西安市公共自行車選擇概率模型研究

曾麗瑩，陳嫣蕊

(長安大學(xué) 公路學(xué)院,陜西 西安 710054)

西安市公共自行車選擇概率模型研究

曾麗瑩，陳嫣蕊

(長安大學(xué) 公路學(xué)院,陜西 西安 710054)

城市公共自行車是公共交通的重要組成部分，為探究西安市公共自行車投入后對西安市居民出行方式的影響，本文通過對西安市雁塔區(qū)發(fā)放調(diào)查問卷的方式收集居民出行數(shù)據(jù)，利用非集計交通方式劃分的方法建立公共自行車選擇概率模型；從居民的個人屬性和交通屬性的角度出發(fā)，對交通方式選擇行為進(jìn)行分析，得到了未來西安市居民出行公共自行車的劃分率，并對西安未來公共自行車的發(fā)展提出建議。

二項logistic模型；交通方式劃分；公共自行車

新時期交通環(huán)境下，我國城市公共交通得到較大的發(fā)展，公共汽車、軌道交通以及公共自行車給人們提供了良好的出行方式，其中公共自行車以其健康、方便靈活的特點(diǎn)，在公共交通的發(fā)展中逐步受到重視和發(fā)展。

公共自行車是交通方式的一種，很多學(xué)者已經(jīng)對公共自行車和交通方式選擇模型做出了研究。大連理工大學(xué)張迅利用Binary Logistic模型從交通信息選擇和交通信息服務(wù)媒體選擇兩個方面研究了選擇公共交通的出行者的交通行為；通過對調(diào)查數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析，定性的明確了公共交通出行者交通信息選擇行為的主要影響因素[1]；劉佳基于問卷調(diào)查的統(tǒng)計結(jié)果對西安市碑林區(qū)的公共自行車使用現(xiàn)狀進(jìn)行了定量分析,確定出公共自行車選擇行為的影響因素[2]；楊麗雅和朱曉寧在城市化居民城市選擇分析中采用結(jié)構(gòu)方程構(gòu)建了以出項鏈為基礎(chǔ)的選擇模型[3]；學(xué)者江國俊為確定自行車選擇行為模型，在分析交通需求基礎(chǔ)上構(gòu)建基于MNL的出行鏈模型[4]。

西安市公共自行車投放使用4年以來，西安市居民出行在選擇交通工具時一定程度上有了改變，為有效地引導(dǎo)公共自行車系統(tǒng)的發(fā)展，應(yīng)探究居民出行選擇公共自行車的影響因素并進(jìn)行改善，有必要對西安市交通方式選擇行為進(jìn)行研究。

1 城市公共自行車選擇概率模型建立

1.1 二項特性描述

城市公共自行車的選擇屬于居民對交通方式選擇的過程，此次只將居民可選的交通方式描述為選擇公共自行車方式出行與選擇其他非公共自行車交通方式出行，把居民對交通方式的選擇變成一種二項選擇的過程，即選擇公共自行車和不選擇公共自行車，從而更直接的得到居民對公共自行車這種交通方式的選擇行為。描述這種選擇行為，即接受或拒絕使用公共自行車出行，可以采用BL概率模型。

BL模型建立的基本程序可以分為以下3步[5]。第1步，對效用函數(shù)形式確定及對特性變量分類，并對采集數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選分析；第2步，采用極大似然估計法標(biāo)定參數(shù)，并準(zhǔn)備模型的檢驗(yàn)工作；第3步，將得到的統(tǒng)計量協(xié)方差矩陣依次進(jìn)行t檢驗(yàn)和其他檢驗(yàn)來進(jìn)行模型驗(yàn)證。

效用理論是進(jìn)行二項logit模型選擇的前提, 效用值是考慮影響出行者選擇交通方式各種因素的集合，確定出行者對于公共自行車的選擇模型就是要找到使得效用值最大時的方案。

1.2 確定效用函數(shù)

