城市小汽車的使用模式劃分及預(yù)測模型＊

萬 霞 陳 峻 胡文婷

（東南大學(xué)交通規(guī)劃和管理江蘇省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 南京 210096）

小汽車的使用受到眾多影響因素的作用，包括使用者的個(gè)體特性、所在家庭特性和交通系統(tǒng)的特性［1－3］.Lu Xuedong研究了個(gè)人屬性、活動(dòng)模式和出行行為間的相互作用［4］，Giuliano對(duì)比研究了美國和英國小汽車使用者的出行行為特性差異［5－6］.近年來，國內(nèi)也有部分學(xué)者開始從非集計(jì)層面進(jìn)行居民出行預(yù)測模型研究，東南大學(xué)楊敏基于出行鏈對(duì)居民出行需求預(yù)測進(jìn)行了研究［7］.但對(duì)于小汽車的出行研究較少涉及.本文針對(duì)我國交通現(xiàn)階段的發(fā)展趨勢從非集計(jì)層面對(duì)小汽車的使用開展深入研究.

1 小汽車使用模式

1.1 小汽車使用模式的劃分

小汽車使用模式用基于活動(dòng)的概念來描述.由于小汽車交通工具的特殊性，在調(diào)查中發(fā)現(xiàn)有居民全天只有部分出行使用小汽車，剩余的出行中選擇使用其他交通工具，如公交車、摩托車等.本文相應(yīng)的將小汽車的使用模式分為以下4類：（1）no car.雖然擁有小汽車，但在1d中不使用小汽車完成活動(dòng)計(jì)劃，包括全天不出行；（2）car＋.1d的活動(dòng)實(shí)現(xiàn)過程中，使用小汽車，但同時(shí)也有其他出行方式存在；（3）one chain.1d的活動(dòng)實(shí)現(xiàn)過程中，出行均使用小汽車，只擁有一次小汽車往返行程；（4）more chain.1d的活動(dòng)實(shí)現(xiàn)過程中，出行均使用小汽車，且擁有2次以上往返行程.

1.2 小汽車使用模式分析

居民全天的活動(dòng)安排和小汽車使用有密切關(guān)聯(lián)，為了研究小汽車的使用特性，在表1中筆者將城市小汽車使用者按全天往返行程數(shù)進(jìn)行分類，分別討論其小汽車使用模式選擇規(guī)律.用蚌埠市和沈陽市進(jìn)行比對(duì)分析，以尋求小汽車使用的共性和差異性，見表1.

從表1中可以看出蚌埠和沈陽2城市小汽車使用模式上存在較大的共同點(diǎn)，可以反映出我國城市小汽車使用的現(xiàn)狀：（1）小汽車使用者中最大群體是全天只有一個(gè)往返行程的居民，蚌埠市比例為79.8%，沈陽市為82.8%，這類使用者大部分出行使用小汽車，且蚌埠市高達(dá)97.3%.全天出行有2個(gè)以上往返行程的居民比例較少；（2）one chain模式占4類模式的55%以上，由于小汽車的高額使用費(fèi)用使居民減少了中午時(shí)段的往返出行，所以more chain模式比例較低.同時(shí)2城市小汽車管理政策并未實(shí)施，換乘理念還未推廣，car＋模式比例均低于10%.

但2個(gè)城市由于交通環(huán)境的差異，如城市規(guī)模，上下班制度，小汽車使用費(fèi)用和生活習(xí)慣等方面，帶來2城市小汽車的使用也存在一定的差異：（1）沈陽市小汽車使用者選擇全天只有1個(gè)往返行程的比例高于蚌埠市，但在出行中使用小汽車的比例為70.1%，而蚌埠市高達(dá)97.3%；（2）沈陽市全天有兩個(gè)往返行程的小汽車使用者中，只有近23%的居民全天使用小汽車，而蚌埠市該比例達(dá)到84%；（3）沈陽市全天有3個(gè)及其以上往返行程的小汽車使用者比例高于蚌埠市比例，全天不出行的小汽車使用者比例為4.6%，而蚌埠市由于居民活動(dòng)的豐富性和生活習(xí)慣同沈陽市存在差異，沒有全天有4個(gè)往返行程和不出行的小汽車使用者.

