作博弈具有以下特點(diǎn)：一是團(tuán)體理性。合作博弈強(qiáng)調(diào)參與者的行為應(yīng)符合團(tuán)體理性，即追求整個團(tuán)體的利益最大化，而不是個體利益的最大化。在合作博弈中，參與者通過合作實(shí)現(xiàn)資源的優(yōu)化配置，提高整體效率，使團(tuán)體的總收益增加。例如，在一個由多個企業(yè)組成的產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟中，企業(yè)之間通過合作共享技術(shù)、資源和市場，實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢互補(bǔ)，提高整個產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟的競爭力和盈利能力。二是公平公正。合作博弈注重收益分配的公平公正，確保每個參與者都能從合作中獲得合理的回報。在合作博弈中，參與者通過協(xié)商和談判，確定合理的收益分配方案，使每個參與者都能認(rèn)可并接受分配結(jié)果。例如，在一個項(xiàng)目合作中，各方根據(jù)各自的投入和貢獻(xiàn)，協(xié)商確定收益分配比例，保證每個參與者的利益得到公平的體現(xiàn)。三是信息互通。合作博弈要求參與者之間能夠充分交流信息，了解彼此的需求、利益和策略，以便更好地協(xié)調(diào)行動，實(shí)現(xiàn)合作目標(biāo)。在合作博弈中，信息的充分共享有助于參與者做出更明智的決策，提高合作的效率和效果。例如，在企業(yè)合作中，雙方通過共享市場信息、技術(shù)信息和管理經(jīng)驗(yàn)，更好地把握市場機(jī)會，優(yōu)化合作方案，實(shí)現(xiàn)共同發(fā)展。四是具有約束力的協(xié)議。合作博弈通常需要參與者達(dá)成具有約束力的協(xié)議，以確保各方遵守合作規(guī)則，履行合作義務(wù)。在合作博弈中，協(xié)議是合作的基礎(chǔ)和保障，它規(guī)定了參與者的權(quán)利和義務(wù)，以及合作的方式、期限和收益分配等內(nèi)容。例如，在國際合作中，各國通過簽訂條約、協(xié)議等方式，明確各方的責(zé)任和義務(wù)，確保合作的順利進(jìn)行。2.2.2模型與求解方法在合作博弈中，有多種常見模型，其中聯(lián)盟博弈模型應(yīng)用較為廣泛。聯(lián)盟博弈模型將參與者劃分為不同的聯(lián)盟，通過分析聯(lián)盟的形成、聯(lián)盟成員之間的合作以及聯(lián)盟之間的競爭，研究合作博弈的問題。在一個城市的公共交通系統(tǒng)中，公交公司、地鐵公司和出租車公司可以看作是不同的參與者，它們可以通過組成不同的聯(lián)盟，如公交與地鐵聯(lián)盟、公交與出租車聯(lián)盟等，來共同應(yīng)對市場競爭，提高服務(wù)質(zhì)量和運(yùn)營效率。在聯(lián)盟博弈模型中，特征函數(shù)是一個關(guān)鍵概念。特征函數(shù)表示聯(lián)盟中參與人相互合作所能獲得的得益（支付），它定義了每個可能聯(lián)盟的價值。對于一個有限的參與人集合，合作博弈的特征型是有序數(shù)對，其中特征函數(shù)是從到實(shí)數(shù)集的映射，即，且。特征函數(shù)反映了聯(lián)盟的實(shí)力和合作的潛力，是分析聯(lián)盟博弈的基礎(chǔ)。求解合作博弈模型的方法有多種，以下介紹核心解和Shapley值這兩種常見的求解方法：核心解：核心是合作博弈模型中的一個重要概念，它表示每個參與者都得到他們貢獻(xiàn)的公平回報。對于一個給定的特征函數(shù)，核心是一個滿足以下條件的分配方案：每個參與者得到的回報不少于他們單獨(dú)行動時的收益，并且不少于他們?yōu)槁?lián)盟做出的貢獻(xiàn)。在一個由多個企業(yè)組成的合作項(xiàng)目中，核心解就是找到一種收益分配方案，使得每個企業(yè)都能獲得與其貢獻(xiàn)相匹配的收益，并且不會有企業(yè)因?yàn)橛X得分配不公而退出合作。核心解的存在性和唯一性是研究的重點(diǎn)，對于一些簡單的合作博弈模型，核心解是存在且唯一的，但對于復(fù)雜的模型，核心解可能不存在或者不唯一。Shapley值：Shapley值是一種基于邊際貢獻(xiàn)的分配方法，它通過計算每個參與者對聯(lián)盟的邊際貢獻(xiàn)，來確定每個參與者在聯(lián)盟總收益中的分配份額。在一局博弈N，V中，Shapley值由下式給出：，其中，|S|表示聯(lián)盟S中人的個數(shù)。Shapley值體現(xiàn)了公平性和合理性原則，它考慮了每個參與者在聯(lián)盟形成過程中的貢獻(xiàn)，以及加入聯(lián)盟的先后順序?qū)κ找娣峙涞挠绊憽＠?，在一個研發(fā)項(xiàng)目中，不同的團(tuán)隊成員對項(xiàng)目的貢獻(xiàn)不同，Shapley值可以根據(jù)每個成員的貢獻(xiàn)大小，合理地分配項(xiàng)目的收益。三、多模式公共交通系統(tǒng)供需平衡分析3.1供需平衡的內(nèi)涵與意義多模式公共交通系統(tǒng)的供需平衡，是指在特定的時空范圍內(nèi)，公共交通系統(tǒng)所提供的運(yùn)輸服務(wù)（包括運(yùn)力、線路、站點(diǎn)等）與乘客的出行需求（包括出行時間、出行距離、出行目的、換乘需求等）在數(shù)量、質(zhì)量和時空分布上達(dá)到相對匹配的狀態(tài)。這種平衡并非是簡單的供給與需求在數(shù)值上的相等，而是一個動態(tài)、復(fù)雜的系統(tǒng)平衡。從數(shù)量上看，供需平衡要求公共交通系統(tǒng)的運(yùn)力能夠滿足乘客的出行需求，避免出現(xiàn)運(yùn)力過?；虿蛔愕那闆r。在高峰時段，如工作日的早晚高峰，城市軌道交通和地面公交的客流量大幅增加，此時需要相應(yīng)增加運(yùn)力，如增加列車編組、加密公交班次等，以滿足乘客的出行需求，避免出現(xiàn)擁擠、超載等現(xiàn)象；在非高峰時段，客流量相對減少，應(yīng)合理調(diào)整運(yùn)力，避免資源浪費(fèi)。從質(zhì)量上看，供需平衡意味著公共交通系統(tǒng)提供的服務(wù)質(zhì)量能夠滿足乘客的期望，包括安全性、準(zhǔn)時性、舒適性、便捷性等方面。例如，乘客期望公共交通工具能夠安全、準(zhǔn)時地到達(dá)目的地，車內(nèi)環(huán)境舒適，換乘方便等。如果公交車輛經(jīng)常晚點(diǎn)、車內(nèi)擁擠嘈雜、換乘不便，即使運(yùn)力在數(shù)量上能夠滿足需求，也不能稱之為供需平衡。從時空分布上看，供需平衡要求公共交通系統(tǒng)的供給能夠與乘客出行需求的時空變化相適應(yīng)。不同地區(qū)、不同時間段的出行需求存在差異，如城市中心區(qū)的出行需求在工作日的白天較為集中，而居民區(qū)的出行需求在早晚高峰更為突出。公共交通系統(tǒng)需要根據(jù)這些時空變化，合理規(guī)劃線路和站點(diǎn)，優(yōu)化運(yùn)營時間和頻次，以實(shí)現(xiàn)供需在時空上的匹配。實(shí)現(xiàn)多模式公共交通系統(tǒng)的供需平衡，對交通系統(tǒng)運(yùn)行效率和城市發(fā)展具有重要意義：提高交通系統(tǒng)運(yùn)行效率：供需平衡能夠使公共交通系統(tǒng)的資源得到合理配置，避免運(yùn)力的浪費(fèi)和閑置，提高運(yùn)輸效率。當(dāng)運(yùn)力與需求相匹配時，公共交通工具的滿載率能夠保持在合理水平，減少空駛里程，提高能源利用效率，降低運(yùn)營成本。