基于結(jié)構(gòu)方程模型的自動(dòng)駕駛巴士信任度分析

宋 臻, 彭金栓, 孫齡波, 張 磊

(重慶交通大學(xué) 交通運(yùn)輸學(xué)院,重慶 400074)

汽車是人們的重要出行工具,自動(dòng)駕駛作為汽車產(chǎn)業(yè)信息化、綠色化、智能化發(fā)展的重要載體,可以為人們提供安全、環(huán)保、便捷、舒適的出行,公共交通作為城市居民的重要出行手段,為居民出行提供了極大的便利。自動(dòng)駕駛巴士作為兩者的結(jié)合產(chǎn)物,將繼承其優(yōu)點(diǎn),在未來有著廣闊的發(fā)展前景。

隨著2018年第二屆百度AI開發(fā)者大會(huì)的召開,百度與金龍客車合作生產(chǎn)的全球首款L4級量產(chǎn)自動(dòng)駕駛巴士“阿波龍”正式量產(chǎn)下線[1]。伴隨著2019年移動(dòng)5G技術(shù)的普及,宇通自動(dòng)駕駛巴士正式試運(yùn)用[2]。自動(dòng)駕駛巴士在中國市場的投入使用也提上了議程。但是在技術(shù)突破的同時(shí),消費(fèi)者對自動(dòng)駕駛巴士的接受程度、信任度也將影響著自動(dòng)駕駛巴士的投入使用,因此調(diào)查消費(fèi)者對自動(dòng)駕駛巴士的信任程度具有重要意義。

自動(dòng)駕駛的研究領(lǐng)域較為廣泛,多個(gè)學(xué)者的研究涉及接受度的調(diào)查。針對調(diào)查方式的運(yùn)用,文獻(xiàn)[3]應(yīng)用汽車技術(shù)驗(yàn)收模型來了解采用和使用情況,對德克薩斯州奧斯汀市556名居民進(jìn)行在線訪問,針對特定人群進(jìn)行回訪確認(rèn)。為了解大眾對于自動(dòng)駕駛車輛的接受度以及使用和購買意向,文獻(xiàn)[4]進(jìn)行了基于問卷調(diào)查的描述性統(tǒng)計(jì)分析。為使接受程度變得多維化,文獻(xiàn)[5]著眼于無人駕駛汽車車內(nèi)使用用戶和車外觀望用戶,將技術(shù)接受和使用的統(tǒng)一理論和愉悅-喚醒-主導(dǎo)框架聯(lián)系起來開發(fā)了一個(gè)概念模型。針對自動(dòng)駕駛對使用者的影響因素的研究,文獻(xiàn)[6]從乘客心理角度出發(fā)結(jié)合駕駛時(shí)的感知有用性、感知易用性、與SDV相關(guān)的信任和感知安全性4個(gè)因素建立了一個(gè)心理學(xué)模型來研究自動(dòng)駕駛汽車直接體驗(yàn)的影響因素;而文獻(xiàn)[7]從心理學(xué)等理論科學(xué)的角度搭建基于用戶心理的無人駕駛信任度的研究模型。為調(diào)查采用共享自主汽車服務(wù)用戶的特征,文獻(xiàn)[8]運(yùn)用logit模型進(jìn)行了陳述選擇調(diào)查和分析,并通過引出服務(wù)屬性的支付意愿度量,進(jìn)一步研究共享自主汽車對旅游行為的影響；文獻(xiàn)[9]為了調(diào)查在中國地區(qū)的智能駕駛接受度,將廣州設(shè)為調(diào)查地點(diǎn),發(fā)放相關(guān)調(diào)查問卷,對調(diào)查對象進(jìn)行描述性統(tǒng)計(jì)分析,并運(yùn)用多重響應(yīng)和Pearson相關(guān)性分析對智能駕駛和個(gè)人信息進(jìn)行關(guān)聯(lián)。

