基于秩分析和多項(xiàng)Logit模型的城鄉(xiāng)道路客運(yùn)一體化發(fā)展模式研究

王佳，劉靜波，劉永達(dá)

基于秩分析和多項(xiàng)Logit模型的城鄉(xiāng)道路客運(yùn)一體化發(fā)展模式研究

王佳，劉靜波，劉永達(dá)

(長(zhǎng)沙理工大學(xué) 交通運(yùn)輸工程學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410114)

為解決城鄉(xiāng)道路客運(yùn)一體化發(fā)展過程中發(fā)展思路不清晰、發(fā)展模式混亂等問題，從票價(jià)水平、公益性免費(fèi)等運(yùn)營(yíng)特征入手，利用秩分析理論和K聚類方法提出3種不同的城鄉(xiāng)道路客運(yùn)一體化發(fā)展模式。并以經(jīng)濟(jì)、人口、出行需求等作為特征變量，構(gòu)建城鄉(xiāng)道路客運(yùn)一體化發(fā)展模式的多項(xiàng)Logit選擇模型。研究結(jié)果表明：模型可按實(shí)際情況選擇出合適的發(fā)展模式，這為有序推動(dòng)城鄉(xiāng)道路客運(yùn)一體化發(fā)展提供了一定的理論依據(jù)和實(shí)踐作用。

城鄉(xiāng)道路客運(yùn)一體化；發(fā)展模式；秩分析；多項(xiàng)Logit模型；模式選擇

隨著“城鄉(xiāng)統(tǒng)籌”、“鄉(xiāng)村振興”、“交通強(qiáng)國(guó)”等發(fā)展戰(zhàn)略的推進(jìn)，城鄉(xiāng)之間不斷相互融合，城鄉(xiāng)之間客運(yùn)的“分界線”越來越模糊，經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展和城鄉(xiāng)一體化的發(fā)展要求打破傳統(tǒng)二元分割體制，破除原有的以城鄉(xiāng)域?yàn)榻绲牡缆房瓦\(yùn)發(fā)展模式，建立統(tǒng)一、開放、協(xié)調(diào)發(fā)展的城鄉(xiāng)客運(yùn)體系[1]。國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)城鄉(xiāng)道路客運(yùn)發(fā)展進(jìn)行了深入研究。王詩(shī)琪[2]研究了城鄉(xiāng)客運(yùn)一體化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并設(shè)計(jì)了城鄉(xiāng)客運(yùn)出行的相關(guān)頂層控制指標(biāo)。杜彩軍[3]采用縣級(jí)單元尺度定量計(jì)算客運(yùn)聯(lián)系強(qiáng)度，分析了客運(yùn)網(wǎng)絡(luò)空間結(jié)構(gòu)特征。喻偉等[4]基于PCA-DEA模型對(duì)城市群道路客運(yùn)一體化進(jìn)行了評(píng)價(jià)。李德剛等[5]以經(jīng)濟(jì)指標(biāo)為約束計(jì)算重要度從而確定鄉(xiāng)鎮(zhèn)客運(yùn)站場(chǎng)的規(guī)模。Velaga等[6]運(yùn)用0-1線性規(guī)劃模型對(duì)農(nóng)村居民的換乘問題進(jìn)行了線網(wǎng)規(guī)劃。張嫣紅[7]設(shè)計(jì)了以農(nóng)村乘客為中心的網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)，提高了農(nóng)村交通的靈活性。綜上，現(xiàn)有的研究成果側(cè)重于城鄉(xiāng)客運(yùn)一體化的網(wǎng)絡(luò)布局及場(chǎng)站規(guī)劃，缺乏對(duì)城鄉(xiāng)道路客運(yùn)一體化發(fā)展模式的研究。然而，受社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和生產(chǎn)力的影響，不同的地區(qū)發(fā)展城鄉(xiāng)道路客運(yùn)一體化采取的發(fā)展模式不盡相同。各地在發(fā)展城鄉(xiāng)道路客運(yùn)一體化過程中普遍存在發(fā)展思路不清晰、運(yùn)營(yíng)模式混亂等問題。在此本文研究城鄉(xiāng)道路客運(yùn)一體化發(fā)展模式和模式選擇的問題。

