組合出行行程時(shí)間可靠性感知差異性分析*

丁月明 涂輝招 高 坤

(同濟(jì)大學(xué)道路與交通工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 上海 201804)

組合出行行程時(shí)間可靠性感知差異性分析*

丁月明 涂輝招 高 坤

(同濟(jì)大學(xué)道路與交通工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 上海 201804)

針對(duì)上海市通勤出行者開展了組合出行行程時(shí)間可靠性SP調(diào)查.結(jié)果顯示,出行者對(duì)不同交通方式的可靠性需求及感知效用水平存在顯著差異，由此提出了行程時(shí)間可靠性感知差異性概念，并建立了考慮行程時(shí)間可靠性感知差異的組合出行費(fèi)用函數(shù)；通過上海市淞虹路停車換乘實(shí)證分析，表明可靠性感知差異性直接影響了停車換乘的分擔(dān)率.

組合出行；行程時(shí)間可靠性；感知差異性；停車換乘

0 引 言

隨著城市化進(jìn)程的加快和交通基礎(chǔ)設(shè)施的日益完善，居民的出行距離逐步增長(zhǎng)，城市交通體系也由單模式向多模式進(jìn)行轉(zhuǎn)變.多模式交通體系不僅包括了各種單一交通出行方式，如私家車、公交車、地鐵等，也包括了其組合出行模式，即在一次出行中需要換乘一種或多種交通工具.把握出行者交通方式選擇行為規(guī)律，對(duì)城市交通規(guī)劃管理和布局具有重要的意義.文獻(xiàn)[1-2]研究表明，行程時(shí)間可靠性是影響出行者交通方式選擇的重要因素.國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)行程時(shí)間可靠性已開展了大量的研究，Liu等[3]以行程時(shí)間、可靠性、出行費(fèi)用作為路徑廣義費(fèi)用，建立了混合Logit模型；Li等[4]提出了考慮行程時(shí)間可靠性的拓展期望效用理論，研究了出行者在時(shí)間不確定情況下基于效用最大化的行為選擇； 陳建林等[5]考慮出行者對(duì)可靠性的風(fēng)險(xiǎn)偏好，建立了基于行程時(shí)間可靠性的多類用戶交通分配模型；趙麗元等[6]基于可靠性概率分布提出了預(yù)支行程時(shí)間概念，將預(yù)支行程時(shí)間與期望時(shí)間作為廣義費(fèi)用建立分配模型.

目前行程時(shí)間可靠性研究以面向單一交通方式為主，沒有刻畫在組合出行中出行者對(duì)不同交通方式行程時(shí)間可靠度的風(fēng)險(xiǎn)偏好和感知差異性.文獻(xiàn)[7]表明出行者往往會(huì)高估公交候車的時(shí)間，這就意味著出行者對(duì)公交出行的不可靠性比對(duì)小汽車要更敏感，相同可靠性水平可能帶來的感知效用是不一樣的.因此有必要研究這種差異性，探討其對(duì)出行者選擇行為的影響，為多模式交通規(guī)劃提供良好的理論基礎(chǔ).

本文擬分析行程時(shí)間可靠性感知差異,通過對(duì)通勤人員行程時(shí)間可靠性SP調(diào)查確定出行者對(duì)3種常見交通方式(私家車、公交車、地鐵)的可靠性需求差異和滿意度水平差異，以此為基礎(chǔ)提出可靠性感知差異性概念，建立考慮行程時(shí)間可靠性感知差異的組合出行費(fèi)用函數(shù)，最后以停車換乘出行模式為例初步探討可靠性感知差異性對(duì)交通分配的影響.

1 行程時(shí)間可靠性SP調(diào)查

考慮通勤出行中常見3種交通方式即公交、小汽車、地鐵，調(diào)查出行者對(duì)3種交通方式的可靠性需求及滿意度水平，探討出行者對(duì)不同交通方式行程時(shí)間可靠性的感知差異性.

