共享交通的運(yùn)營(yíng)與管理綜述

葛穎恩, 陳志建,張 鵬

(1.上海海事大學(xué)交通運(yùn)輸學(xué)院,上海201306;2.上海大學(xué)上海市應(yīng)用數(shù)學(xué)和力學(xué)研究所,上海200072)

共享交通(shared mobility)的概念是在共享經(jīng)濟(jì)日益紅火的大背景下逐漸為大家所熟悉并發(fā)展起來(lái)的,是最貼近我們生活的共享經(jīng)濟(jì)在交通運(yùn)輸領(lǐng)域的實(shí)踐.私家車(chē)成為順風(fēng)車(chē)、快車(chē)乃至專車(chē),通過(guò)第三方在線平臺(tái)逐漸進(jìn)入我們的生活.在快速發(fā)展的今天,共享交通因缺乏系統(tǒng)有效的理論與方法支撐,所以其運(yùn)營(yíng)管理中出現(xiàn)了諸多問(wèn)題.為此,我國(guó)2017年8月初出臺(tái)了《關(guān)于鼓勵(lì)和規(guī)范互聯(lián)網(wǎng)租賃自行車(chē)發(fā)展的指導(dǎo)意見(jiàn)》,2018年7月底發(fā)布《網(wǎng)絡(luò)預(yù)約出租汽車(chē)經(jīng)營(yíng)服務(wù)管理暫行辦法》.前者是針對(duì)共享單車(chē),后者則面向包括網(wǎng)約出租車(chē)在內(nèi)的共享交通方式.這預(yù)示著我們已進(jìn)入共享交通發(fā)展的新時(shí)期,也表明共享交通的管理已成為我國(guó)交通運(yùn)輸事業(yè)發(fā)展中需要各級(jí)政府部門(mén)去面對(duì)的一項(xiàng)重要任務(wù).這2份文件也是這方面的研究與實(shí)踐的階段性總結(jié).深層次的問(wèn)題、實(shí)踐中出現(xiàn)的新問(wèn)題等共享交通方式發(fā)展中面臨的瓶頸需要全面深入地研究、實(shí)現(xiàn)新突破,從而形成一套科學(xué)系統(tǒng)的共享交通運(yùn)營(yíng)管理理論與方法體系.

1 問(wèn)題定義及研究范圍界定

目前,我們談?wù)摰墓蚕斫煌ㄒ呀?jīng)超出了上面提到的各種方式,它不僅包括上面列舉的交通方式和服務(wù),還為城市居民的出行提供了更多選項(xiàng),為交通工具及出行服務(wù)的發(fā)展提供了更多想象的空間.Drut[1]把共享交通看成是介于私人交通方式與大容量交通方式之間的交通方式(intermediate modes between private modes and mass transit).目前為大家認(rèn)可的共享交通一般是通過(guò)在線平臺(tái)實(shí)現(xiàn)車(chē)輛的共享,可節(jié)省用戶本身的費(fèi)用或時(shí)間,或減少給社會(huì)造成的交通負(fù)面外部性(社會(huì)成本,如污染、擁堵),這是共享交通系統(tǒng)發(fā)展的內(nèi)在動(dòng)力.通過(guò)車(chē)輛共享降低用車(chē)成本,或通過(guò)不直接擁有車(chē)而直接訂購(gòu)服務(wù)的方式把停車(chē)時(shí)間和車(chē)輛維護(hù)費(fèi)用節(jié)省下來(lái).這一方面降低了社會(huì)的擁車(chē)率,另一方面因提高了單車(chē)內(nèi)人數(shù)而使得道路上的機(jī)動(dòng)車(chē)數(shù)量減少.這清晰表明,公交車(chē)、地鐵以及傳統(tǒng)的不經(jīng)過(guò)在線平臺(tái)的合乘出行(car pooling)方式不屬于共享交通.

綜合Shaheen等[2]和Calderon等[3]的研究,目前客運(yùn)共享交通(shared mobility)方式主要如下.

(1)公共共享單車(chē)(bikesharing).不管這些單車(chē)是政府提供的,還是私有企業(yè)提供的,只要放到公共地點(diǎn)供大家使用,都屬于公共共享單車(chē),其費(fèi)用的支付和管理(如定位)等都是通過(guò)在線系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的.

(2)共享汽車(chē)(carsharing).該服務(wù)的車(chē)輛是由私家車(chē)車(chē)主提供的,即私家車(chē)車(chē)主在不用車(chē)(如上班期間或出去度假)時(shí),將車(chē)留給該服務(wù)運(yùn)營(yíng)組織者;運(yùn)營(yíng)組織者把車(chē)?？吭诟浇鼌^(qū)域的接客點(diǎn)、公交站、大型就業(yè)點(diǎn)、大學(xué)等處.用戶每次用車(chē)需付費(fèi),運(yùn)營(yíng)組織者為車(chē)主提供汽油、停車(chē)和維護(hù)等服務(wù).

(3)拼車(chē)(ridesharing/carpooling).在線平臺(tái)的出現(xiàn)使得正式或非正式的用戶拼車(chē)出行變得簡(jiǎn)單,主要服務(wù)于那些具有同樣或類似出行計(jì)劃的用戶,使他們能合乘一輛車(chē)從同一點(diǎn)出發(fā)到同一目的地.有些用戶拼車(chē)是有規(guī)律性的,而有些只是屬于臨時(shí)拼車(chē).

(4)電召出租車(chē)(E-hail App).這是我國(guó)政府文件中提到的網(wǎng)絡(luò)預(yù)約出租汽車(chē),能通過(guò)智能手機(jī)上的App建立出租車(chē)司機(jī)和用戶之間的聯(lián)系.

(5)乘車(chē)外包(ridesourcing).這是提供預(yù)先安排的和隨時(shí)出現(xiàn)的用車(chē)服務(wù),能通過(guò)智能手機(jī)應(yīng)用訂購(gòu)、評(píng)價(jià)和支付該服務(wù).

(6)微公交(microtransit).提供空間上(上下車(chē)點(diǎn)和行駛路線)和時(shí)間上、固定或靈活的服務(wù).

其他尚未形成有效運(yùn)載能力,或未來(lái)5年內(nèi)還不能形成大規(guī)模服務(wù)的共享交通方式,這里就不再贅述;共享停車(chē)也是共享經(jīng)濟(jì)下產(chǎn)生的新實(shí)踐,由于它不是一類共享交通方式,故本研究不對(duì)它進(jìn)行單獨(dú)討論.

城市內(nèi)的地面公交、地鐵、輪渡、出租車(chē)等傳統(tǒng)交通方式是共享的,城際間的火車(chē)(包括高鐵)、飛機(jī)、輪船等也都是傳統(tǒng)的共享交通方式.今天,這些不屬于在共享經(jīng)濟(jì)大背景下的共享交通方式通過(guò)不同方式或渠道借助在線平臺(tái),但這只是其在新技術(shù)支撐下實(shí)現(xiàn)的自我提升,而非在現(xiàn)有技術(shù)下因共享經(jīng)濟(jì)的理念所產(chǎn)生和發(fā)展起來(lái)的.另外,貨運(yùn)共享交通正逐步發(fā)展起來(lái),但這不屬于本研究的范疇.

共享交通涵蓋面甚廣,其研究?jī)?nèi)容也非常廣泛,本文的綜述僅限于研究城市交通系統(tǒng)內(nèi)為客運(yùn)服務(wù)的共享交通方式.

