组合出行行程时间可靠性感知差异性分析*

丁月明 涂辉招 高 坤

(同济大学道路与交通工程教育部重点实验室 上海 201804)

组合出行行程时间可靠性感知差异性分析*

丁月明 涂辉招 高 坤

(同济大学道路与交通工程教育部重点实验室 上海 201804)

针对上海市通勤出行者开展了组合出行行程时间可靠性SP调查.结果显示,出行者对不同交通方式的可靠性需求及感知效用水平存在显著差异，由此提出了行程时间可靠性感知差异性概念，并建立了考虑行程时间可靠性感知差异的组合出行费用函数；通过上海市淞虹路停车换乘实证分析，表明可靠性感知差异性直接影响了停车换乘的分担率.

组合出行；行程时间可靠性；感知差异性；停车换乘

0 引 言

随着城市化进程的加快和交通基础设施的日益完善，居民的出行距离逐步增长，城市交通体系也由单模式向多模式进行转变.多模式交通体系不仅包括了各种单一交通出行方式，如私家车、公交车、地铁等，也包括了其组合出行模式，即在一次出行中需要换乘一种或多种交通工具.把握出行者交通方式选择行为规律，对城市交通规划管理和布局具有重要的意义.文献[1-2]研究表明，行程时间可靠性是影响出行者交通方式选择的重要因素.国内外学者对行程时间可靠性已开展了大量的研究，Liu等[3]以行程时间、可靠性、出行费用作为路径广义费用，建立了混合Logit模型；Li等[4]提出了考虑行程时间可靠性的拓展期望效用理论，研究了出行者在时间不确定情况下基于效用最大化的行为选择； 陈建林等[5]考虑出行者对可靠性的风险偏好，建立了基于行程时间可靠性的多类用户交通分配模型；赵丽元等[6]基于可靠性概率分布提出了预支行程时间概念，将预支行程时间与期望时间作为广义费用建立分配模型.

目前行程时间可靠性研究以面向单一交通方式为主，没有刻画在组合出行中出行者对不同交通方式行程时间可靠度的风险偏好和感知差异性.文献[7]表明出行者往往会高估公交候车的时间，这就意味着出行者对公交出行的不可靠性比对小汽车要更敏感，相同可靠性水平可能带来的感知效用是不一样的.因此有必要研究这种差异性，探讨其对出行者选择行为的影响，为多模式交通规划提供良好的理论基础.

本文拟分析行程时间可靠性感知差异,通过对通勤人员行程时间可靠性SP调查确定出行者对3种常见交通方式(私家车、公交车、地铁)的可靠性需求差异和满意度水平差异，以此为基础提出可靠性感知差异性概念，建立考虑行程时间可靠性感知差异的组合出行费用函数，最后以停车换乘出行模式为例初步探讨可靠性感知差异性对交通分配的影响.

1 行程时间可靠性SP调查

考虑通勤出行中常见3种交通方式即公交、小汽车、地铁，调查出行者对3种交通方式的可靠性需求及满意度水平，探讨出行者对不同交通方式行程时间可靠性的感知差异性.

调查中采用了延误时间作为行程时间可靠性的量化指标，延误时间定义为实际行程时间与期望时间的差值，延误时间越大，出行可靠性越低.

1.1 调查基本信息

本调查面向通勤人员，于2014年5月在曹杨路、江苏路、静安寺、淞虹路4处地铁站开展了问卷调查，共发放329份问卷，获得298份有效问卷.调查对象组成见表1.

表1 调查对象组成

1.2 可靠性关注程度调查

在可靠性关注程度调查结果中，有64%的出行者表示通勤出行时更关注行程时间可靠性，19%的人同等关注出行时间和时间可靠性，说明了对大多数通勤出行者来说，行程时间可靠性是影响其出行选择的重要因素.事实上，文献[8]指出大多数通勤出行者属于风险规避型，因此他们在选择出行方式和出行路径时偏向于可靠性较高的方式或路径.

1.3 可靠性需求差异特性调查

文献[9]指出出行方式或路径的可靠性越来越受到出行者的关注，可靠性越高越能满足出行者的需求，然而实际这种高质量的可靠性不一定能得到保障，出于对舒适度、费用及自身偏好等考虑，出行者对不同交通方式有相异的最低可靠性需求.为探讨这种可靠性需求差异程度，本调查以可接受最大延误时间来反映出行者的最低可靠性要求，分别调查了出行者对地铁、小汽车、公交车的可接受最大延误时间.考虑到上海平均通勤出行时间为45 min，在调查中设定出行期望时间为45 min.

