通勤出行公交候车时间的服务等级划分和度量0

吕慎，陶流洋，莫一魁

（深圳大学土木工程学院，广东，深圳518060）

通勤出行公交候车时间的服务等级划分和度量0

吕慎*，陶流洋，莫一魁

（深圳大学土木工程学院，广东，深圳518060）

候车时间是决定通勤出行中公交系统吸引力的关键因素之一，合理的划分通勤出行公交候车时间服务等级有助于提高公交服务质量.通过乘客访谈，掌握乘客候车过程中的心理变化历程，按照乘客心理变化特征将其分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ等四个服务等级，构建隶属度函数，并基于隶属度最大原则划分每一等级的候车时间区间；通过SP调查，应用非集计理论建立不同候车服务等级下候车时间价值模型，基于乘客的支付意愿，利用候车时间价值度量乘客感知候车时间，研究在不同服务等级下乘客感知候车时间的差异及随收入和候车服务等级的变化规律.结果表明，Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ级服务水平乘客感知候车时间比Ⅰ级服务水平分别增加50%、近300%和540%；且在Ⅰ级和Ⅳ级服务水平下不同收入群体感知候车时间差异不明显；但Ⅱ级和Ⅲ级正好相反.从而为制定面向乘客的候车时间服务质量标准和优化运营调度方案、提高公交系统的吸引力提供科学依据.

城市交通；服务等级；非集计模型；公交候车时间；候车时间价值；通勤出行

1 引言

候车是公交出行方式的重要环节.长期以来，候车时间过长是阻碍出行者在通勤时选择公交方式出行的重要因素之一.当前，公交服务质量评估一直是国内外研究重点.杨晓光[1]从乘客感知的角度建立公交运行服务质量评价指标体系；安健等[2]从乘客感知角度对公交服务质量进行评估和可靠性测度.美国交通运输研究委员会[3]（Transportation Research Board）建立了公共交通服务质量评估指标和标准.从当前的研究来看，公交服务质量的评估开始从面向公交企业转向注重乘客的感知，且认为乘客对候车时间的敏感性大于乘客对乘车时间的敏感性，即乘客候车时间往往被视为“额外”的成本，容易被乘客“感知”夸大，但如何被“夸大”和被“夸大”了多少，以及公交系统提供的服务中候车时间应该控制在多长的时间才具有吸引力和竞争力等问题还缺乏研究.

20世纪50、60年代开始，国外开始应用非集计理论研究出行时间价值，Quarly[4]分别研究了步行时间、等待时间和车内时间的时间价值.符韦苇[5]等应用MNL模型研究了北京市公共交通出行的时间价值，陈旭梅[6]引入“出行者收入”分工作、娱乐两种目的研究不同换乘情况下的出行时间价值.效用理论和支付意愿理论为度量出行时间价值提供了有效的方法，但研究成果主要集中于分方式、分目的的出行时间价值或者车内出行时间价值与车外（步行、候车）出行时间价值的差异.而对于候车时间的增加，可能引起乘客产生焦急情绪，导致乘客主观感知候车时间或者效用损失的增加，进而影响乘客出行方式选择行为，还待于进一步的研究.

本文以乘客感知为视角，研究通勤出行乘客候车过程中由于候车时长的不同导致乘客感知候车时间的差异，提出通勤出行公交候车时间服务等级划分和度量的方法，以揭示公交运营服务水平与乘客感知候车时间或效用损失间的关系，为真正提高公交服务水平和制定面向乘客的公交服务质量标准提供科学的依据.

2 通勤出行候车时间服务等级划分

2.1 分级的依据

乘客在通勤出行候车过程中，不同候车时长下乘客对时间的感知、情绪和心理的变化是不同的.当候车时间超过乘客的期望值时，乘客感知的候车时间比实际候车时间要长，乘客会产生烦躁情绪，美国哲学家、心理学家JamesW illiam曾经说过“烦躁产生于对时间流逝本身的关注”.因此，本文选择乘客在候车过程中情绪和心理的变化特征作为候车时间服务等级划分的依据.

通过在通勤过程中与多个公交乘客的访谈，记录其情绪、心理变化特征，掌握乘客候车过程中的情绪和心理的变化历程：乘客在候车过程中一般会经历“心情平静、毫无焦急感”、过一段时间后“稍有焦急感、但还想继续等车”，然后会感到“非常焦急、烦躁，想换其他交通方式”，而再等一段时间会感到“绝望，决定不坐公交车”.基于上述的心理和情绪的变化历程，本文将候车时间分为四个等级，具体如表2所示.按照上述分级标准，2014年1月7～9日在高峰时段（7:30–9:00）开展了通勤出行候车时间分级调查，共调查问卷820份，其中有效问卷797份，结果如表1所示.易知，公众较认可的Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级、Ⅳ级服务水平候车时间分别不超过20m in、30m in、50m in和60m in.