1 發(fā)展模式分析

城鄉(xiāng)道路客運(yùn)一體化是將城鄉(xiāng)道路客運(yùn)作為一個(gè)整體和系統(tǒng)，通過加強(qiáng)它們之間的有效銜接，建成分工明確、銜接順暢、保障有力、安全高效的客運(yùn)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)城鄉(xiāng)道路、場(chǎng)站、客運(yùn)網(wǎng)絡(luò)、經(jīng)營(yíng)結(jié)構(gòu)、車輛運(yùn)行等要素統(tǒng)籌協(xié)調(diào)發(fā)展。目前城鄉(xiāng)道路客運(yùn)一體化重點(diǎn)實(shí)施方法和內(nèi)容是農(nóng)村客運(yùn)的公交化改造。

1.1 分析思路及方法

1.1.1 分析思路

分析思路：從運(yùn)營(yíng)特征入手，采用秩分析和K-means聚類方法，秩分析用于量化數(shù)據(jù)，聚類將運(yùn)營(yíng)特征相同或極相似的樣本歸納為同一種發(fā)展模式，最終梳理幾類典型發(fā)展模式。

具體分析步驟：“特征指標(biāo)選取及分類→采集樣本指標(biāo)→秩分析數(shù)據(jù)量化→K-means聚類→模式梳理”。

1.1.2 分析方法

1) 秩分析

本文所使用數(shù)據(jù)為定性數(shù)據(jù)，不利于直接使用K-means聚類方法，因此先通過秩分析將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為定量數(shù)據(jù)。秩表示某個(gè)單一數(shù)據(jù)在全部數(shù)據(jù)中位置的描述量，反映了該數(shù)據(jù)在全部數(shù)據(jù)中的相對(duì)大小，可精準(zhǔn)表示所有數(shù)據(jù)之間的結(jié)構(gòu)。通過秩分析得到各類別的量化代表值，將定性數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成定量數(shù)據(jù)，保持了原始數(shù)據(jù)的內(nèi)在聯(lián)系和基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，隨后可用傳統(tǒng)的聚類方法對(duì)量化數(shù)據(jù)聚類分析。其分析過程如下：

2) K-means聚類

K-means算法是典型的基于距離的聚類算法，采用距離作為相似性的評(píng)價(jià)指標(biāo)，即認(rèn)為2個(gè)對(duì)象的距離越近，其相似度就越大。該算法認(rèn)為簇是由距離靠近的對(duì)象組成的，因此把得到緊湊且獨(dú)立的簇作為最終目標(biāo)。

本文利用以上2種方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)樣本數(shù)據(jù)的處理和聚類，對(duì)模式的確定和分析具有重要的理論支持。

1.2 特征指標(biāo)選取及分類

本文以打造“惠民、可持續(xù)、舒適、通達(dá)”運(yùn)營(yíng)體系為目標(biāo)，共選取了“票價(jià)水平、公益性免費(fèi)程度、財(cái)政補(bǔ)貼力度、主體集約性、車型選擇性、站點(diǎn)覆蓋率”6個(gè)特征指標(biāo)，為保證采集的數(shù)據(jù)更精準(zhǔn)可靠，結(jié)合行業(yè)規(guī)范將特征指標(biāo)均分為5個(gè)類別。如表1所示。

1.3 采集樣本數(shù)據(jù)

本文以開展城鄉(xiāng)道路客運(yùn)一體化相對(duì)成功的示范縣(市區(qū))作為調(diào)查對(duì)象，共確定了65個(gè)樣本。依照表1對(duì)樣本進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，見下表(僅為展示數(shù)據(jù)格式，未列出全部樣本)。

該表均為定性數(shù)據(jù)，為秩分析量化數(shù)據(jù)提供數(shù)據(jù)來源。

1.4 秩分析數(shù)據(jù)量化

1.4.1 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化

在進(jìn)行秩分析前，先將表2轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的列聯(lián)資料表，即對(duì)應(yīng)指標(biāo)類別的頻數(shù)，如表3所示(分類標(biāo)準(zhǔn)見表1)。

表1 各特征指標(biāo)等級(jí)分類

表2 各樣本指標(biāo)數(shù)據(jù)