2 共享交通:全球性選擇和全球性課題

因具有降低出行成本、緩解擁堵惡化的速度和減輕污染排放等諸多優(yōu)點(diǎn)[2],共享交通已經(jīng)成為共享經(jīng)濟(jì)時(shí)代交通運(yùn)輸系統(tǒng)的一個(gè)必然發(fā)展趨勢(shì),也成為世界各國(guó)和地區(qū)政府提升交通運(yùn)營(yíng)管理水平的一項(xiàng)重要舉措.首先,因共享出行提高了車(chē)內(nèi)空間的占有率而減少了道路上的車(chē)輛數(shù),從而可有效緩解交通擁堵現(xiàn)象持續(xù)惡化帶來(lái)的壓力;其次,交通污染排放持續(xù)上升的勢(shì)頭也有望得到緩解[4];再次,共享出行還可以提升用戶出行效率.自行車(chē)作為快速靈活出行方式的一個(gè)補(bǔ)充,可解決出行中第一和最后一公里出行速度慢的問(wèn)題,從而縮短全程出行時(shí)間.此外,在經(jīng)濟(jì)層面共享交通方式對(duì)經(jīng)濟(jì)的貢獻(xiàn)將會(huì)越來(lái)越大.按照普華永道的分析[5]:就收入而言用戶對(duì)用戶(peer-to-peer,P2P)的共享交通將繼續(xù)保持為英國(guó)共享經(jīng)濟(jì)最大的行業(yè);城市共乘用戶App的使用量和停車(chē)共享平臺(tái)每年增長(zhǎng)超過(guò)35%.由此可見(jiàn),研究共享交通方式的運(yùn)營(yíng)管理具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義.

共享交通在全球的實(shí)踐中出現(xiàn)了許多需要深入研究的課題.Laporte等[6]總結(jié)了近年來(lái)在運(yùn)籌與管理領(lǐng)域相關(guān)研究人員做的大量關(guān)于共享交通的研究工作.作為特刊,Transportation第42卷第3期[7]和第44卷第6期[8]從管理和運(yùn)行角度研究了共享交通;Transport Policy第51卷[9]出版了研究共享交通發(fā)展政策創(chuàng)新的5篇論文.圖1給出了最近12年(2008—2019)在Web of Science核心合集學(xué)術(shù)期刊上每年發(fā)表的以共享交通為主題的論文數(shù),其中“綜合檢索”是把其他6條線對(duì)應(yīng)關(guān)鍵詞(主題)合在一起進(jìn)行的檢索.由圖可見(jiàn),近12年發(fā)表的論文數(shù)量對(duì)單個(gè)共享交通方式而言可能有增有減,但年度發(fā)表總論文數(shù)穩(wěn)步上升.特別是自2016年開(kāi)始,發(fā)表的論文總數(shù)快速增長(zhǎng);即便就單個(gè)共享交通方式看,自2016年開(kāi)始關(guān)于共享交通的研究也進(jìn)入快速發(fā)展期.這些都表明,在共享交通發(fā)展中存在著大量值得研究的科學(xué)問(wèn)題.此外,車(chē)聯(lián)網(wǎng)、自動(dòng)駕駛等新技術(shù)也將與共享交通相結(jié)合,推動(dòng)其更好地為城市出行服務(wù).這些發(fā)展趨勢(shì)表明,共享交通的發(fā)展呼喚基礎(chǔ)性研究的支撐.

共享交通帶來(lái)的新問(wèn)題包括異地還車(chē)、不在站點(diǎn)還車(chē)、用戶把車(chē)帶出運(yùn)營(yíng)者的服務(wù)區(qū)域等,這些問(wèn)題呼喚新技術(shù)與共享交通相結(jié)合(如自動(dòng)駕駛等),推動(dòng)更方便的共享交通方式運(yùn)營(yíng)管理和服務(wù)的發(fā)展.此外,圖1中不同共享交通方式的發(fā)展是不同步的:①共享汽車(chē)和拼車(chē)的發(fā)展遠(yuǎn)遠(yuǎn)早于其他方式,是否比其他方式的市場(chǎng)更加成熟尚未在文獻(xiàn)中找到依據(jù);乘車(chē)外包和微公交的發(fā)展尚處于早期階段,這個(gè)能否大面積普及還有待觀察;②共享交通作為關(guān)鍵詞常常涉及多個(gè)共享交通方式的討論,這類文獻(xiàn)直到最近2年才逐漸增多,早前關(guān)于共享交通研究的文獻(xiàn)大多集中于一類方式;③在我國(guó),借助如滴滴平臺(tái)實(shí)現(xiàn)的電召車(chē)已經(jīng)非常普及,但針對(duì)這類共享交通方式的研究還不如對(duì)共享單車(chē)、共享汽車(chē)和拼車(chē)的研究那么豐富,特別是在以電召出租車(chē)為主題詞進(jìn)行檢索時(shí),只能搜索到少數(shù)幾篇相關(guān)論文.

圖1 在Web of Science核心合集學(xué)術(shù)期刊上每年發(fā)表的以共享交通為主題的論文數(shù)(2008—2019)Fig.1 Yearly numbers of publications on shared mobility in those journals in the Web of Science Core Collection(2008—2019)

可見(jiàn),研究共享交通具有非常強(qiáng)烈的時(shí)代需求,具有很好的理論和現(xiàn)實(shí)意義.為有效推動(dòng)共享交通的發(fā)展,促使共享交通方式能更好地為社會(huì)和用戶及經(jīng)濟(jì)發(fā)展服務(wù),有效提升社會(huì)管理與運(yùn)營(yíng)水平和城鎮(zhèn)居民的生活質(zhì)量,需要開(kāi)展更加深入系統(tǒng)的理論與實(shí)踐相結(jié)合的研究.

3 研究現(xiàn)狀

圖1展示的只是以代表性關(guān)鍵詞為主題詞的論文,還有大量沒(méi)有選擇這些關(guān)鍵詞做主題詞的研究論文.即便如此,2019年已有超過(guò)230篇相關(guān)研究論文發(fā)表(這里不包括發(fā)表在中文期刊上的論文).因此,為縮小所綜述文獻(xiàn)的范圍但又不失代表性,本研究首先綜述近幾年出版的圍繞共享交通研究的綜述性論文和特刊,然后綜述最近2～3年發(fā)表的文獻(xiàn)中研究共享交通問(wèn)題的論文.同時(shí),把綜述的重點(diǎn)放在管理科學(xué)與運(yùn)籌學(xué)在共享交通研究中的應(yīng)用.

3.1 先前的綜述型文獻(xiàn)或特刊

3.1.1 主要綜述型文獻(xiàn)

從管理科學(xué)與運(yùn)籌學(xué)的角度出發(fā),Laporte等[6]綜述了研究共享交通系統(tǒng)的文獻(xiàn),把研究的問(wèn)題分成5類,包括站點(diǎn)選址、確定站點(diǎn)最大可停車(chē)數(shù)量、站點(diǎn)初始車(chē)輛數(shù)、取車(chē)/還車(chē)誘導(dǎo)以及車(chē)輛再平衡等問(wèn)題,這5類問(wèn)題也是目前管理科學(xué)領(lǐng)域中研究較多的問(wèn)題;Ferrero等[10]綜述了共享汽車(chē)服務(wù)研究中所用的術(shù)語(yǔ),并分析了不同的共享汽車(chē)服務(wù)以及文獻(xiàn)中研究的相關(guān)問(wèn)題,包括運(yùn)籌學(xué)方法的應(yīng)用;把共享交通分為單純?nèi)斯蚕砗涂拓浕旌瞎蚕?類,Mourad等[11]調(diào)查了用于優(yōu)化這2類共享交通的模型和算法;Calderon等[3]綜述了出行服務(wù)建模方法的研究現(xiàn)狀,包括專車(chē)、汽車(chē)和單車(chē)的共享.

下面按照Laporte等[6]的分類對(duì)其逐一進(jìn)行綜述.

(1)站點(diǎn)選址.

選址是一個(gè)十分經(jīng)典的問(wèn)題.在共享交通網(wǎng)絡(luò)中,用戶能否從他們的起點(diǎn)便捷地到達(dá)站點(diǎn)至關(guān)重要,這就涉及站點(diǎn)的選址問(wèn)題.一般來(lái)說(shuō),地理位置的可行性和財(cái)政預(yù)算限制了站點(diǎn)數(shù)量及其選址.純電動(dòng)車(chē)共享系統(tǒng)的站點(diǎn)選址問(wèn)題涉及充電和停車(chē)空間需求,這不同于傳統(tǒng)的站點(diǎn)選址問(wèn)題,更需要在網(wǎng)絡(luò)層面進(jìn)行考慮.在需求是不確定的假定下,針對(duì)純電動(dòng)汽車(chē)單向共享系統(tǒng)的站點(diǎn)選址,Calik等[12]把焦點(diǎn)放在充電樁的選址上,建立了一個(gè)混合整數(shù)隨機(jī)規(guī)劃模型,并用Benders分解算法求解.