調(diào)查中采用了延誤時(shí)間作為行程時(shí)間可靠性的量化指標(biāo)，延誤時(shí)間定義為實(shí)際行程時(shí)間與期望時(shí)間的差值，延誤時(shí)間越大，出行可靠性越低.

1.1 調(diào)查基本信息

本調(diào)查面向通勤人員，于2014年5月在曹楊路、江蘇路、靜安寺、淞虹路4處地鐵站開展了問卷調(diào)查，共發(fā)放329份問卷，獲得298份有效問卷.調(diào)查對(duì)象組成見表1.

表1 調(diào)查對(duì)象組成

1.2 可靠性關(guān)注程度調(diào)查

在可靠性關(guān)注程度調(diào)查結(jié)果中，有64%的出行者表示通勤出行時(shí)更關(guān)注行程時(shí)間可靠性，19%的人同等關(guān)注出行時(shí)間和時(shí)間可靠性，說明了對(duì)大多數(shù)通勤出行者來說，行程時(shí)間可靠性是影響其出行選擇的重要因素.事實(shí)上，文獻(xiàn)[8]指出大多數(shù)通勤出行者屬于風(fēng)險(xiǎn)規(guī)避型，因此他們?cè)谶x擇出行方式和出行路徑時(shí)偏向于可靠性較高的方式或路徑.

1.3 可靠性需求差異特性調(diào)查

文獻(xiàn)[9]指出出行方式或路徑的可靠性越來越受到出行者的關(guān)注，可靠性越高越能滿足出行者的需求，然而實(shí)際這種高質(zhì)量的可靠性不一定能得到保障，出于對(duì)舒適度、費(fèi)用及自身偏好等考慮，出行者對(duì)不同交通方式有相異的最低可靠性需求.為探討這種可靠性需求差異程度，本調(diào)查以可接受最大延誤時(shí)間來反映出行者的最低可靠性要求，分別調(diào)查了出行者對(duì)地鐵、小汽車、公交車的可接受最大延誤時(shí)間.考慮到上海平均通勤出行時(shí)間為45 min，在調(diào)查中設(shè)定出行期望時(shí)間為45 min.

圖1 可接受最大延誤時(shí)間分布圖

圖1中地鐵可接受最大延誤時(shí)間分布與自駕和公交車明顯不同.對(duì)于地鐵出行，大多數(shù)出行者能接受的最大延誤時(shí)間為10 min以內(nèi)，且隨著延誤時(shí)間的增大，可接受的人群比例迅速下降；而自駕和公交普遍能接受的最大延誤時(shí)間都在15～20 min.

自駕和公交車的分布曲線較為相近，為檢驗(yàn)兩組數(shù)據(jù)間的差異性，本文利用SPSS軟件進(jìn)行了配對(duì)均值檢驗(yàn).表2結(jié)果中，3組檢驗(yàn)的顯著性水平均小于0.01，說明出行者對(duì)3種交通方式的最低可靠性需求是顯著差異的，其中對(duì)地鐵的可靠性需求明顯高于自駕和公交，而公交的可靠性需求又顯著高于小汽車的.

1.4 可靠性滿意度差異特性調(diào)查

由于對(duì)可靠性需求存在差異，即使在相同可靠性水平下出行者對(duì)各交通方式的滿意度也是不一樣的.為定量描述這種滿意度差異特性，后續(xù)還進(jìn)行了出行者在不同可靠性水平下的滿意度調(diào)查，以地鐵和自駕兩種交通方式為例分析.

問卷中設(shè)置了5個(gè)可靠性水平，并提供了5種滿意度，分別是“非常滿意”“滿意”“一般”“不滿意”“非常不滿意”，設(shè)定水平值1為滿意度最高，則5個(gè)滿意度水平分別對(duì)應(yīng)為0.9～1,0.7～0.9,0.6～0.7,0.3～0.6,0～0.3，因此得到了圖2中滿意度隨行程時(shí)間可靠性水平的變化趨勢(shì)圖.

