基于出行效用的小汽车合乘可行性研究＊

毕笑天 何瑞春

（兰州交通大学交通运输学院 兰州 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辆车出行，属于汽车共享，在美国，合乘或汽车共享（ride－sharing）根据车辆类型的差异分为carpooling和vanpooling 2种类型.文中只论及前一种类型的合乘.起源于欧洲的瑞士和德国，是介于私家车和公共交通之间的交通方式.

近年来，对于居民出行选择研究也是城市交通规划管理的热点话题.刘雪岩［1］通过分析得出影响出行者进行路线选择的因素包括经济、时间及信息等多个方面，它们之间具有一定的相关性，选取这3个核心影响因素为自变量建立选择函数模型，并使用最大似然估计法计算出行者选择不同路线的概率；陈卓［2］对影响出行者出行行为的因素进行了定量分析，引入广义时间概念，将安全性、舒适度、准时性等指标引入非集计模型，获得了较优的改进模型.但上述模型并未把合乘作为独立项目进行微观分析和对照，研究者们只是宏观的对居民出行选择做出预测和建议.陈思［3］对于如何看待合乘模式，以及如何进行引导和规范展开分析.王茂福［4］通过对国内外合乘的发展及相关政策研究，提出合乘带来的效应：省油省钱，增进社会成员之间的沟通，降低交通拥堵程度，减少污染气体排放.上述研究均是在合乘实施可行的前提下对其进行宏观分析，而未对居民是否选择合乘，选择原因、合乘实施的前提条件进行定量的描述.为此文中将构建基于出行选择效用理论的函数模型，建立效用函数，通过类比选择更优的结果.综合考虑费用、时间、距离、机动车车速等指标作为参考点，利用效用差值分析合乘的出行选择条件，使得居民出行选择更加理性，对于合乘的实施更具有理论和现实意义.

1 合乘的特点以及出行者认可度分析

1.1 合乘的特点

由于居民出行选择具有时间上和空间上的限制，合乘线路必须在路线上同时满足驾驶员和乘客的出行需求.为此，合乘具备以下几点特征，见表1.

表1 合乘出行特征表

1.2 出行者认可度分析

我国最早的合乘方式起源于建国初期单位的通勤车，工业区一般距离市区较远，为了方便职工上下班，单位开设通勤车，直到现在大部分企事业单位包括高校都一直存在.通勤合乘在一定程度上缓解了公共资源短缺和道路交通压力［5］.随着时代的进步和出行需求的多样化：节假日外出旅游，长距离上班族，中小学生上学放学，由于出行需求不同，私家车、公交，以及其他交通方式已经无法满足出行者要求时，很多人自发开始合乘出行，据调查显示，居民对合乘认可度较高，见表2［6］.

表2 合乘意愿调查分析表

由表2可见，近年来在我国部分城市中，居民对合乘的认可度普遍较高，并且对合乘进一步实施有一些建设性看法.但是随着城市化进程加剧，居民对出行的选择呈现多样化，出行目的、出行需求、经济条件的不同，都会使居民做出不同的出行选择.

2 居民出行选择理论对合乘的影响

2.1 出行选择的特点

从心理学角度出发，出行选择可以认为是出行者为实现其出行目的，按照其出行的意愿所需，在外部各种出行环境约束条件下，结合自身的条件及经验，对出行的选择进行心理决策，选择一个最为满意出行方案的过程［7］.而选择包含以下几方面：（1）出行目的地的选择；（2）出行方式的选择，例如公交、合乘、私家车、地铁、自行车等；（3）出行换乘选择，当单一交通工具不能满足居民出行需求时，采用换乘方式完成出行.

2.2 居民出行是否选择合乘的影响因素

出行者在选择出行方式时，会结合自身特征综合考虑出行成本、可达性、舒适度以及出行时间等因素［8］.因此，在探究合乘可行性条件之前，要了解影响居民是否选择合乘的因素，方便下一步研究指标的选取.美国由于很早就开始鼓励合乘，因此对居民是否选择合乘的原因进行了调查分析，见表3［9］.

由表3可见，居民出行选择合乘的主要因素有：可以使用大容量车辆车道（HOV车道）、减少出行时间、节约出行成本、到达时间可靠等；而不选择合乘的原因包括时间地点限制、出行灵活性低等客观因素，还有包括乘车者个人偏好等主观因素，因而出行效用就显得很重要.

3 出行效用函数模型

通过效用函数模型的建立，可以将合乘与其他交通工具类比，分析在在何种情况下合乘效用最大，出行效率最高.