表1 小汽車使用者出行特性和小汽車使用模式分布

1.3 小汽車使用特性分析

不同的小汽車使用模式對(duì)應(yīng)不同的時(shí)空特性，本節(jié)討論各小汽車使用模式的小汽車使用特性，包括小汽車行程長度、出行總時(shí)耗和出行活動(dòng)目的.出行活動(dòng)可分為2類：（1）以上班為目的的通勤活動(dòng)；（2）以購物、娛樂為目的的非通勤活動(dòng).本文將小汽車使用者全天活動(dòng)目的分為四類：居家、通勤、非通勤和通勤＋，分別表示其全天不出行、只有通勤出行、只有非通勤出行和既有通勤出行又有非通勤出行.no car模式研究其他方式出行的活動(dòng)目的分布，其他3種模式是討論小汽車活動(dòng)目的分布，結(jié)果見表2.

表2 蚌埠市小汽車使用特性分析

對(duì)2城市進(jìn)行分析得到如下結(jié)論：（1）小汽車行程長度.one chain模式的小汽車出行平均長度在2.0～2.3；more chain模式的平均長度在4.0～4.5，蚌埠最大長度為4，而沈陽達(dá)到8.蚌埠市car＋模式小汽車出行次數(shù)均為1，進(jìn)一步分析得個(gè)體都是基于家的第一次出行作為乘客使用小汽車，而沈陽市情況相對(duì)復(fù)雜，car＋模式中部分居民全天多次使用小汽車；（2）小汽車出行時(shí)耗.小汽車使用總時(shí)間整體看來隨著小汽車行程數(shù)的增多而提高，但不同小汽車行程數(shù)呈線性增長.由于城市規(guī)模的影響，可以看出蚌埠市一次小汽車出行時(shí)耗在30min左右，沈陽市一次時(shí)耗在40min左右；（3）活動(dòng)目的分布.在蚌埠市表現(xiàn)出通勤出行會(huì)促使居民更多的使用小汽車，而在沈陽市正好相反，非通勤為目的的小汽車出行比例增加.但我國目前小汽車的使用大部分還是用于通勤出行，且在規(guī)模較小的城市這種現(xiàn)象更明顯.兩城市采用no car模式的小汽車使用者的出行活動(dòng)目的分布相似.

2 使用模式選擇影響因素分析

2.1 個(gè)人屬性分析

居民個(gè)人屬性在人口統(tǒng)計(jì)學(xué)上多用性別、職業(yè)、年齡等代表其主要特征.調(diào)查中個(gè)人職業(yè)分為工人、職員、個(gè)體、家務(wù)等9類，本文按其是否需要固定時(shí)間上下班將其分為固定和彈性2類.年齡分為小于30歲、30～50歲和大于50歲3類.并對(duì)每個(gè)屬性和小汽車使用模式進(jìn)行交叉列聯(lián)表分析，單因素的Pearsonχ2檢驗(yàn)的P值列于表3.

表3 小汽車使用者個(gè)人屬性分析

總體說來，我國小汽車使用者中，男性比例占60%以上，使用者的年齡多集中在30～50歲，城市越小，集中的趨勢更明顯.但小汽車使用者的職業(yè)分布各城市存在明顯差異，規(guī)模較小的城市大比例的使用者從事工作時(shí)間自由的職業(yè)，而隨著城市規(guī)模的增大，工作時(shí)間固定的小汽車使用者比例大幅增加.上述影響因素，除了蚌埠市使用者的性別對(duì)小汽車使用模式選擇的影響不顯著，其余各因素對(duì)于兩城市的作用均顯著.

2.2 家庭屬性分析

家庭規(guī)模、收入、是否有學(xué)齡兒童都可能影響小汽車的使用，家庭是否擁有自行車或摩托車等私人交通工具同樣作為影響因素進(jìn)行考慮，分析結(jié)果見表4.

表4 小汽車使用者家庭屬性分析

小汽車使用者中，大部分家庭人口數(shù)不大于3人，家庭中擁有學(xué)齡兒童的比例在14%左右.沈陽城市規(guī)模大于蚌埠，相對(duì)較快的生活節(jié)奏使人們更傾向于讓老年人幫助照顧家庭，所以小汽車使用者家庭人口數(shù)大于3的比例高于蚌埠.在家庭收入一項(xiàng)，沈陽市家庭收入大于5萬元的比例高于蚌埠市，這一結(jié)果和兩城市人均收入的差距相對(duì)應(yīng).觀察自行車或摩托車的擁有狀況，小汽車使用者家庭中其他交通工具的配備率較高，在沈陽尤為突出，自行車比例達(dá)74%，摩托車的配備率高于整個(gè)城市平均水平.在10%的置信區(qū)間內(nèi)，各家庭屬性對(duì)蚌埠市的影響均顯著，而沈陽市家庭收入因素的影響作用不顯著，其余因素作用顯著.