二項選擇模型簡稱BL模型，指的是將出行者的交通方式選擇分為2種選擇方案，即選擇公共自行車出行和選擇非公共自行車的其他交通方式出行兩種選擇，出行者從兩種方案中選擇一項作為自己的選擇。此次BL模型采用線性效用函數(shù)，個人選擇公共自行車交通方式的效用確定項為：

(1)

式中：Xim為效用固定項，第m個出行者選擇方案i(i的值為1或2)時的效用值；Yiml為影響出行者m選擇的第i(i的值為1或2)個出行選擇中的第l個特征變量；k為特征變量的數(shù)量。

選擇方案有兩個時，各項的選擇概率為：

(2)

(3)

式中：Pim為出行者n選擇方案i(i的值為1或2)的概率。

1.3 影響因素與特性變量的選擇

在確定特性變量時應(yīng)滿足以下2條標(biāo)準(zhǔn)：

(1)特征變量除了盡量描述出行者的選擇特征還應(yīng)該包括時下影響出行者選擇的政策因素；

(2)選擇的變量應(yīng)該各自獨(dú)立，沒有互相影響。

出行交通方式選擇的過程中基本上是受個人喜好選擇和交通工具本身的特點(diǎn)決定的，因此，研究影響西安市公共自行車選擇行為的因素體系時將影響因素分為個人屬性和交通方式屬性兩種影響因素進(jìn)行考慮，為后面的二項logit模型自變量選取提供參考分析。其中單次出行個人影響因素主要有：

(1)年齡。由于自行車是一種與身體條件有關(guān)的交通工具，一般存在年輕群體使用率較高的情況，所以，年齡是影響公共自行車使用的因素之一。將年齡分為18歲以下、18歲～30歲、30歲～50歲、50歲以上共4個等級。

(2)性別。男女不同性別的人群對公共自行車的接受程度不同。

(3)年收入。一般來說，不同年收入的人群對城市公共自行車的使用程度不同，收入高的相對收入低的使用頻率要低。將年收入分為5萬以下、5萬～10萬、10萬～20萬、20萬以上共4個等級。

(4)出行目的。人們出行目的不同時出行方式選擇的也不一樣。對出行目的的劃分為四類，分別為：上班，上學(xué)，購物、娛樂或就餐，其他。

(5)出行距離。不同的出行距離，在交通方式的選擇上大相徑庭，出行距離較遠(yuǎn)的人們一般會選擇公交、小汽車或地鐵，出行距離近人們會選擇公共自行車等，將出行距離劃分為3 km以內(nèi)、3～10 km、10～30 km、30 km以上共4個等級。

交通方式因素主要是針對公共自行車的特性對居民進(jìn)行調(diào)查，是在假設(shè)選擇公共自行車的情形下，對影響公共自行車使用的因素調(diào)查。

(1)出行者對公共自行車基礎(chǔ)設(shè)施的滿意程度。對公共自行車基礎(chǔ)設(shè)施滿意度是指對自行車租賃點(diǎn)硬件的使用滿意度以及公共自行車車身的使用滿意度兩個方面，對這兩者的滿意度是居民使用公共自行車時的一種評價。居民通過自身體驗(yàn)將西安市的公共自行車基礎(chǔ)設(shè)施的滿意度分為好與差兩種。

(2)起點(diǎn)至自行車租賃點(diǎn)距離是指出行者從出發(fā)地點(diǎn)到達(dá)租賃點(diǎn)位置的時間距離，從而表現(xiàn)出行者對步行時間的忍耐程度，主要分為3個等級，分別為5 min內(nèi)、5 min～10 min和10 min以上。

(3)行駛時間是指出行者利用自行車出行時出行時間，分為0 min～30 min、30 min～60 min、60 min以上。

將以上8個變量作為特征變量，提出的線性形式效用函數(shù)。

X1m-X2m=θ1+θ2Y1i+…+θ9Y8q

(4)