例如，通過科學(xué)的客流預(yù)測和調(diào)度管理，合理安排公交車輛的發(fā)車時間和線路，能夠減少乘客的等待時間，提高公交的運(yùn)行效率，從而提升整個交通系統(tǒng)的運(yùn)行效率。緩解交通擁堵：供需平衡有助于吸引更多居民選擇公共交通出行，減少小汽車的使用，從而緩解城市交通擁堵。當(dāng)公共交通系統(tǒng)能夠提供便捷、高效、舒適的服務(wù)時，居民會更愿意放棄私家車，選擇公共交通出行。這不僅可以減少道路上的車輛數(shù)量，降低交通擁堵程度，還可以減少尾氣排放，改善城市空氣質(zhì)量。例如，在一些城市，通過優(yōu)化公共交通系統(tǒng)，提高其服務(wù)質(zhì)量和吸引力，使得公共交通的分擔(dān)率得到提高，有效緩解了交通擁堵狀況。促進(jìn)城市可持續(xù)發(fā)展：多模式公共交通系統(tǒng)的供需平衡是城市可持續(xù)發(fā)展的重要支撐。公共交通具有高效、節(jié)能、環(huán)保的特點(diǎn)，發(fā)展公共交通是實(shí)現(xiàn)城市交通可持續(xù)發(fā)展的必然選擇。實(shí)現(xiàn)供需平衡能夠提高公共交通的服務(wù)水平，鼓勵更多居民選擇綠色出行方式，減少對私人汽車的依賴，從而降低能源消耗和環(huán)境污染，促進(jìn)城市的可持續(xù)發(fā)展。例如，在一些歐洲城市，通過構(gòu)建完善的多模式公共交通系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)供需平衡，城市的交通擁堵和環(huán)境污染問題得到了有效緩解，城市的可持續(xù)發(fā)展水平得到了顯著提高。提升居民出行體驗(yàn)：供需平衡能夠?yàn)榫用裉峁└颖憬?、舒適、高效的出行服務(wù)，提升居民的出行體驗(yàn)。當(dāng)公共交通系統(tǒng)能夠滿足居民的出行需求時，居民在出行過程中能夠更加輕松、愉快，減少出行的焦慮和疲勞。例如，合理規(guī)劃的公交線路和站點(diǎn)，能夠使居民更方便地到達(dá)目的地；舒適的車內(nèi)環(huán)境和準(zhǔn)時的服務(wù)，能夠提高居民的出行滿意度。3.2需求分析3.2.1影響需求的因素公共交通需求受到多種因素的綜合影響，這些因素相互交織，共同決定了人們對公共交通的需求程度和需求特征。人口增長和城市化進(jìn)程是影響公共交通需求的重要因素。隨著人口的持續(xù)增長，城市規(guī)模不斷擴(kuò)大，城市人口密度逐漸增加，居民的出行需求也隨之大幅增長。以北京為例，近年來常住人口持續(xù)增加，城市建成區(qū)面積不斷擴(kuò)大，導(dǎo)致居民的出行距離和出行頻次明顯增加，對公共交通的需求也日益旺盛。城市化進(jìn)程的加速使得城市功能分區(qū)更加明確，工作區(qū)、居住區(qū)、商業(yè)區(qū)等功能區(qū)域之間的聯(lián)系更加緊密，居民在不同區(qū)域之間的通勤、購物、休閑等出行活動更加頻繁，這進(jìn)一步刺激了公共交通需求的增長。經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平與公共交通需求密切相關(guān)。經(jīng)濟(jì)的增長通常會帶來居民收入水平的提高，人們的消費(fèi)能力和消費(fèi)意愿增強(qiáng)，出行需求也會相應(yīng)增加。在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)，居民的出行目的更加多樣化，除了基本的通勤需求外，旅游、商務(wù)出行等需求也較為旺盛。同時，經(jīng)濟(jì)發(fā)展會吸引更多的人口流入，進(jìn)一步增加城市的交通需求。例如，上海作為我國的經(jīng)濟(jì)中心，經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平高，吸引了大量的就業(yè)人口和外來游客，公共交通的客流量一直保持在較高水平。居民的出行習(xí)慣和偏好對公共交通需求有著顯著影響。不同年齡段、職業(yè)、收入水平的居民，其出行習(xí)慣和偏好存在差異。年輕人通常更傾向于選擇便捷、快速的交通方式，如地鐵、輕軌等；而老年人則更注重出行的舒適性和穩(wěn)定性，對公交車的依賴程度較高。此外，居民的出行偏好還受到文化、教育等因素的影響。在一些文化氛圍濃厚的城市，居民更愿意選擇步行或騎自行車等綠色出行方式，這在一定程度上會影響公共交通的需求結(jié)構(gòu)。城市布局和土地利用模式也對公共交通需求產(chǎn)生重要影響。合理的城市布局和土地利用模式能夠促進(jìn)職住平衡，減少居民的通勤距離和出行時間，從而降低公共交通需求。例如，在一些城市的新區(qū)建設(shè)中，通過規(guī)劃合理的產(chǎn)業(yè)布局和居住區(qū)域，實(shí)現(xiàn)了居民在工作地附近居住，減少了長距離通勤的需求。相反，如果城市布局不合理，職住分離嚴(yán)重，居民的通勤距離過長，會導(dǎo)致公共交通需求大幅增加。此外，城市的商業(yè)中心、學(xué)校、醫(yī)院等公共服務(wù)設(shè)施的分布也會影響居民的出行需求和出行方式選擇。如果這些設(shè)施集中分布在城市的某個區(qū)域，會吸引大量居民前往，增加該區(qū)域的公共交通壓力。交通政策和交通環(huán)境對公共交通需求具有引導(dǎo)和調(diào)節(jié)作用。政府通過制定交通政策，如優(yōu)先發(fā)展公共交通、限制私家車出行、實(shí)施交通擁堵收費(fèi)等，可以引導(dǎo)居民選擇公共交通出行。例如，一些城市通過提高中心城區(qū)的停車收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)、實(shí)施限行政策等措施，限制私家車的使用，鼓勵居民乘坐公共交通。良好的交通環(huán)境，如道路暢通、公交專用道設(shè)置合理、換乘設(shè)施便捷等，能夠提高公共交通的吸引力，增加居民對公共交通的需求。相反，交通擁堵、公交服務(wù)質(zhì)量差等問題會降低居民對公共交通的滿意度，導(dǎo)致部分居民轉(zhuǎn)向其他交通方式。3.2.2需求預(yù)測方法準(zhǔn)確預(yù)測公共交通需求是實(shí)現(xiàn)供需平衡的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，合理的需求預(yù)測能夠?yàn)榻煌ㄒ?guī)劃、運(yùn)營管理和資源配置提供科學(xué)依據(jù)。目前，常用的需求預(yù)測方法主要包括時間序列分析、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型等。時間序列分析是一種基于歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測的方法，它通過對時間序列數(shù)據(jù)的分析，挖掘數(shù)據(jù)的變化規(guī)律和趨勢，從而預(yù)測未來的需求。自回歸移動平均模型（ARIMA）是時間序列分析中常用的模型之一。ARIMA模型假設(shè)時間序列是平穩(wěn)的，通過對數(shù)據(jù)進(jìn)行差分等處理，使其滿足平穩(wěn)性要求，然后建立模型進(jìn)行預(yù)測。該模型的基本原理是將時間序列看作是由自身的歷史值和隨機(jī)擾動項(xiàng)組成，通過建立自回歸（AR）和移動平均（MA）模型來描述時間序列的變化規(guī)律。例如，對于某城市的公交客流量時間序列數(shù)據(jù)，我們可以利用ARIMA模型對其進(jìn)行分析和預(yù)測。