基于出行效用的小汽車合乘可行性研究＊

畢笑天 何瑞春

（蘭州交通大學(xué)交通運輸學(xué)院 蘭州 730070）

0 引 言

“合乘”（carpooling）是指多名乘客由于相似的目的地而共同乘坐一輛車出行，屬于汽車共享，在美國，合乘或汽車共享（ride－sharing）根據(jù)車輛類型的差異分為carpooling和vanpooling 2種類型.文中只論及前一種類型的合乘.起源于歐洲的瑞士和德國，是介于私家車和公共交通之間的交通方式.

近年來，對于居民出行選擇研究也是城市交通規(guī)劃管理的熱點話題.劉雪巖［1］通過分析得出影響出行者進行路線選擇的因素包括經(jīng)濟、時間及信息等多個方面，它們之間具有一定的相關(guān)性，選取這3個核心影響因素為自變量建立選擇函數(shù)模型，并使用最大似然估計法計算出行者選擇不同路線的概率；陳卓［2］對影響出行者出行行為的因素進行了定量分析，引入廣義時間概念，將安全性、舒適度、準(zhǔn)時性等指標(biāo)引入非集計模型，獲得了較優(yōu)的改進模型.但上述模型并未把合乘作為獨立項目進行微觀分析和對照，研究者們只是宏觀的對居民出行選擇做出預(yù)測和建議.陳思［3］對于如何看待合乘模式，以及如何進行引導(dǎo)和規(guī)范展開分析.王茂福［4］通過對國內(nèi)外合乘的發(fā)展及相關(guān)政策研究，提出合乘帶來的效應(yīng)：省油省錢，增進社會成員之間的溝通，降低交通擁堵程度，減少污染氣體排放.上述研究均是在合乘實施可行的前提下對其進行宏觀分析，而未對居民是否選擇合乘，選擇原因、合乘實施的前提條件進行定量的描述.為此文中將構(gòu)建基于出行選擇效用理論的函數(shù)模型，建立效用函數(shù)，通過類比選擇更優(yōu)的結(jié)果.綜合考慮費用、時間、距離、機動車車速等指標(biāo)作為參考點，利用效用差值分析合乘的出行選擇條件，使得居民出行選擇更加理性，對于合乘的實施更具有理論和現(xiàn)實意義.

1 合乘的特點以及出行者認可度分析

1.1 合乘的特點

由于居民出行選擇具有時間上和空間上的限制，合乘線路必須在路線上同時滿足駕駛員和乘客的出行需求.為此，合乘具備以下幾點特征，見表1.

表1 合乘出行特征表

1.2 出行者認可度分析

我國最早的合乘方式起源于建國初期單位的通勤車，工業(yè)區(qū)一般距離市區(qū)較遠，為了方便職工上下班，單位開設(shè)通勤車，直到現(xiàn)在大部分企事業(yè)單位包括高校都一直存在.通勤合乘在一定程度上緩解了公共資源短缺和道路交通壓力［5］.隨著時代的進步和出行需求的多樣化：節(jié)假日外出旅游，長距離上班族，中小學(xué)生上學(xué)放學(xué)，由于出行需求不同，私家車、公交，以及其他交通方式已經(jīng)無法滿足出行者要求時，很多人自發(fā)開始合乘出行，據(jù)調(diào)查顯示，居民對合乘認可度較高，見表2［6］.

表2 合乘意愿調(diào)查分析表

由表2可見，近年來在我國部分城市中，居民對合乘的認可度普遍較高，并且對合乘進一步實施有一些建設(shè)性看法.但是隨著城市化進程加劇，居民對出行的選擇呈現(xiàn)多樣化，出行目的、出行需求、經(jīng)濟條件的不同，都會使居民做出不同的出行選擇.

2 居民出行選擇理論對合乘的影響

2.1 出行選擇的特點

從心理學(xué)角度出發(fā)，出行選擇可以認為是出行者為實現(xiàn)其出行目的，按照其出行的意愿所需，在外部各種出行環(huán)境約束條件下，結(jié)合自身的條件及經(jīng)驗，對出行的選擇進行心理決策，選擇一個最為滿意出行方案的過程［7］.而選擇包含以下幾方面：（1）出行目的地的選擇；（2）出行方式的選擇，例如公交、合乘、私家車、地鐵、自行車等；（3）出行換乘選擇，當(dāng)單一交通工具不能滿足居民出行需求時，采用換乘方式完成出行.

2.2 居民出行是否選擇合乘的影響因素

出行者在選擇出行方式時，會結(jié)合自身特征綜合考慮出行成本、可達性、舒適度以及出行時間等因素［8］.因此，在探究合乘可行性條件之前，要了解影響居民是否選擇合乘的因素，方便下一步研究指標(biāo)的選取.美國由于很早就開始鼓勵合乘，因此對居民是否選擇合乘的原因進行了調(diào)查分析，見表3［9］.

由表3可見，居民出行選擇合乘的主要因素有：可以使用大容量車輛車道（HOV車道）、減少出行時間、節(jié)約出行成本、到達時間可靠等；而不選擇合乘的原因包括時間地點限制、出行靈活性低等客觀因素，還有包括乘車者個人偏好等主觀因素，因而出行效用就顯得很重要.

3 出行效用函數(shù)模型

通過效用函數(shù)模型的建立，可以將合乘與其他交通工具類比，分析在在何種情況下合乘效用最大，出行效率最高.

