基于出行效用的小汽車合乘可行性研究＊

畢笑天 何瑞春

（蘭州交通大學交通運輸學院 蘭州 730070）

0 引 言

“合乘”（carpooling）是指多名乘客由于相似的目的地而共同乘坐一輛車出行，屬于汽車共享，在美國，合乘或汽車共享（ride－sharing）根據車輛類型的差異分為carpooling和vanpooling 2種類型.文中只論及前一種類型的合乘.起源于歐洲的瑞士和德國，是介于私家車和公共交通之間的交通方式.

近年來，對于居民出行選擇研究也是城市交通規劃管理的熱點話題.劉雪巖［1］通過分析得出影響出行者進行路線選擇的因素包括經濟、時間及信息等多個方面，它們之間具有一定的相關性，選取這3個核心影響因素為自變量建立選擇函數模型，并使用最大似然估計法計算出行者選擇不同路線的概率；陳卓［2］對影響出行者出行行為的因素進行了定量分析，引入廣義時間概念，將安全性、舒適度、準時性等指標引入非集計模型，獲得了較優的改進模型.但上述模型并未把合乘作為獨立項目進行微觀分析和對照，研究者們只是宏觀的對居民出行選擇做出預測和建議.陳思［3］對于如何看待合乘模式，以及如何進行引導和規范展開分析.王茂福［4］通過對國內外合乘的發展及相關政策研究，提出合乘帶來的效應：省油省錢，增進社會成員之間的溝通，降低交通擁堵程度，減少污染氣體排放.上述研究均是在合乘實施可行的前提下對其進行宏觀分析，而未對居民是否選擇合乘，選擇原因、合乘實施的前提條件進行定量的描述.為此文中將構建基于出行選擇效用理論的函數模型，建立效用函數，通過類比選擇更優的結果.綜合考慮費用、時間、距離、機動車車速等指標作為參考點，利用效用差值分析合乘的出行選擇條件，使得居民出行選擇更加理性，對于合乘的實施更具有理論和現實意義.

1 合乘的特點以及出行者認可度分析

1.1 合乘的特點

由于居民出行選擇具有時間上和空間上的限制，合乘線路必須在路線上同時滿足駕駛員和乘客的出行需求.為此，合乘具備以下幾點特征，見表1.

表1 合乘出行特征表

1.2 出行者認可度分析

我國最早的合乘方式起源于建國初期單位的通勤車，工業區一般距離市區較遠，為了方便職工上下班，單位開設通勤車，直到現在大部分企事業單位包括高校都一直存在.通勤合乘在一定程度上緩解了公共資源短缺和道路交通壓力［5］.隨著時代的進步和出行需求的多樣化：節假日外出旅游，長距離上班族，中小學生上學放學，由于出行需求不同，私家車、公交，以及其他交通方式已經無法滿足出行者要求時，很多人自發開始合乘出行，據調查顯示，居民對合乘認可度較高，見表2［6］.

表2 合乘意愿調查分析表

由表2可見，近年來在我國部分城市中，居民對合乘的認可度普遍較高，并且對合乘進一步實施有一些建設性看法.但是隨著城市化進程加劇，居民對出行的選擇呈現多樣化，出行目的、出行需求、經濟條件的不同，都會使居民做出不同的出行選擇.

2 居民出行選擇理論對合乘的影響

2.1 出行選擇的特點

從心理學角度出發，出行選擇可以認為是出行者為實現其出行目的，按照其出行的意愿所需，在外部各種出行環境約束條件下，結合自身的條件及經驗，對出行的選擇進行心理決策，選擇一個最為滿意出行方案的過程［7］.而選擇包含以下幾方面：（1）出行目的地的選擇；（2）出行方式的選擇，例如公交、合乘、私家車、地鐵、自行車等；（3）出行換乘選擇，當單一交通工具不能滿足居民出行需求時，采用換乘方式完成出行.

2.2 居民出行是否選擇合乘的影響因素

出行者在選擇出行方式時，會結合自身特征綜合考慮出行成本、可達性、舒適度以及出行時間等因素［8］.因此，在探究合乘可行性條件之前，要了解影響居民是否選擇合乘的因素，方便下一步研究指標的選取.美國由于很早就開始鼓勵合乘，因此對居民是否選擇合乘的原因進行了調查分析，見表3［9］.

由表3可見，居民出行選擇合乘的主要因素有：可以使用大容量車輛車道（HOV車道）、減少出行時間、節約出行成本、到達時間可靠等；而不選擇合乘的原因包括時間地點限制、出行靈活性低等客觀因素，還有包括乘車者個人偏好等主觀因素，因而出行效用就顯得很重要.

3 出行效用函數模型

通過效用函數模型的建立，可以將合乘與其他交通工具類比，分析在在何種情況下合乘效用最大，出行效率最高.