式中：Xim為第m個出行者對于方案i(i=1,2)的選擇效用固定項；θi為第i個特征變量的未知變量；Yiq為第i個特征變量。

確定后的特征變量與賦值如表1所示。

表1 變量取值表

將效用函數(shù)帶入到選擇公共自行車出行和拒絕使用公共自行車的概率中可得到：

(5)

P2m=1-P1m

(6)

式中:Pim為出行者m選擇方案i(i=1,2)的概率；θi為第i個特征變量的未知變量；Yiq為第i個特征變量。

2 數(shù)據(jù)處理與模型建立

利用SPSS軟件，可以篩選出主要的影響因素，建立居民公共自行車交通方式選擇模型，并進(jìn)行驗(yàn)證。具體流程如圖1所示。

圖1 公共自行車選擇模型流程圖

2.1 數(shù)據(jù)調(diào)查

根據(jù)確定好的特征變量，采用問卷調(diào)查的方法向西安市500人發(fā)放了問卷，其中有效問卷為421份，無效問卷79份。根據(jù)特征變量賦值表格將回收的問卷處理為下一步進(jìn)行SPSS分析做準(zhǔn)備。

2.2 求解特征變量系數(shù)

首先，采用極大似然估計進(jìn)行標(biāo)定，設(shè)個人i實(shí)際選擇的結(jié)果為：ηiq,q∈A，定義：

(7)

(8)

2.3 模型參數(shù)檢驗(yàn)

在進(jìn)行完模型參數(shù)標(biāo)定的估計后，仍需要繼續(xù)研究參數(shù)估計量值得信賴的程度。本文采用如下檢驗(yàn)方法來驗(yàn)證[6]：

(9)

在置信水平α=0.05時，當(dāng)某一參數(shù)對應(yīng)的|t|≥1.96，該變量對出行者選擇公共自行車的交通方式有顯著影響的把握有95%；而當(dāng)|t|≤1.96時，則該變量對出行者選擇公共自行車的交通方式?jīng)]有影響的把握有95%。

3 模型應(yīng)用

利用SPSS軟件將調(diào)查數(shù)據(jù)進(jìn)行應(yīng)用，經(jīng)參數(shù)檢驗(yàn)后，結(jié)果如表2所示。

表2 SPSS軟件計算結(jié)果

通過對以上輸出結(jié)果進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，可以確定年收入、出行距離、以及出行起點(diǎn)至租賃點(diǎn)的距離對選擇公共自行車交通方式的影響具有較強(qiáng)的顯著性，而初始確定的其他影響因素對選擇公共交通這一出行方式影響不明顯甚至沒有相關(guān)性。建立了城市公共自行車選擇概率與年收入、出行距離、起點(diǎn)至租賃點(diǎn)的距離以及行車環(huán)境4個因素之間的關(guān)系，即：

(10)

當(dāng)其他特征變量不變時，針對單一特征變量有以下特征：

(1)年收入較高的人群選擇公共自行車的概率較小，這是因?yàn)槭杖胼^高的有能力擔(dān)負(fù)小汽車或打的出行的費(fèi)用，這部分人群更加偏愛這種舒適的出行方式而不會選擇公共自行車出行。

(2)當(dāng)出行距離較遠(yuǎn)時，選擇公共自行車的人群減少，由于體力和時間的限制，人們更接受出行較短時使用公共自行車出行 。

(3)公共自行車的基礎(chǔ)設(shè)施越好,人們選擇公共自行車的可能性越高，這說明大多數(shù)人不選擇公共自行車是因?yàn)閾?dān)心公共自行車帶的安全性和使用舒適度問題。

(4)如果出行地點(diǎn)與公共自行車租賃點(diǎn)的距離越近，人們選擇公共自行車的概率越大，這是因?yàn)榕c租賃點(diǎn)距離越近，會給人們帶來的便捷程度越大，與其他交通方式相比公共自行車的優(yōu)勢明顯。

4 公共自行車選擇模型的作用

公共自行車選擇模型是充分考慮了選擇出行居民的個人屬性因素以及公共自行車屬性影響因素多種因素的基礎(chǔ)上建立的，經(jīng)過計算機(jī)篩選，得到最終影響人們選擇公共自行車的概率模型。通過模型的建立和因素的分析對未來提升公共交通分擔(dān)率具有重要的作用。