表3 轉(zhuǎn)化后的列聯(lián)資料

1.4.2 秩分析

對(duì)表3進(jìn)行秩分析，據(jù)前文秩分析方法計(jì)算各類別的取值區(qū)間和量化代表值，結(jié)果如表4所示。

1.4.3 量化后的數(shù)據(jù)結(jié)果

由表4可知，各類別均有相應(yīng)的量化代表值，因此可將表2轉(zhuǎn)換成量化數(shù)據(jù)結(jié)果，如表5所示。

1.5 K-means聚類分析

運(yùn)行K-means算法前，本文聚類個(gè)數(shù)的設(shè)置以“發(fā)展模式分類不宜過多過少，且保證分類特征明顯”為原則進(jìn)行選取。依照經(jīng)驗(yàn)做法，本文將分別取不同值進(jìn)行試算，采用輪廓系數(shù)法進(jìn)行值的選擇，發(fā)現(xiàn)當(dāng)=3時(shí)結(jié)果更滿足該原則。因此本文認(rèn)為目前的城鄉(xiāng)道路客運(yùn)一體化存在3種典型的發(fā)展模式，結(jié)果見表6。

表4 定性數(shù)據(jù)的秩分析

表5 量化數(shù)據(jù)樣本

表6 K-means分類結(jié)果

1.6 模式梳理

對(duì)表6中各模式樣本進(jìn)行共性特征分析，本文認(rèn)為分析結(jié)果即為各模式的典型特征，如表7所示。

從表7可知，各模式間存在差異，本文對(duì)應(yīng)模式1，2和3分別提出了“全域公交化”模式、“全面一體化”模式和“基本一體化”模式。

表7 3種發(fā)展模式對(duì)比分析

1.6.1“全域公交化”模式

“全域公交化”模式是城鄉(xiāng)道路客運(yùn)一體化發(fā)展的高級(jí)模式。該模式借鑒了大部分城市公交服務(wù)屬性，與城市公交運(yùn)營(yíng)特征相似度高，是將農(nóng)村客運(yùn)班線改造為典型公交的模式。

1.6.2“全面一體化”模式

“全面一體化”模式是城鄉(xiāng)道路一體化發(fā)展的中級(jí)模式。該模式借鑒了一些城市公交服務(wù)屬性，與城市公交運(yùn)營(yíng)特征具有一定的相似度，但與班線客運(yùn)運(yùn)營(yíng)特征也存在一定的相似度。

1.6.3 “基本一體化”模式

“基本一體化”模式是城鄉(xiāng)道路一體化發(fā)展的初級(jí)模式。該模式與城市公交運(yùn)營(yíng)存在明顯差別，運(yùn)營(yíng)特征上與班線客運(yùn)存在極大的相似度，它側(cè)重于客運(yùn)網(wǎng)路覆蓋深度、廣度及通達(dá)等方面。

2 發(fā)展模式選擇

本文梳理了3種城鄉(xiāng)道路客運(yùn)一體化發(fā)展模式，且相互獨(dú)立，符合離散多項(xiàng)Logit模型的前提，因此本文采用該模型作為選擇方法展開研究。

2.1 多項(xiàng)Logit模型

一般情況下，對(duì)多項(xiàng)Logit選擇模型中的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行標(biāo)定后，則決策者選擇方案的概率為：

(2)

2.2 模型構(gòu)建

本文以開展城鄉(xiāng)道路客運(yùn)一體化相對(duì)成功的示范縣(市區(qū))作為調(diào)查對(duì)象，共采集了325個(gè)樣本。每個(gè)樣本包含2個(gè)方面，一是樣本的城鄉(xiāng)道路客運(yùn)一體化發(fā)展模式，二是樣本的基本特征?；咎卣靼?jīng)濟(jì)水平、人口規(guī)模、城鎮(zhèn)居民出行需求等，作為特征變量，即模型的自變量。將自變量代入多項(xiàng)Logit模型前，需對(duì)特征變量進(jìn)行分類賦值，如表8所示[9]。

表8 影響運(yùn)營(yíng)模式選擇的特征變量分類表

模型的因變量為城鄉(xiāng)道路客運(yùn)一體化的3種發(fā)展模式，即全域公交化、全面一體化和基本一體化3種，分別以1，2和3表示三者的選擇概率。以基本一體化為基礎(chǔ)項(xiàng)，決策者選擇3種發(fā)展模式的效用函數(shù)如下：

其中：1為全域公交化的效用函數(shù)值；2為全面一體化的效用函數(shù)值。

將樣本數(shù)據(jù)代入SPSS24.0軟件進(jìn)行模型擬合度檢驗(yàn)[10]，從而確定各特征變量對(duì)模型的影響程度，如表9所示。

表9 模型擬合度檢驗(yàn)

