公交乘客在商業(yè)中心區(qū)購(gòu)物的時(shí)空效用變化分析

胡繼華，黃 澤，程智鋒，鄧 俊

(中山大學(xué) 智能交通研究中心，廣東 廣州 510006)

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公交乘客在商業(yè)中心區(qū)購(gòu)物的時(shí)空效用變化分析

胡繼華，黃 澤，程智鋒，鄧 俊

(中山大學(xué) 智能交通研究中心，廣東 廣州 510006)

考慮站點(diǎn)設(shè)施分布組合情況、設(shè)施開(kāi)放時(shí)間和最小活動(dòng)時(shí)間以及乘客訪問(wèn)設(shè)施路徑等因素，對(duì)現(xiàn)有的時(shí)空效用計(jì)算方法進(jìn)行改造，使之適用于個(gè)體公交出行的時(shí)空效用計(jì)算。以廣州市北京路商業(yè)中心區(qū)為研究區(qū)域，分析了乘客出發(fā)時(shí)刻、出行時(shí)間預(yù)算，站點(diǎn)服務(wù)范圍等時(shí)空約束下的時(shí)空效用變化情況，發(fā)現(xiàn)該方法能客觀準(zhǔn)確地反映時(shí)空約束帶來(lái)的可達(dá)性變化，能用于指導(dǎo)個(gè)體實(shí)現(xiàn)精確出行。

交通運(yùn)輸工程；公共交通；時(shí)空可達(dá)性；效用；商業(yè)中心區(qū)

0 引 言

可達(dá)性是指利用某種特定的交通工具從給定區(qū)位到達(dá)目的點(diǎn)的便利程度，已廣泛應(yīng)用在城市規(guī)劃、土地開(kāi)發(fā)等領(lǐng)域[1-2]。時(shí)空可達(dá)性源于時(shí)間地理學(xué)[3]，是在給定制約的條件下，個(gè)體能夠物理到達(dá)的時(shí)空范圍。自從H．J．Miller[4]，L．D．Burns[5]和M．P．Kwan[6]提出時(shí)空效用的可達(dá)性度量方法以來(lái)，個(gè)體出行的時(shí)空效用得到持續(xù)的關(guān)注，計(jì)算方法更新很快，設(shè)施開(kāi)放時(shí)間、設(shè)施最小訪問(wèn)時(shí)間、道路交通狀況、設(shè)施的分布組合等因素都被納入計(jì)算過(guò)程中，精度不斷提高。

公交是個(gè)體出行的重要方式，特別是到商業(yè)中心區(qū)的購(gòu)物出行。商業(yè)中心區(qū)域設(shè)施眾多，人流稠密，交通擁擠，停車?yán)щy，人們到該地區(qū)購(gòu)物休閑時(shí)一般乘坐公交出行，到達(dá)商業(yè)中心區(qū)的公交站點(diǎn)后再步行至目的地消費(fèi)，從而實(shí)現(xiàn)時(shí)空效用。和其他出行方式相比，公交出行有鮮明的特點(diǎn)：包括公交站點(diǎn)固定，公交發(fā)車有一定的時(shí)間間隔，公交行程時(shí)間受道路狀態(tài)影響等方面，這使得個(gè)體公交出行的時(shí)空效用計(jì)算更為復(fù)雜。

個(gè)體公交出行至少包括3個(gè)階段的計(jì)算：①個(gè)體選乘公交到達(dá)目的站點(diǎn)，這個(gè)階段主要體現(xiàn)為乘客出行成本，即所花費(fèi)的時(shí)間或費(fèi)用，個(gè)體不會(huì)獲得效用，但是會(huì)受到公交運(yùn)行時(shí)間約束；②個(gè)體從站點(diǎn)步行到設(shè)施去購(gòu)物消費(fèi)，實(shí)現(xiàn)時(shí)空效用，這既受個(gè)體在該站點(diǎn)的總可用時(shí)間(站點(diǎn)可利用時(shí)間)約束，又受設(shè)施的開(kāi)放時(shí)間和最小訪問(wèn)時(shí)間影響；③乘客就近選擇公交站點(diǎn)乘車，返回出發(fā)地，這個(gè)階段不會(huì)發(fā)生時(shí)空效用，但會(huì)消耗一定的時(shí)間。因此，個(gè)體公交出行的時(shí)空效用既受公交的影響，又受到站點(diǎn)附近設(shè)施的類型及其組合的約束，是多約束下的時(shí)空效用計(jì)算問(wèn)題。

