單車共享下城市居民出行方式選擇行為模型分析
——以湛江市為例

李 曼

(嶺南師范學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院，廣東 湛江 524048)

1 出行方式選擇模型的分析

1.1 模型構(gòu)建

非集計(jì)模型的構(gòu)建來自于出行者出行過程，其包括許多變量，成本低、效率高、可替代性強(qiáng)，在交通運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域得到普遍的研究和運(yùn)用。本文以廣東省湛江市為例，分析在共享單車的引入下城市居民的基本出行特征。為了較為準(zhǔn)確的獲取湛江市居民出行基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，選取5個(gè)交通大區(qū)為代表性的出行區(qū)域。依據(jù)行為理論，制定了“湛江市居民出行調(diào)查問卷”，并遵循交通調(diào)查方法和原則進(jìn)行實(shí)地調(diào)查。調(diào)查總共發(fā)放問卷5 000份，收回4 843份，有效問卷4 759份。其中從有效數(shù)據(jù)中隨機(jī)抽取2 039份，利用非集計(jì)理論構(gòu)建模型。

依據(jù)效用最大化理論，即假設(shè)出行者n選用第i中出行方式的效用為Uin，選用第j種出行方式的效用為Ujn，An為出行者n出行方式的選擇方案集合，則出行者n選擇出行方式i的條件如式(1)。

Uin>Ujn,i≠j,j∈An

(1)

其中Uin可以表示為式(2)

Uin=Vin+εin

(2)

式中：Vin為出行者n選擇第i種出行方式的效應(yīng)函數(shù)中固定效用部分；εin為出行者n選擇第i種出行方式效應(yīng)函數(shù)中隨機(jī)效用部分或者隨機(jī)誤差項(xiàng)。

若Vin與特性向量Xink呈線性關(guān)系，則其關(guān)系如式(3)

(3)

式中：K為特性變量的個(gè)數(shù)；θk第k個(gè)變量對(duì)應(yīng)的參數(shù)；Xink為出行者n選擇第i中出行方式的第k個(gè)特性變量。

假設(shè)上式中Vin與εin相互獨(dú)立，并且εin服從二重指數(shù)分布，則出行者n選擇第i種出行方式的概率Pin可用式(4)描述：

(i,j∈An)

(4)

1.2 交通方式選取及影響因素劃分

湛江市居民出行方式復(fù)雜，居民出行方式包含公交車、出租車、私家車、摩托車、電動(dòng)車、單車以及步行等多種交通方式，其中為了簡化研究，把出租車和私家車歸為一種交通方式——即小汽車，故湛江市居民出行方式以步行、摩托車/電動(dòng)車、公交車、小汽車和單車為主。其中單車方式中單車來源包括家庭擁有單車和共享單車。那么，模型的選擇肢可定義為：步行、電動(dòng)車/摩托車、公交車、小汽車、單車，分別用0、1、2、3、4表示。

經(jīng)初步篩選、歸類、分組后，選取的影響因素包括兩部分構(gòu)成，個(gè)人屬性、家庭屬性和出行屬性。個(gè)人屬性包括性別、年齡、教育程度、個(gè)人月均收入等4個(gè)參量，家庭屬性包括擁有小汽車情況、擁有摩托車/電動(dòng)車情況、擁有單車情況、具備共享單車使用條件等4個(gè)參量，其中具備單車使用條件參量定義為只要滿足具有共享單車年卡或者手機(jī)上安裝有單車APP并注冊(cè)會(huì)員的其中一個(gè)條件，即可取值為1；出行屬性包括出行距離、出行目的、出行時(shí)間、出行費(fèi)用等4個(gè)參量，其中出行費(fèi)用主要是指乘車費(fèi)用。具體影響因素見表1。

表1 影響因素說明

1.3 模型參數(shù)的標(biāo)定與分析

對(duì)模型影響因素進(jìn)行標(biāo)定，結(jié)果見表2。

表2 參數(shù)標(biāo)定結(jié)果

根據(jù)統(tǒng)計(jì)學(xué)檢驗(yàn)理論，由表2可見，以上12個(gè)影響因素變量的參數(shù)t檢驗(yàn)值的絕對(duì)值均大于1.96，表明具有95%的把握認(rèn)為各影響因素變量對(duì)選擇概率產(chǎn)生顯著影響，且其符號(hào)的正負(fù)與實(shí)際情況對(duì)應(yīng)。故表中12個(gè)特征變量對(duì)城市居民出行方式選擇行為有顯著影響。