2.2 建立隶属度函数

由于候车时乘客心理变化没有明确的分界线，而确定性模型只能描述“非此即彼”的精确现象，而不能表达“亦此亦彼”的模糊现象.因此，本文利用模糊数学中隶属度函数来确定公交候车时间每个服务等级所对应的候车时间区间.

隶属度函数是刻画某一事务或现象属于某一类别的程度，而不是简单的区分“属于”或“不属于”.设i∈{Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ}，Ui（T）来表征候车时间T属于某一服务等级i的程度，Ui（T）∈[0,1].美国交通运输委员会[8]认为，若公交车平均车头时距大于60m in，服务对所有乘客失去吸引力，即意味着单个乘客最大可能候车时间超过60m in，此时公交系统不再有吸引力.因此，隶属度函数中候车时间T的取值范围为[) 0,60.基于专家调查的统计试验法并结合表1调查结果，建立隶属度函数如下：

表1 各服务等级候车时间累计频数表Table 1 Cumulative frequency ofwaiting time for each service level

式中UⅠ(T)、UⅡ(T)、UⅢ(T)和UⅣ(T)分别为公交乘客候车时间服务等级Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ的隶属度函数，比如公交乘客候车时间为25m in，属于候车时间服务等级Ⅰ的隶属度函数为0，属于Ⅱ为0.25，属于Ⅲ为0.833，属于Ⅳ为0.167，按照最大隶属度原则，25m in的候车时间属于服务等级Ⅲ.图1为候车时间服务等级的隶属度函数图.

图1 候车时间服务等级隶属度函数图Fig.1 Membership grade function for service levelofwaiting time

2.3确定每一服务等级候车时间区间

基于上述隶属度函数图1和最大隶属度原则，取相邻两个服务等级隶属度函数的相交点取值作为相邻服务等级的候车时间区间的分界点，从而确定每个服务等级对应的候车时间区间，如表2所示.

表2 候车时间服务等级划分表Table 2 Service levelofwaiting time

3 通勤出行候车时间的度量

3.1 SP调查设计

通勤出行乘客感知候车时间的影响因素包括出行距离（时间）及出行者的社会经济属性（收入）等.若将上述因素都纳入偏好调查（Stated Preference）问卷，情境设计过于复杂，内容过于庞大，难以开展调查.因此，本文选取平均出行距离的通勤出行为对象，以深圳市为例，2013年公交平均出行距离约为8 km，按照早晚高峰时段公交平均运营速度约为18 km/h[7]，乘客在车上的时间大约为30m in.

本次SP调查的目的为测试不同收入群体在不同候车服务等级条件下的支付意愿的大小.基于上述目的，SP调查问卷包括两大内容：①调查者的社会经济属性，主要是收入状况，②偏好调查内容，调查的两个选择肢分别为基准公交和新公交，按照深圳市当前公交服务状况，取基准公交步行时间8m in、车上时间30m in和票价4元，基准公交候车时间分别处于候车时间服务等级Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ四个等级，具体对应于5m in、10m in、25m in和45m in.新公交的步行时间和车上时间与基准公交相同，设计新公交的票价和候车时间，以度量乘客在不同候车时间服务等级下，为改变候车时间的愿意支付费用.以基准公交候车时间处于Ⅰ级，即5m in为例，通过情境组合设计新公交的候车时间和票价如表3所示.

表3 服务等级为Ⅰ级SP调查情境组合设计表Table 3 The situation combination designing as the service levelⅠ

项目组于2014年1月12～20日开展SP调查，调查时段为早高峰时段7:30–9:00，地点为深圳市主要的公交枢纽站点和干线公交线路上的随车调查，对象为通勤出行公交乘客，共调查631份问卷，其中有效问卷576份.

3.2 不同服务等级候车时间价值模型

以式（5）为效用函数建立Binary Logit模型，由于基准公交和新公交的步行时间和车上时间都相同，由此，易推出候车时间价值模型如式（6）所示.

式中i为1和2，1表示基准公交，2表示新公交；Ui为公交效用；Ci为公交票价；Tpi为公交步行时间；Twi为公交候车时间；Tbi为公交车上时间；Bi常数项，假设基准公交B1=0，B2为新公交相对与基准公交的效用；β,γp,γw,γb为待标定的系数.