首先，對數(shù)據(jù)進(jìn)行平穩(wěn)性檢驗(yàn)，若數(shù)據(jù)不平穩(wěn)，則進(jìn)行差分處理使其平穩(wěn)；然后，確定模型的參數(shù)，如自回歸階數(shù)p和移動平均階數(shù)q；最后，利用建立好的模型對未來的公交客流量進(jìn)行預(yù)測。時間序列分析方法具有計算簡單、可解釋性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，但它對數(shù)據(jù)的平穩(wěn)性要求較高，對于復(fù)雜的、非線性變化的交通需求數(shù)據(jù)，其預(yù)測精度可能受到一定限制。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型是一種基于人工智能技術(shù)的預(yù)測方法，它能夠處理復(fù)雜的非線性關(guān)系，對交通需求的時空變化規(guī)律具有較強(qiáng)的學(xué)習(xí)和預(yù)測能力。在交通領(lǐng)域，常用的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型包括多層感知器（MLP）、徑向基函數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（RBF）、循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（RNN）及其變體長短期記憶網(wǎng)絡(luò)（LSTM）和門控循環(huán)單元（GRU）等。以LSTM為例，它能夠有效地處理時間序列數(shù)據(jù)中的長期依賴問題，通過引入記憶單元和門控機(jī)制，能夠更好地捕捉交通需求的動態(tài)變化。在預(yù)測公共交通需求時，LSTM模型可以將歷史客流量、時間、天氣、節(jié)假日等因素作為輸入，通過網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)和訓(xùn)練，建立輸入與需求之間的非線性映射關(guān)系，從而預(yù)測未來的需求。例如，利用LSTM模型對某城市的地鐵客流量進(jìn)行預(yù)測，將過去一段時間的地鐵客流量數(shù)據(jù)、每天的不同時段、一周中的不同日期以及天氣狀況等信息作為輸入，經(jīng)過模型的訓(xùn)練和優(yōu)化，得到預(yù)測結(jié)果。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型具有強(qiáng)大的非線性表達(dá)能力，能夠充分挖掘交通數(shù)據(jù)中的復(fù)雜信息，在處理復(fù)雜的交通需求預(yù)測問題時具有較高的精度和適應(yīng)性，但它也存在模型訓(xùn)練復(fù)雜、可解釋性差等缺點(diǎn)。3.3供給分析3.3.1供給能力與結(jié)構(gòu)公共交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)是影響供給能力的關(guān)鍵因素。完善的基礎(chǔ)設(shè)施能夠?yàn)楣步煌ㄏ到y(tǒng)提供堅實(shí)的支撐，確保其高效運(yùn)行。以地鐵為例，地鐵線路的長度和覆蓋范圍直接決定了其服務(wù)的區(qū)域和客流量。在大城市中，如北京、上海，地鐵線路不斷延伸和拓展，形成了龐大的網(wǎng)絡(luò)，能夠覆蓋城市的主要區(qū)域，吸引大量乘客。截至2023年底，北京地鐵運(yùn)營線路總長度達(dá)到807公里，上海地鐵運(yùn)營線路總長度達(dá)到831公里。這些城市通過不斷增加地鐵線路，提高了地鐵的供給能力，滿足了居民日益增長的出行需求。公交專用道的設(shè)置也對公交供給能力有著重要影響。公交專用道能夠保障公交車的優(yōu)先通行權(quán)，提高公交車的運(yùn)行速度和準(zhǔn)點(diǎn)率。在一些城市，如廣州，通過設(shè)置公交專用道，公交車的運(yùn)行效率得到了顯著提升，吸引了更多居民選擇公交出行。廣州在主要干道上設(shè)置了大量公交專用道，形成了較為完善的公交專用道網(wǎng)絡(luò)，使得公交車在高峰時段也能快速通行，減少了乘客的出行時間。運(yùn)輸工具數(shù)量也是影響供給能力的重要因素。充足的運(yùn)輸工具能夠滿足乘客的出行需求，避免出現(xiàn)運(yùn)力不足的情況。在公共交通系統(tǒng)中，公交車輛和地鐵列車的數(shù)量是衡量供給能力的重要指標(biāo)。例如，在一些大城市，為了應(yīng)對高峰時段的客流壓力，公交公司會增加公交車輛的投放數(shù)量，加密公交班次，以提高公交的供給能力。上海在早晚高峰時段，通過增加公交車輛的投放，將部分公交線路的發(fā)車間隔縮短至2-3分鐘，有效緩解了客流壓力。不同交通模式的供給結(jié)構(gòu)對多模式公共交通系統(tǒng)的整體運(yùn)行效率有著重要影響。合理的供給結(jié)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)各交通模式的優(yōu)勢互補(bǔ)，提高系統(tǒng)的整體服務(wù)水平。在多模式公共交通系統(tǒng)中，軌道交通和地面公交是主要的供給模式。軌道交通具有運(yùn)量大、速度快、準(zhǔn)時性高的特點(diǎn)，適合承擔(dān)長距離、大運(yùn)量的運(yùn)輸任務(wù)；地面公交具有線路覆蓋廣、靈活性強(qiáng)的特點(diǎn)，能夠深入城市的各個角落，實(shí)現(xiàn)區(qū)域內(nèi)客流的集散。兩者應(yīng)相互配合，形成合理的供給結(jié)構(gòu)。在一些城市，通過優(yōu)化軌道交通和地面公交的線路布局，實(shí)現(xiàn)了兩者的有效銜接，提高了公共交通系統(tǒng)的整體效率。例如，深圳通過建設(shè)綜合交通樞紐，將地鐵和公交站點(diǎn)設(shè)置在一起，方便乘客換乘，提高了公共交通的便利性和吸引力。此外，出租車、網(wǎng)約車等個性化出行方式也在公共交通供給結(jié)構(gòu)中發(fā)揮著重要作用。它們能夠滿足乘客在時間和地點(diǎn)上的特殊需求，為乘客提供門到門的服務(wù)。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，網(wǎng)約車的出現(xiàn)進(jìn)一步豐富了個性化出行方式的供給，通過手機(jī)應(yīng)用程序，乘客可以方便地預(yù)約車輛，提高了出行的便利性和效率。在一些城市，網(wǎng)約車的數(shù)量不斷增加，市場份額逐漸擴(kuò)大，與傳統(tǒng)出租車形成了競爭與合作的關(guān)系，共同滿足乘客的個性化出行需求。3.3.2供給模式與策略在多模式公共交通系統(tǒng)中，供給模式主要包括政府主導(dǎo)和市場參與兩種類型。政府主導(dǎo)的供給模式在公共交通發(fā)展中具有重要地位。政府通過制定政策、規(guī)劃和投資，推動公共交通基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)和運(yùn)營。例如，政府會投入大量資金建設(shè)地鐵、公交等基礎(chǔ)設(shè)施，保障公共交通的基本供給。以北京市為例，政府在地鐵建設(shè)方面投入了巨額資金，推動了地鐵網(wǎng)絡(luò)的不斷完善。同時，政府還通過制定公交優(yōu)先發(fā)展政策，保障公交車的路權(quán)，提高公交的運(yùn)行效率。北京在主要道路上設(shè)置了公交專用道，并對公交車實(shí)施信號優(yōu)先控制，確保公交車能夠快速、準(zhǔn)時地運(yùn)行。市場參與的供給模式也在公共交通領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。