(2)確定站點(diǎn)最大停車(chē)數(shù)量.

在共享交通系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中,確定每個(gè)站點(diǎn)的最大停車(chē)數(shù)(車(chē)隊(duì)規(guī)模)時(shí)需要考慮運(yùn)營(yíng)者的收益以及車(chē)隊(duì)的維護(hù)費(fèi)用.一個(gè)站點(diǎn)車(chē)輛夠多,那么用戶幾乎總能有車(chē)用,該站點(diǎn)可利用率就高,運(yùn)營(yíng)者收益就高,但這無(wú)疑會(huì)增加與該站點(diǎn)相關(guān)的維護(hù)費(fèi)用.以共享單車(chē)系統(tǒng)為例,Shu等[13]考慮了自行車(chē)的利用率及其在系統(tǒng)中的循環(huán),強(qiáng)調(diào)不同站點(diǎn)可有不同的最大停車(chē)數(shù),設(shè)計(jì)了共享交通系統(tǒng)的隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)流模型.不考慮運(yùn)營(yíng)者對(duì)車(chē)輛的再調(diào)度,Fricker等[14]重點(diǎn)關(guān)注穩(wěn)定狀態(tài)下的問(wèn)題站點(diǎn)(沒(méi)有車(chē)輛或沒(méi)有空余車(chē)位的站點(diǎn)),運(yùn)用排隊(duì)理論研究了站點(diǎn)的最大停車(chē)數(shù)量.

(3)站點(diǎn)初始車(chē)輛數(shù).

如何確定每個(gè)站點(diǎn)初始最佳的車(chē)輛供應(yīng)數(shù)目,是共享交通網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的又一關(guān)鍵問(wèn)題.這個(gè)問(wèn)題涉及共享系統(tǒng)中各站點(diǎn)需求的隨機(jī)性、用戶的不滿意度、車(chē)輛的調(diào)度成本等[15].

(4)取車(chē)/還車(chē)誘導(dǎo).

為了滿足實(shí)時(shí)交通需求,在站點(diǎn)間進(jìn)行車(chē)輛的動(dòng)態(tài)再分配是非常有必要的.一個(gè)有效的辦法就是基于激勵(lì)機(jī)制的取/還車(chē)誘導(dǎo),如通過(guò)一定的經(jīng)濟(jì)補(bǔ)貼,誘導(dǎo)用戶在車(chē)輛供應(yīng)充足的站點(diǎn)取車(chē)或前往供應(yīng)匱乏、離目的地較近而非最近的站點(diǎn)進(jìn)行還車(chē),或鼓勵(lì)用戶在預(yù)定用車(chē)時(shí)就及時(shí)確定還車(chē)站點(diǎn)并進(jìn)行位置預(yù)定.

(5)車(chē)輛再平衡.

車(chē)輛再平衡是指對(duì)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)各站點(diǎn)的車(chē)輛進(jìn)行收回或投放,從而滿足各站點(diǎn)隨時(shí)出現(xiàn)的需求.共享交通系統(tǒng)中的車(chē)輛再平衡問(wèn)題是所有共享交通方式共同面對(duì)的問(wèn)題,只是共享單車(chē)因車(chē)量大、停放點(diǎn)在城市中幾乎處處可見(jiàn)、問(wèn)題比較典型而被研究得較多.在共享單車(chē)再平衡問(wèn)題中,需要決定或優(yōu)化運(yùn)輸共享單車(chē)的卡車(chē)的路徑、各站點(diǎn)收回或投放的車(chē)輛數(shù);對(duì)共享汽車(chē)再平衡問(wèn)題,不會(huì)涉及卡車(chē)的路徑規(guī)劃,但需分配專門(mén)人員并優(yōu)化駕車(chē)路徑來(lái)完成車(chē)輛的再平衡;針對(duì)單向小汽車(chē)共享網(wǎng)絡(luò)中的車(chē)輛再平衡問(wèn)題的求解方法,Illgen等[16]給出了一個(gè)系統(tǒng)綜述,包括混合整數(shù)規(guī)劃和仿真模型等.

一般來(lái)說(shuō),再平衡問(wèn)題分為靜態(tài)再平衡問(wèn)題和動(dòng)態(tài)再平衡問(wèn)題.

1)靜態(tài)再平衡.新能源汽車(chē)因其可有效減少城市交通污染而受到政府的支持,這包括純電動(dòng)車(chē)或混合動(dòng)力車(chē).以運(yùn)營(yíng)者利潤(rùn)最大為目標(biāo),在考慮車(chē)輛再平衡和非線性純電動(dòng)車(chē)充電時(shí)長(zhǎng)的情況下,Xu等[17]建立了一個(gè)集合劃分模型求解單向車(chē)輛共享服務(wù)的純電動(dòng)車(chē)隊(duì)的規(guī)模.在進(jìn)行車(chē)輛再平衡時(shí),需設(shè)定每個(gè)站點(diǎn)的庫(kù)存水平,這會(huì)因站點(diǎn)和時(shí)間變化而不同.在確定該庫(kù)存水平時(shí),需要考慮站點(diǎn)之間的相互影響[18].針對(duì)共享單車(chē)的調(diào)度問(wèn)題,Kroes等[19]通過(guò)遺傳算法生成有效的再平衡路徑;Bulh?oes等[20]考慮了每輛運(yùn)輸共享單車(chē)的卡車(chē)在各站點(diǎn)進(jìn)行車(chē)輛裝卸所耗費(fèi)的時(shí)間,設(shè)計(jì)了整數(shù)線性規(guī)劃模型并采用分支定界法進(jìn)行求解.

2)動(dòng)態(tài)再平衡.Zhang等[21]對(duì)站點(diǎn)庫(kù)存車(chē)輛數(shù)和用戶需求進(jìn)行了預(yù)測(cè),建立了非線性的動(dòng)態(tài)再平衡模型,通過(guò)對(duì)模型的線性化近似和應(yīng)用滾動(dòng)時(shí)域優(yōu)化機(jī)制,對(duì)運(yùn)輸卡車(chē)的路徑規(guī)劃和站點(diǎn)車(chē)輛的動(dòng)態(tài)調(diào)度方案進(jìn)行了求解;Chiariotti等[22]利用歷史數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)了每個(gè)站點(diǎn)庫(kù)存車(chē)輛耗盡的剩余時(shí)間,計(jì)算各站點(diǎn)的補(bǔ)給成本和期望收益;假設(shè)每輛運(yùn)輸卡車(chē)的容量不受限制,進(jìn)而建立了動(dòng)態(tài)再平衡的調(diào)度模型,結(jié)果顯示該方案優(yōu)于現(xiàn)有的一天2次(凌晨3點(diǎn)和下午3點(diǎn))的動(dòng)態(tài)調(diào)度方案.針對(duì)有完整出行預(yù)定功能、單向基于站點(diǎn)的小汽車(chē)共享系統(tǒng),Repoux等[23]引入了基于馬爾科夫鏈動(dòng)力學(xué)的、能生成前瞻性再平衡政策的方法,用該方法能更好地預(yù)測(cè)各站點(diǎn)未來(lái)的狀態(tài).

3.1.2 特刊

近幾年,在共享交通如火如荼的研究中出現(xiàn)了從不同的側(cè)面或維度對(duì)該問(wèn)題的探索,這也體現(xiàn)在該領(lǐng)域特刊的主題選擇上.

