組合出行行程時間可靠性感知差異性分析*

丁月明 涂輝招 高 坤

(同濟大學道路與交通工程教育部重點實驗室 上海 201804)

組合出行行程時間可靠性感知差異性分析*

丁月明 涂輝招 高 坤

(同濟大學道路與交通工程教育部重點實驗室 上海 201804)

針對上海市通勤出行者開展了組合出行行程時間可靠性SP調查.結果顯示,出行者對不同交通方式的可靠性需求及感知效用水平存在顯著差異，由此提出了行程時間可靠性感知差異性概念，并建立了考慮行程時間可靠性感知差異的組合出行費用函數；通過上海市淞虹路停車換乘實證分析，表明可靠性感知差異性直接影響了停車換乘的分擔率.

組合出行；行程時間可靠性；感知差異性；停車換乘

0 引 言

隨著城市化進程的加快和交通基礎設施的日益完善，居民的出行距離逐步增長，城市交通體系也由單模式向多模式進行轉變.多模式交通體系不僅包括了各種單一交通出行方式，如私家車、公交車、地鐵等，也包括了其組合出行模式，即在一次出行中需要換乘一種或多種交通工具.把握出行者交通方式選擇行為規律，對城市交通規劃管理和布局具有重要的意義.文獻[1-2]研究表明，行程時間可靠性是影響出行者交通方式選擇的重要因素.國內外學者對行程時間可靠性已開展了大量的研究，Liu等[3]以行程時間、可靠性、出行費用作為路徑廣義費用，建立了混合Logit模型；Li等[4]提出了考慮行程時間可靠性的拓展期望效用理論，研究了出行者在時間不確定情況下基于效用最大化的行為選擇； 陳建林等[5]考慮出行者對可靠性的風險偏好，建立了基于行程時間可靠性的多類用戶交通分配模型；趙麗元等[6]基于可靠性概率分布提出了預支行程時間概念，將預支行程時間與期望時間作為廣義費用建立分配模型.

目前行程時間可靠性研究以面向單一交通方式為主，沒有刻畫在組合出行中出行者對不同交通方式行程時間可靠度的風險偏好和感知差異性.文獻[7]表明出行者往往會高估公交候車的時間，這就意味著出行者對公交出行的不可靠性比對小汽車要更敏感，相同可靠性水平可能帶來的感知效用是不一樣的.因此有必要研究這種差異性，探討其對出行者選擇行為的影響，為多模式交通規劃提供良好的理論基礎.

本文擬分析行程時間可靠性感知差異,通過對通勤人員行程時間可靠性SP調查確定出行者對3種常見交通方式(私家車、公交車、地鐵)的可靠性需求差異和滿意度水平差異，以此為基礎提出可靠性感知差異性概念，建立考慮行程時間可靠性感知差異的組合出行費用函數，最后以停車換乘出行模式為例初步探討可靠性感知差異性對交通分配的影響.

1 行程時間可靠性SP調查

考慮通勤出行中常見3種交通方式即公交、小汽車、地鐵，調查出行者對3種交通方式的可靠性需求及滿意度水平，探討出行者對不同交通方式行程時間可靠性的感知差異性.

調查中采用了延誤時間作為行程時間可靠性的量化指標，延誤時間定義為實際行程時間與期望時間的差值，延誤時間越大，出行可靠性越低.

1.1 調查基本信息

本調查面向通勤人員，于2014年5月在曹楊路、江蘇路、靜安寺、淞虹路4處地鐵站開展了問卷調查，共發放329份問卷，獲得298份有效問卷.調查對象組成見表1.

表1 調查對象組成

1.2 可靠性關注程度調查

在可靠性關注程度調查結果中，有64%的出行者表示通勤出行時更關注行程時間可靠性，19%的人同等關注出行時間和時間可靠性，說明了對大多數通勤出行者來說，行程時間可靠性是影響其出行選擇的重要因素.事實上，文獻[8]指出大多數通勤出行者屬于風險規避型，因此他們在選擇出行方式和出行路徑時偏向于可靠性較高的方式或路徑.

1.3 可靠性需求差異特性調查

文獻[9]指出出行方式或路徑的可靠性越來越受到出行者的關注，可靠性越高越能滿足出行者的需求，然而實際這種高質量的可靠性不一定能得到保障，出于對舒適度、費用及自身偏好等考慮，出行者對不同交通方式有相異的最低可靠性需求.為探討這種可靠性需求差異程度，本調查以可接受最大延誤時間來反映出行者的最低可靠性要求，分別調查了出行者對地鐵、小汽車、公交車的可接受最大延誤時間.考慮到上海平均通勤出行時間為45 min，在調查中設定出行期望時間為45 min.

圖1 可接受最大延誤時間分布圖

圖1中地鐵可接受最大延誤時間分布與自駕和公交車明顯不同.對于地鐵出行，大多數出行者能接受的最大延誤時間為10 min以內，且隨著延誤時間的增大，可接受的人群比例迅速下降；而自駕和公交普遍能接受的最大延誤時間都在15～20 min.