图1 可接受最大延误时间分布图

图1中地铁可接受最大延误时间分布与自驾和公交车明显不同.对于地铁出行，大多数出行者能接受的最大延误时间为10 min以内，且随着延误时间的增大，可接受的人群比例迅速下降；而自驾和公交普遍能接受的最大延误时间都在15～20 min.

自驾和公交车的分布曲线较为相近，为检验两组数据间的差异性，本文利用SPSS软件进行了配对均值检验.表2结果中，3组检验的显著性水平均小于0.01，说明出行者对3种交通方式的最低可靠性需求是显著差异的，其中对地铁的可靠性需求明显高于自驾和公交，而公交的可靠性需求又显著高于小汽车的.

1.4 可靠性满意度差异特性调查

由于对可靠性需求存在差异，即使在相同可靠性水平下出行者对各交通方式的满意度也是不一样的.为定量描述这种满意度差异特性，后续还进行了出行者在不同可靠性水平下的满意度调查，以地铁和自驾两种交通方式为例分析.

问卷中设置了5个可靠性水平，并提供了5种满意度，分别是“非常满意”“满意”“一般”“不满意”“非常不满意”，设定水平值1为满意度最高，则5个满意度水平分别对应为0.9～1,0.7～0.9,0.6～0.7,0.3～0.6,0～0.3，因此得到了图2中满意度随行程时间可靠性水平的变化趋势图.

由图2中可见，在相同延误时间下地铁与自驾的满意度存在明显差异.如在同样的10 min延误中，自驾的满意度达到84%，但地铁的满意度仅有65%.随着延误时间的增大，这种满意度差异性也逐渐增大；当延误时间超过两者可接受最大延误时间即最低可靠性需求时，这种差异性会减小，此时两者满意度都很低.

2 可靠性感知差异特性

2.1 可靠性感知差异性定义

可靠性感知差异性是指在相同行程时间可靠性下，出行者对不同交通方式存在差异性对待，或称为效用感知差异.

根据行程时间可靠性SP调查结果，出行者对地铁和小汽车出行方式的可靠性效用存在明显的感知差异.因此，在组合出行模式中有必要区分不同交通方式的行程时间可靠性，从而更好地描述出行者选择行为.

表2 3种交通方式可接受最大延误时间均值检验

图2 满意度与行程时间可靠性关系曲线

2.2 考虑行程时间可靠性感知差异的组合出行费用函数

考虑行程时间可靠性感知差异性，并以感知差异性系数来衡量不同交通方式间可靠性感知效用差异程度，建立基于行程时间可靠性的组合出行费用函数.假定费用函数由期望时间、行程时间可靠性、货币费用3部分组成，则组合出行费用函数可表达为.

(1)

(2)

式中：E(t)为期望时间；R为组合出行行程时间可靠性；R1和R2分别为组合出行中2种交通方式的行程时间可靠性(包括候车时间的可靠性)，若有3种交通方式则以R3表示，以此类推;M为货币费用，以时间费用作为计算标准，α和β分别为行程时间可靠性费用-时间和货币费用-时间折算系数；γ是可靠性感知差异性系数，当不考虑差异性时为1，系数越大，说明出行者对组合出行中两种或多种交通方式行程时间可靠性的感知效用相差越大，可由调查确定其值.

在超网络条件下的路网中，一条路径的费用包括行驶弧、换乘弧、上网弧和下网弧的费用.为了方便叙述，分别用a,b,c,d表示4个弧段.

以停车换乘出行模式为例，给出其各弧段费用函数的表达式.其中用行程时间方差来反映路段与路径的行程时间可靠性大小，方差越小说明行程时间波动越小，可靠性越大.

1) 行驶弧费用

小汽车的行驶弧费用为.

通常用BPR函数计算路段行程时间

(3)

则根据式(3)和期望方差公式可得到小汽车行驶弧上期望行程时间和行程时间可靠性.

(4)

(5)

小汽车行驶弧上货币费用为

(6)

地铁的行驶弧费用为

(7)

(8)

(9)

2) 换乘弧费用 换乘弧段的换乘时间主要分为以下3部分.

寻找停车泊位时间：文献[1]给出搜索泊位时间的期望值dj为

(10)

式中：d0为自由流状态下的停车时间，vj为停车数，Cj为停车容量.由于停车换乘站点通常提供足够数量的停车泊位，换乘者停车方便，寻找泊位时间比较稳定，因此本文假设寻找停车泊位时间方差为0.

换乘站点步行时间：

tk=lb/vb

(11)

式中：lb为换乘步行距离；vb为步行速度.换乘通道人群步行时间相对固定，波动较小，故设其步行时间方差为0.