在現(xiàn)有的關(guān)于自動(dòng)駕駛接受度的研究中,描述性統(tǒng)計(jì)分析所占的比率較高,但缺少相關(guān)理論和數(shù)學(xué)模型的支持,而且自動(dòng)駕駛巴士信任度問題也涉及很多心理影響因素。因此在進(jìn)行對自動(dòng)駕駛巴士信任度研究中,采用問卷調(diào)查的形式進(jìn)行數(shù)據(jù)采集,著眼于自動(dòng)駕駛巴士的潛在用戶,從乘客用戶心理出發(fā),結(jié)合結(jié)構(gòu)方程模型的理論,并運(yùn)用其數(shù)學(xué)模型來探索影響乘客信任度的關(guān)鍵性因素。

1 結(jié)構(gòu)方程模型

結(jié)構(gòu)方程模型(structural equation modeling,SEM)是一種廣泛使用的線性統(tǒng)計(jì)建模技術(shù),通常運(yùn)用于社會(huì)學(xué)、心理學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)等領(lǐng)域[10]。

(1) 模型構(gòu)建。模型構(gòu)建首先要確立預(yù)設(shè)模型中的測量模型和結(jié)構(gòu)模型。SEM[10]包括測量模型和結(jié)構(gòu)模型 2個(gè)模型。其中顯變量即觀測變量和潛在變量之間的關(guān)系用測量模型來反映,潛在變量與潛在變量之間的關(guān)系用結(jié)構(gòu)模型來反映。

測量模型是運(yùn)用觀測變量與潛在變量之間的關(guān)系來構(gòu)建潛變量的模型。具體形式如下:

x=Λxξ+δ

(1)

y=Λyη+ε

(2)

其中:x為外生標(biāo)識(shí);Λx為連接x變量對ξ變量的因子荷載矩陣;ξ為外生潛變量;δ為x的測量誤差;y為內(nèi)生標(biāo)識(shí);Λy為連接y變量對η變量的因子荷載矩陣;η為內(nèi)生潛變量;ε為y的測量誤差。

頸部富血供包塊一般包括炎性腫塊、腫瘤、先天性疾病以及甲狀腺病變等幾種不同病因?qū)е碌募膊?。對頸部富血供包塊患者可以采用CT與MRI掃描診斷[1]。

結(jié)構(gòu)模型反映的是不可直接測量的潛在變量之間的關(guān)系,具體形式如下:

η=Bη+Γξ+ζ

(3)

其中:η為內(nèi)生潛變量;B為內(nèi)生潛變量之間的關(guān)系;Γ為外生潛變量對內(nèi)生潛變量的影響;ξ為外生潛變量;ζ為方程中的干擾項(xiàng)。

(2) 模型識(shí)別與模型估計(jì)。模型的識(shí)別和模型的估計(jì)為模型建立的可行性分析提供依據(jù)。在進(jìn)行模型識(shí)別和估計(jì)過程中,需要對模型的參數(shù)進(jìn)行估計(jì),來檢驗(yàn)已有設(shè)計(jì)的模型是否符合實(shí)際情況,通常運(yùn)用的估計(jì)方法為極大似然法。

(3) 模型評價(jià)。初步得到擬合的模型之后,需要對擬合的模型進(jìn)行評價(jià),來檢測模型的擬合程度。常用的擬合指數(shù)標(biāo)準(zhǔn)見表1所列。

表1 常用的擬合指數(shù)標(biāo)準(zhǔn)

表1中:CMIN/DF為卡方自由度比；CFI為比較擬合指數(shù)；GFI為擬合度指數(shù)；AGFI為調(diào)整后擬合度指數(shù)；RMR為殘差均方根;RMSEA為近似誤差均方根。

(4) 模型修正。如果在進(jìn)行模型評價(jià)時(shí),出現(xiàn)不符合擬合標(biāo)準(zhǔn)或模型的適配度欠佳的情況,那么就需要對模型進(jìn)行修正。在不斷評價(jià)和修正的過程中,將其修正成可接受的結(jié)果。

2 乘客信任度結(jié)構(gòu)方程模型

構(gòu)建的模型是在高度自動(dòng)與完全自動(dòng)駕駛汽車的公眾接受度研究[11]基礎(chǔ)上,加入一些不可直接測量的潛在變量,采用李克特的5點(diǎn)量表法表示潛變量的測度。分析各個(gè)變量之間的關(guān)系以及對選擇結(jié)構(gòu)的影響,結(jié)合2019年潛在用戶對自動(dòng)駕駛巴士信任度進(jìn)行調(diào)查,并根據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行探索性因子分析。