從表9可知，納入模型中的截距、經(jīng)濟(jì)水平、人口規(guī)模、居民出行需求、安保設(shè)施和建制村通等級(jí)公路率的顯著水平＜0.05，說明這些變量對(duì)模型構(gòu)成均有顯著影響[11]。因此可采用極大似然法確定特征變量的參數(shù)估計(jì)值，計(jì)算結(jié)果如下。

表10 模型參數(shù)估計(jì)

綜上，第3列參數(shù)估計(jì)值，即各自變量不同分類水平在模型中的系數(shù)，正負(fù)符號(hào)表明與發(fā)展模式選擇的正反比關(guān)系。第6列顯著性值，各類別此值均小于0.05，說明對(duì)應(yīng)自變量的系數(shù)具有統(tǒng)計(jì)意義，對(duì)因變量不同分類水平的變化有顯著影響。將各類別參數(shù)值代入式(3)和式(4)，則城鄉(xiāng)道路客運(yùn)一體化發(fā)展模式的效用函數(shù)如下：

3 實(shí)例分析

本文以湖南省張家界市慈利縣為例，慈利縣是“湖南省新型城鎮(zhèn)化試點(diǎn)縣”，該縣積極推進(jìn)城鄉(xiāng)道路客運(yùn)一體化工作，具有經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)扎實(shí)、鎮(zhèn)村路網(wǎng)通達(dá)、客流需求大、客源分布廣泛等優(yōu)勢(shì)，慈利縣數(shù)據(jù)采集情況如下，依據(jù)前述表8進(jìn)行賦值。

表11 慈利縣特征變量取值及分類

利用式(2)與效用函數(shù)式(5)～(7)式，計(jì)算決策者在不同交通環(huán)境下選擇城鄉(xiāng)道路客運(yùn)一體化發(fā)展模式的概率，其結(jié)果如表12所示。

通過效用最大化理論和模型計(jì)算結(jié)果可知，慈利縣選擇“全面一體化”模式概率為93.55%，即基于目前慈利縣的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和交通環(huán)境條件，本文模型推斷慈利縣應(yīng)在城鄉(xiāng)道路客運(yùn)一體化發(fā)展模式中選擇“全面一體化”模式，這樣相對(duì)更符合慈利縣的實(shí)際情況，選擇“全域公交化”模式會(huì)供過于求造成資源浪費(fèi)、增大不必要的財(cái)政負(fù)擔(dān)，而選擇“基本一體化”模式則不能滿足人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的美好生活需要。

表12 慈利縣選擇模型計(jì)算結(jié)果

基于上述，為平衡充分發(fā)展，本文建議慈利縣施行“全面一體化”模式。其余城市地區(qū)的城鄉(xiāng)道路客運(yùn)一體化發(fā)展也應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際情況，不能一味追求高等級(jí)發(fā)展模式，否則便可能造成財(cái)政負(fù)擔(dān)和資源浪費(fèi)。

4 結(jié)論

1) 在目前城鄉(xiāng)道路客運(yùn)一體化發(fā)展的大環(huán)境下，利用秩分析和K-means方法梳理3種不同的發(fā)展模式，使城鄉(xiāng)道路客運(yùn)一體化發(fā)展模式更明確。

2) 構(gòu)建了城鄉(xiāng)道路客運(yùn)一體化發(fā)展模式的多項(xiàng)Logit選擇模型，使城鄉(xiāng)道路客運(yùn)一體化發(fā)展模式選擇更加科學(xué)。

3) 城鄉(xiāng)道路客運(yùn)一體化發(fā)展過程中應(yīng)堅(jiān)持因地制宜，分步推進(jìn)，從實(shí)際出發(fā)，根據(jù)不同的發(fā)展條件和需求特征探索發(fā)展模式和推進(jìn)路徑。

[1] 鄭宏富, 戴越. 城鄉(xiāng)道路客運(yùn)一體化發(fā)展模式及策略[J]. 交通與運(yùn)輸, 2018, 34(1): 21?22. ZHENG Hongfu, DAI Yue. Urban-rural road passenger transport integration development model and strategy[J]. Traffic and Transportation, 2018, 34(1): 21?22.

[2] 王詩(shī)琪. 城鄉(xiāng)客運(yùn)一體化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)研究—— 以寧波奉化為例[J]. 交通與港航, 2018, 5(3): 67?72, 77. WANG Shiqi. Study on integrated development of urban and rural passenger transport network——Take Fenghua for example[J]. Communication and Shipping, 2018, 5(3): 67?72, 77.