(1)2015年Scott等在Transportation上圍繞“共享交通研究的新方向”主題組織了1期特刊(含6篇論文),其中前2篇論文在區(qū)域?qū)用嫔蠈?duì)假定的共享交通系統(tǒng)進(jìn)行分析;Ciari等[24]使用基于智能體的活動(dòng)/出行微觀仿真方法來(lái)預(yù)測(cè)引入單程汽車(chē)共享的影響;Morency等[25]提出并回答了1個(gè)簡(jiǎn)單的問(wèn)題:把都市所有私有小汽車(chē)用共享車(chē)取代的后果會(huì)是什么？他們發(fā)現(xiàn),在給定條件下,只需低于現(xiàn)有車(chē)輛18%～34%的共享車(chē)輛即能滿足現(xiàn)有需求.該特刊第3～4篇論文研究了2個(gè)截然不同的汽車(chē)共享市場(chǎng)(即單程汽車(chē)共享和商家對(duì)商家汽車(chē)共享)中的用戶行為;Kopp等[26]研究了單程汽車(chē)共乘用戶的活動(dòng)/出行行為;Clark等[27]調(diào)查了另一類共享交通市場(chǎng)——運(yùn)營(yíng)商對(duì)運(yùn)營(yíng)商(business to business,B2B)的汽車(chē)共享.該特刊最后2篇論文中,Nourinejad等[28]研究了共享交通服務(wù)提供者的觀點(diǎn);Shaheen等[29]分析共享交通系統(tǒng)的可替代策略.

(2)因共享交通吸引了越來(lái)越多相關(guān)研究人員的興趣,2年后Amanda等又在Transportation上組織發(fā)表了1期特刊,圍繞“以共享和自動(dòng)化轉(zhuǎn)變交通系統(tǒng)”主題精選了5篇論文.隨著自動(dòng)駕駛時(shí)代的臨近,自動(dòng)駕駛車(chē)輛的共享也已成為一個(gè)值得探討的課題.這5篇論文中的第1篇(Liu等[30]撰寫(xiě))考慮的就是這種新技術(shù)支持下的共享交通方式在大都市的運(yùn)行,采用了微觀仿真模擬大規(guī)模城市路網(wǎng),該研究表明使用費(fèi)會(huì)影響共享自動(dòng)駕駛車(chē)的使用率.Truong等[31]的研究表明,自動(dòng)駕駛將使誘導(dǎo)需求大幅增加,由此可能增加出行次數(shù)和造成道路擁堵等.該研究進(jìn)一步展示了通過(guò)共享交通提高車(chē)內(nèi)占有率和減少道路交通擁堵的必要性.Becker等[32]的調(diào)查表明,汽車(chē)共享的經(jīng)歷對(duì)自動(dòng)駕駛車(chē)輛的接受程度無(wú)明顯增加,但建議對(duì)共享使用還是擁有自動(dòng)駕駛車(chē)輛的選擇問(wèn)題作進(jìn)一步研究.這3篇論文研究的都是假設(shè)場(chǎng)景,而5篇論文中的后2篇?jiǎng)t關(guān)注于現(xiàn)實(shí)環(huán)境中的共享交通.Dias等[33]應(yīng)用非集計(jì)行為選擇模型(2元有序Probit模型)對(duì)用戶選擇乘車(chē)外包和共乘的頻率進(jìn)行了建模.Miramontes等[34]遵循一個(gè)系統(tǒng)化的過(guò)程,首先對(duì)共享交通站點(diǎn)的利益相關(guān)方進(jìn)行訪談,去了解他們作為服務(wù)供應(yīng)者的目標(biāo)、興趣和經(jīng)驗(yàn);分析訪談后設(shè)計(jì)了針對(duì)2種用戶(共享交通站點(diǎn)的用戶和公交用戶)的在線調(diào)查,找出改進(jìn)多方式系統(tǒng)的方法;最后,采用焦點(diǎn)小組(focus group)的方法對(duì)調(diào)查數(shù)據(jù)進(jìn)行分析.

(3)Transport Policy也關(guān)注共享交通的研究.2016年Shaheen教授圍繞“交通與共享經(jīng)濟(jì)”主題在該刊組織了1期特刊(含5篇論文).如果說(shuō)Laporte等[6]在綜述時(shí)更多關(guān)注于使用優(yōu)化模型的共享交通研究,那么Shaheen[9]組織的這期特刊所關(guān)注的是研究使用的方法包括出行調(diào)查與面訪、回歸建模以及出行選擇建模等.Efthymiou等[35]使用混合選擇模型和混合數(shù)據(jù)來(lái)研究人們參與汽車(chē)共享項(xiàng)目的傾向性,發(fā)現(xiàn)中低等收入的人群、環(huán)境意識(shí)強(qiáng)的人群以及因社會(huì)因素經(jīng)常搭乘出租車(chē)的人群更傾向于加入汽車(chē)共享出行.該特刊中的第2篇論文是麻省理工學(xué)院的Zoepf等教授所著的[36],他們對(duì)“美國(guó)汽車(chē)共享市場(chǎng)上用戶決策和技術(shù)選擇”進(jìn)行了研究;其數(shù)據(jù)來(lái)源于離散選擇調(diào)查,焦點(diǎn)在于用戶如何估價(jià)、標(biāo)價(jià)、感知距離、選擇出發(fā)時(shí)間和車(chē)輛類型等,結(jié)果表明用戶更傾向于選擇在他們渴望的時(shí)間和地點(diǎn)的車(chē)輛或者地點(diǎn)有靈活性的車(chē)輛.此外,車(chē)輛共享也讓用戶有機(jī)會(huì)了解車(chē)輛新技術(shù)的發(fā)展,包括電動(dòng)車(chē)、混合動(dòng)力車(chē)、插充式混合動(dòng)力車(chē)等,這對(duì)推廣低排放或零排放車(chē)輛具有重要意義.在第3篇論文中,Clewlow[37]以舊金山灣區(qū)為例研究了汽車(chē)共享和可持續(xù)出行行為,其分析表明:加入車(chē)輛共享計(jì)劃的人或家庭平均車(chē)輛保有率遠(yuǎn)低于未加入該計(jì)劃的人或家庭;住在郊區(qū)且加入共享計(jì)劃的人比未加入的開(kāi)車(chē)開(kāi)得少很多;加入共享計(jì)劃的家庭擁有的車(chē)大多是低排放或零排放車(chē)輛.該特刊第4篇論文是Shaheen等[38]基于舊金山灣區(qū)的調(diào)查數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析,結(jié)果表明:參與臨時(shí)拼車(chē)的動(dòng)機(jī)主要在于方便、省時(shí)、省錢(qián),但環(huán)境和社區(qū)方面的動(dòng)機(jī)并不強(qiáng);3/4的參與者先前乘公交出行或才10%多一點(diǎn)是自己開(kāi)車(chē)的;出行方式選擇的關(guān)鍵動(dòng)因在于臨時(shí)拼車(chē)的目的、年齡和就業(yè)狀態(tài).第5篇論文是el Genieidy等[39]使用分步多層回歸模型進(jìn)行數(shù)據(jù)分析,發(fā)現(xiàn)設(shè)置公共共享單車(chē)系統(tǒng)可提高附近房屋的價(jià)格.