2.3 活動(dòng)屬性分析

本文為了描述小汽車使用者1d的活動(dòng)，考慮了活動(dòng)目的、區(qū)位屬性和使用時(shí)間3個(gè)方面.小汽車使用者1d的活動(dòng)目的分為4類：居家、通勤、通勤＋和非通勤（定義同2.3）.區(qū)位屬性是小汽車使用者的家庭地點(diǎn)和主要活動(dòng)地點(diǎn)的配對(duì)，如“中－外”是家住在中心，主要活動(dòng)地點(diǎn)是在外圍，主要活動(dòng)地點(diǎn)根據(jù)活動(dòng)持續(xù)時(shí)間的長短來判定.時(shí)間安排反映小汽車使用的時(shí)間特性，用“早－晚、早、晚和其他”4類分別代表小汽車早晚高峰均有使用、早高峰有使用、晚高峰有使用和在全天非早晚高峰使用，見表5.

我國目前小汽車多用于通勤活動(dòng)，居家和通勤＋模式的比例都極低，蚌埠市通勤活動(dòng)比例高達(dá)93.2%.隨著城市規(guī)模和居民收入的提高，個(gè)體休閑娛樂方式更具多樣性，小汽車的使用不再局限于通勤活動(dòng)，沈陽市小汽車使用于通勤活動(dòng)的比例下降為58.4%，非通勤活動(dòng)比例大幅增加.由區(qū)位屬性可知，蚌埠市調(diào)查當(dāng)天有使用小汽車居民大多家住在市區(qū)，而沈陽市存在明顯區(qū)別，大部分小汽車使用者家住郊區(qū)，且主要活動(dòng)地點(diǎn)也在郊區(qū).小汽車使用時(shí)間上，兩城市早晚高峰均使用小汽車的比例相差不大，沈陽市居民更傾向于在其他時(shí)刻使用小汽車，避開早晚高峰，但總體看來城市的晚高峰是小汽車使用相對(duì)集中的時(shí)刻.活動(dòng)類型、區(qū)位屬性和使用時(shí)間對(duì)小汽車使用的影響對(duì)兩城市的檢驗(yàn)結(jié)果表明均為顯著.

表5 小汽車使用者全天活動(dòng)分析

3 小汽車使用模式預(yù)測模型

3.1 logistic模型的建立

根據(jù)非集計(jì)模型的效用最大化理論，本文假定小汽車使用者將選擇對(duì)自己來說效用最大的小汽車使用模式來完成全天的活動(dòng)計(jì)劃.而由于本研究各選擇肢相互獨(dú)立，可以多項(xiàng)Logit（MNL）模型為基礎(chǔ)建立Logistic回歸模型.它的基本原理與MNL模型相同，但以2城市小汽車使用模式所占比例最大的one chain模式為基礎(chǔ)，采用概率比的形式建立模型，公式如下，用1，2，3和4分別來表示小汽車使用模式no car，car＋，more chain和one chain：

式中：i為從1到3的整數(shù)；pi為出行者選擇除one chain以外的3個(gè)選項(xiàng)的概率；p4為選擇one chain的概率；Vi為與one chain模式相比第i種小汽車使用模式的效用，它可以用最常用的線性形式來表示；θk為第k項(xiàng)因素的效用系數(shù)，xik為選擇肢i的第k項(xiàng)因素的特征值.式（1）可以得到選擇其他3種使用模式與選擇one chain概率比

又因?yàn)樗械母怕蔬x項(xiàng)和為1，即滿足

由式（1）和式（2），就可求得選擇所有時(shí)段出行的概率.Logistic模型以各選肢之間的比較為基礎(chǔ)建模，采取這種對(duì)數(shù)比形式的模型使各選肢的效用比較可以一目了然.

3.2 模型的標(biāo)定

模型影響變量選取如第3節(jié)所分析的相關(guān)變量，包括個(gè)人屬性、家庭屬性和活動(dòng)屬性，具體的各變量定義這里不再重復(fù).對(duì)兩城市小汽車使用模型進(jìn)行標(biāo)定，并對(duì)各影響變量進(jìn)行t檢驗(yàn)，當(dāng)t的絕對(duì)值大于1.65時(shí)，即有90%的把握判斷對(duì)應(yīng)的特性是影響小汽車使用模式選擇的主要因素之一.對(duì)初始模型中t絕對(duì)值小于1.65的變量逐步剔除，重新建立模型，最終模型標(biāo)定結(jié)果見表6.