通過引入社會資本，采用公私合作（PPP）等模式，能夠充分發(fā)揮市場的資源配置優(yōu)勢，提高公共交通的供給效率和服務(wù)質(zhì)量。例如，一些城市的地鐵建設(shè)采用了PPP模式，吸引了企業(yè)參與投資、建設(shè)和運(yùn)營。在PPP項(xiàng)目中，企業(yè)負(fù)責(zé)項(xiàng)目的融資、建設(shè)和一定期限的運(yùn)營，期滿后將項(xiàng)目移交給政府。這種模式不僅減輕了政府的財政壓力，還引入了市場競爭機(jī)制，提高了項(xiàng)目的建設(shè)和運(yùn)營效率。以杭州地鐵某條線路為例，采用PPP模式后，項(xiàng)目建設(shè)周期縮短，運(yùn)營服務(wù)質(zhì)量得到提升，為乘客提供了更加便捷、舒適的出行體驗(yàn)。優(yōu)化線路規(guī)劃是提升供給水平的重要策略。合理的線路規(guī)劃能夠提高公共交通的覆蓋范圍和服務(wù)效率，滿足乘客的出行需求。在規(guī)劃公交線路時，需要綜合考慮城市的功能布局、人口分布、出行需求等因素。例如，在城市的商業(yè)區(qū)、學(xué)校、醫(yī)院等人口密集區(qū)域，應(yīng)加密公交線路和站點(diǎn)，提高公共交通的可達(dá)性。上海在優(yōu)化公交線路時，通過大數(shù)據(jù)分析乘客的出行需求和習(xí)慣，對一些不合理的線路進(jìn)行了調(diào)整和優(yōu)化。將部分公交線路延伸至新的居民區(qū)和商業(yè)區(qū)，增加了站點(diǎn)設(shè)置，提高了公交線路的覆蓋率和服務(wù)質(zhì)量，方便了居民的出行。提高服務(wù)質(zhì)量也是提升供給水平的關(guān)鍵。優(yōu)質(zhì)的服務(wù)能夠吸引更多居民選擇公共交通出行，提高公共交通的競爭力。服務(wù)質(zhì)量包括車輛的舒適性、準(zhǔn)點(diǎn)率、安全性、便捷性等多個方面。例如，公交公司可以通過更新車輛，采用新能源公交車，提高車內(nèi)的舒適性和環(huán)保性；加強(qiáng)對駕駛員的培訓(xùn)，提高服務(wù)意識和駕駛技能，確保車輛的準(zhǔn)點(diǎn)運(yùn)行和安全行駛；優(yōu)化公交站點(diǎn)的設(shè)置，方便乘客換乘和上下車。北京公交集團(tuán)通過引入新能源公交車，改善了車內(nèi)的乘坐環(huán)境，減少了尾氣排放。同時，加強(qiáng)了對駕駛員的服務(wù)培訓(xùn)，提高了駕駛員的服務(wù)水平，使得公交的準(zhǔn)點(diǎn)率和乘客滿意度得到了顯著提升。四、合作博弈在多模式公共交通系統(tǒng)供需平衡中的應(yīng)用4.1合作博弈的必要性與可行性在多模式公共交通系統(tǒng)中，各參與主體間存在著顯著的利益沖突，這些沖突對系統(tǒng)的供需平衡產(chǎn)生了不利影響。公交公司、地鐵公司、出租車公司等運(yùn)營主體，由于各自的運(yùn)營成本、收益來源和發(fā)展目標(biāo)不同，在市場競爭中往往以自身利益最大化為出發(fā)點(diǎn)，缺乏有效的合作與協(xié)調(diào)。公交公司可能為了爭奪客源，在一些熱門線路上過度投放車輛，導(dǎo)致線路重復(fù)、資源浪費(fèi)，而在一些偏遠(yuǎn)地區(qū)或非高峰時段，車輛投放不足，無法滿足乘客需求。地鐵公司為了提高運(yùn)營效率和收益，可能會優(yōu)先考慮在客流量大的區(qū)域和時段增加運(yùn)力，而忽視與其他交通模式的銜接和配合，影響了整個公共交通系統(tǒng)的協(xié)同性。不同交通模式之間在換乘銜接方面也存在利益沖突。地鐵和公交站點(diǎn)的設(shè)置可能缺乏統(tǒng)籌規(guī)劃，導(dǎo)致?lián)Q乘距離過長、換乘時間過久，給乘客帶來不便。出租車和網(wǎng)約車為了追求更高的收入，可能會在機(jī)場、火車站等交通樞紐附近爭搶客源，造成交通秩序混亂，影響其他交通模式的正常運(yùn)行。此外，不同交通模式的運(yùn)營時間和班次安排也可能不協(xié)調(diào)，進(jìn)一步降低了公共交通系統(tǒng)的整體服務(wù)水平。引入合作博弈對于實(shí)現(xiàn)多模式公共交通系統(tǒng)的供需平衡具有重要的必要性。合作博弈能夠促進(jìn)各參與主體之間的溝通與協(xié)作，打破各自為政的局面，實(shí)現(xiàn)資源的優(yōu)化配置。通過合作，公交公司、地鐵公司和出租車公司等可以共同制定運(yùn)營計劃，合理安排線路和運(yùn)力，避免資源的浪費(fèi)和重復(fù)投入，提高公共交通系統(tǒng)的整體效率。在一些城市，公交公司和地鐵公司通過合作，實(shí)現(xiàn)了線路的優(yōu)化整合和換乘的便捷化，提高了公共交通的吸引力和分擔(dān)率。合作博弈有助于解決不同交通模式之間的利益分配問題，實(shí)現(xiàn)公平合理的利益共享。在合作博弈中，各參與主體通過協(xié)商和談判，根據(jù)各自的貢獻(xiàn)和成本，確定合理的利益分配方案，從而提高各參與主體的合作積極性，保障公共交通系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。例如，在多模式聯(lián)運(yùn)項(xiàng)目中，通過合作博弈確定各運(yùn)輸方式的成本分?jǐn)偤褪找娣峙?，能夠促進(jìn)不同運(yùn)輸方式之間的協(xié)同合作，提高聯(lián)運(yùn)效率。多模式公共交通系統(tǒng)中各參與主體具備合作的基礎(chǔ)和條件，使得合作博弈具有可行性。各參與主體的根本目標(biāo)都是為了滿足乘客的出行需求，提高公共交通系統(tǒng)的服務(wù)質(zhì)量和效率，這為合作提供了共同的利益基礎(chǔ)。雖然不同交通模式在運(yùn)營過程中存在競爭，但在面對日益增長的交通需求和復(fù)雜的交通環(huán)境時，合作能夠帶來更大的利益和優(yōu)勢，各參與主體也逐漸認(rèn)識到合作的重要性，有意愿通過合作來實(shí)現(xiàn)共同發(fā)展。信息技術(shù)的快速發(fā)展為多模式公共交通系統(tǒng)各參與主體之間的合作提供了有力的技術(shù)支持。通過大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、云計算等技術(shù)，各參與主體可以實(shí)現(xiàn)信息的實(shí)時共享和互聯(lián)互通，及時了解交通流量、客流分布、車輛運(yùn)行狀態(tài)等信息，為合作決策提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)依據(jù)。智能交通系統(tǒng)的應(yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)對公共交通車輛的實(shí)時監(jiān)控和調(diào)度，提高運(yùn)營效率和服務(wù)質(zhì)量，促進(jìn)不同交通模式之間的協(xié)同合作。例如，通過智能調(diào)度系統(tǒng)，公交公司和地鐵公司可以根據(jù)實(shí)時客流信息，及時調(diào)整運(yùn)力，實(shí)現(xiàn)無縫對接，提高乘客的出行體驗(yàn)。4.2合作博弈模型構(gòu)建4.2.1參與主體與利益關(guān)系分析在多模式公共交通系統(tǒng)中，主要的參與主體包括公交公司、地鐵公司、出租車公司以及乘客。這些參與主體在系統(tǒng)中扮演著不同的角色，其利益關(guān)系錯綜復(fù)雜，相互影響。公交公司作為城市公共交通的重要組成部分，其主要利益在于通過提供公交服務(wù)獲取運(yùn)營收入，實(shí)現(xiàn)盈利。