由圖2中可見，在相同延誤時(shí)間下地鐵與自駕的滿意度存在明顯差異.如在同樣的10 min延誤中，自駕的滿意度達(dá)到84%，但地鐵的滿意度僅有65%.隨著延誤時(shí)間的增大，這種滿意度差異性也逐漸增大；當(dāng)延誤時(shí)間超過兩者可接受最大延誤時(shí)間即最低可靠性需求時(shí)，這種差異性會(huì)減小，此時(shí)兩者滿意度都很低.

2 可靠性感知差異特性

2.1 可靠性感知差異性定義

可靠性感知差異性是指在相同行程時(shí)間可靠性下，出行者對(duì)不同交通方式存在差異性對(duì)待，或稱為效用感知差異.

根據(jù)行程時(shí)間可靠性SP調(diào)查結(jié)果，出行者對(duì)地鐵和小汽車出行方式的可靠性效用存在明顯的感知差異.因此，在組合出行模式中有必要區(qū)分不同交通方式的行程時(shí)間可靠性，從而更好地描述出行者選擇行為.

表2 3種交通方式可接受最大延誤時(shí)間均值檢驗(yàn)

圖2 滿意度與行程時(shí)間可靠性關(guān)系曲線

2.2 考慮行程時(shí)間可靠性感知差異的組合出行費(fèi)用函數(shù)

考慮行程時(shí)間可靠性感知差異性，并以感知差異性系數(shù)來衡量不同交通方式間可靠性感知效用差異程度，建立基于行程時(shí)間可靠性的組合出行費(fèi)用函數(shù).假定費(fèi)用函數(shù)由期望時(shí)間、行程時(shí)間可靠性、貨幣費(fèi)用3部分組成，則組合出行費(fèi)用函數(shù)可表達(dá)為.

(1)

(2)

式中：E(t)為期望時(shí)間；R為組合出行行程時(shí)間可靠性；R1和R2分別為組合出行中2種交通方式的行程時(shí)間可靠性(包括候車時(shí)間的可靠性)，若有3種交通方式則以R3表示，以此類推;M為貨幣費(fèi)用，以時(shí)間費(fèi)用作為計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)，α和β分別為行程時(shí)間可靠性費(fèi)用-時(shí)間和貨幣費(fèi)用-時(shí)間折算系數(shù)；γ是可靠性感知差異性系數(shù)，當(dāng)不考慮差異性時(shí)為1，系數(shù)越大，說明出行者對(duì)組合出行中兩種或多種交通方式行程時(shí)間可靠性的感知效用相差越大，可由調(diào)查確定其值.

在超網(wǎng)絡(luò)條件下的路網(wǎng)中，一條路徑的費(fèi)用包括行駛弧、換乘弧、上網(wǎng)弧和下網(wǎng)弧的費(fèi)用.為了方便敘述，分別用a,b,c,d表示4個(gè)弧段.

以停車換乘出行模式為例，給出其各弧段費(fèi)用函數(shù)的表達(dá)式.其中用行程時(shí)間方差來反映路段與路徑的行程時(shí)間可靠性大小，方差越小說明行程時(shí)間波動(dòng)越小，可靠性越大.

1) 行駛弧費(fèi)用

小汽車的行駛弧費(fèi)用為.

通常用BPR函數(shù)計(jì)算路段行程時(shí)間

(3)

則根據(jù)式(3)和期望方差公式可得到小汽車行駛弧上期望行程時(shí)間和行程時(shí)間可靠性.

(4)

(5)

小汽車行駛弧上貨幣費(fèi)用為

(6)

地鐵的行駛弧費(fèi)用為

(7)

(8)

(9)

2) 換乘弧費(fèi)用 換乘弧段的換乘時(shí)間主要分為以下3部分.

尋找停車泊位時(shí)間：文獻(xiàn)[1]給出搜索泊位時(shí)間的期望值dj為

(10)

式中：d0為自由流狀態(tài)下的停車時(shí)間，vj為停車數(shù)，Cj為停車容量.由于停車換乘站點(diǎn)通常提供足夠數(shù)量的停車泊位，換乘者停車方便，尋找泊位時(shí)間比較穩(wěn)定，因此本文假設(shè)尋找停車泊位時(shí)間方差為0.