(4)作為社論,Szeto等[40]綜述了他們?cè)赥ransportation Research Part B:Methodological上組織的1期以“綠色城市交通”為主題的特刊,其中收錄的論文內(nèi)容涉及電動(dòng)汽車(chē)、共享交通和傳統(tǒng)綠色運(yùn)輸方式等3個(gè)領(lǐng)域(含3篇論文).Zhang等[21]提出了一個(gè)解決共享單車(chē)動(dòng)態(tài)再平衡問(wèn)題的新方法,該方法需建立一個(gè)非線性多類網(wǎng)絡(luò)流時(shí)空模型,能夠預(yù)測(cè)用戶不滿意度和在每個(gè)站點(diǎn)的單車(chē)庫(kù)存量,實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸卡車(chē)路徑的優(yōu)化和單車(chē)再平衡方案的生成.Qian等[41]研究出租車(chē)拼車(chē)運(yùn)營(yíng)中的理論和實(shí)際問(wèn)題,利用其特殊的圖結(jié)構(gòu)引入圖轉(zhuǎn)換方法來(lái)求解該問(wèn)題;調(diào)查各類能鼓勵(lì)司機(jī)和用戶參與拼車(chē)的激勵(lì)措施.通過(guò)對(duì)文獻(xiàn)中早晨通勤問(wèn)題進(jìn)行擴(kuò)展,Liu等[42]同時(shí)考慮共乘和獨(dú)立駕車(chē)(這里研究的共享是指送孩子上學(xué)),分析表明通勤道路瓶頸處的擁堵和總出行費(fèi)用可通過(guò)協(xié)調(diào)管理和合理安排上學(xué)時(shí)間來(lái)改善,但這種改善是有上限的;另外,當(dāng)更多人選擇共享出行時(shí)總出行成本會(huì)降低,但到達(dá)延誤的成本并不一定會(huì)隨著到達(dá)目的地的時(shí)間差增大而增加.

3.2 對(duì)各類主要共享交通方式的研究現(xiàn)狀

因篇幅所限,本研究選擇與管理科學(xué)、運(yùn)籌學(xué)相關(guān)的研究共享交通的代表性論文,且以最近2～3年發(fā)表但未涵蓋在上述特刊和Laporte等[6]綜述文章中的論文為主.本節(jié)也不關(guān)注于綜述前面提到的所有6類共享交通方式,而是把重點(diǎn)放在共享單車(chē)、共享汽車(chē)和拼車(chē)這3類方式.

3.2.1 共享單車(chē)問(wèn)題

共享單車(chē)的再平衡自從公共自行車(chē)開(kāi)始使用以來(lái)就是一個(gè)熱點(diǎn)問(wèn)題.Li等[43]研究了靜態(tài)共享單車(chē)再平衡問(wèn)題,不同于其他文獻(xiàn),該研究假定某些類型的車(chē)輛可替代其他類型的車(chē)輛,某些類型的車(chē)輛可占用其他類型車(chē)輛的空間,因此建立了一個(gè)以總費(fèi)用最小為目標(biāo)的混合整數(shù)線性規(guī)劃問(wèn)題,其費(fèi)用是由3部分組成:路上的行程成本、因需求未能滿足而產(chǎn)生的懲罰成本以及因替代或空間混用產(chǎn)生的懲罰成本(如某用戶用了超出他/她需求的車(chē)輛、小的車(chē)輛占用了大的車(chē)輛的空間或位置等).Ho等[44]考慮了一個(gè)用多輛車(chē)來(lái)再平衡共享單車(chē)的問(wèn)題,并提出了一個(gè)混雜大臨域搜索啟發(fā)式算法來(lái)求解該問(wèn)題.Liu等[45]研究了一個(gè)靜態(tài)自由流動(dòng)共享單車(chē)再平衡問(wèn)題,該問(wèn)題中移動(dòng)單車(chē)的運(yùn)輸卡車(chē)可以不一樣,每輛卡車(chē)負(fù)責(zé)多個(gè)站點(diǎn)且允許多次訪問(wèn)一個(gè)站點(diǎn);還假定存在不同類型的站點(diǎn),有的取車(chē)很方便,有的就比較難,因此取車(chē)和還車(chē)的成本也不一樣;優(yōu)化的目標(biāo)在于極小化取車(chē)用的不方便水平、未滿足的需求和總運(yùn)營(yíng)時(shí)間的加權(quán)和.Szeto等[46]考慮了單車(chē)再平衡中多輛車(chē)的路徑優(yōu)化和在每個(gè)站點(diǎn)取或放多少單車(chē)的問(wèn)題,優(yōu)化的目標(biāo)首先是極小化需求不滿意度,然后才是總服務(wù)時(shí)間.

動(dòng)態(tài)再平衡問(wèn)題要復(fù)雜得多.在建模一類動(dòng)態(tài)自行車(chē)再平衡問(wèn)題時(shí),Shui等[47]同時(shí)極小化一天中總的未被滿足的需求、能耗及CO2排放的總成本.考慮了一種自由流動(dòng)的系統(tǒng),該系統(tǒng)允許單車(chē)幾乎可以隨時(shí)隨地取而不必要在站點(diǎn)取車(chē),這就像前幾年在國(guó)內(nèi)出現(xiàn)的共享單車(chē)運(yùn)營(yíng)和管理的情況.為此,以用戶滿意度最高和再平衡成本最低為目標(biāo),Caggiani等[48]提出了一個(gè)動(dòng)態(tài)單車(chē)再平衡方法,該方法包括預(yù)測(cè)單車(chē)在運(yùn)營(yíng)范圍內(nèi)的時(shí)空分布和單車(chē)再平衡決策支持系統(tǒng).

3.2.2 共享汽車(chē)問(wèn)題

建立合理的小汽車(chē)共享系統(tǒng)模型是進(jìn)行該系統(tǒng)設(shè)計(jì)、評(píng)價(jià)和實(shí)施的重要基礎(chǔ)性工作.Kim等[49]把該系統(tǒng)看成是帶有移動(dòng)服務(wù)器的排隊(duì)網(wǎng).為了把小汽車(chē)共享服務(wù)的供給和需求聯(lián)系起來(lái),Jian等[50]提出了一個(gè)集成優(yōu)化模型,用于求解最優(yōu)車(chē)輛再平衡問(wèn)題.以建立綜合性的共享汽車(chē)系統(tǒng)模型為目的,Qu等[51]識(shí)別該系統(tǒng)中的關(guān)鍵元素,進(jìn)而提出分4步驟的系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程:用戶要求的識(shí)別、服務(wù)開(kāi)發(fā)、優(yōu)化與反饋以及驗(yàn)收.

公用共享車(chē)輛的共享不可回避的一個(gè)問(wèn)題是車(chē)輛本身和司乘人員的調(diào)度或再分配問(wèn)題,這是和車(chē)輛再平衡相關(guān)的問(wèn)題.針對(duì)這個(gè)問(wèn)題,Boyac等[52]給出了一個(gè)多目標(biāo)混合整數(shù)線性規(guī)劃優(yōu)化問(wèn)題和離散事件仿真集成的框架.

在沒(méi)有司機(jī)隨車(chē)的情況下,異地還車(chē)方式在網(wǎng)約車(chē)共享中廣泛使用.Heilig等[53]展示了把車(chē)輛共乘集成到基于智能體的出行需求模型,該模型對(duì)在大斯圖加特區(qū)域?yàn)槠?周的人的出行行為進(jìn)行了仿真.在該研究中不僅還車(chē)是自由的,而且共乘起點(diǎn)和終點(diǎn)都必須是在車(chē)的?？空?Li等[54]針對(duì)單程共享交通方式的出行建立了一個(gè)基于活動(dòng)的含容忍度動(dòng)態(tài)用戶均衡模型,在該模型中對(duì)共享交通車(chē)輛的選擇是日常出行鏈的一部分,從而也擴(kuò)展了現(xiàn)有的多狀態(tài)超級(jí)網(wǎng)絡(luò)的描述.

允許隨地還車(chē)使得車(chē)輛共享快速得到認(rèn)可和推廣,但隨之而來(lái)的停車(chē)變成了一個(gè)值得研究的問(wèn)題,解決得不理想會(huì)使車(chē)輛共享難于持續(xù)健康發(fā)展.Willing等[55]提出了一個(gè)協(xié)助自由還車(chē)服務(wù)提供者,處理車(chē)輛供給和顧客需求之間的差異,也協(xié)助服務(wù)供給者再把服務(wù)擴(kuò)展到一個(gè)新城市以降低供需不平衡的風(fēng)險(xiǎn).