公交公司的收入主要來源于乘客的車票費(fèi)用，因此，吸引更多乘客乘坐公交是其追求利益最大化的關(guān)鍵。為了達(dá)到這一目的，公交公司需要不斷優(yōu)化線路布局，提高服務(wù)質(zhì)量，增加車輛投放，以滿足乘客的出行需求。然而，公交公司在運(yùn)營過程中也面臨著諸多成本壓力，如車輛購置與維護(hù)成本、燃料成本、人力成本等。這些成本的增加會壓縮公交公司的利潤空間，影響其利益實(shí)現(xiàn)。地鐵公司同樣以追求運(yùn)營收益為主要目標(biāo)。地鐵具有運(yùn)量大、速度快、準(zhǔn)時性高等優(yōu)勢，能夠吸引大量長距離出行的乘客。地鐵公司的收入主要來自車票銷售，同時，還可以通過廣告、商業(yè)合作等方式增加收入來源。與公交公司類似，地鐵公司也需要承擔(dān)高昂的建設(shè)成本、運(yùn)營成本和維護(hù)成本。地鐵的建設(shè)需要巨額資金投入，建設(shè)周期長，風(fēng)險高。在運(yùn)營過程中，需要投入大量的人力、物力和財力，以確保地鐵的安全、高效運(yùn)行。此外，地鐵公司還需要不斷進(jìn)行技術(shù)升級和設(shè)備更新，以提高服務(wù)質(zhì)量和競爭力。出租車公司的利益主要體現(xiàn)在通過提供個性化的出行服務(wù)獲取收入。出租車具有門到門的服務(wù)特點(diǎn)，能夠滿足乘客在時間和地點(diǎn)上的特殊需求，尤其是在公共交通覆蓋不足的區(qū)域，出租車發(fā)揮著重要的補(bǔ)充作用。出租車公司的收入與乘客的打車需求密切相關(guān)，因此，提高服務(wù)質(zhì)量，增加乘客滿意度，是出租車公司提高收入的關(guān)鍵。然而，出租車行業(yè)也面臨著激烈的市場競爭，網(wǎng)約車的出現(xiàn)，對傳統(tǒng)出租車行業(yè)造成了一定的沖擊。出租車公司需要不斷創(chuàng)新服務(wù)模式，提高運(yùn)營效率，以應(yīng)對市場競爭。乘客作為多模式公共交通系統(tǒng)的服務(wù)對象，其利益在于以最低的成本獲得最便捷、舒適、高效的出行服務(wù)。乘客在選擇出行方式時，會綜合考慮出行時間、出行成本、舒適度、便捷性等因素。對于乘客來說，能夠快速、準(zhǔn)時地到達(dá)目的地，同時支付合理的費(fèi)用，是他們最關(guān)注的利益點(diǎn)。此外，乘客還希望在出行過程中能夠享受到舒適的乘車環(huán)境、良好的服務(wù)態(tài)度以及便捷的換乘體驗(yàn)。公交公司、地鐵公司和出租車公司之間存在著競爭關(guān)系。在市場競爭中，各公司為了爭奪客源，可能會采取降價、增加運(yùn)力、優(yōu)化線路等競爭策略，這可能導(dǎo)致資源的浪費(fèi)和服務(wù)質(zhì)量的下降。公交公司和地鐵公司在一些線路上可能存在重疊，為了吸引更多乘客，雙方可能會在這些線路上過度投放車輛，導(dǎo)致線路重復(fù)、資源浪費(fèi)。同時，出租車公司和網(wǎng)約車平臺也會在客源市場上展開激烈競爭，可能會出現(xiàn)惡意降價、爭搶客源等現(xiàn)象，影響市場秩序。這些公司之間也存在著合作的可能性。通過合作，各公司可以實(shí)現(xiàn)資源共享、優(yōu)勢互補(bǔ)，提高整體運(yùn)營效率和服務(wù)質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)互利共贏。公交公司和地鐵公司可以通過合作，實(shí)現(xiàn)線路的優(yōu)化整合和換乘的便捷化，提高公共交通的吸引力和分擔(dān)率。例如，在一些城市，公交公司和地鐵公司通過建立聯(lián)合調(diào)度中心，實(shí)現(xiàn)了信息共享和協(xié)同調(diào)度，提高了公共交通的運(yùn)行效率和服務(wù)質(zhì)量。出租車公司和網(wǎng)約車平臺也可以通過合作，實(shí)現(xiàn)資源共享和優(yōu)勢互補(bǔ)，共同提高服務(wù)質(zhì)量和市場競爭力。例如，一些出租車公司與網(wǎng)約車平臺合作，推出了線上線下一體化的服務(wù)模式，為乘客提供了更加便捷的出行選擇。乘客與各運(yùn)營公司之間是服務(wù)與被服務(wù)的關(guān)系。乘客的出行需求是各運(yùn)營公司提供服務(wù)的基礎(chǔ)，而各運(yùn)營公司提供的服務(wù)質(zhì)量直接影響著乘客的出行體驗(yàn)和選擇。如果運(yùn)營公司能夠提供優(yōu)質(zhì)的服務(wù)，滿足乘客的需求，就能夠吸引更多乘客，提高市場份額；反之，如果服務(wù)質(zhì)量不佳，乘客可能會選擇其他出行方式，導(dǎo)致運(yùn)營公司的客源流失。因此，運(yùn)營公司需要關(guān)注乘客的需求和反饋，不斷改進(jìn)服務(wù)質(zhì)量，以提高乘客的滿意度和忠誠度。4.2.2模型假設(shè)與參數(shù)設(shè)定為構(gòu)建基于合作博弈的多模式公共交通系統(tǒng)供需平衡模型，需結(jié)合實(shí)際情況做出合理假設(shè)：參與主體理性假設(shè)：公交公司、地鐵公司、出租車公司等運(yùn)營主體均為理性經(jīng)濟(jì)人，以自身利益最大化為決策目標(biāo)。在運(yùn)營過程中，各公司會根據(jù)市場情況和自身成本收益狀況，做出最優(yōu)的決策。公交公司會根據(jù)客流需求和運(yùn)營成本，合理安排車輛投放和線路運(yùn)營；地鐵公司會根據(jù)線路規(guī)劃和建設(shè)成本，制定合理的票價策略；出租車公司會根據(jù)市場需求和競爭狀況，調(diào)整服務(wù)價格和運(yùn)營范圍。信息對稱假設(shè)：各參與主體之間信息完全對稱，能夠充分了解其他主體的決策和市場信息。在實(shí)際運(yùn)營中，各公司可以通過信息共享平臺、市場調(diào)研等方式，獲取其他公司的運(yùn)營數(shù)據(jù)、客流信息、票價策略等，以便做出更加準(zhǔn)確的決策。例如，公交公司和地鐵公司可以通過信息共享，了解彼此的線路運(yùn)營情況和客流分布，從而實(shí)現(xiàn)協(xié)同調(diào)度和優(yōu)化運(yùn)營。合作穩(wěn)定性假設(shè)：一旦各參與主體達(dá)成合作協(xié)議，在合作期內(nèi)將嚴(yán)格遵守協(xié)議，不會出現(xiàn)違約行為。為了確保合作的穩(wěn)定性，各公司可以簽訂具有法律效力的合作協(xié)議，明確各方的權(quán)利和義務(wù)，以及違約的責(zé)任和處罰措施。同時，建立監(jiān)督機(jī)制，對合作協(xié)議的執(zhí)行情況進(jìn)行監(jiān)督和評估，及時發(fā)現(xiàn)和解決問題，確保合作的順利進(jìn)行。在模型中，設(shè)定以下關(guān)鍵參數(shù)：收益參數(shù)：公交公司的收益，主要由車票收入、政府補(bǔ)貼等構(gòu)成。車票收入取決于公交的客流量和票價，客流量越大，票價越高，車票收入就越高。政府補(bǔ)貼則是為了支持公交事業(yè)的發(fā)展，彌補(bǔ)公交公司的運(yùn)營虧損。地鐵公司的收益，由車票收入、廣告收入、商業(yè)合作收入等組成。地鐵的車票收入同樣與客流量和票價相關(guān)，廣告收入和商業(yè)合作收入則取決于地鐵的客流量、站點(diǎn)位置和商業(yè)開發(fā)程度。出租車公司的收益，主要來源于乘客的打車費(fèi)用。打車費(fèi)用根據(jù)行程距離、時間等因素計算，同時，出租車公司還可以通過提供增值服務(wù)，如接送機(jī)、包車等，增加收入。成本參數(shù)：公交公司的成本，包括車輛購置成本、燃料成本、人力成本、維修保養(yǎng)成本等。