換乘站點(diǎn)步行時(shí)間：

tk=lb/vb

(11)

式中：lb為換乘步行距離；vb為步行速度.換乘通道人群步行時(shí)間相對(duì)固定，波動(dòng)較小，故設(shè)其步行時(shí)間方差為0.

等候地鐵時(shí)間：假設(shè)第z條地鐵線路的發(fā)車時(shí)間間隔是φz，到達(dá)地鐵站z的乘客遵從參數(shù)為θz的泊松流，在[0,φz]時(shí)間段內(nèi)到達(dá)地鐵站的乘客等待時(shí)間總和為S(φz),根據(jù)文獻(xiàn)[13]中的研究，可用下式計(jì)算等待時(shí)間的期望值及其方差：

單個(gè)出行者的平均等待時(shí)間期望值為

(12)

在某時(shí)段內(nèi)到達(dá)車站的出行者等待時(shí)間方差為

(13)

最后不考慮3個(gè)部分之間的相關(guān)性，則換乘弧段期望行程時(shí)間及行程時(shí)間可靠性為

(14)

(15)

換乘弧段的貨幣費(fèi)用為

(16)

3) 上網(wǎng)弧費(fèi)用 停車換乘上網(wǎng)弧費(fèi)用為0.

4) 下網(wǎng)弧費(fèi)用

(17)

式中：ld為出地鐵站到目的地的步行距離；vd為步行速度

因此，停車換乘各部分費(fèi)用為：

(18)

(19)

(20)

式中：γ為換乘地鐵對(duì)小汽車行程時(shí)間可靠性感知差異性系數(shù).

3 實(shí)證分析

停車換乘(parkandride,P+R)被認(rèn)為是緩解城市交通擁擠的有效手段，合理刻畫出行者停車換乘選擇行為對(duì)停車換乘規(guī)劃具有重要的意義.因此本節(jié)繼續(xù)以停車換乘出行模式為例，探討行程時(shí)間可靠性感知差異性對(duì)停車換乘方式分擔(dān)率的影響.

選取上海市淞虹路停車換乘場(chǎng)作為分析對(duì)象，研究淞虹路附近至人民廣場(chǎng)區(qū)域的OD出行，出行模式簡(jiǎn)化為小汽車出行和停車換乘出行，其中小汽車出行考慮3條有效路徑.圖3給出了區(qū)域路網(wǎng)結(jié)構(gòu)，表3及表4給出了路網(wǎng)中19條路段信息及小汽車出行和停車換乘出行的相關(guān)信息，部分路段的通行能力為實(shí)際通行能力折減后的數(shù)據(jù).

表3 各路段參數(shù)信息

表4 出行路徑和方式信息

其他參數(shù)為:(1)換乘步行時(shí)間4min；(2)δ=0.8元/km，地鐵票價(jià)4元，換乘場(chǎng)停車費(fèi)為10元；(3)α=0.8，=4 min/元，d0=10 min，φz=5 min;(4)γ由2.4調(diào)查結(jié)果獲得，地鐵運(yùn)行時(shí)間方差根據(jù)上海地鐵申通公司在該區(qū)域的數(shù)據(jù)定為3 min，地鐵在該區(qū)域期望運(yùn)行時(shí)間n.

根據(jù)隨機(jī)用戶均衡分配模型算法計(jì)算停車換乘及小汽車出行的分擔(dān)率，表5給出了可靠性感知差異性對(duì)停車換乘方式分擔(dān)率影響結(jié)果，其中P1和P2分別為不考慮和考慮可靠性感知差異下分配結(jié)果.