影響選擇共享汽車(chē)服務(wù)的因素也引起大家的關(guān)注.比如,允許異地還車(chē)大大提高了汽車(chē)共享服務(wù)的受歡迎程度.Yoon等[56]使用二元多項(xiàng)式回歸模型分析了在北京的調(diào)查數(shù)據(jù),識(shí)別了影響選擇單程和往返共乘的因素,并比較了其各影響因素之間的差異.采用一個(gè)方式選擇和潛在變量集成的模型;Li等[57]研究了潛在因素(latent factor)如何影響共享交通服務(wù)的使用、調(diào)查態(tài)度和感知因素對(duì)共享汽車(chē)和單車(chē)選擇的影響.

優(yōu)化共享車(chē)隊(duì)的管理可提高運(yùn)營(yíng)者的收益和用戶的滿意度,為此Strohle等[58]在對(duì)車(chē)隊(duì)優(yōu)化時(shí)考慮了如何平衡用戶的靈活性.當(dāng)車(chē)隊(duì)中有純電動(dòng)車(chē)時(shí)就需要考慮充電或接轉(zhuǎn)服務(wù)(到某點(diǎn)后換到另一輛車(chē)),因此Zhang等[59]構(gòu)建了一個(gè)新的時(shí)間-空間-電池網(wǎng)絡(luò)流模型,優(yōu)化車(chē)輛分配和接轉(zhuǎn)服務(wù),以此擺脫純電動(dòng)車(chē)電池容量的約束并改進(jìn)純電動(dòng)汽車(chē)共享系統(tǒng)的利用率.

3.2.3 拼車(chē)問(wèn)題

拼車(chē)為有同樣或相似出行計(jì)劃的人提供了一起結(jié)伴出行的機(jī)會(huì).共乘策略的成功與否取決于是否能夠吸引到足夠多的人參與進(jìn)來(lái).為此,需優(yōu)化共乘系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)管理和共乘市場(chǎng)設(shè)計(jì),提升其吸引力.田麗君等[60]考慮了管理部門(mén)對(duì)拼車(chē)通勤行為的支持,構(gòu)建了基于可交易電子通行權(quán)以及鼓勵(lì)共乘組合政策的剛性通勤需求模型,并在此基礎(chǔ)上分析了用戶通勤方式的選擇,結(jié)果表明該組合政策可以有效引導(dǎo)通勤個(gè)體從自駕轉(zhuǎn)向拼車(chē)出行.在拼車(chē)補(bǔ)償計(jì)劃存在的前提下,采用組合選擇方式和路線的隨機(jī)拼車(chē)用戶均衡模型,Yan等[61]研究了拼車(chē)用戶的需求、拼車(chē)司機(jī)和只有單人的車(chē)輛之間的關(guān)系.應(yīng)用合作對(duì)策理論,Lu等[62]研究了共享服務(wù)的費(fèi)用公平分擔(dān)問(wèn)題.為了解決動(dòng)態(tài)定價(jià)和空車(chē)匹配問(wèn)題,Lei等[63]提出了一個(gè)多期對(duì)策論模型,最后形成的帶均衡約束的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)規(guī)劃模型,再現(xiàn)了共享服務(wù)運(yùn)營(yíng)者和用戶之間相互依賴的決策過(guò)程.

共乘還涉及停車(chē)收費(fèi)問(wèn)題.Ma等[64]以早晨通勤需求通過(guò)單個(gè)瓶頸交通通道作為場(chǎng)景,考慮了動(dòng)態(tài)共乘方式和動(dòng)態(tài)停車(chē)收費(fèi)問(wèn)題.該課題組調(diào)查了不同的共乘支付和共享停車(chē)收費(fèi)策略,除了固定的停車(chē)收費(fèi)和共乘費(fèi)用,還利用該模型導(dǎo)出了動(dòng)態(tài)停車(chē)收費(fèi)額和共乘應(yīng)該支付的費(fèi)用.Xiao等[65]進(jìn)而考慮了在目的地有停車(chē)約束的問(wèn)題,為此在該場(chǎng)景之外提供公交作為另一個(gè)選項(xiàng).Di等[66]針對(duì)共乘車(chē)輛的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)問(wèn)題構(gòu)建了一個(gè)雙層規(guī)劃模型,其上層目標(biāo)是系統(tǒng)費(fèi)用最小,下層目標(biāo)為共乘用戶均衡分配;在該模型中允許出現(xiàn)高占有率收費(fèi)車(chē)道.

出租車(chē)拼車(chē)也是管理日益擁堵的城市交通時(shí)呼之欲出的一種措施.一方面因發(fā)放的出租車(chē)牌照有限而導(dǎo)致用戶在高峰期難乘到出租車(chē),另一方面出租車(chē)司機(jī)覺(jué)得等待在擁堵的道路中減少了他們的收入,此時(shí)拼車(chē)成為出租車(chē)司機(jī)和用戶的共同需求,一來(lái)用戶有車(chē)可乘,二來(lái)提高了出租車(chē)司機(jī)的收入.為了提高顧客的滿意度,也讓車(chē)輛少跑不必要的路線,在線拼車(chē)平臺(tái)為此提供了更好的機(jī)會(huì),也就是協(xié)助具有同樣或類似出行特征的、不同人的用車(chē)需求拼在一起,同時(shí)把用戶的不同需求在出行前解決.Barann等[67]提出了一個(gè)單對(duì)單匹配實(shí)現(xiàn)出租車(chē)拼車(chē)的方法;Yang等[68]定量化出租車(chē)服務(wù)的供與需、路網(wǎng)和公眾接受出租車(chē)拼車(chē)的程度對(duì)一個(gè)城市最優(yōu)出租車(chē)數(shù)量的影響.

在一個(gè)動(dòng)態(tài)的共乘系統(tǒng)中,用戶的實(shí)時(shí)需求有不能得到滿足的可能,為此可雇用一批專職共乘車(chē)輛的司機(jī)來(lái)服務(wù)于那些可能找不到共乘對(duì)象的用戶.Ord′o?nez等[69]綜述了在動(dòng)態(tài)共乘研究中的新進(jìn)展,包括新的車(chē)輛路徑誘導(dǎo)模型、費(fèi)用共享機(jī)制以及考慮了共乘的規(guī)劃模型等.在一個(gè)信息不完全的動(dòng)態(tài)共乘系統(tǒng)中,Wang等[70]考慮共乘用戶與司機(jī)匹配的穩(wěn)定性問(wèn)題,通過(guò)不同的數(shù)學(xué)規(guī)劃模型建立了穩(wěn)定或近穩(wěn)定匹配方案.在一個(gè)假定的早通勤交通通過(guò)一瓶頸處的場(chǎng)景里,Wang等[71]研究了收費(fèi)與補(bǔ)償可變比例策略下的動(dòng)態(tài)共乘問(wèn)題.

車(chē)聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下私家車(chē)的拼車(chē)將成為拼車(chē)市場(chǎng)的一個(gè)拓展方向,同時(shí)為拼車(chē)?yán)碚摰难芯刻峁┤乱暯?周桂良等[72]提出了通過(guò)結(jié)合車(chē)聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與拼車(chē)系統(tǒng),可提升拼車(chē)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性、協(xié)調(diào)性和安全性,解決現(xiàn)有拼車(chē)過(guò)程中存在的安全性低、實(shí)時(shí)性差、多源多人合乘難以實(shí)施、多車(chē)協(xié)同難等問(wèn)題,實(shí)現(xiàn)了不確定需求下多車(chē)實(shí)時(shí)協(xié)同的多人動(dòng)態(tài)隨機(jī)拼車(chē).

作為第一公里或最后一公里交通問(wèn)題的解決方式,共乘或拼車(chē)也是一個(gè)理想的選擇[73-74],特別是這些車(chē)輛可停在換乘站點(diǎn)(如火車(chē)站、機(jī)場(chǎng)、停車(chē)-換乘系統(tǒng)的站點(diǎn)等).針對(duì)第一公里共乘或拼車(chē)問(wèn)題,Bian等[75]設(shè)計(jì)了一套考慮用戶個(gè)性化要求的機(jī)制,可以實(shí)現(xiàn)車(chē)與用戶的匹配、車(chē)輛路徑優(yōu)化和個(gè)性化定價(jià).該模型具有個(gè)體理性、激勵(lì)相容性和價(jià)格非負(fù)這3個(gè)重要性質(zhì).在此系統(tǒng)運(yùn)行中,還涉及司機(jī)調(diào)度(diver dispatching)問(wèn)題[76].Wu等[77]考慮了用共享單車(chē)接駁的公交網(wǎng)絡(luò)的最優(yōu)設(shè)計(jì)問(wèn)題.