由表6可知，蚌埠市模型優(yōu)度比ρ2為0.479，沈陽為0.426，在實(shí)踐中ρ2的值達(dá)到0.2～0.4，則認(rèn)為模型整體精度符合要求［8］.且兩城市的預(yù)測模型的命中率都在80%以上，蚌埠市預(yù)測模型的精確度略高于沈陽.t檢驗(yàn)結(jié)果表明最終進(jìn)入模型的所有特性變量在90%的可靠性水平上對(duì)各選擇肢的選擇概率影響顯著.

3.3 模型的結(jié)果分析

兩城市中對(duì)于不同小汽車使用模式而言，對(duì)其影響顯著的特性變量、系數(shù)符號(hào)或系數(shù)值都有所不同，這一點(diǎn)正好體現(xiàn)了解釋變量的作用，同時(shí)突出了兩城市選擇行為的差異.以下以家庭是否擁有自行車為例對(duì)模型標(biāo)定結(jié)果進(jìn)行解釋.蚌埠市有自行車變量在no car模式中的參數(shù)估計(jì)值為0.793，表示當(dāng)使用者家中有自行車時(shí)，在全天出行中選擇no car模式的可能性是one chain模式的exp（0.793）＝2.21倍，同理選擇car＋模式是one chain模式的exp（0.799）＝2.23倍，選擇more chain模式的概率為one chain模式的exp（－0.66）＝0.51，但在沈陽市該影響因素的作用不如蚌埠市突出，只在car＋模式中的作用才顯著.用這種方法，可以對(duì)其他的變量進(jìn)行分析，各影響因素對(duì)兩城市小汽車使用模式影響的結(jié)論總結(jié)如下：（1）小汽車使用者的個(gè)人屬性中，女性對(duì)小汽車的依賴程度不如男性，且城市越大這種現(xiàn)象越明顯.工作時(shí)間固定的小汽車使用者，在規(guī)模較大的城市中選擇不使用小汽車的概率會(huì)增加，但在規(guī)模較小的城市有不使用和更依賴小汽車兩級(jí)分化趨勢.年齡因素的作用在不同城市差異較大；（2）小汽車使用者的家庭屬性，家庭人口規(guī)模的作用不如其他因素顯著，家庭中有學(xué)齡兒童會(huì)增加居民對(duì)小汽車使用的依賴性，大城市更加明顯.家庭收入越高小汽車的使用越頻繁，該特性只在規(guī)模較小的城市顯著，在大城市收入不再是影響小汽車使用的主要因素.自行車或摩托車等交通工具的擁有會(huì)抑制小汽車的使用，該作用在規(guī)模更小的城市更強(qiáng)；（3）小汽車使用者的一天的活動(dòng)屬性中，活動(dòng)目的是影響小汽車模式選擇的重要因素，只有通勤活動(dòng)和只有非通勤活動(dòng)的居民小汽車使用模式選擇差異巨大，大城市居民有非通勤活動(dòng)會(huì)促進(jìn)小汽車的使用，而在小城市正好相反.區(qū)位屬性和時(shí)間安排的影響也非常顯著，家住城市外圍的居民對(duì)小汽車更加依賴，在早晚高峰出行的居民選擇one chain模式的概率較大，城市晚高峰是小汽車使用的高峰期.

表6 小汽車使用模型的標(biāo)定結(jié)果

4 結(jié) 束 語

本文在對(duì)沈陽和蚌埠市調(diào)查數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)上，基于活動(dòng)的思想將城市小汽車的使用模式分為：no car，car＋，one chain和 more chain4類，分別討論了4類小汽車使用模式的小汽車行程長度、時(shí)耗特性和活動(dòng)目的分布，總結(jié)了我國城市小汽車使用的相關(guān)規(guī)律.在對(duì)小汽車使用者的個(gè)人屬性、家庭屬性和全天活動(dòng)屬性同小汽車使用模式選擇的相關(guān)性研究的基礎(chǔ)上，建立了非集計(jì)小汽車使用預(yù)測模型，該模型為小汽車出行需求預(yù)測方法的改進(jìn)提供一種新思路.但從建立的預(yù)測模型看來，城市規(guī)模越小，預(yù)測的準(zhǔn)確率越高，是由于大城市的交通作用更加復(fù)雜，公共交通的影響更加突出，需要在今后的研究中在多考慮該方面影響因素.

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