車輛購置成本取決于車輛的類型、數(shù)量和價格，燃料成本與油價和車輛的能耗有關(guān)，人力成本包括駕駛員、售票員等員工的工資和福利，維修保養(yǎng)成本則與車輛的使用年限和行駛里程有關(guān)。地鐵公司的成本，涵蓋建設(shè)成本、設(shè)備購置成本、運(yùn)營成本、維護(hù)成本等。建設(shè)成本是地鐵建設(shè)過程中的一次性投入，包括土地征用、隧道挖掘、車站建設(shè)等費(fèi)用；設(shè)備購置成本包括列車、信號系統(tǒng)、供電系統(tǒng)等設(shè)備的采購費(fèi)用；運(yùn)營成本包括員工工資、水電費(fèi)、票務(wù)系統(tǒng)維護(hù)費(fèi)用等；維護(hù)成本則用于設(shè)備的定期檢修和更新。出租車公司的成本，包含車輛購置成本、燃料成本、保險成本、維修成本等。車輛購置成本和燃料成本與公交公司類似，保險成本則根據(jù)車輛的價值和保險政策確定，維修成本與車輛的使用情況和維修保養(yǎng)頻率有關(guān)。客流量參數(shù)：公交客流量、地鐵客流量、出租車客流量，分別表示乘坐公交、地鐵和出租車的乘客數(shù)量。這些客流量受到多種因素的影響，如出行需求、票價、服務(wù)質(zhì)量、交通擁堵狀況等。在高峰時段，出行需求增加，客流量相應(yīng)增大；票價降低或服務(wù)質(zhì)量提高，也會吸引更多乘客選擇相應(yīng)的交通方式。合作收益分配參數(shù)：表示公交公司在合作收益中的分配比例，表示地鐵公司的分配比例，表示出租車公司的分配比例，且。這些分配比例的確定需要考慮各公司的貢獻(xiàn)、成本投入、市場地位等因素，通過協(xié)商和談判達(dá)成一致。例如，可以根據(jù)各公司的客流量、運(yùn)營收入、成本投入等指標(biāo)，確定相應(yīng)的分配權(quán)重，從而計算出各公司的分配比例。4.2.3模型求解與分析運(yùn)用合作博弈求解方法，如核心解、Shapley值等，對構(gòu)建的模型進(jìn)行求解，以得出均衡解。核心解是合作博弈模型中的一個重要概念，它表示每個參與者都得到他們貢獻(xiàn)的公平回報。在多模式公共交通系統(tǒng)中，核心解就是找到一種收益分配方案，使得公交公司、地鐵公司和出租車公司等各參與主體都能獲得與其貢獻(xiàn)相匹配的收益，并且不會有公司因?yàn)橛X得分配不公而退出合作。通過計算核心解，可以確定在合作情況下，各公司的最優(yōu)收益分配方案，以及系統(tǒng)的整體最優(yōu)運(yùn)營策略。Shapley值是一種基于邊際貢獻(xiàn)的分配方法，它通過計算每個參與者對聯(lián)盟的邊際貢獻(xiàn)，來確定每個參與者在聯(lián)盟總收益中的分配份額。在多模式公共交通系統(tǒng)中，運(yùn)用Shapley值方法，可以根據(jù)公交公司、地鐵公司和出租車公司等各參與主體對合作聯(lián)盟的邊際貢獻(xiàn)，合理分配合作收益。例如，通過分析各公司在增加客流量、提高服務(wù)質(zhì)量、降低運(yùn)營成本等方面的貢獻(xiàn)，計算出它們的Shapley值，從而確定各自在合作收益中的分配比例。分析不同合作策略對供需平衡的影響，結(jié)果表明，當(dāng)公交公司、地鐵公司和出租車公司采取合作策略時，能夠?qū)崿F(xiàn)資源的優(yōu)化配置，提高系統(tǒng)的整體效率和服務(wù)質(zhì)量，進(jìn)而促進(jìn)供需平衡。在合作模式下，各公司可以共享信息，協(xié)同調(diào)度車輛，優(yōu)化線路布局，避免資源的浪費(fèi)和重復(fù)投入。通過合作，公交公司和地鐵公司可以實(shí)現(xiàn)線路的優(yōu)化整合，減少線路重疊，提高運(yùn)營效率；出租車公司可以與公交、地鐵公司合作，實(shí)現(xiàn)無縫對接，為乘客提供更加便捷的出行服務(wù)。這些合作策略能夠提高公共交通的吸引力，增加客流量，緩解交通擁堵，實(shí)現(xiàn)供需平衡。具體而言，合作策略對供需平衡的影響體現(xiàn)在以下幾個方面：一是提高運(yùn)輸效率。合作可以實(shí)現(xiàn)車輛的合理調(diào)配和線路的優(yōu)化，減少空駛里程和等待時間，提高運(yùn)輸效率。通過共享客流信息，公交公司和地鐵公司可以根據(jù)實(shí)際需求，合理安排車輛的發(fā)車時間和班次，避免出現(xiàn)運(yùn)力過剩或不足的情況。二是提升服務(wù)質(zhì)量。各公司可以通過合作，共同改善服務(wù)設(shè)施和服務(wù)流程，提高服務(wù)質(zhì)量，滿足乘客的需求。在交通樞紐，公交、地鐵和出租車公司可以聯(lián)合建設(shè)換乘設(shè)施，優(yōu)化換乘流程，減少乘客的換乘時間和不便。三是降低運(yùn)營成本。合作可以實(shí)現(xiàn)資源的共享和成本的分擔(dān)，降低各公司的運(yùn)營成本。公交公司和地鐵公司可以共同建設(shè)維修保養(yǎng)設(shè)施，共享設(shè)備和技術(shù)，降低維修保養(yǎng)成本；出租車公司可以與網(wǎng)約車平臺合作，共享車輛和司機(jī)資源，降低運(yùn)營成本。這些成本的降低可以轉(zhuǎn)化為票價的降低或服務(wù)質(zhì)量的提升，從而吸引更多乘客，促進(jìn)供需平衡。五、案例分析5.1案例選取與背景介紹選取上海和北京這兩個具有代表性的城市作為案例，深入剖析其多模式公共交通系統(tǒng)，為研究提供實(shí)踐依據(jù)。上海作為國際化大都市，其多模式公共交通系統(tǒng)發(fā)展水平處于全國領(lǐng)先地位。截至2023年底，上海地鐵運(yùn)營線路總長度達(dá)到831公里，運(yùn)營線路20余條，車站數(shù)量超過400座，形成了龐大而密集的地鐵網(wǎng)絡(luò)，覆蓋了城市的主要區(qū)域。上海的地面公交也十分發(fā)達(dá)，公交線路總數(shù)超過1500條，車輛總數(shù)超過18000輛，線路覆蓋范圍廣泛，能夠深入城市的各個角落。出租車和網(wǎng)約車在上海的出行市場中也占據(jù)重要地位，為市民提供了便捷的個性化出行服務(wù)。此外，上海還大力發(fā)展共享單車、共享電單車等慢行交通方式，與其他公共交通方式形成了良好的互補(bǔ)。近年來，上海持續(xù)加大對公共交通的投入，不斷完善交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，推進(jìn)多模式公共交通系統(tǒng)的一體化發(fā)展。通過推進(jìn)“兩網(wǎng)融合”，加強(qiáng)地鐵和公交的協(xié)同發(fā)展，提高了公共交通的服務(wù)質(zhì)量和便利性。在一些交通樞紐，實(shí)現(xiàn)了地鐵、公交、出租車等多種交通方式的無縫對接，方便乘客換乘。同時，上海積極應(yīng)用智能交通技術(shù)，提升公共交通的運(yùn)營管理水平。通過大數(shù)據(jù)分析，優(yōu)化公交線路和發(fā)車時間，提高了公交的運(yùn)行效率和準(zhǔn)點(diǎn)率；利用智能公交站牌，為乘客提供實(shí)時的公交到站信息和線路規(guī)劃建議，方便乘客出行。北京作為我國的首都，城市規(guī)模龐大，人口密集，交通需求旺盛。其多模式公共交通系統(tǒng)同樣發(fā)展迅速且較為完善。截至2023年底，北京地鐵運(yùn)營線路總長度達(dá)到807公里，線路數(shù)量眾多，車站分布廣泛，有效緩解了城市地面交通的壓力。地面公交方面，北京公交集團(tuán)不斷優(yōu)化線路布局，增加線路覆蓋范圍，目前公交線路總數(shù)超過1200條，運(yùn)營線路總長度達(dá)到42726公里。北京還擁有大量的出租車和網(wǎng)約車，滿足市民多樣化的出行需求。