表3 居民是否选择合乘的原因分析表

3.1 效用的定义

效用（utility）一词，最初来源于微观经济学，是指消费者从消费某种商品中获得满足程度，这种满足感完全取决于消费者主观评价.消费者从中获得满足感越强，效用值越大；相反，就是负效用.消费者对于 （x1，x2）的偏好大于对于（y1，y2）偏好的充要条件是（x1，x2）的效用大于（y1，y2）的效用.即（x1，x2）＞ （y1，y2），if∪ （x1，x2）＞∪（y1，y2）.在交通领域中，出行效用是指居民对于出行方式的满意度（包括时间、费用、舒适性等），从而对出行选择做出满意度较高的决策.

3.2 非线性效用函数模型

由于出行方式的效用函数一般不是简单的线性函数，通常都是非线性的［10］，因而本文主要讨论非线性效用函数模型建立和应用.在效用函数为非线性情况下，通常采用效用差值分析交通工具的竞争性.假设2种单一的交通方式，第一种是公交，第二种是合乘，不考虑换乘和交通工具组合的前提下，2种出行方式的效用函数如下.

式中：S为出行距离；T1，T2分别为2种出行方式花费时间；C1，C2为2种方式花费的费用；λ1，λ2，λ3，θ2，θ3为待定系数；δs（μn），n＝1，2分别为2种方式水平感知系数；φs（I）为同一收入水平感知系数，为常数；λ1为系数，可令φs（I）λ1＝λ1.于是S，T，C三者之间有如下关系：

式中：v1，v2分别为交通工具速度；p1，p2为单位距离价格.由于实际生活中不同的交通方式，其出行距离不一定相同，这里为了方便研究，现假设S1＝S2＝S，那么效用差值与参数之间关系如下.

则Q1－Q2＝MS＋N，所以Q1－Q2的符号取决于M，N大小，共有4种组合情况，见图1.

图1 效用－距离函数变化图像

由图1可知，当S小于某一值时，合乘效用大于公交效用，当S大于某一值时，公交效用值大于合乘，这就说明临界值的取值范围对于出行者的决策有着重要影响.接下来将通过算例来分析出行距离对出行者决策影响.

4 算例分析

假设A市居民出行方式公共参数取值与特性参数取值见表4～5［11］.

表4 公共参数取值表

表5 乘车方式特性参数取值表

设定出行距离范围从3～33km，采用上述方法进行分析，分别计算不同距离条件下公交和合乘的效用值，并计算效用差值，结果用效用差值散点图表示，见图2.

图2 效用差值散点图

由图2可知，Q1－Q2反映了公交与合乘效用差值比较；当出行距离不超过18km时，Q1－Q2＜0，公交效用低于合乘效用；当出行距离大于21 km时，Q1－Q2＞0，公交占有优势，并且随着距离增长，公交优势更加明显；当距离在18～21km时，属于过渡时期.当然由于各地差异，机动车车速与各种交通工具票价都有不同，所以临界值也不一样，应该具体情况具体分析.

5 结束语

文中基于出行效用理论，通过效用函数模型建立，类比分析了合乘的可行性条件，通过算例分析看出利用效用差值可以分析交通方式竞争情况.文中仅仅讨论了公交车与合乘的效用差值，如果再引入出租车、地铁等，组合情况又会出现很多种.此外效用也不是恒定不变的，提高公交票价、提高燃油费、停车费都会影响出行效用.由于近年来合乘已逐渐成为社会热点话题，很多专家学者为此展开研究，因而制定相应的政策法规有利于合乘的实施，也有助于解决城市交通问题.

［1］刘雪岩.出行路线选择行为研究［D］.北京：对外经济贸易大学，2006.

［2］陈 卓.城市居民对外出行方式选择研究［D］.成都：西南交通大学，2007.

［3］陈 思.私家车合乘引导与规制研究［D］.长沙：中南大学，2013.

［4］王茂福.拼车的效应及其发展［J］.中国软科学，2010（11）：54－56.

［5］王 超.邻里合乘的社区拼车实践［J］.城市交通，2011（4）：10－12.

［6］张 馨，陆玉梅.常州市居民交通出行调查及低碳出行策略［J］.商业经济，2014（4）：56－58.

［7］张 薇，何瑞春.基于前景理论的居民出行方式选择［J］.计算机应用，2014，34（3）：749－753.

［8］夏汇民.北京市居民出行时间小样本调查分析［J］.交通运输系统工程与信息，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］刘 辉.城市客运枢纽组合交通方式的出行特征及其效用分析［D］.上海：同济大学，2010.

［11］晏克非.交通需求管理理论与方法［M］.上海：同济大学出版社，2012.