2.1 模型變量

模型以乘客信任度作為研究目標(biāo)。文獻(xiàn)[11]指出智能駕駛在乘客接受度應(yīng)該考慮智能駕駛的安全性、乘坐的便捷性、使用時(shí)的環(huán)保性和推廣后的經(jīng)濟(jì)性。因此本文提出乘客的信任度是因變量即內(nèi)生潛變量,經(jīng)濟(jì)環(huán)保性、便捷性和安全性是自變量即外生潛變量,探索自變量和因變量之間的關(guān)系,建立結(jié)構(gòu)模型,如圖1所示。

圖1 自動(dòng)駕駛巴士信任度模型結(jié)構(gòu)

經(jīng)濟(jì)環(huán)保性、便捷性、安全性和乘客信任度均為不可直接觀測的潛在變量,需要找到能夠表現(xiàn)它們特征的觀測變量,建立相關(guān)的測量模型。文獻(xiàn)[12]指出最能直觀體現(xiàn)經(jīng)濟(jì)環(huán)保性的是節(jié)能減排和乘坐成本,直觀表現(xiàn)便捷性的是乘坐時(shí)間。因此本文用A1、A2、A3觀測變量從節(jié)能減排、降低成本方面建立與經(jīng)濟(jì)環(huán)保性的關(guān)系;用B1、B2、B3觀測變量從提供更便捷、更方便、更快速的角度建立與便捷性的關(guān)系。在安全性觀測變量的確定上,文獻(xiàn)[13]表明自動(dòng)駕駛汽車的安全應(yīng)該包括硬件設(shè)施安全、軟件的系統(tǒng)安全和法律責(zé)任規(guī)范等方面。因此本文用C1、C2、C3、C4、C5觀測變量分別在降低事故率、硬件設(shè)施安全、軟件系統(tǒng)安全和法律規(guī)定安全等方面建立與安全性的關(guān)系。C1表示降低自動(dòng)駕駛事故率，其感知收益類變量直接表示自動(dòng)駕駛巴士安全性;C2表示擔(dān)心出現(xiàn)設(shè)備或系統(tǒng)故障；C3表示擔(dān)心司機(jī)或乘客的法律責(zé)任問題；C4表示擔(dān)心自動(dòng)駕駛系統(tǒng)被黑客攻擊；C5表示擔(dān)心自動(dòng)駕駛巴士的乘客隱私被泄漏，這些是感知風(fēng)險(xiǎn)類變量,間接表示自動(dòng)駕駛巴士的安全性。通過直接收益與間接風(fēng)險(xiǎn)相結(jié)合共同表示自動(dòng)駕駛巴士的安全性。由于感知風(fēng)險(xiǎn)類變量與感知收益類變量表現(xiàn)出的情感傾向相反,因此統(tǒng)一將感知風(fēng)險(xiǎn)類變量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為感知收益類變量數(shù)據(jù),以便進(jìn)行相關(guān)假設(shè)研究。本文從行動(dòng)力的角度用T1、T2、T3觀測變量建立與乘客信任度的關(guān)系。模型變量描述見表2所列。

表2 模型變量描述

2.2 模型構(gòu)建

根據(jù)自動(dòng)駕駛巴士信任度的影響因素構(gòu)建模型結(jié)構(gòu),提出以下假設(shè)。

H1:自動(dòng)駕駛巴士的經(jīng)濟(jì)環(huán)保性對乘客的信任度存在著正向影響。

H2:自動(dòng)駕駛巴士的便捷性對乘客的信任度存在著正向影響。

H3:自動(dòng)駕駛巴士的安全性對乘客的信任度存在著正向影響。

2.3 數(shù)據(jù)分析

為檢驗(yàn)各個(gè)因素?cái)?shù)據(jù)來源的可靠程度,利用SPSS 25.0軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行探索性因子分析。探索性因子分析主要采用的是主成份分析法,KMO 取樣適切性量數(shù)為0.843,檢測結(jié)果見表3所列,KMO>0.8且顯著性為0.000滿足檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。在主成分分析的過程中提取其中特征值大于1的因素,其中有3個(gè)因素大于1,累積解釋方差為60.77%。各個(gè)因素的信度檢驗(yàn)結(jié)果見表4所列,其3個(gè)指標(biāo)的克隆巴赫系數(shù)(Alpha)均大于0.7,信度較高。正交旋轉(zhuǎn)后的因子載荷矩陣見表5所列,各指標(biāo)的載荷均大于0.5,其中因素1代表經(jīng)濟(jì)環(huán)保性,因素2代表便捷性,因素3代表安全性,指標(biāo)的效度較好。