自駕和公交車的分布曲線較為相近，為檢驗兩組數據間的差異性，本文利用SPSS軟件進行了配對均值檢驗.表2結果中，3組檢驗的顯著性水平均小于0.01，說明出行者對3種交通方式的最低可靠性需求是顯著差異的，其中對地鐵的可靠性需求明顯高于自駕和公交，而公交的可靠性需求又顯著高于小汽車的.

1.4 可靠性滿意度差異特性調查

由于對可靠性需求存在差異，即使在相同可靠性水平下出行者對各交通方式的滿意度也是不一樣的.為定量描述這種滿意度差異特性，后續還進行了出行者在不同可靠性水平下的滿意度調查，以地鐵和自駕兩種交通方式為例分析.

問卷中設置了5個可靠性水平，并提供了5種滿意度，分別是“非常滿意”“滿意”“一般”“不滿意”“非常不滿意”，設定水平值1為滿意度最高，則5個滿意度水平分別對應為0.9～1,0.7～0.9,0.6～0.7,0.3～0.6,0～0.3，因此得到了圖2中滿意度隨行程時間可靠性水平的變化趨勢圖.

由圖2中可見，在相同延誤時間下地鐵與自駕的滿意度存在明顯差異.如在同樣的10 min延誤中，自駕的滿意度達到84%，但地鐵的滿意度僅有65%.隨著延誤時間的增大，這種滿意度差異性也逐漸增大；當延誤時間超過兩者可接受最大延誤時間即最低可靠性需求時，這種差異性會減小，此時兩者滿意度都很低.

2 可靠性感知差異特性

2.1 可靠性感知差異性定義

可靠性感知差異性是指在相同行程時間可靠性下，出行者對不同交通方式存在差異性對待，或稱為效用感知差異.

根據行程時間可靠性SP調查結果，出行者對地鐵和小汽車出行方式的可靠性效用存在明顯的感知差異.因此，在組合出行模式中有必要區分不同交通方式的行程時間可靠性，從而更好地描述出行者選擇行為.

表2 3種交通方式可接受最大延誤時間均值檢驗

圖2 滿意度與行程時間可靠性關系曲線

2.2 考慮行程時間可靠性感知差異的組合出行費用函數

考慮行程時間可靠性感知差異性，并以感知差異性系數來衡量不同交通方式間可靠性感知效用差異程度，建立基于行程時間可靠性的組合出行費用函數.假定費用函數由期望時間、行程時間可靠性、貨幣費用3部分組成，則組合出行費用函數可表達為.

(1)

(2)

式中：E(t)為期望時間；R為組合出行行程時間可靠性；R1和R2分別為組合出行中2種交通方式的行程時間可靠性(包括候車時間的可靠性)，若有3種交通方式則以R3表示，以此類推;M為貨幣費用，以時間費用作為計算標準，α和β分別為行程時間可靠性費用-時間和貨幣費用-時間折算系數；γ是可靠性感知差異性系數，當不考慮差異性時為1，系數越大，說明出行者對組合出行中兩種或多種交通方式行程時間可靠性的感知效用相差越大，可由調查確定其值.

在超網絡條件下的路網中，一條路徑的費用包括行駛弧、換乘弧、上網弧和下網弧的費用.為了方便敘述，分別用a,b,c,d表示4個弧段.

以停車換乘出行模式為例，給出其各弧段費用函數的表達式.其中用行程時間方差來反映路段與路徑的行程時間可靠性大小，方差越小說明行程時間波動越小，可靠性越大.

1) 行駛弧費用

小汽車的行駛弧費用為.

通常用BPR函數計算路段行程時間

(3)

則根據式(3)和期望方差公式可得到小汽車行駛弧上期望行程時間和行程時間可靠性.

(4)

(5)

小汽車行駛弧上貨幣費用為

(6)

地鐵的行駛弧費用為

(7)

(8)

(9)

2) 換乘弧費用 換乘弧段的換乘時間主要分為以下3部分.

尋找停車泊位時間：文獻[1]給出搜索泊位時間的期望值dj為

(10)

式中：d0為自由流狀態下的停車時間，vj為停車數，Cj為停車容量.由于停車換乘站點通常提供足夠數量的停車泊位，換乘者停車方便，尋找泊位時間比較穩定，因此本文假設尋找停車泊位時間方差為0.

換乘站點步行時間：

tk=lb/vb

(11)

式中：lb為換乘步行距離；vb為步行速度.換乘通道人群步行時間相對固定，波動較小，故設其步行時間方差為0.

等候地鐵時間：假設第z條地鐵線路的發車時間間隔是φz，到達地鐵站z的乘客遵從參數為θz的泊松流，在[0,φz]時間段內到達地鐵站的乘客等待時間總和為S(φz),根據文獻[13]中的研究，可用下式計算等待時間的期望值及其方差：

單個出行者的平均等待時間期望值為

(12)

在某時段內到達車站的出行者等待時間方差為

(13)

最后不考慮3個部分之間的相關性，則換乘弧段期望行程時間及行程時間可靠性為

(14)

(15)

換乘弧段的貨幣費用為

(16)

3) 上網弧費用 停車換乘上網弧費用為0.