目前公交可達(dá)性的研究主要集中于時(shí)間尺度的公交可達(dá)性度量，沒(méi)有考慮公交站點(diǎn)附近設(shè)施分布差異及其影響，鮮有針對(duì)個(gè)體公交出行的時(shí)空效用計(jì)算[7-8]。然而在公交先行、緩解城區(qū)交通擁堵的背景下，個(gè)體公交出行的時(shí)空效用非常重要，影響著他們選擇公交到達(dá)目的站點(diǎn)的意愿。

筆者對(duì)現(xiàn)有的時(shí)空效用計(jì)算方法進(jìn)行改造，使之適用于個(gè)體公交出行的時(shí)空效用計(jì)算；然后以真實(shí)的調(diào)查數(shù)據(jù)為依據(jù)，對(duì)時(shí)空效用計(jì)算公式的參數(shù)進(jìn)行標(biāo)定；最后分別對(duì)乘客乘坐公交到廣州北京路、天河城商業(yè)中心區(qū)進(jìn)行購(gòu)物的時(shí)空效用進(jìn)行計(jì)算和分析，揭示不同時(shí)空約束下公交系統(tǒng)對(duì)時(shí)空效用的影響，從而指導(dǎo)個(gè)體實(shí)現(xiàn)精確公交出行，實(shí)現(xiàn)特定時(shí)間預(yù)算下的最大效用。

1 理論框架

1.1 公交時(shí)空棱錐

個(gè)體公交出行下的時(shí)空棱錐和經(jīng)典的時(shí)空棱錐有很大變化，是兩個(gè)公交運(yùn)行的時(shí)空線和以站點(diǎn)為起終點(diǎn)的圓錐(圖1)。

圖1 個(gè)體公交出行下的時(shí)空棱錐

乘客到達(dá)目的站點(diǎn)后，由于設(shè)施的吸引力各不相同，以及乘客的目的、偏好和經(jīng)費(fèi)預(yù)算的互有差別，其對(duì)設(shè)施訪問(wèn)的順序差別很大；有的直奔心儀的品牌店鋪，有的逐店細(xì)細(xì)挑選；有的喜歡綜合性大商場(chǎng)，有的樂(lè)意流連沿街的專賣店。這種多樣性對(duì)效用計(jì)算造成極大困擾。為盡可能準(zhǔn)確地描述乘客訪問(wèn)設(shè)施獲取的效用，分別以最近設(shè)施路徑，最大設(shè)施路徑和餐飲優(yōu)先路徑這3種乘客訪問(wèn)設(shè)施的可能路徑為例進(jìn)行計(jì)算。最近設(shè)施路徑是指乘客對(duì)站點(diǎn)附近的設(shè)施不太了解，他們會(huì)就近選擇感興趣的設(shè)施一直逛下去，是一種探索型的購(gòu)物逛街方式；最大設(shè)施路徑是指乘客對(duì)周圍設(shè)施有所了解，他們會(huì)直奔最大、最齊全的設(shè)施而去，如廣州北京路上的廣百百貨商場(chǎng)，訪問(wèn)完該設(shè)施后，在其附近瀏覽其他設(shè)施；餐飲優(yōu)先路徑是指如果乘客在進(jìn)餐的時(shí)刻到達(dá)，他們一般會(huì)就近選擇餐廳進(jìn)餐，然后順路購(gòu)物游覽。另外，乘客可忍受的步行距離是有限的，一般是步行空間距離750 m或步行時(shí)間10 min。因此乘客一般在目的站點(diǎn)附近的設(shè)施購(gòu)物或活動(dòng)，這樣就形成了目的站點(diǎn)的服務(wù)范圍——以站點(diǎn)為中心步行10 min或750 m距離內(nèi)的設(shè)施集合。