此外，北京積極推廣綠色出行方式，共享單車、步行道等慢行交通設(shè)施不斷完善，為市民提供了更多的出行選擇。為了提升多模式公共交通系統(tǒng)的運(yùn)行效率和服務(wù)質(zhì)量，北京采取了一系列措施。加大對公交專用道的建設(shè)力度，目前公交專用道總里程已達(dá)到1005車道公里，初步形成了“五橫、七縱、一環(huán)、五放射”的專用道網(wǎng)絡(luò)，提高了公交車的運(yùn)行速度和準(zhǔn)點(diǎn)率。北京公交集團(tuán)積極推進(jìn)公交線網(wǎng)優(yōu)化，按照“減重復(fù)、增覆蓋、便接駁、提運(yùn)速、推進(jìn)微循環(huán)、豐富多樣化”的思路，優(yōu)化減少地面公交長大線路，增加公交與軌道接駁的微循環(huán)線路，補(bǔ)充軌道線路空白區(qū)域公交線路，加密軌道線網(wǎng)密度不足區(qū)域公交線網(wǎng)，減少與軌道重復(fù)線路，逐步形成軌道主要服務(wù)中長距離出行、地面公交主要服務(wù)中短距離出行的公共交通互補(bǔ)發(fā)展模式。北京還大力發(fā)展多樣化公交服務(wù)，推出定制公交、商務(wù)班車、快速直達(dá)專線、節(jié)假日專線、景區(qū)專線、巡游定制等多種線路，滿足市民不同的出行需求。5.2基于合作博弈的供需平衡分析5.2.1數(shù)據(jù)收集與整理為了深入分析上海和北京多模式公共交通系統(tǒng)的供需平衡情況，本研究收集了豐富的相關(guān)數(shù)據(jù)，包括客流量、運(yùn)營成本等信息。在客流量數(shù)據(jù)方面，通過自動售檢票系統(tǒng)（AFC）、公交IC卡數(shù)據(jù)以及問卷調(diào)查等多種方式進(jìn)行收集。自動售檢票系統(tǒng)能夠精確記錄乘客的進(jìn)出站時間和地點(diǎn)，為獲取地鐵客流量數(shù)據(jù)提供了重要依據(jù)；公交IC卡數(shù)據(jù)則反映了公交客流的時空特征，通過對這些數(shù)據(jù)的分析，可以了解公交乘客的出行規(guī)律和分布情況；問卷調(diào)查則進(jìn)一步補(bǔ)充了乘客的出行目的、出行時間、出行方式選擇偏好等信息，使我們對客流量的影響因素有了更全面的認(rèn)識。在上海，通過對地鐵AFC系統(tǒng)數(shù)據(jù)的分析發(fā)現(xiàn)，工作日早晚高峰時段，地鐵1號線、2號線等主要線路的客流量較大，尤其是人民廣場、徐家匯等換乘站點(diǎn)，客流量更是集中。早高峰時段，從郊區(qū)前往中心城區(qū)的方向客流量明顯增加，而晚高峰則相反，從中心城區(qū)返回郊區(qū)的方向客流量較大。在公交線路方面，通過對公交IC卡數(shù)據(jù)的分析得知，一些連接居民區(qū)和商業(yè)區(qū)、工作區(qū)的公交線路客流量較大，如浦東的某條公交線路，在工作日早晚高峰時段，客流量達(dá)到了每小時數(shù)千人次。通過問卷調(diào)查還了解到，乘客選擇公交出行的主要原因是價格相對較低、線路覆蓋廣，而選擇地鐵出行則主要是因?yàn)樗俣瓤?、?zhǔn)時性高。在北京，地鐵客流量數(shù)據(jù)顯示，早高峰時段，地鐵4號線、10號線等線路的部分站點(diǎn)客流量激增，如西直門、國貿(mào)等站點(diǎn)，乘客排隊進(jìn)站的現(xiàn)象較為常見。晚高峰時段，一些連接城市副中心和中心城區(qū)的線路客流量較大。公交線路方面，通過公交IC卡數(shù)據(jù)和問卷調(diào)查分析發(fā)現(xiàn)，一些經(jīng)過學(xué)校、醫(yī)院、大型商場等場所的公交線路客流量較大。例如，某條經(jīng)過多所學(xué)校的公交線路，在上下學(xué)時間段，客流量明顯增加。乘客在選擇公交出行時，除了考慮價格和線路覆蓋因素外，還關(guān)注公交的舒適性和準(zhǔn)點(diǎn)率；在選擇地鐵出行時，更注重線路的便捷性和換乘的便利性。在運(yùn)營成本數(shù)據(jù)方面，收集了公交公司、地鐵公司和出租車公司的相關(guān)成本信息。公交公司的運(yùn)營成本包括車輛購置成本、燃料成本、人力成本、維修保養(yǎng)成本等；地鐵公司的運(yùn)營成本涵蓋建設(shè)成本、設(shè)備購置成本、運(yùn)營成本、維護(hù)成本等；出租車公司的運(yùn)營成本包含車輛購置成本、燃料成本、保險成本、維修成本等。通過對這些成本數(shù)據(jù)的整理和分析，了解了各運(yùn)營主體的成本結(jié)構(gòu)和成本變化趨勢。在上海，公交公司的人力成本和燃料成本占比較大，隨著油價的波動和人工工資的上漲，運(yùn)營成本也在不斷增加。地鐵公司的建設(shè)成本和設(shè)備購置成本較高，且后期的維護(hù)成本也不容忽視。出租車公司的燃料成本和保險成本是主要的成本支出項(xiàng)目。在北京，公交公司的運(yùn)營成本同樣受到人力成本和燃料成本的影響較大。地鐵公司在建設(shè)和運(yùn)營過程中，需要投入大量的資金用于設(shè)備更新和技術(shù)升級，以提高運(yùn)營效率和服務(wù)質(zhì)量。出租車公司的成本結(jié)構(gòu)與上海類似，但由于北京的交通擁堵情況較為嚴(yán)重，燃料成本相對更高。通過對這些數(shù)據(jù)的收集和整理，為后續(xù)基于合作博弈的供需平衡分析提供了堅實(shí)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。通過對客流量數(shù)據(jù)的分析，能夠了解不同交通模式的客流分布特征和變化規(guī)律，為合理配置運(yùn)力提供依據(jù)；通過對運(yùn)營成本數(shù)據(jù)的分析，能夠掌握各運(yùn)營主體的成本狀況，為制定合理的利益分配方案和合作策略提供參考。5.2.2合作博弈模型應(yīng)用與結(jié)果分析將基于合作博弈理論構(gòu)建的供需平衡模型應(yīng)用于上海和北京的多模式公共交通系統(tǒng)案例中，深入分析各參與主體的策略選擇和收益情況，以評估供需平衡狀態(tài)。在上海，當(dāng)公交公司、地鐵公司和出租車公司采取合作策略時，公交公司通過與地鐵公司共享客流信息，優(yōu)化了線路布局，減少了與地鐵重復(fù)的線路，提高了運(yùn)營效率。地鐵公司則加強(qiáng)了與公交公司在換乘站點(diǎn)的銜接，提高了乘客的換乘便利性，吸引了更多乘客選擇公共交通出行。出租車公司與公交、地鐵公司合作，在交通樞紐設(shè)置了專門的出租車候客區(qū)，實(shí)現(xiàn)了無縫對接，提高了服務(wù)質(zhì)量。通過合作，上海公共交通系統(tǒng)的整體效率得到了顯著提升，客流量增加，運(yùn)營成本降低。在某一區(qū)域，合作前公交公司的客流量為每天[X1]人次，地鐵公司的客流量為每天[X2]人次，出租車公司的客流量為每天[X3]人次；合作后，公交公司的客流量增加到每天[X1+ΔX1]人次，地鐵公司的客流量增加到每天[X2+ΔX2]人次，出租車公司的客流量增加到每天[X3+ΔX3]人次。同時，合作后公共交通系統(tǒng)的整體運(yùn)營成本降低了[Y]%，實(shí)現(xiàn)了資源的優(yōu)化配置和供需的更好平衡。在北京，通過合作博弈，公交公司和地鐵公司共同制定了運(yùn)營計劃，根據(jù)客流需求動態(tài)調(diào)整運(yùn)力。在高峰時段，增加了車輛投放和發(fā)車頻率，緩解了客流壓力；在非高峰時段，合理減少了運(yùn)力，避免了資源浪費(fèi)。出租車公司與網(wǎng)約車平臺合作，實(shí)現(xiàn)了資源共享和優(yōu)勢互補(bǔ)，提高了運(yùn)營效率和服務(wù)質(zhì)量。合作后，北京公共交通系統(tǒng)的服務(wù)質(zhì)量得到了明顯改善，乘客滿意度提高。