從計(jì)算結(jié)果可以得出：(1)考慮可靠性感知差異性后停車換乘方式的分擔(dān)率會(huì)下降，且下降比例較大；(2)隨著交通需求的增大，停車換乘的分擔(dān)率也相應(yīng)增大；(3)隨著交通需求的增大，可靠性感知差異性的影響會(huì)減小.這是因?yàn)樵诔鲂辛看蟮那闆r下停車換乘分擔(dān)率本來就很高，相比較而言這種感知差異性帶來的影響會(huì)減弱.

表5 可靠性感知差異的影響結(jié)果 %

考慮到行程時(shí)間可靠性的時(shí)間價(jià)值會(huì)對(duì)分配結(jié)果產(chǎn)生影響，對(duì)可靠性價(jià)值參數(shù)α 進(jìn)行敏感性分析，見圖4.結(jié)果表明：α越小，即行程時(shí)間可靠性價(jià)值越小，停車換乘分擔(dān)率越低，但可靠性感知差異性對(duì)分擔(dān)率的影響程度卻越高.這可能是因?yàn)棣猎叫。＼嚀Q乘具有的較高可靠性的吸引強(qiáng)度越小，停車換乘分擔(dān)率減少，因此感知差異性帶來的影響會(huì)突出.

圖3 淞虹路停車換乘點(diǎn)附近至人民廣場(chǎng)路網(wǎng)結(jié)構(gòu)

圖4 不同可靠性價(jià)值α下停車換乘方式分擔(dān)率及其變化

從分配結(jié)果可以得出結(jié)論：行程時(shí)間可靠性感知差異性對(duì)停車換乘分擔(dān)率影響較大，在分配模型中考慮行程時(shí)間可靠性能夠更為準(zhǔn)確描述出行者選擇行為，同時(shí)其分配結(jié)果也能夠?yàn)橥＼嚀Q乘設(shè)施規(guī)劃提供良好的參考價(jià)值.

4 結(jié) 束 語

本文對(duì)上海市通勤人員進(jìn)行了行程時(shí)間可靠性SP調(diào)查，結(jié)果表明：通勤出行者對(duì)行程時(shí)間可靠性的關(guān)注度很高，同時(shí)對(duì)不同交通方式的可靠性需求明顯不同：地鐵高于公交，公交高于自駕；在相同可靠性水平下出行者對(duì)地鐵和自駕的感知可靠性效用存在顯著差異性；由此提出了行程時(shí)間可靠性感知差異性概念，并通過淞虹路停車換乘實(shí)證討論了可靠性感知差異性對(duì)停車換乘分擔(dān)率的影響，發(fā)現(xiàn)考慮可靠性感知差異性后停車換乘分擔(dān)率會(huì)降低，且隨著出行需求的增大，分擔(dān)率降低程度會(huì)有所減少，其減少幅度與行程時(shí)間可靠性的價(jià)值有關(guān).

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Analysis of Distinct Differences in Perceived Travel Time Reliability of Combined Modes

DING Yueming TU Huizhao GAO Kun

(KeyLaboratoryofRoadandTrafficEngineeringoftheMinistryofEducation,TongjiUniversity,Shanghai201804,China)

To identify the commuters’ choice behavior, stated preference(SP) surveys in travel time reliability are carried out in Shanghai.The results show that there exists distinct differences in the demand and the perceived utility of travel time reliability among different traffic modes.Thereby,this paper introduces the concept of differences in perceived reliability of traffic modes,and establishes the generalized travel cost function incorporating the travel time reliability and the associated perceived differences.An empirical example of Park and Ride in Songhong road,Shanghai is illustrated to analyze the effect of differences in perceived reliability on the mode split of park and ride.

combined modes;travel time reliability;distinct differences in perceived reliability;park and ride

2015-02-27

*國(guó)家自然科學(xué)基金中荷國(guó)際合作項(xiàng)目資助(批準(zhǔn)號(hào)：71361130013)

U491

10.3963/j.issn.2095-3844.2015.03.030

丁月明(1991- )：女，碩士生，主要研究領(lǐng)域?yàn)榻煌ㄒ?guī)劃與管理