1.2 時(shí)空效用計(jì)算模型

以公交時(shí)空棱錐為基礎(chǔ)，參考L．D．Burns[5]和T．Neutens等[9-10]的工作，可定義站點(diǎn)服務(wù)范圍內(nèi)設(shè)施的時(shí)空可達(dá)性(這是一種位置效用可達(dá)性)。時(shí)空可達(dá)性由3個(gè)因素決定，包括設(shè)施的吸引力、在該設(shè)施的活動(dòng)時(shí)間和乘客到該設(shè)施的步行時(shí)間：

(1)

式中：Uk是設(shè)施k對(duì)乘客的效用，k是設(shè)施在選擇集里面的序號(hào)；ak是設(shè)施k的吸引力，ak≥0； Tk是乘客在設(shè)施k的停留時(shí)間，Tk≥0；ck是乘客步行到設(shè)施k的時(shí)間；α是吸引力ak的敏感系數(shù)；β是設(shè)施k停留時(shí)間的敏感系數(shù)；λ是乘客步行時(shí)間ck的敏感系數(shù)。

式(1)表明，如果乘客在設(shè)施沒(méi)有可利用時(shí)間，就沒(méi)有效用發(fā)生，這和時(shí)間地理學(xué)里面的時(shí)間約束空間行為是一致的。另外負(fù)指數(shù)方程反映了所需交通成本對(duì)效用的負(fù)面影響。

設(shè)施除了開(kāi)放時(shí)間，還應(yīng)該有最小活動(dòng)時(shí)間和最大活動(dòng)時(shí)間。最小活動(dòng)時(shí)間是乘客在設(shè)施完成一次消費(fèi)所需要的最少時(shí)間(tkmin)，少于這個(gè)時(shí)間就不能完成消費(fèi)，也不能實(shí)現(xiàn)效用；最大活動(dòng)時(shí)間是指每個(gè)設(shè)施的商品或服務(wù)類型與數(shù)量是有限的，或乘客在該設(shè)施購(gòu)物或消費(fèi)是有限的，當(dāng)顧客瀏覽了全部商品或完成消費(fèi)后所用的時(shí)間(tkmax)，更多的時(shí)間預(yù)算不能再為乘客增加效用； 即設(shè)施的效用不會(huì)一直隨著可利用時(shí)間增加而增大，如一個(gè)成衣店，如果乘客一個(gè)小時(shí)即可逛完，則更多的時(shí)間是不可能增加效用的，多余活動(dòng)時(shí)間是無(wú)效的。

對(duì)應(yīng)于最小活動(dòng)時(shí)間tkmin和最大活動(dòng)時(shí)間tkmax，式(1)改寫為：

(2)

在時(shí)間成本方面，與自駕車不同的是個(gè)體公交出行的時(shí)間成本分為乘坐公交時(shí)間ckb和步行到設(shè)施的時(shí)間ckw兩個(gè)部分，而且與到達(dá)設(shè)施的順序有關(guān)。對(duì)于第一個(gè)到達(dá)的設(shè)施，其時(shí)間成本為乘坐公交到目的站點(diǎn)時(shí)間和從站點(diǎn)到設(shè)施的步行時(shí)間；對(duì)于第二訪問(wèn)設(shè)施和其他訪問(wèn)設(shè)施，其時(shí)間成本只是步行到該設(shè)施的時(shí)間，沒(méi)有乘坐公交時(shí)間。因此時(shí)間成本ck的計(jì)算公式變?yōu)椋?/p>

(3)

這樣，乘客到商業(yè)中心區(qū)購(gòu)物出行的時(shí)空效用A可以定義為區(qū)域內(nèi)設(shè)施時(shí)空效用的和：

(4)

乘客總是傾向于在最短的時(shí)間預(yù)算內(nèi)游覽更多的設(shè)施，獲取最大的效用，所以式(4)活動(dòng)時(shí)間按照設(shè)施最小活動(dòng)時(shí)間tkmin進(jìn)行計(jì)算；當(dāng)乘客訪問(wèn)完一個(gè)設(shè)施后，站點(diǎn)可利用時(shí)間就相應(yīng)地縮短了，直至所有可利用時(shí)間用完。這樣式(4)可寫為式(5)：

(5)