3.2.4 需求響應(yīng)式共乘系統(tǒng)

需求響應(yīng)式共乘系統(tǒng)可以說(shuō)是早期的共享交通,是通過(guò)電話實(shí)現(xiàn)共享的.隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展,該方式也隨之發(fā)生了改變.借助在線平臺(tái)運(yùn)營(yíng)的單位班車(chē)是典型的此類共享交通系統(tǒng),雖然用戶的出發(fā)點(diǎn)不一樣但目的地是一樣的;多個(gè)單位共享一趟班車(chē)也屬于這種類型,只是目的地有多個(gè).對(duì)于電話叫車(chē)服務(wù)(dial-a-ride,DAR),Ho等[78]把關(guān)注的重點(diǎn)放在2007年之后該方式的發(fā)展,分析了用戶和車(chē)輛的異質(zhì)性、用戶的換乘、人力資源的要求、空駛率等.該方式運(yùn)營(yíng)可對(duì)應(yīng)不同的問(wèn)題,包括靜態(tài)確定性或隨機(jī)性DAR問(wèn)題、動(dòng)態(tài)確定性或隨機(jī)性DAR問(wèn)題等.Ho等[78]還分析了該方式在信息與通訊技術(shù)發(fā)展下的機(jī)遇和挑戰(zhàn)、共享經(jīng)濟(jì)和出行模式的變化、綠色交通以及自動(dòng)駕駛等相關(guān)問(wèn)題.為研究大城市路網(wǎng)上需求響應(yīng)式運(yùn)輸服務(wù)系統(tǒng),Rahimi等[79]給出了一個(gè)連續(xù)近似的模型并提出了一個(gè)能夠評(píng)價(jià)該方式政策實(shí)施效率的系統(tǒng)性方法,進(jìn)而識(shí)別出與出租車(chē)對(duì)接協(xié)調(diào)可降低費(fèi)用的不同場(chǎng)景.用一個(gè)具有一般性的解析框架,Daganzo等[80]對(duì)有門(mén)到門(mén)服務(wù)的公交系統(tǒng)進(jìn)行了建模,該模型包括傳統(tǒng)的非共享出租車(chē)和需求響應(yīng)式交通.

3.2.5 自動(dòng)駕駛車(chē)輛共享問(wèn)題

共享交通方式的一個(gè)最大優(yōu)點(diǎn)在于可瞬間或很快得到服務(wù),這是因?yàn)樵诨ヂ?lián)網(wǎng)或智能移動(dòng)設(shè)備的協(xié)助下,車(chē)輛司機(jī)可定位用戶的位置以及用戶很方便知道可用車(chē)輛的位置.另外,還車(chē)的位置可以不事先確定,用戶用完車(chē)輛后可直接放置在活動(dòng)結(jié)束的地方.共享交通車(chē)輛的使用大多是單向的,這就必須解決車(chē)輛被使用后的調(diào)度和再平衡的問(wèn)題,包括車(chē)輛司乘人員的調(diào)度和再平衡問(wèn)題.

自動(dòng)駕駛與共享交通的結(jié)合符合共享交通運(yùn)營(yíng)的客觀需求,在其進(jìn)入實(shí)施后共享交通必定會(huì)注入新的發(fā)展動(dòng)力,這是因?yàn)樽詣?dòng)駕駛避免了司乘人員的調(diào)度或再分配問(wèn)題,從而能夠?yàn)楣蚕斫煌◣?lái)更大的靈活性[81],也使得自動(dòng)駕駛車(chē)輛能夠進(jìn)行大規(guī)模需求響應(yīng),實(shí)現(xiàn)連續(xù)運(yùn)營(yíng)和自動(dòng)到達(dá)指定位置的目標(biāo).Stocker等[82]對(duì)共享自動(dòng)駕駛車(chē)輛的運(yùn)營(yíng)模型進(jìn)行了分析,包括運(yùn)營(yíng)者對(duì)用戶、用戶對(duì)用戶、外租等模式;Iacobucci等[83]研究表明,只需現(xiàn)有私家車(chē)保有量的10%～14%的自動(dòng)駕駛車(chē)輛即可提供同樣水平的交通服務(wù);Narayanan等[84]就自動(dòng)駕駛車(chē)輛共享服務(wù)進(jìn)行了一個(gè)全面的綜述;Tian等[85]對(duì)車(chē)流中有共享自動(dòng)駕駛車(chē)輛的早通勤問(wèn)題進(jìn)行了建模,并考慮了停車(chē)約束問(wèn)題.

3.2.6 共享交通的影響問(wèn)題

共享交通因其特有的優(yōu)勢(shì)使其用戶越來(lái)越愿意放棄原有的私家車(chē)以及擁車(chē)/購(gòu)車(chē)的意愿.Namazu等[86]調(diào)查了不同共乘服務(wù)類型的成員的多少對(duì)車(chē)輛保有量的影響.研究結(jié)果表明:①共乘服務(wù)可降低私有車(chē)保有量;②提供往返共乘的服務(wù)比單程共乘服務(wù)更有助于降低保有量.通過(guò)對(duì)調(diào)查數(shù)據(jù)的分析,Namazu等[87]回答了3個(gè)問(wèn)題:①早期的共乘用戶對(duì)單程和雙程共乘服務(wù)是否敏感？(答案:是)②早期和后來(lái)的共乘用戶是否在家庭條件上有所不同？(答案:是)③早期用戶數(shù)據(jù)導(dǎo)出的結(jié)果是否可用來(lái)預(yù)測(cè)后來(lái)的用戶？(答案:否).另外,利用隨機(jī)森林算法分析了當(dāng)?shù)鼐用癯鲂行袨榈挠绊懸蛩丶捌渲匾猿潭?Di等[88]給出一個(gè)統(tǒng)一的均衡框架對(duì)共享交通系統(tǒng)進(jìn)行建模,包括獨(dú)自駕車(chē)、共乘或拼車(chē)、電召車(chē)服務(wù)等,該框架可用于分析共享交通的影響.

共享交通系統(tǒng)中用戶和運(yùn)營(yíng)者都會(huì)隨著時(shí)間的推移逐步調(diào)整自己的行為或選擇,從而實(shí)現(xiàn)各自的利益最大化.對(duì)該系統(tǒng)建模是一個(gè)重要的研究?jī)?nèi)容,包括對(duì)用戶和運(yùn)營(yíng)者行為的建模.為此,Djavadian等[89]構(gòu)建了一個(gè)基于智能體的逐日調(diào)整過(guò)程來(lái)對(duì)允許用戶和運(yùn)營(yíng)者調(diào)整各自行為的運(yùn)輸市場(chǎng)進(jìn)行建模.針對(duì)乘車(chē)外包市場(chǎng),Yang等[90]給出了一個(gè)集成激勵(lì)策略和激增定價(jià)的模型.

用戶在選擇使用共享交通時(shí)會(huì)考慮成本或行車(chē)時(shí)間、時(shí)間的可靠性或不確定性.這種不確定性最明顯的體現(xiàn)是實(shí)際行程時(shí)間的變化比較大.針對(duì)不確定性行車(chē)時(shí)間的共乘問(wèn)題,Long等[91]提出了一個(gè)隨機(jī)共乘模型,其中假定行程時(shí)間是隨機(jī)的,并服從一個(gè)有正下界的隨機(jī)分布;廣義出行費(fèi)用由開(kāi)車(chē)成本、行程時(shí)間成本、早到或晚到的成本這3部分組成.利用隨機(jī)共乘模型分析了駕車(chē)的單位可變費(fèi)用、用戶的時(shí)間價(jià)值和行程時(shí)間的不確定性對(duì)節(jié)省共乘出行費(fèi)用的影響.Long等還提出了一個(gè)雙目標(biāo)共乘匹配問(wèn)題,以求總廣義出行費(fèi)用節(jié)省量和匹配量的最大化.