4.1 把握公共自行車出行人群特點(diǎn)

通過對西安市城市公共自行車選擇模型的建立，可以充分地了解現(xiàn)如今選擇公共自行車人群的特性，使用公共自行車的人群主要體現(xiàn)中低收入、短距離代步行出行、對行車環(huán)境的要求不高，且與租賃點(diǎn)位置較近的特點(diǎn)。從把握選擇公共自行車出行的人群特點(diǎn)入手，就可以找到提高公共自行車交通方式分擔(dān)率的改善對策。

4.2 把握進(jìn)一步發(fā)展公共自行車的方向

通過問卷調(diào)查得到對公共自行車顯著影響因素，為提高公共自行車在短距離出行方面的分擔(dān)率，應(yīng)該主要從提高公共自行車基礎(chǔ)設(shè)施以及起始位置到達(dá)租賃點(diǎn)的距離兩個影響因素入手。公共自行車基礎(chǔ)設(shè)施表現(xiàn)為自行車使用舒適度，提供給使用者的安全程度等，這就要求在交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和交通管理兩個方向入手。在沒有自行車專用道的地方增設(shè)自行車專用道，加大力度治理行人亂穿馬路，機(jī)動車與非機(jī)動車不按照規(guī)章行駛的行為；在自行車租賃點(diǎn)方面，加大租賃點(diǎn)的密度，減少每個租賃點(diǎn)放置的車輛數(shù)，從而減少人們步行的距離，或者取消樁式租賃點(diǎn)，采用劃設(shè)停車線的方式。

5 結(jié) 語

通過向西安市雁塔區(qū)的居民發(fā)放調(diào)查問卷，得到了西安市公共自行車投入4年后居民出行方式的選擇數(shù)據(jù)，選擇二項logistic模型而不采用傳統(tǒng)的多項logistic模型建立西安市的交通方式選擇模型，更精確地展示出公共自行車這一交通方式的分擔(dān)率，根據(jù)新得到的交通方式選擇模型分析了公共自行車使用者特點(diǎn)和提出了公共自行車未來的發(fā)展方向。

[1] 張迅.城市公共交通出行者信息服務(wù)選擇行為研究[D].大連：大連理工大學(xué)，2010：54-57.

[2] 劉佳.城市公共自行車系統(tǒng)需求預(yù)測研究[D].西安：西安建筑科技大學(xué)，2016:37-42.

[3] 楊麗雅,朱曉寧.快速城市化進(jìn)程中居民出行的方式選擇[J].中國軟件科學(xué)，2012(2):71-79.

[4] 江國俊.基于出項鏈的自行車出行方式選擇實(shí)證研究[D].北京：北京交通大學(xué)，2012：24-27.

[5] 張宵.城市居民短距離出行公共交通模式研究[D].西安:長安大學(xué)：2012:46-48.

[6] 關(guān)宏志.非集計模型—交通行為分析的工具[M].北京:人民交通出版社，2004:54-62.

Probabilistic Model for Choice of Public Bicycle in Xi′an

ZENG Liying, CHEN Yanrui

(Chang′an University, Xi′an 710054, China)

City public bicycle is an important part of public transport. In order to study the influence of the using of the city public bicycle in Xi′an for four years on the way to travel, the questionnaire is used to collect the data. The probabilistic model of the public bicycle is built by the disaggregate analysis method. In addition, the choice of the public transport is analyzed through the personal features and the traffic properties. The results show that separation of the Xi′an city public bicycle in the future and give the suggestion for the development of the public bicycle.

binomial logistic model; transport separation; public bicycle

10.3969/j.issn.1674-5403.2017.04.005

U491

A

1674-5403(2017)04-0019-05

2017-08-20

曾麗瑩(1993-)，女，山東聊城人，在讀碩士研究生，主要從事交通運(yùn)輸規(guī)劃與管理方面的研究.