式中：A是乘客逐個(gè)訪問(wèn)設(shè)施得到的效用和，它隨著乘客訪問(wèn)的設(shè)施類型、順序及時(shí)段的不同可能有變化。

1.3 設(shè)施吸引力

設(shè)施吸引力與設(shè)施的位置、占地面積、商品類型與數(shù)量、裝修水平及服務(wù)質(zhì)量等有關(guān)系。由于市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的作用，商業(yè)中心區(qū)的同類設(shè)施的裝修水平和服務(wù)質(zhì)量必然是一致的，所以設(shè)施的位置和占地面積對(duì)設(shè)施吸引力起主導(dǎo)作用，用式(6)表示：

(6)

式中：w是設(shè)施的權(quán)重，對(duì)于同一區(qū)域同一類設(shè)施，權(quán)重是一樣的，不同地區(qū)和不同類別的權(quán)重則可能不同；d是設(shè)施到標(biāo)志性建筑物或公交站點(diǎn)的距離；750是乘客可接受的最遠(yuǎn)步行距離。

式(6)表明，設(shè)施吸引力與設(shè)施的占地面積和權(quán)重(等級(jí))成正比，與距離成反比，且隨著距離的增大，設(shè)施對(duì)乘客的吸引力迅速下降。

2 算例及分析

按照上述思路，對(duì)中山大學(xué)乘坐公交到廣州商業(yè)中心區(qū)北京路步行街購(gòu)物出行效用進(jìn)行計(jì)算和分析。

2.1 研究區(qū)域

研究區(qū)域?yàn)楸本┞凡叫薪?。北京路步行街是廣州具有千年歷史的商業(yè)中心區(qū)，該區(qū)域內(nèi)大廈林立，店鋪云集，是廣州市民購(gòu)物休閑的必到之地。出發(fā)地為中山大學(xué)南校區(qū)，該出發(fā)地位于廣州市海珠區(qū)新港西路，周邊住宅區(qū)密集，共有4萬(wàn)多人在此居住和生活；交通方便，到北京路步行街有公交和地鐵到達(dá)，居民們常到北京路等商業(yè)中心購(gòu)物游覽。因此，以中山大學(xué)為起點(diǎn)，以北京路步行街為終點(diǎn)進(jìn)行時(shí)空效用計(jì)算具有廣泛的出行基礎(chǔ)。

2.2 數(shù)據(jù)調(diào)查和處理

除研究區(qū)域基本的地圖數(shù)據(jù)外，需要調(diào)查的數(shù)據(jù)還包括商業(yè)中心區(qū)設(shè)施數(shù)據(jù)、乘客訪問(wèn)設(shè)施數(shù)據(jù)、乘客出發(fā)地到商業(yè)中心區(qū)的公交線路數(shù)據(jù)和相應(yīng)站點(diǎn)數(shù)據(jù)，以及公交站點(diǎn)服務(wù)范圍等數(shù)據(jù)。

1)設(shè)施調(diào)查，包括購(gòu)物、餐飲、游覽設(shè)施和旅店等類型設(shè)施，調(diào)查內(nèi)容包括設(shè)施類型、店面大小、層數(shù)、開(kāi)放時(shí)間、最大/最小訪問(wèn)時(shí)間等。

2)乘客在設(shè)施的購(gòu)物行為調(diào)查，在某一個(gè)設(shè)施的旁邊，訪問(wèn)剛剛訪問(wèn)設(shè)施的乘客，調(diào)查他們的出發(fā)地、出發(fā)時(shí)間、到達(dá)站點(diǎn)、到達(dá)時(shí)間、在設(shè)施的逗留時(shí)間，以及對(duì)設(shè)施的綜合評(píng)價(jià)。

3)公交線路和站點(diǎn)調(diào)查，在公眾電子地圖上調(diào)查從出發(fā)地到商業(yè)中心區(qū)的公交線路，以及相應(yīng)的公交站點(diǎn)。

4)公交站點(diǎn)服務(wù)范圍計(jì)算，為方便用戶選擇公交站點(diǎn)，計(jì)算兩種服務(wù)范圍：一種以10min步行750m為最遠(yuǎn)距離，計(jì)算商業(yè)中心區(qū)公交站點(diǎn)的服務(wù)范圍，進(jìn)而計(jì)算范圍內(nèi)的設(shè)施，形成服務(wù)范圍內(nèi)的設(shè)施集合；另外一種計(jì)算5min步行325m服務(wù)范圍和相應(yīng)的設(shè)施集合。