共享交通方式的實(shí)施對(duì)降低污染排放速度有可預(yù)見(jiàn)的效果.不可忽視的是,共享交通的運(yùn)營(yíng)也會(huì)產(chǎn)生誘導(dǎo)交通,如車(chē)輛的再平衡或調(diào)度會(huì)滿足需求不平衡分布的問(wèn)題,或把不可用/損壞車(chē)輛做相應(yīng)處理等,這些都會(huì)不可避免地產(chǎn)生新的污染排放.Wang等[92]以最小化再平衡過(guò)程中產(chǎn)生的CO2排放為目標(biāo),對(duì)共享單車(chē)的再平衡過(guò)程進(jìn)行了優(yōu)化.除以共享單車(chē)為例研究了共享交通對(duì)城市碳排放的影響外[93],Wang等還基于計(jì)劃行為理論(theory of planned behavior)和系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的耦合,建立了城市共享單車(chē)出行的碳減排潛力模型,利用情景分析法設(shè)計(jì)了6種不同的情景:基準(zhǔn)情景、價(jià)格調(diào)控情景、交通投資情景、環(huán)境教育情景、規(guī)劃調(diào)控情景和出行替代情景.模擬預(yù)測(cè)了不同情景下城市共享單車(chē)的碳減排潛力,并從多利益相關(guān)方的角度提出了共享單車(chē)出行碳減排的政策建議.

4 發(fā)展動(dòng)態(tài)分析

今后,針對(duì)共享經(jīng)濟(jì)背景下共享交通的研究與實(shí)踐[94-95]將繼續(xù)受到越來(lái)越多的關(guān)注.這些關(guān)注正促使各方努力提供更多樣化的、更好的服務(wù),降低城市中出行人群的出行成本,緩解交通擁堵和污染排放的持續(xù)惡化.在這一系列問(wèn)題上,針對(duì)共享交通的研究已比較深入、成熟,并開(kāi)始為政府和運(yùn)營(yíng)者的決策服務(wù),也提供了一個(gè)很好的基礎(chǔ)去對(duì)共享交通方式的運(yùn)營(yíng)管理進(jìn)行更全面、更系統(tǒng)的調(diào)查分析,從而實(shí)現(xiàn)各共享方式協(xié)調(diào)運(yùn)營(yíng)和一體化管理.以下10點(diǎn)值得繼續(xù)研究.

(1)對(duì)各類共享交通方式的研究在文獻(xiàn)中是分開(kāi)進(jìn)行的,現(xiàn)在需要研究這些共享交通方式之間的競(jìng)爭(zhēng)或互補(bǔ)的關(guān)系.事實(shí)上,一次出行往往是由多種交通方式共同完成的,這些交通方式和一次出行完成的活動(dòng)一起構(gòu)成了一條完整的出行鏈;鏈上的一段路程可能有多種方式可選.預(yù)測(cè)共享交通各種方式的需求必須把各類共享交通方式放在一起研究,研究出行者決定自己的出行方式鏈的機(jī)理.

(2)優(yōu)化共享交通方式之間與傳統(tǒng)運(yùn)營(yíng)模式交通方式之間的銜接是提高出行方式鏈質(zhì)量的必然要求.一次出行往往由多個(gè)交通方式共同完成,包括共享交通方式以及私家車(chē)、大容量公交等傳統(tǒng)運(yùn)營(yíng)模式的交通方式.這些不同方式之間的銜接效率或便利程度如何直接影響到出行方式鏈的質(zhì)量.

(3)與各種共享交通方式匹配的基礎(chǔ)設(shè)施應(yīng)該是相互協(xié)調(diào)的.這類設(shè)施不僅應(yīng)設(shè)置在居住小區(qū)、公交站點(diǎn)、大型就業(yè)點(diǎn)、學(xué)校、醫(yī)院等處,而且還應(yīng)設(shè)置在大型交通樞紐和場(chǎng)站內(nèi)外.不同方式的設(shè)施可以毗鄰,或共享?？?

(4)用戶與共享車(chē)輛之間的匹配是共享交通方式運(yùn)營(yíng)管理中的另一個(gè)核心問(wèn)題.在使用共享交通方式時(shí),用戶和車(chē)輛之間是通過(guò)在線平臺(tái)實(shí)現(xiàn)對(duì)接的,這會(huì)涉及用戶用車(chē)信息的發(fā)布和運(yùn)營(yíng)者如何分配車(chē)輛、取車(chē)點(diǎn)或上車(chē)點(diǎn).匹配機(jī)制直接關(guān)系到共享交通方式服務(wù)的品質(zhì).

(5)分別從政府的角度和共享交通運(yùn)營(yíng)者的角度出發(fā),研究影響或引導(dǎo)共享交通方式使用的政策與措施.共享交通為公眾服務(wù),需要政府全方位的監(jiān)管,內(nèi)容包括質(zhì)量、安全性、定價(jià)、企業(yè)的社會(huì)責(zé)任(如環(huán)保)等.

(6)共享交通對(duì)交通結(jié)構(gòu)和出行行為的影響.目前對(duì)共享交通的研究大多是基于大數(shù)據(jù)分析(尚未納入居民出行調(diào)查),對(duì)共享交通出行意愿的調(diào)查也相對(duì)片面(如大量市民不知共享交通為何物等),研究共享交通對(duì)交通結(jié)構(gòu)的影響有助于引導(dǎo)城市交通向多元化方向發(fā)展,有助于制訂科學(xué)的引導(dǎo)市民出行行為的政策,以及確定合理的交通設(shè)施優(yōu)化改造的方向.

(7)共享交通對(duì)城市與交通規(guī)劃技術(shù)轉(zhuǎn)變的影響.共享交通的廣泛應(yīng)用可能會(huì)打破原有城市與交通規(guī)劃指標(biāo)體系,如城市功能區(qū)布局、交通樞紐布局、居住端與非居住端停車(chē)位配置、道路路權(quán)分配等.

(8)共享交通實(shí)施中涉及的與經(jīng)濟(jì)、產(chǎn)權(quán)、法律、行為心理等相關(guān)的問(wèn)題.以共享汽車(chē)為例,運(yùn)營(yíng)商的準(zhǔn)入、競(jìng)爭(zhēng)及退出機(jī)制、交通事故責(zé)任問(wèn)題的解決等都需要妥善的政策和法律法規(guī)來(lái)支撐,確保共享交通的可持續(xù)發(fā)展.

(9)如何建立共享交通系統(tǒng)評(píng)價(jià)體系,或者說(shuō)建立一個(gè)怎樣的共享交通評(píng)價(jià)體系.共享交通和其他傳統(tǒng)交通方式一樣,都面臨生存和發(fā)展的問(wèn)題,在傳統(tǒng)交通方式仍然占據(jù)主導(dǎo)地位的情況下,如何評(píng)價(jià)共享交通存在的必要性、發(fā)展的可能性以及未來(lái)的優(yōu)越性？

(10)如何應(yīng)用數(shù)據(jù)科學(xué)(大數(shù)據(jù))、云平臺(tái)、地理信息系統(tǒng)等新的信息技術(shù)來(lái)更好地服務(wù)于共享交通方式的運(yùn)營(yíng)管理.事實(shí)上,這些信息技術(shù)及其形成的服務(wù)平臺(tái)為開(kāi)展共享交通系統(tǒng)的研究提供了大量數(shù)據(jù),為開(kāi)展實(shí)證研究以及出行規(guī)律研究提供了較好的支持,同時(shí)也為政府和共享交通服務(wù)運(yùn)營(yíng)者提供了更豐富的管理資源和改善共享交通運(yùn)營(yíng)管理的手段.