根據(jù)乘客滿意度調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，合作前乘客對公共交通系統(tǒng)的滿意度為[Z1]%，合作后滿意度提升到了[Z2]%。這表明合作策略有效地促進(jìn)了北京多模式公共交通系統(tǒng)的供需平衡，提升了系統(tǒng)的整體競爭力和吸引力。分析結(jié)果表明，合作博弈能夠顯著提升多模式公共交通系統(tǒng)的整體效益，促進(jìn)供需平衡。通過合作，各參與主體能夠?qū)崿F(xiàn)資源共享、優(yōu)勢互補(bǔ)，提高運(yùn)營效率和服務(wù)質(zhì)量，吸引更多乘客選擇公共交通出行，從而緩解交通擁堵，減少環(huán)境污染，實(shí)現(xiàn)城市交通的可持續(xù)發(fā)展。然而，在實(shí)際應(yīng)用中，合作博弈也面臨一些挑戰(zhàn)，如合作協(xié)議的執(zhí)行、利益分配的公平性等問題。因此，需要建立有效的監(jiān)督機(jī)制和合理的利益分配方案，確保合作的順利進(jìn)行和長期穩(wěn)定。5.3經(jīng)驗(yàn)借鑒與啟示上海和北京在多模式公共交通系統(tǒng)發(fā)展中積累的成功經(jīng)驗(yàn)，對其他城市具有重要的借鑒意義。這兩座城市在交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)方面的大力投入，為公共交通的發(fā)展奠定了堅實(shí)基礎(chǔ)。上海不斷拓展地鐵網(wǎng)絡(luò)，截至2023年底，運(yùn)營線路總長度達(dá)到831公里，形成了龐大而密集的網(wǎng)絡(luò)，覆蓋城市主要區(qū)域；北京也持續(xù)加大地鐵建設(shè)力度，運(yùn)營線路總長度達(dá)807公里，有效緩解了地面交通壓力。其他城市應(yīng)重視交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，加大資金投入，根據(jù)城市發(fā)展規(guī)劃和居民出行需求，合理布局地鐵、公交等交通線路，提高公共交通的覆蓋范圍和通達(dá)性。在推進(jìn)多模式公共交通系統(tǒng)一體化發(fā)展方面，上海和北京也做出了積極探索。上海通過推進(jìn)“兩網(wǎng)融合”，加強(qiáng)地鐵和公交的協(xié)同發(fā)展，實(shí)現(xiàn)了交通樞紐的無縫對接，提高了公共交通的服務(wù)質(zhì)量和便利性；北京則大力發(fā)展多樣化公交服務(wù)，推出定制公交、商務(wù)班車等多種線路，滿足市民不同的出行需求，并加強(qiáng)公交與地鐵的接駁，優(yōu)化公交線網(wǎng)，形成了互補(bǔ)發(fā)展模式。其他城市應(yīng)注重不同交通模式之間的協(xié)同合作，加強(qiáng)換乘設(shè)施建設(shè)，優(yōu)化線路布局，實(shí)現(xiàn)公交、地鐵、出租車等交通方式的有機(jī)銜接，提高公共交通系統(tǒng)的整體效率和服務(wù)水平。然而，這兩個城市在多模式公共交通系統(tǒng)發(fā)展中也面臨一些問題，為其他城市提供了警示和啟示。在交通擁堵方面，盡管上海和北京采取了多種措施，但在高峰時段，交通擁堵仍然較為嚴(yán)重。這提示其他城市在發(fā)展公共交通的同時，要綜合考慮城市交通擁堵問題，加強(qiáng)交通管理，優(yōu)化交通組織，推廣智能交通技術(shù)，提高道路通行能力。在不同交通模式之間的利益協(xié)調(diào)方面，雖然合作博弈理論為解決這一問題提供了思路，但在實(shí)際應(yīng)用中，仍存在合作協(xié)議執(zhí)行困難、利益分配不公平等問題。其他城市在應(yīng)用合作博弈理論時，要建立健全合作機(jī)制，明確各方權(quán)利義務(wù)，制定合理的利益分配方案，加強(qiáng)監(jiān)督和評估，確保合作的順利進(jìn)行。六、優(yōu)化策略與建議6.1基于合作博弈的供需平衡優(yōu)化策略加強(qiáng)合作機(jī)制建設(shè)是實(shí)現(xiàn)多模式公共交通系統(tǒng)供需平衡的關(guān)鍵舉措。政府應(yīng)發(fā)揮主導(dǎo)作用，建立跨部門的協(xié)調(diào)機(jī)構(gòu)，加強(qiáng)對公交公司、地鐵公司、出租車公司等運(yùn)營主體的統(tǒng)籌協(xié)調(diào)，打破部門之間的壁壘，促進(jìn)各主體之間的溝通與合作。設(shè)立城市公共交通協(xié)調(diào)委員會，由交通、財政、規(guī)劃等相關(guān)部門以及各運(yùn)營主體的代表組成，負(fù)責(zé)制定多模式公共交通系統(tǒng)的發(fā)展戰(zhàn)略、規(guī)劃和政策，協(xié)調(diào)解決各主體之間的矛盾和問題，推動合作項(xiàng)目的實(shí)施。建立健全合作協(xié)議和監(jiān)督機(jī)制，確保合作的順利進(jìn)行和長期穩(wěn)定。各運(yùn)營主體在合作前應(yīng)簽訂詳細(xì)的合作協(xié)議，明確各方的權(quán)利和義務(wù)，包括合作的目標(biāo)、內(nèi)容、方式、期限、收益分配等，避免在合作過程中出現(xiàn)糾紛和違約行為。同時，建立監(jiān)督評估機(jī)制，定期對合作項(xiàng)目的實(shí)施情況進(jìn)行評估和監(jiān)督，及時發(fā)現(xiàn)問題并加以解決，確保合作協(xié)議的有效執(zhí)行?？梢砸氲谌皆u估機(jī)構(gòu)，對合作項(xiàng)目的運(yùn)營效率、服務(wù)質(zhì)量、收益分配等進(jìn)行客觀公正的評估，為合作的持續(xù)改進(jìn)提供依據(jù)。優(yōu)化資源配置，提高公共交通系統(tǒng)的整體效率。根據(jù)客流需求和時空分布特征，合理規(guī)劃公交、地鐵、出租車等交通模式的線路和站點(diǎn)，避免線路重復(fù)和資源浪費(fèi)。通過大數(shù)據(jù)分析，深入了解乘客的出行需求和習(xí)慣，精準(zhǔn)定位客流熱點(diǎn)區(qū)域和時段，優(yōu)化公交線路和站點(diǎn)布局，提高公交的覆蓋率和服務(wù)效率。在一些新建的居民區(qū)和商業(yè)區(qū)，根據(jù)居民和商業(yè)活動的分布情況，合理規(guī)劃公交線路和站點(diǎn)，確保居民和商戶能夠方便地乘坐公交出行。加強(qiáng)不同交通模式之間的銜接和換乘設(shè)施建設(shè)，實(shí)現(xiàn)無縫對接。在交通樞紐建設(shè)中，將地鐵、公交、出租車等站點(diǎn)設(shè)置在一起，通過合理的通道設(shè)計和引導(dǎo)標(biāo)識，減少乘客的換乘時間和步行距離。同時，優(yōu)化換乘流程，實(shí)現(xiàn)不同交通模式之間的便捷換乘，提高公共交通系統(tǒng)的整體吸引力。例如，在一些大型交通樞紐，設(shè)置一體化的換乘大廳，將地鐵、公交、出租車等換乘區(qū)域集中在一起，通過清晰的標(biāo)識和便捷的通道，引導(dǎo)乘客快速換乘，提高換乘效率。引入先進(jìn)的技術(shù)手段，提升公共交通系統(tǒng)的智能化水平。利用大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、云計算等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)交通信息的實(shí)時共享和互聯(lián)互通，為乘客提供實(shí)時的公交到站信息、地鐵擁擠度信息、出租車叫車信息等，方便乘客合理規(guī)劃出行。通過智能調(diào)度系統(tǒng)