2.3 時(shí)空效用參數(shù)標(biāo)定

2.3.1 標(biāo)定方法

常用的效用參數(shù)標(biāo)定有極大似然法、最小二乘法等方法，不同方法具有不同的優(yōu)缺點(diǎn)。在筆者所提出的時(shí)空效用模型中，興趣點(diǎn)吸引力、可利用時(shí)間以及出行花費(fèi)為影響效用的因素，可以利用調(diào)查等技術(shù)手段獲取其量化值，但由于其參數(shù)α，β和λ未知，不能直接得到效用的量化值，因此不能采用最小二乘法。結(jié)合Logit模型，極大似然法可以彌補(bǔ)這一缺陷，但其求解較為復(fù)雜。G．Gulhan等[11]在研究中發(fā)現(xiàn)：在宏觀表現(xiàn)上，個(gè)體的效用選擇是正態(tài)分布的。因此，筆者借鑒G．Gulhan等[11]的研究成果，提出正態(tài)檢驗(yàn)法對(duì)效用函數(shù)進(jìn)行參數(shù)標(biāo)定。

首先給定一組α，β和λ參數(shù)值，由該組參數(shù)值確定一個(gè)具體的效用方程；然后采集個(gè)體一次出行中，實(shí)際的興趣點(diǎn)吸引力、可利用時(shí)間以及出行花費(fèi)數(shù)值，將其代入效用方程中，獲得一系列的個(gè)體出行實(shí)際效用值；對(duì)該系列的實(shí)際效用值作Lilliefors正態(tài)分布檢驗(yàn)，若效用系列值通過(guò)檢驗(yàn)，表明該組α，β和λ參數(shù)值有效，寫入有效參數(shù)集中，否則無(wú)效，需要重新提出一組參數(shù)值再次計(jì)算和檢驗(yàn)。最后對(duì)有效參數(shù)集中的參數(shù)進(jìn)行正態(tài)分布檢驗(yàn)有效概率的比較，取概率大的一組參數(shù)值作為最終的標(biāo)定結(jié)果。

2.3.2 數(shù)據(jù)采集

筆者采用問(wèn)卷調(diào)查的方式獲取參數(shù)標(biāo)定的實(shí)際數(shù)據(jù)。調(diào)查區(qū)域?yàn)閺V州市天河區(qū)天河城商圈和廣州市越秀區(qū)北京路商圈，以出行目的為購(gòu)物展開(kāi)調(diào)查。此兩個(gè)商圈為廣州市購(gòu)物出行的代表性商圈。調(diào)查問(wèn)卷獲取的目標(biāo)數(shù)據(jù)包括：

1)受訪者的基本信息，包括性別、年齡等。

2)pj：一次出行中，興趣點(diǎn)選擇的比例。在調(diào)查問(wèn)卷設(shè)置問(wèn)題或者選項(xiàng)，設(shè)定具體情景，調(diào)查個(gè)體的興趣點(diǎn)選擇比例。

3)a：興趣點(diǎn)的吸引力。首先將吸引力量化為一定數(shù)值范圍，然后通過(guò)受訪者打分獲得。為保證吸引力量化的標(biāo)準(zhǔn)化和準(zhǔn)確度，設(shè)定一個(gè)興趣點(diǎn)為標(biāo)準(zhǔn)興趣點(diǎn)，受訪者需要同時(shí)對(duì)評(píng)分目標(biāo)的興趣點(diǎn)和標(biāo)準(zhǔn)興趣點(diǎn)打分，在后續(xù)的數(shù)據(jù)處理中，以標(biāo)準(zhǔn)興趣點(diǎn)的吸引力為1，其他興趣點(diǎn)的吸引力數(shù)值則可以實(shí)現(xiàn)歸一化。

4)t：出行時(shí)間。筆者以出行時(shí)間作為出行花費(fèi)，忽略金錢成本的影響。

5)T：本次出行在興趣點(diǎn)的最大可利用時(shí)間。

問(wèn)卷調(diào)查受訪人群為已完成一次出行的出行者，需提供含有上述信息的問(wèn)卷才能被視為有效問(wèn)卷。此外，在調(diào)查問(wèn)卷中添加校驗(yàn)項(xiàng)，如添加了出發(fā)地點(diǎn)，用以校驗(yàn)出行時(shí)間的真實(shí)可靠性。