表3 居民是否選擇合乘的原因分析表

3.1 效用的定義

效用（utility）一詞，最初來源于微觀經濟學，是指消費者從消費某種商品中獲得滿足程度，這種滿足感完全取決于消費者主觀評價.消費者從中獲得滿足感越強，效用值越大；相反，就是負效用.消費者對于 （x1，x2）的偏好大于對于（y1，y2）偏好的充要條件是（x1，x2）的效用大于（y1，y2）的效用.即（x1，x2）＞ （y1，y2），if∪ （x1，x2）＞∪（y1，y2）.在交通領域中，出行效用是指居民對于出行方式的滿意度（包括時間、費用、舒適性等），從而對出行選擇做出滿意度較高的決策.

3.2 非線性效用函數模型

由于出行方式的效用函數一般不是簡單的線性函數，通常都是非線性的［10］，因而本文主要討論非線性效用函數模型建立和應用.在效用函數為非線性情況下，通常采用效用差值分析交通工具的競爭性.假設2種單一的交通方式，第一種是公交，第二種是合乘，不考慮換乘和交通工具組合的前提下，2種出行方式的效用函數如下.

式中：S為出行距離；T1，T2分別為2種出行方式花費時間；C1，C2為2種方式花費的費用；λ1，λ2，λ3，θ2，θ3為待定系數；δs（μn），n＝1，2分別為2種方式水平感知系數；φs（I）為同一收入水平感知系數，為常數；λ1為系數，可令φs（I）λ1＝λ1.于是S，T，C三者之間有如下關系：

式中：v1，v2分別為交通工具速度；p1，p2為單位距離價格.由于實際生活中不同的交通方式，其出行距離不一定相同，這里為了方便研究，現假設S1＝S2＝S，那么效用差值與參數之間關系如下.

則Q1－Q2＝MS＋N，所以Q1－Q2的符號取決于M，N大小，共有4種組合情況，見圖1.

圖1 效用－距離函數變化圖像

由圖1可知，當S小于某一值時，合乘效用大于公交效用，當S大于某一值時，公交效用值大于合乘，這就說明臨界值的取值范圍對于出行者的決策有著重要影響.接下來將通過算例來分析出行距離對出行者決策影響.

4 算例分析

假設A市居民出行方式公共參數取值與特性參數取值見表4～5［11］.

表4 公共參數取值表

表5 乘車方式特性參數取值表

設定出行距離范圍從3～33km，采用上述方法進行分析，分別計算不同距離條件下公交和合乘的效用值，并計算效用差值，結果用效用差值散點圖表示，見圖2.

圖2 效用差值散點圖

由圖2可知，Q1－Q2反映了公交與合乘效用差值比較；當出行距離不超過18km時，Q1－Q2＜0，公交效用低于合乘效用；當出行距離大于21 km時，Q1－Q2＞0，公交占有優勢，并且隨著距離增長，公交優勢更加明顯；當距離在18～21km時，屬于過渡時期.當然由于各地差異，機動車車速與各種交通工具票價都有不同，所以臨界值也不一樣，應該具體情況具體分析.

5 結束語

文中基于出行效用理論，通過效用函數模型建立，類比分析了合乘的可行性條件，通過算例分析看出利用效用差值可以分析交通方式競爭情況.文中僅僅討論了公交車與合乘的效用差值，如果再引入出租車、地鐵等，組合情況又會出現很多種.此外效用也不是恒定不變的，提高公交票價、提高燃油費、停車費都會影響出行效用.由于近年來合乘已逐漸成為社會熱點話題，很多專家學者為此展開研究，因而制定相應的政策法規有利于合乘的實施，也有助于解決城市交通問題.

［1］劉雪巖.出行路線選擇行為研究［D］.北京：對外經濟貿易大學，2006.

［2］陳 卓.城市居民對外出行方式選擇研究［D］.成都：西南交通大學，2007.

［3］陳 思.私家車合乘引導與規制研究［D］.長沙：中南大學，2013.

［4］王茂福.拼車的效應及其發展［J］.中國軟科學，2010（11）：54－56.

［5］王 超.鄰里合乘的社區拼車實踐［J］.城市交通，2011（4）：10－12.

［6］張 馨，陸玉梅.常州市居民交通出行調查及低碳出行策略［J］.商業經濟，2014（4）：56－58.

［7］張 薇，何瑞春.基于前景理論的居民出行方式選擇［J］.計算機應用，2014，34（3）：749－753.

［8］夏匯民.北京市居民出行時間小樣本調查分析［J］.交通運輸系統工程與信息，2010，6（6）：1－7.

［9］ERIK F.The rise and fall of the American carpool：1970～1990［J］.Transportation，1997（4）：55－59.

［10］劉 輝.城市客運樞紐組合交通方式的出行特征及其效用分析［D］.上海：同濟大學，2010.

［11］晏克非.交通需求管理理論與方法［M］.上海：同濟大學出版社，2012.