等候地铁时间：假设第z条地铁线路的发车时间间隔是φz，到达地铁站z的乘客遵从参数为θz的泊松流，在[0,φz]时间段内到达地铁站的乘客等待时间总和为S(φz),根据文献[13]中的研究，可用下式计算等待时间的期望值及其方差：

单个出行者的平均等待时间期望值为

(12)

在某时段内到达车站的出行者等待时间方差为

(13)

最后不考虑3个部分之间的相关性，则换乘弧段期望行程时间及行程时间可靠性为

(14)

(15)

换乘弧段的货币费用为

(16)

3) 上网弧费用 停车换乘上网弧费用为0.

4) 下网弧费用

(17)

式中：ld为出地铁站到目的地的步行距离；vd为步行速度

因此，停车换乘各部分费用为：

(18)

(19)

(20)

式中：γ为换乘地铁对小汽车行程时间可靠性感知差异性系数.

3 实证分析

停车换乘(parkandride,P+R)被认为是缓解城市交通拥挤的有效手段，合理刻画出行者停车换乘选择行为对停车换乘规划具有重要的意义.因此本节继续以停车换乘出行模式为例，探讨行程时间可靠性感知差异性对停车换乘方式分担率的影响.

选取上海市淞虹路停车换乘场作为分析对象，研究淞虹路附近至人民广场区域的OD出行，出行模式简化为小汽车出行和停车换乘出行，其中小汽车出行考虑3条有效路径.图3给出了区域路网结构，表3及表4给出了路网中19条路段信息及小汽车出行和停车换乘出行的相关信息，部分路段的通行能力为实际通行能力折减后的数据.

表3 各路段参数信息

表4 出行路径和方式信息

其他参数为:(1)换乘步行时间4min；(2)δ=0.8元/km，地铁票价4元，换乘场停车费为10元；(3)α=0.8，=4 min/元，d0=10 min，φz=5 min;(4)γ由2.4调查结果获得，地铁运行时间方差根据上海地铁申通公司在该区域的数据定为3 min，地铁在该区域期望运行时间n.

根据随机用户均衡分配模型算法计算停车换乘及小汽车出行的分担率，表5给出了可靠性感知差异性对停车换乘方式分担率影响结果，其中P1和P2分别为不考虑和考虑可靠性感知差异下分配结果.

从计算结果可以得出：(1)考虑可靠性感知差异性后停车换乘方式的分担率会下降，且下降比例较大；(2)随着交通需求的增大，停车换乘的分担率也相应增大；(3)随着交通需求的增大，可靠性感知差异性的影响会减小.这是因为在出行量大的情况下停车换乘分担率本来就很高，相比较而言这种感知差异性带来的影响会减弱.

表5 可靠性感知差异的影响结果 %

考虑到行程时间可靠性的时间价值会对分配结果产生影响，对可靠性价值参数α 进行敏感性分析，见图4.结果表明：α越小，即行程时间可靠性价值越小，停车换乘分担率越低，但可靠性感知差异性对分担率的影响程度却越高.这可能是因为α越小，停车换乘具有的较高可靠性的吸引强度越小，停车换乘分担率减少，因此感知差异性带来的影响会突出.

图3 淞虹路停车换乘点附近至人民广场路网结构

图4 不同可靠性价值α下停车换乘方式分担率及其变化

从分配结果可以得出结论：行程时间可靠性感知差异性对停车换乘分担率影响较大，在分配模型中考虑行程时间可靠性能够更为准确描述出行者选择行为，同时其分配结果也能够为停车换乘设施规划提供良好的参考价值.

4 结 束 语

本文对上海市通勤人员进行了行程时间可靠性SP调查，结果表明：通勤出行者对行程时间可靠性的关注度很高，同时对不同交通方式的可靠性需求明显不同：地铁高于公交，公交高于自驾；在相同可靠性水平下出行者对地铁和自驾的感知可靠性效用存在显著差异性；由此提出了行程时间可靠性感知差异性概念，并通过淞虹路停车换乘实证讨论了可靠性感知差异性对停车换乘分担率的影响，发现考虑可靠性感知差异性后停车换乘分担率会降低，且随着出行需求的增大，分担率降低程度会有所减少，其减少幅度与行程时间可靠性的价值有关.

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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

*国家自然科学基金中荷国际合作项目资助(批准号：71361130013)

U491

10.3963/j.issn.2095-3844.2015.03.030

丁月明(1991- )：女，硕士生，主要研究领域为交通规划与管理