問(wèn)卷調(diào)查的興趣點(diǎn)對(duì)象為購(gòu)物類型的興趣點(diǎn)，按照服務(wù)等級(jí)劃分為特大、大、中、小等4個(gè)等級(jí)，每個(gè)等級(jí)都進(jìn)行抽樣調(diào)查。本次調(diào)查共抽樣9個(gè)興趣點(diǎn)，其中在天河城商圈調(diào)查了3個(gè)特大等級(jí)的購(gòu)物興趣點(diǎn)，在北京路商圈調(diào)查了大、中、小等3個(gè)級(jí)別的興趣點(diǎn)各2個(gè)，保證了各個(gè)級(jí)別興趣點(diǎn)分布的均勻性。共發(fā)放問(wèn)卷551份，回收有效問(wèn)卷445份。

考慮到受訪者并非完全填寫真實(shí)數(shù)據(jù)，在進(jìn)行數(shù)據(jù)的非線性擬合之前，需要對(duì)樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)清洗。數(shù)據(jù)清洗包括以下內(nèi)容：

1)剔除存在不合理數(shù)據(jù)的問(wèn)卷，避免不合理數(shù)據(jù)對(duì)標(biāo)定結(jié)果產(chǎn)生影響，尤其是極端數(shù)據(jù)的情況，例如出行時(shí)間過(guò)大，超出城市內(nèi)合理出行時(shí)間的范圍的數(shù)據(jù)。

2)剔除校驗(yàn)結(jié)果不合理的問(wèn)卷，針對(duì)校驗(yàn)項(xiàng)和填寫項(xiàng)，差異過(guò)大的需要剔除。

3)剔除所有調(diào)查數(shù)據(jù)都落在指定百分位之外的數(shù)據(jù)，針對(duì)同一個(gè)興趣點(diǎn)，剔除了a，t，T這3項(xiàng)數(shù)據(jù)都落在90%百分位外的數(shù)據(jù)，避免噪聲數(shù)據(jù)的干擾。

剔除無(wú)效數(shù)據(jù)后，調(diào)查統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)(部分)如表1。

表1 調(diào)查統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)

2.3.3 標(biāo)定結(jié)果

取α∈[0,2]，β∈[0,2]，λ∈[0,2]，步長(zhǎng)為0.1，剔除α=0，β=0，λ=0這組參數(shù)；則共有7 999組候選參數(shù)組。剔除問(wèn)卷中的重復(fù)值，共有360組有效的興趣點(diǎn)吸引力、可利用時(shí)間以及出行花費(fèi)值?？衫脮r(shí)間單位為min。耗費(fèi)時(shí)間在效用函數(shù)中為指數(shù)關(guān)系，若直接采用min為單位，會(huì)直接導(dǎo)致效用值為一極小值，不能體現(xiàn)效用值的差異，且難以標(biāo)定。因此，采用h、min為耗費(fèi)時(shí)間的單位。

在MATLAB中計(jì)算每組參數(shù)下實(shí)際效用值序列，并用正態(tài)分布檢驗(yàn)函數(shù)Lillietest進(jìn)行檢驗(yàn)。Lillietest函數(shù)返回是否通過(guò)檢驗(yàn)標(biāo)志位h以及檢驗(yàn)有效概率p。當(dāng)h=0時(shí)，接受正態(tài)分布假設(shè)，p值越大效果越佳。最后共得到75組有效參數(shù)，且α∈[0.1,0.4]，β∈[0,0.1]，λ∈[0.3,2] 。當(dāng)α=0.2，β=0.1，λ=0.5時(shí)獲得最大檢驗(yàn)有效概率p=0.45，為最終的參數(shù)標(biāo)定值。

當(dāng)α>1且β>1時(shí)，或當(dāng)α=0.2，β=0.1且λ=2.8時(shí)效用實(shí)際值序列均通不過(guò)正態(tài)分布檢驗(yàn)(圖2)，因此后續(xù)的參數(shù)值遍歷是無(wú)意義的。