4) 下網弧費用

(17)

式中：ld為出地鐵站到目的地的步行距離；vd為步行速度

因此，停車換乘各部分費用為：

(18)

(19)

(20)

式中：γ為換乘地鐵對小汽車行程時間可靠性感知差異性系數.

3 實證分析

停車換乘(parkandride,P+R)被認為是緩解城市交通擁擠的有效手段，合理刻畫出行者停車換乘選擇行為對停車換乘規劃具有重要的意義.因此本節繼續以停車換乘出行模式為例，探討行程時間可靠性感知差異性對停車換乘方式分擔率的影響.

選取上海市淞虹路停車換乘場作為分析對象，研究淞虹路附近至人民廣場區域的OD出行，出行模式簡化為小汽車出行和停車換乘出行，其中小汽車出行考慮3條有效路徑.圖3給出了區域路網結構，表3及表4給出了路網中19條路段信息及小汽車出行和停車換乘出行的相關信息，部分路段的通行能力為實際通行能力折減后的數據.

表3 各路段參數信息

表4 出行路徑和方式信息

其他參數為:(1)換乘步行時間4min；(2)δ=0.8元/km，地鐵票價4元，換乘場停車費為10元；(3)α=0.8，=4 min/元，d0=10 min，φz=5 min;(4)γ由2.4調查結果獲得，地鐵運行時間方差根據上海地鐵申通公司在該區域的數據定為3 min，地鐵在該區域期望運行時間n.

根據隨機用戶均衡分配模型算法計算停車換乘及小汽車出行的分擔率，表5給出了可靠性感知差異性對停車換乘方式分擔率影響結果，其中P1和P2分別為不考慮和考慮可靠性感知差異下分配結果.

從計算結果可以得出：(1)考慮可靠性感知差異性后停車換乘方式的分擔率會下降，且下降比例較大；(2)隨著交通需求的增大，停車換乘的分擔率也相應增大；(3)隨著交通需求的增大，可靠性感知差異性的影響會減小.這是因為在出行量大的情況下停車換乘分擔率本來就很高，相比較而言這種感知差異性帶來的影響會減弱.

表5 可靠性感知差異的影響結果 %

考慮到行程時間可靠性的時間價值會對分配結果產生影響，對可靠性價值參數α 進行敏感性分析，見圖4.結果表明：α越小，即行程時間可靠性價值越小，停車換乘分擔率越低，但可靠性感知差異性對分擔率的影響程度卻越高.這可能是因為α越小，停車換乘具有的較高可靠性的吸引強度越小，停車換乘分擔率減少，因此感知差異性帶來的影響會突出.

圖3 淞虹路停車換乘點附近至人民廣場路網結構

圖4 不同可靠性價值α下停車換乘方式分擔率及其變化

從分配結果可以得出結論：行程時間可靠性感知差異性對停車換乘分擔率影響較大，在分配模型中考慮行程時間可靠性能夠更為準確描述出行者選擇行為，同時其分配結果也能夠為停車換乘設施規劃提供良好的參考價值.

4 結 束 語

本文對上海市通勤人員進行了行程時間可靠性SP調查，結果表明：通勤出行者對行程時間可靠性的關注度很高，同時對不同交通方式的可靠性需求明顯不同：地鐵高于公交，公交高于自駕；在相同可靠性水平下出行者對地鐵和自駕的感知可靠性效用存在顯著差異性；由此提出了行程時間可靠性感知差異性概念，并通過淞虹路停車換乘實證討論了可靠性感知差異性對停車換乘分擔率的影響，發現考慮可靠性感知差異性后停車換乘分擔率會降低，且隨著出行需求的增大，分擔率降低程度會有所減少，其減少幅度與行程時間可靠性的價值有關.

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Analysis of Distinct Differences in Perceived Travel Time Reliability of Combined Modes

DING Yueming TU Huizhao GAO Kun

(KeyLaboratoryofRoadandTrafficEngineeringoftheMinistryofEducation,TongjiUniversity,Shanghai201804,China)

To identify the commuters’ choice behavior, stated preference(SP) surveys in travel time reliability are carried out in Shanghai.The results show that there exists distinct differences in the demand and the perceived utility of travel time reliability among different traffic modes.Thereby,this paper introduces the concept of differences in perceived reliability of traffic modes,and establishes the generalized travel cost function incorporating the travel time reliability and the associated perceived differences.An empirical example of Park and Ride in Songhong road,Shanghai is illustrated to analyze the effect of differences in perceived reliability on the mode split of park and ride.

combined modes;travel time reliability;distinct differences in perceived reliability;park and ride

2015-02-27

*國家自然科學基金中荷國際合作項目資助(批準號：71361130013)

U491

10.3963/j.issn.2095-3844.2015.03.030

丁月明(1991- )：女，碩士生，主要研究領域為交通規劃與管理