表3 居民是否選擇合乘的原因分析表

3.1 效用的定義

效用（utility）一詞，最初來源于微觀經(jīng)濟學(xué)，是指消費者從消費某種商品中獲得滿足程度，這種滿足感完全取決于消費者主觀評價.消費者從中獲得滿足感越強，效用值越大；相反，就是負效用.消費者對于 （x1，x2）的偏好大于對于（y1，y2）偏好的充要條件是（x1，x2）的效用大于（y1，y2）的效用.即（x1，x2）＞ （y1，y2），if∪ （x1，x2）＞∪（y1，y2）.在交通領(lǐng)域中，出行效用是指居民對于出行方式的滿意度（包括時間、費用、舒適性等），從而對出行選擇做出滿意度較高的決策.

3.2 非線性效用函數(shù)模型

由于出行方式的效用函數(shù)一般不是簡單的線性函數(shù)，通常都是非線性的［10］，因而本文主要討論非線性效用函數(shù)模型建立和應(yīng)用.在效用函數(shù)為非線性情況下，通常采用效用差值分析交通工具的競爭性.假設(shè)2種單一的交通方式，第一種是公交，第二種是合乘，不考慮換乘和交通工具組合的前提下，2種出行方式的效用函數(shù)如下.

式中：S為出行距離；T1，T2分別為2種出行方式花費時間；C1，C2為2種方式花費的費用；λ1，λ2，λ3，θ2，θ3為待定系數(shù)；δs（μn），n＝1，2分別為2種方式水平感知系數(shù)；φs（I）為同一收入水平感知系數(shù)，為常數(shù)；λ1為系數(shù)，可令φs（I）λ1＝λ1.于是S，T，C三者之間有如下關(guān)系：

式中：v1，v2分別為交通工具速度；p1，p2為單位距離價格.由于實際生活中不同的交通方式，其出行距離不一定相同，這里為了方便研究，現(xiàn)假設(shè)S1＝S2＝S，那么效用差值與參數(shù)之間關(guān)系如下.

則Q1－Q2＝MS＋N，所以Q1－Q2的符號取決于M，N大小，共有4種組合情況，見圖1.

圖1 效用－距離函數(shù)變化圖像

由圖1可知，當(dāng)S小于某一值時，合乘效用大于公交效用，當(dāng)S大于某一值時，公交效用值大于合乘，這就說明臨界值的取值范圍對于出行者的決策有著重要影響.接下來將通過算例來分析出行距離對出行者決策影響.

4 算例分析

假設(shè)A市居民出行方式公共參數(shù)取值與特性參數(shù)取值見表4～5［11］.

表4 公共參數(shù)取值表

表5 乘車方式特性參數(shù)取值表

設(shè)定出行距離范圍從3～33km，采用上述方法進行分析，分別計算不同距離條件下公交和合乘的效用值，并計算效用差值，結(jié)果用效用差值散點圖表示，見圖2.

圖2 效用差值散點圖

由圖2可知，Q1－Q2反映了公交與合乘效用差值比較；當(dāng)出行距離不超過18km時，Q1－Q2＜0，公交效用低于合乘效用；當(dāng)出行距離大于21 km時，Q1－Q2＞0，公交占有優(yōu)勢，并且隨著距離增長，公交優(yōu)勢更加明顯；當(dāng)距離在18～21km時，屬于過渡時期.當(dāng)然由于各地差異，機動車車速與各種交通工具票價都有不同，所以臨界值也不一樣，應(yīng)該具體情況具體分析.

5 結(jié)束語

文中基于出行效用理論，通過效用函數(shù)模型建立，類比分析了合乘的可行性條件，通過算例分析看出利用效用差值可以分析交通方式競爭情況.文中僅僅討論了公交車與合乘的效用差值，如果再引入出租車、地鐵等，組合情況又會出現(xiàn)很多種.此外效用也不是恒定不變的，提高公交票價、提高燃油費、停車費都會影響出行效用.由于近年來合乘已逐漸成為社會熱點話題，很多專家學(xué)者為此展開研究，因而制定相應(yīng)的政策法規(guī)有利于合乘的實施，也有助于解決城市交通問題.

［1］劉雪巖.出行路線選擇行為研究［D］.北京：對外經(jīng)濟貿(mào)易大學(xué)，2006.

［2］陳 卓.城市居民對外出行方式選擇研究［D］.成都：西南交通大學(xué)，2007.

［3］陳 思.私家車合乘引導(dǎo)與規(guī)制研究［D］.長沙：中南大學(xué)，2013.

［4］王茂福.拼車的效應(yīng)及其發(fā)展［J］.中國軟科學(xué)，2010（11）：54－56.

［5］王 超.鄰里合乘的社區(qū)拼車實踐［J］.城市交通，2011（4）：10－12.

［6］張 馨，陸玉梅.常州市居民交通出行調(diào)查及低碳出行策略［J］.商業(yè)經(jīng)濟，2014（4）：56－58.

［7］張 薇，何瑞春.基于前景理論的居民出行方式選擇［J］.計算機應(yīng)用，2014，34（3）：749－753.

［8］夏匯民.北京市居民出行時間小樣本調(diào)查分析［J］.交通運輸系統(tǒng)工程與信息，2010，6（6）：1－7.

［9］ERIK F.The rise and fall of the American carpool：1970～1990［J］.Transportation，1997（4）：55－59.

［10］劉 輝.城市客運樞紐組合交通方式的出行特征及其效用分析［D］.上海：同濟大學(xué)，2010.

［11］晏克非.交通需求管理理論與方法［M］.上海：同濟大學(xué)出版社，2012.