圖2 α=0.2且β=0.1時(shí)檢驗(yàn)標(biāo)志位及檢驗(yàn)有效概率

因此，式(1)的最終擬合結(jié)果為：

(7)

2.4 時(shí)空效用計(jì)算結(jié)果

數(shù)據(jù)調(diào)查和整理完畢后，就可按照時(shí)空效用計(jì)算方法，對(duì)公交乘客到廣州商業(yè)中心區(qū)北京路步行街購(gòu)物出行的時(shí)空效用進(jìn)行計(jì)算。

2.4.1 不同出發(fā)時(shí)刻下的時(shí)空效用

對(duì)不同出發(fā)時(shí)間，筆者計(jì)算了24h的可達(dá)性，結(jié)果如圖3。

圖3 北京路商業(yè)圈時(shí)空效用值

從圖3中可看出，在不同出發(fā)時(shí)間下，時(shí)空效用值變化很大。在8:00之前，時(shí)空效用值基本為0，原因是沒(méi)有什么設(shè)施開(kāi)門服務(wù)。從8：00—10：00，時(shí)空效用值迅速增加，并達(dá)到頂值，說(shuō)明這段時(shí)間設(shè)施相繼開(kāi)張，同時(shí)乘客也乘坐公交到達(dá)站點(diǎn)，開(kāi)始訪問(wèn)設(shè)施。這種情況一直持續(xù)到20：00，之后迅速下降，到22：00基本降為0了。因?yàn)楹芏嘣O(shè)施相繼關(guān)門，公交也陸續(xù)停止了服務(wù)。

此外，從圖3中可看出，9:00—11：00的時(shí)空效用值高于其他時(shí)段值，如11：00—13：00，或17：00—20：00。因?yàn)楹笳叩竭_(dá)站點(diǎn)時(shí)剛好是用餐時(shí)間，乘客需要先用餐然后再進(jìn)行其他活動(dòng)，而餐館的吸引力是較小的，所以相應(yīng)的時(shí)空效用值較低。

2.4.2 不同時(shí)間預(yù)算下的時(shí)空效用

在計(jì)算了不同出發(fā)時(shí)刻的時(shí)空效用后，進(jìn)一步計(jì)算時(shí)間預(yù)算變化帶來(lái)的影響。這里時(shí)間預(yù)算分別選擇了3，3.5，4 h，時(shí)間預(yù)算不同，乘客的站點(diǎn)可利用時(shí)間必然變化。

從圖3中可以看到，在10 min等時(shí)線選擇集下，3.5 h時(shí)間預(yù)算下的時(shí)空效用比4 h下的小，這是可以理解的，因?yàn)槠湔军c(diǎn)可利用時(shí)間少。而3 h時(shí)間預(yù)算的時(shí)空效用與3.5 h的是一樣的，雖然3.5 h下的站點(diǎn)可利用時(shí)間更多。這是因?yàn)樵L問(wèn)大型設(shè)施的步行時(shí)間和停留時(shí)間較長(zhǎng)，3 h已足夠訪問(wèn)周圍的大型設(shè)施，3.5 h的時(shí)間預(yù)算增加的可利用時(shí)間已不能帶來(lái)效用了。相反，在5 min等時(shí)線選擇集下，時(shí)空效用隨著出行預(yù)算的減少而減少，原因在于5 min選擇集下，無(wú)法到較遠(yuǎn)的大型設(shè)施進(jìn)行消費(fèi)，一般選擇就近消費(fèi)，訪問(wèn)吸引力和停留時(shí)間較小的設(shè)施。出行預(yù)算減少，可利用時(shí)間會(huì)相應(yīng)減少，從而導(dǎo)致可選擇的設(shè)施數(shù)目較少，所獲得的效用較小。