ρ2cfadden決定系數(shù)，用來判定模型的擬合度，其值在0到1之間，愈接近1，說明模型的精度愈高。不過，實(shí)踐證明：ρ2的值達(dá)到0.2～0.4之間時(shí)，即可認(rèn)為精度相當(dāng)高了。本文的決定系統(tǒng)ρ2的值為0.279，表明該模型的擬合比較理想，模型正確。

由此可知，模型標(biāo)定參數(shù)正確，各出行方式影響因素變量參數(shù)見表3。表中，具備單車使用條件參數(shù)為0.263 9，表明具備單車使用條件的人口比例相對(duì)較少，但具備了單車使用條件會(huì)增加單車出行比例，同樣也會(huì)增加步行出行和公交出行比例，這是換乘的影響，符合實(shí)際情況。

表3 出行方式參數(shù)值

2 模型實(shí)證分析

從剩余的有效調(diào)查數(shù)據(jù)中抽取181份，分析模型的正確性。根據(jù)標(biāo)定參數(shù)值以及公式(2)和(3)，對(duì)應(yīng)的效用函數(shù)用固定項(xiàng)代替，則：

V0=0.412 4X2+1.026 3X6+0.263 9X8-0.085 6X9+0.5627X10

(5)

V1=0.412 4X2+1.026 3X6-0.085 6X9+0.5627X10+0.027 9X11

(6)

V2=0.098 4X1+0.291 6X3+0.358 2X4+0.786 2X5+0.263 9X8+0.562 7X10+0.027 9X11-0.491 212

(7)

V3=0.291 6X3+0.358 2X2+0.786 2X5+0.562 7X10-0.491 2X12

(8)

V4=0.098 4X1+0.412 4X2+0.201 6X3+0.426 3X7+0.263 9X8-0.0856X9+0.562 7X10

(9)

式中，V0、V1、V2、V3、V4分別為出行方式選擇步行、摩托車/電動(dòng)車、公交車、小汽車、單車的出行效用。

結(jié)合效用值及公式(4)，可得5種出行方式的選擇概率P0、P1、P2、P3、P4分別用式(10)、(11)、(12)、(13)、(14)計(jì)算：

(10)

(11)

(12)

(13)

(14)

其中某出行者的出行數(shù)據(jù)為：X1=1;X2=2;X3=2;X4=1;X5=1;X6=2;X7=1;X8=1;X9=1;X10=3;X11=2;X12=0。計(jì)算各出行方式的效用值和對(duì)應(yīng)的概率值，見表4。由表4可見，步行出行的選擇概率值最大，即該出行者根據(jù)其個(gè)人屬性和出行屬性選擇步行出行的概率最大。

表4 出行方式選擇效用值及概率值

將181份出行數(shù)據(jù)按照上述方法分別代入各出行方式效用函數(shù)公式中，進(jìn)行迭代計(jì)算，求城市居民出各出行方式的概率，并對(duì)其概率求平均值，所得的結(jié)果即為模型計(jì)算結(jié)果。將模型計(jì)算結(jié)果與181份居民出行方式調(diào)研統(tǒng)計(jì)結(jié)果進(jìn)行誤差分析，結(jié)果見表5。

表5 誤差結(jié)果

由表5可知，對(duì)于城市居民出行方式選擇行為分析，利用模型計(jì)算的結(jié)果值與實(shí)際統(tǒng)計(jì)結(jié)果值差別不大，各項(xiàng)絕對(duì)誤差值較小，最大絕對(duì)誤差值僅為4.4%，可以滿足實(shí)際使用要求。故模型相關(guān)因素選取較為科學(xué)合理，模型正確，具有一定的適用性。

3 結(jié) 語

本文依托湛江市居民出行數(shù)據(jù)建立了城市居民出行方式選擇模型，經(jīng)相關(guān)檢驗(yàn)，模型正確、有效。因此可用于單車共享的背景下，城市居民出行方式選擇的預(yù)測(cè)。

利用模型計(jì)算的結(jié)果值與實(shí)際統(tǒng)計(jì)結(jié)果值差別不大，各項(xiàng)絕對(duì)誤差值較小，最大絕對(duì)誤差值僅為4.4%。能準(zhǔn)確分析模型的相關(guān)因素，具有一定的適用性。

由于城市交通中引入了共享交通工具的模式，實(shí)際交通問題較為復(fù)雜，同時(shí)在模型的研究中未考慮各因素間的相互影響、換乘等問題，故本文中利用非集計(jì)模型對(duì)單車共享下城市居民出行方式選擇行為的研究有待進(jìn)一步完善。