寻路行为策略的进化博弈分析

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1、寻路行为策略的进化博弈分析摘要：针对我国交通枢纽站中乘客的寻路行为，建立了初访者群体之间以及初访者与熟悉者群体间的博弈模型及其复制动力学方程，并对复制动态做了分析和讨论，得出模型中博弈双方的进化稳定策略。研究结果表明楸纽站内初访者、初访者与熟悉者在有限理性基础上得到的进化稳定策略与标识布设的合理性有关，提出了改进标识布设以推进积极寻路行为发生的合理对策和建议。关键词：进化博弈论；进化稳定策略；复制动力学方程；寻路行为；枢纽站中图分类号：F224.3；U291文章标识码：A文章编号：1007-322

2、102-0087-05引言我国城市轨道交通建设已随着城市的发展而步入快速发展阶段。处于多种轨道交通交叉点的枢纽站是城市轨道交通建没的重要组成部分，是实现客流有效组织的重要载体。但是，由于枢纽站自身建筑空间大且复杂的特点，导致了枢纽站中行人自我定位以及高效地找到目的地等行为的困难。而枢纽站客运组织功能的复杂性、多家建设单位参与建设的现状，更导致了枢纽站中导向标识布设的复杂性以及传递信息的不统一性。在枢纽中进行寻路所依赖的信息，主要来源于两个方面：导向标识传递的信息和其他乘客的行为信息。由此导致了初次

3、进入枢纽的乘客会有两种寻路行为：模仿寻路以及标识寻路。基于当前我国枢纽站建设中标识布设的不良现状，上述两种寻路策略带有不对等的收益色彩。按照导向标识以及模仿他人作为人类在新环境中进行寻路的两种行为策略，都可以被看做是在任何人进行决策行为的过程中不断进行学习进化的结果。按照导向标识进行寻路与模仿寻路可以说是博弈双方的两种基本策略，最佳寻路的策略就是在模仿他人最有利的策略之后，再通过一个长期模仿和对标识自我理解的过程后，使得博弈双方趋于一个进化稳定策略。本文运用进化博弈的复制动态法对枢纽站中的乘客在寻

4、路过程中的寻路策略进行了研究，指出影响不同策略采用的因素以及合理的标识布设应该成为寻路行为的一种积极诱导。1相关研宄进展Fewings依据寻路者到达目的地的原因而将寻路行为划分为娱乐性寻路、果断性寻路以及紧急性寻路。娱乐性寻路者，其目的在于自身的娱乐，例如在公园中散步、在商场中购物；果断性寻路是以尽可能高效地找到目的地为目标，例如外出就餐或者乘车去上学、工作等；紧急性寻路是尽最大努力快速到达特定目的地，可指火灾逃生、逃避恐怖袭击等。交通枢纽一般集交通、办公、商业、休闲、娱乐等服务于一体，其中行人的

5、寻路行为在常态下一般涉及到Fewings分类中的娱乐性和果断性寻路，在危急情况下涉及到紧急性寻路。而现实中，由于注重娱乐的娱乐性寻路者放松、休闲的心态，果断性寻路者所面临的时间紧迫以及紧急性寻路者面对生命威胁等特点，导致了枢纽中乘客寻路行为是有限理性的。此外，由于人类寻路行为是一种复杂的系统决策过程，因此寻路现实中决策者行为的完全理性是很难满足的高要求。从而，有限理性的情况是普遍发生的。一般来说，导向标识是用来抵消建筑物空间结构复杂性的一种手段。标识是一种景观，是人与环境交流的一种媒介。导向标识布

6、设与交通枢纽站的建设并非同步开展，标识布设一般位于枢纽站功能分区确定之后。因此，人为安装在枢纽站的标识，由于毕竟不是随其所处环境一起产生的，容易产生标识信息不准确、不必要的现象。该现象在我国交通枢纽站中极为常见。这也在一定程度上解释了乘客在新步人某一枢纽站后不根据标识寻找目的地，而是通过问询他人或者直接模仿、尾随他人而到达目的地的行为，这种寻路行为是有限理性的行为。标识布设不合理而导致乘客无法获取自己下一步决策所需的信息、标识布设过于复杂而导致乘客无法在有限时间内获取所需信息等，都能成为解释模仿、

7、尾随他人的寻路行为普遍存在的原因。进化博弈理论最早可追溯至Fisher、Hamilyon和Trivers等发现使用博弈论的方法可以在多数情况下且不依赖任何理性假设的前提下对动植物进化结果进行解释。1973年，MaynardSmith和Price提出进化稳定策略，被学术界普遍认为是进化博弈理论诞生的标志。ESS作为进化博弈中最为基础的均衡概念，其核心思想为，若一个现存策略是进化稳定均衡策略，那么必须存在一个正的入侵障碍，使得在变异策略的频率低于该障碍时，现存的策略能够比变异策略获得更高的收益。任何策

8、略x作为ESS具有以下两个性质：复制动态是ESS之外的另一个核心概念。复制动力学方程是用于描述博弈方策略调整动态机制的模型，是描述一个特定策略在一个种群中被采用的频数或频度的常微分方程。由上述性质可得，当某一策略所得收益大于平均收益时，该策略会在长期进化过程中得到其他博弈方的学习、模仿，并最终成为ESSo复制动力学方程常使用这一微分形式进行表示，其中xi表示在某时刻选择策略i的人数在群体中所占的比例，f表示群体中个体进行随机配对匿名博弈时，群体中选择策略s。的个体所得的期望收益f表