2.4.3 不同訪問(wèn)路徑下的時(shí)空效用

站點(diǎn)時(shí)空效用值會(huì)隨著出行可能路徑和設(shè)施空間分布的不同而改變。從圖3可看出，在10 min等時(shí)線選擇集內(nèi)，最大設(shè)施路徑下的時(shí)空效用值最大，最近設(shè)施路徑效用值最小，餐飲優(yōu)先路徑介于兩者之間。原因在于在最近設(shè)施路徑下，乘客會(huì)首先訪問(wèn)小型的商店，因此獲取的效用較小。而在最大設(shè)施路徑下，乘客可以訪問(wèn)規(guī)模較大的設(shè)施，這些設(shè)施擁有較大的吸引力，因此可以獲得最大的時(shí)空效用值。相反，在5 min的等時(shí)線選擇集內(nèi)，最大設(shè)施路徑下的效用值為0，原因在于5 min等時(shí)線選擇集內(nèi)不存在大型設(shè)施。另外，在5 min等時(shí)線選擇集內(nèi)，由于不存在吸引力較大的餐飲業(yè)設(shè)施，最近設(shè)施路徑的效用值要大于餐飲路徑。

綜上所述，不同時(shí)空約束下的時(shí)空效用計(jì)算結(jié)果可以為個(gè)體公交出行選擇提供參考。出發(fā)時(shí)刻選擇上，乘客在9：00—18:00期間出發(fā)可以獲取較高的效用值；時(shí)間預(yù)算方面，3.5和4 h的時(shí)間預(yù)算較為合適，額外的時(shí)間預(yù)算不會(huì)帶來(lái)更多的效用；對(duì)于訪問(wèn)路徑，當(dāng)乘客擁有足夠的可利用時(shí)間，又或大型設(shè)施位于站點(diǎn)附近時(shí)，最大設(shè)施路徑帶來(lái)的效用是最大的，否則，選擇最大設(shè)施路徑可能會(huì)帶來(lái)最小的效用。從計(jì)算結(jié)果我們也可以發(fā)現(xiàn)，站點(diǎn)周圍的設(shè)施類型及其分布會(huì)對(duì)時(shí)空效用值產(chǎn)生較大的影響，可以為站點(diǎn)及其附近設(shè)施的優(yōu)化提供依據(jù)。

3 結(jié) 語(yǔ)

筆者對(duì)效用計(jì)算方法進(jìn)行改造，使之適用于個(gè)體公交出行的時(shí)空效用計(jì)算。用真實(shí)的調(diào)查數(shù)據(jù)為依據(jù)，對(duì)Miller的效用計(jì)算公式的3個(gè)參數(shù)進(jìn)行標(biāo)定。對(duì)乘客乘坐公交到廣州北京路商業(yè)中心區(qū)進(jìn)行購(gòu)物休閑的時(shí)空效用進(jìn)行計(jì)算，揭示該方法可以應(yīng)用于個(gè)體出行指導(dǎo)。

城市公共交通是一種包含了公交、地鐵等的多模式、多層次的組合系統(tǒng)。接下來(lái)需要結(jié)合多種交通方式考慮站點(diǎn)時(shí)空效用計(jì)算模型，對(duì)不同出行方式下的時(shí)空效用進(jìn)行比較。

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Analysis on Space-Time Benefit Change of Bus Passengers’ Shoppingin Commercial Center

Hu Jihua, Huang Ze, Cheng Zhifeng, Deng Jun

(Research Center of Intelligent Traffic System, Sun Yat-sen University, Guangzhou 510006, Guangdong, China)

Considering the distribution and combination of station facilities, the service time of facilities, the minimum participation time as well as the passenger access path to facilities, the current space-time benefit calculation approaches were innovated to be fit for the space-time benefit calculation for the individual to take public traffic. Taking the commercial center of Beijing Road in Guangzhou as a research object, the changes of the space-time benefits were analyzed under space-time constraints, including the departure time, the travel time budget and the service range of facilities. It is found that the proposed method can accurately reflect the changes of accessibility brought by space-time constraints, which can be used to guide the individual to achieve precise travel.

traffic and transportation engineering; public transit; space-time accessibility; benefits; commercial center district

10.3969/j.issn.1674-0696.2015.06.19

2014-04-29；

2014-10-09

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(41271181)；國(guó)家“863” 計(jì)劃項(xiàng)目(2012AA121402) ；廣東省安全生產(chǎn)專項(xiàng)資金項(xiàng)目(2013-102)

胡繼華(1971—)，男，河南淮濱人，講師，博士，主要從事地圖學(xué)與地理信息系統(tǒng)、時(shí)態(tài)GIS方面的研究。E-mail：hujihua@mail.sysu.edu.cn。

U491.1

A

1674-0696(2015)06-101-05