表3 KMO和巴特利特檢驗(yàn)結(jié)果

表4 信度檢驗(yàn)結(jié)果

表5 旋轉(zhuǎn)后因子載荷矩陣

3 實(shí)例分析

以自動(dòng)駕駛巴士的潛在用戶為研究對象,在初始問卷的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上,通過預(yù)收集對問卷項(xiàng)目進(jìn)行純化及信效度檢驗(yàn),從而得到最終問卷402份。通過剔除不認(rèn)真填答的樣本,問題連續(xù)選擇極端值超過4個(gè)的樣本,問卷填寫缺失值個(gè)數(shù)大于3個(gè)的樣本,得到有效樣本數(shù)量為367份,有效回收率為91.29%。模型中觀測變量的個(gè)數(shù)為14個(gè),分別用符號(hào)A、B、C、T表示,對原始模型進(jìn)行評價(jià)并采用MI修正法對模型進(jìn)行簡單修正,得到最終的檢測指標(biāo),結(jié)果見表6所列,其數(shù)值均符合使用標(biāo)準(zhǔn)。表6中:χ2為卡方擬合指數(shù)；df為自由度;χ2/df為卡方自由度比。模型計(jì)算結(jié)果如圖2所示,模型結(jié)構(gòu)有效。

表6 模型適配度檢驗(yàn)結(jié)果

圖2 模型計(jì)算結(jié)果

3.1 計(jì)算結(jié)果

利用AMOS 24.0軟件,選擇極大似然法的估計(jì)方法對該模型進(jìn)行計(jì)算,得到模型的標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)值和各個(gè)變量之間的影響標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)，見表7、表8所列。

表7 標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)值分析

表8 變量之間的影響標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)

從表7可以看出,其P值均小于0.05,說明原結(jié)構(gòu)方程模型的假設(shè)成立。根據(jù)表8中潛變量的影響標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)顯示,安全性對乘客信任度標(biāo)準(zhǔn)系數(shù)為0.373,便捷性對乘客信任度標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)為0.322,經(jīng)濟(jì)環(huán)保性對乘客信任度標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)為0.161。數(shù)據(jù)顯示安全性在乘客信任度指標(biāo)中最高,其次是便捷性,最后是經(jīng)濟(jì)環(huán)保性,實(shí)驗(yàn)結(jié)果和實(shí)際情況相符合。根據(jù)表8的觀測變量對潛變量的影響標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)顯示,對經(jīng)濟(jì)環(huán)保性影響最大的是能源利用效率,對便捷性影響最大的是服務(wù)的方便程度,而對安全性影響最直觀的是事故數(shù)量。其中技術(shù)安全是影響安全性的主要因素,包括硬件設(shè)施和軟件工程等方面的技術(shù)安全。

3.2 群體特征分析研究

根據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果,從性別構(gòu)成上來看,調(diào)查對象劃分為男性調(diào)查者和女性調(diào)查者,男性調(diào)查者有212人,占57.77%;女性調(diào)查者有155人,占42.23%。從年齡上來看,調(diào)查對象可劃分為青年和中老年,40歲以下年齡段占54.23%。從職業(yè)分類上來看,調(diào)查對象可劃分為學(xué)生和上班族,學(xué)生有55人,占14.99%;其他職業(yè)有312人,占85.01%。乘坐巴士每周5次以上的調(diào)查對象有39人,乘坐巴士每周3～5次的調(diào)查對象有28人,總共占18.26%;乘坐巴士每周1～2次的調(diào)查對象有51人,乘坐巴士每月1～3次的調(diào)查對象有62人和乘坐巴士每年1～11次的調(diào)查對象有187人,共占81.74%,可分為經(jīng)常乘坐巴士群體和不經(jīng)常乘坐巴士群體。分群研究路徑系數(shù)結(jié)果見表9所列。