[3] 杜彩軍. 基于縣級(jí)單元的城際客運(yùn)聯(lián)系網(wǎng)絡(luò)空間結(jié)構(gòu)研究—— 以遼寧省為例[J]. 交通運(yùn)輸研究, 2015, 1(5): 89?97. DU Caijun. Spatial structure of intercity passenger transport linkage network based on county units: Taking Liaoning province as an example[J]. Transport Research, 2015, 1(5): 89?97.

[4] 喻偉, 方磊, 王佳.基于PCA-DEA模型的城市群道路客運(yùn)一體化協(xié)調(diào)性評(píng)價(jià)研究[J]. 鐵道科學(xué)與工程學(xué)報(bào), 2011, 8(4): 74?79. YU Wei, FANG Lei, WANG Jia. Study on integrated road passenger transportation assessment mediation in urban agglomeration based on PCA-DEA model[J]. Journal of Railway Science and Engineering, 2011, 8(4): 74?79.

[5] 李德剛, 羅霞, 霍婭敏. 鄉(xiāng)鎮(zhèn)汽車客運(yùn)站場(chǎng)規(guī)模確定方法研究[J]. 公路交通科技, 2006(1): 163?166. LI Degang, LUO Xia, HUO Yamin. Determination of township bus station scale[J]. Journal of Highway and Transportation Research and Development, 2006(1): 163?166.

[6] Velaga N, Nelson J, Papangelis K, et al. Designing a passenger-centric information eco-system for integrated and flexible transport systems in rural areas[J]. The Journal of Sustainable Mobility, 2015, 1(2): 73?82.

[7] 張嫣紅. 縣域城鄉(xiāng)道路客運(yùn)一體化規(guī)劃思路——以河北省豐寧縣為例[J]. 交通與運(yùn)輸, 2018, 34(6): 26?27. ZHANG Yanhong. County road urban and rural road passenger transport integration planning ideas: Take Fengning for example[J]. Traffic and Transportation, 2018, 34(6): 26?27.

[8] Lee J K, Yoo K E, Song K H. A study on travelers’ transport mode choice behavior using the mixed Logit model: A case study of the Seoul-Jeju route[J]. Journal of Air Transport Management, 2016(56): 131?137.

[9] WANG X, YOU S, WANG L. Classifying road network patterns using multinomial Logit model[J]. Journal of Transport Geography, 2017(58): 104?112.

[10] Cronk B C. How to use SPSS?: A step-by-step guide to analysis and interpretation[M]. Routledge, 2019: 1?220.

[11] 陳文濤, 葛幼松. 低碳視角下道路環(huán)境對(duì)出行選擇的影響機(jī)制——基于多項(xiàng)Logit模型的實(shí)證研究[J]. 生態(tài)經(jīng)濟(jì), 2018, 34(1): 37?42.CHEN Wentao, GE Yousong. The influence mechanism of road environment on travel choice from the low-carbon perspective: An empirical research based on multinomial Logit model[J]. Ecological Economy, 2018, 34(1): 37?42.

Research on the development model of urban and rural road passenger transport integration based on rank analysis and multinomial Logit model

WANG Jia, LIU Jingbo, LIU Yongda

(School of Traffic and Transportation Engineering, Changsha University of Science and Technology, Changsha 410114, China)

In order to solve the problems of unclear development ideas and chaotic development models in the integrated development of urban and rural road passenger transport, this paper started with operating characteristics such as fare levels and public welfare free of charge, and used the rank analysis theory and K-means clustering method to propose three different urban and rural road passenger transport integrated development models. Based on the characteristics of economy, population, and travel demand, multinomial Logit selection models for urban-rural road passenger transport integration development models were constructed. The research results show that the model can choose a suitable development mode according to the actual situation, which provides a certain theoretical basis and practical role for the orderly promotion of the integrated development of urban and rural road passenger transport.

urban and rural road passenger transport integration; developing mode;rank analysis;multinomial Logit model;mode selection

U491

A

1672 ? 7029(2020)12 ? 3224 ? 07

10.19713/j.cnki.43?1423/u.T20200186

2020?03?11

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(51508041)；湖南省交通科技資助項(xiàng)目(201844)

王佳(1980?)，男，湖南益陽(yáng)人，副教授，博士，從事城市公共交通規(guī)劃和綜合交通運(yùn)輸研究；E?mail：67985839@qq.com

(編輯 蔣學(xué)東)