表9 分群研究路徑系數(shù)結(jié)果

研究結(jié)果表明:

(1) 安全性對乘客信任度的正向影響在任何群體里都顯著存在,但不同群體中的安全性對乘客信任度的影響程度不同。上班族群體最高而不常坐公交群體最低。這是因?yàn)閷τ诮?jīng)常接觸公交的上班族來說,公交安全性的高低直接關(guān)系著他們的生命財(cái)產(chǎn)安全,而對于不常坐公交群體來說,不與公交做直接接觸,安全性影響程度就不明顯。因此在自動(dòng)駕駛巴士投入使用的過程中,確保自動(dòng)駕駛巴士場站安全,自動(dòng)駕駛巴士的行車安全、車內(nèi)設(shè)施安全、車內(nèi)隱私安全和自動(dòng)駕駛巴士硬件設(shè)施安全就顯得格外重要,同時(shí)自動(dòng)駕駛巴士安全責(zé)任法律規(guī)范也需要逐步建立和完善。

(2) 在各個(gè)群體中對便捷性重視程度最高的是上班族群體。在實(shí)際生活中,上班族群體在上班期間對時(shí)間的要求較高,對公交的便捷程度就比較重視。因此在進(jìn)行組織線路規(guī)劃時(shí)應(yīng)該注重的是整個(gè)公共交通系統(tǒng)的便捷性,企業(yè)與政府相互協(xié)調(diào),讓自動(dòng)駕駛巴士與其他運(yùn)輸方式高度結(jié)合。比如自動(dòng)駕駛巴士與軌道交通結(jié)合,實(shí)現(xiàn)“零損失”換乘,并提供更清晰的服務(wù)標(biāo)識(shí),會(huì)提高整個(gè)公共交通系統(tǒng)的運(yùn)行速度。

4 結(jié) 論

本文從影響乘客信任度的角度出發(fā),把握潛變量和顯變量的相關(guān)關(guān)系,分析了自動(dòng)駕駛巴士乘客信任度的可直接觀測變量和不可直接觀測變量,建立了乘客信任度結(jié)構(gòu)方程模型,分析各個(gè)影響因素之間的相關(guān)關(guān)系和對信任度的影響程度。通過實(shí)例分析,對模型的信度進(jìn)行了檢驗(yàn)并計(jì)算了模型適配度和各個(gè)變量之間的影響標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù),并根據(jù)分群研究路徑系數(shù)對模型結(jié)果進(jìn)行分析,得出以下結(jié)論:

(1) 安全性和便捷性是影響乘客信任度的最主要的2個(gè)因素,其中技術(shù)安全是影響安全性的主要因素,包括硬件基礎(chǔ)設(shè)施和軟件安全工程,而影響便捷性的主要因素是服務(wù)的方便程度。

(2) 不同群體所選擇因素的影響程度也不同,但在不同群體中安全性對乘客信任度的正向影響都顯著存在,同時(shí)上班族群體對便捷性的重視程度最高。故確保自動(dòng)駕駛巴士場站安全,自動(dòng)駕駛巴士的行車安全、車內(nèi)設(shè)施安全、車內(nèi)隱私安全和自動(dòng)駕駛巴士硬件設(shè)施安全,并同時(shí)逐步建立和完善自動(dòng)駕駛巴士安全責(zé)任法律規(guī)范對提高乘客信任度有著顯著積極作用。更清晰的自動(dòng)駕駛巴士服務(wù)導(dǎo)向標(biāo)識(shí)會(huì)帶來更便捷的交通,提高上班族對自動(dòng)駕駛巴士的選擇率。

(3) 在現(xiàn)行研究的情況下,自動(dòng)駕駛巴士還未普及使用,研究對象也只是自動(dòng)駕駛巴士潛在用戶。但隨著科技的進(jìn)步、社會(huì)的發(fā)展,自動(dòng)駕駛巴士將逐漸進(jìn)入人們生活,影響自動(dòng)駕駛巴士信任程度的因素也會(huì)發(fā)生改變,未來需要進(jìn)一步的研究。