式中P1、P2分别为乘客选择基准公交、新公交的概率；ΔC=C2-C1；ΔTw=Tw2-Tw1.

由于不同收入的人对候车时间的感知或者是候车时效用损失有很大的差异，因此在候车时间价值模型中引入收入变量.当前收入变量引入Logit模型的方式有两种[6]，一种是多项式形式，如式（7），一种是对数形式，如式（8）.

式中I为出行者月平均收入，元/月；μ，δ为待标定的系数.

将式（7）或式（8）代入式（6），得到多项式形式候车时间价值模型式（9）和对数形式候车时间价值模型式（10）.

利用576份SP调查有效问卷对上述两模型进行标定，并进行复相关系数和回归方程的显著性检验，结果如表4所示.表明对数形式优于多项式形式，因此采用收入变量为对数形式的候车时间价值模型.

表4 多项式和对数形式模型标定结果检验表Table 4 Polynom ialand logarithm icmodelcalibration results test

Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ服务等级候车时间价值模型如式（11）～式（14）所示.

3.3 不同服务等级下乘客感知候车时间的差异

基于乘客的支付意愿，利用候车时间价值度量乘客感知候车时间.乘客的候车时间价值为

式中VOT为候车时间价值.

利用式（11）～式（14）确定不同候车时间服务等级下不同收入群体候车时间价值，如表5所示.

本次抽样调查样本不同收入的群体所占的百分比分别为：(0,3 000)元11.8%；[3 000,5 000)元41.8%；[5 000,8 000)元36.1%；[8 000,12 000)元6.8%；[12 000,20 000)元3.2%和≥20 000元0.4%.将表5中候车时间价值乘以不同收入群体所占的比例，即得出不同候车服务等级条件下的通勤出行候车时间价值.

表5 不同候车服务等级下不同收入群体候车时间价值表Table 5 Waiting time value of various income groups in the differentialservice levels（元/h）

深圳市平均距离为8 km的通勤出行，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ服务等级的候车时间价值分别为3.5、5.3、13.6、22.9元/h.由此可见：在候车时间处于Ⅰ级时，出行者愿意用3.5元换取1 h候车时间的节约，而在Ⅳ级时，出行者甚至愿意用22.9元换取1 h候车时间的节约.换言之，若假定Ⅰ级服务水平（0～6m in）的候车时间为乘客感知单位候车时间；Ⅱ级（6～14m in）时，Ⅲ级（14～35m in）时，Ⅳ级（＞35m in）时乘客等1m in感知的候车时间分别相当于在Ⅰ级时候车1.5m in，3.9m in和6.4m in.这一现象表明：随着候车服务水平的下降，乘客感知到的候车时间明显增加，并且增速在加大，Ⅱ级服务水平感知候车时间比Ⅰ级服务水平时增加50%，而Ⅲ级比Ⅰ级增加近300%，Ⅳ级比Ⅰ级增加540%.

4 通勤出行候车时间价值的变化规律

4.1 候车服务等级与候车时间价值间的关系

图2显示：

①随着候车服务水平下降，候车时间价值增大，表明候车时间越长，乘客为摆脱这种状况的意愿越强烈，愿意支付的费用也越大.

②不同收入的群体，候车时间价值随服务水平下降增加的斜率不同，以12 000元/月为分界线，12 000元/月以下的所有群体，候车时间价值随服务水平下降增加的幅度较缓，而12 000元/月以上的群体，其增加的幅度大于前者，尤其是20 000元/月的收入群体，当候车时间服务水平由Ⅰ下降为Ⅱ时，其候车时间价值剧增，表明收入越高的群体对于服务水平的下降非常敏感，为避免候车时间的增加，愿意支付更多的费用.

图2 候车服务等级与候车时间价值关系图Fig.2 Relationshipsbetween thewaiting time value and waiting service levels

4.2 收入水平与候车时间价值间的关系

图3表示在同一候车服务等级，随收入的增大候车时间价值增大，但增大的斜率有差异.

①在Ⅰ级和Ⅳ级，不同收入群体之间的候车时间价值差异不明显.主要原因在于：Ⅰ级服务水平下，乘客普遍没有焦急感，支付意愿差异不大；Ⅳ级服务水平时，乘客普遍感到烦躁和焦急，达到心理的极限，普遍愿意支付更多的费用来换取候车时间的节约，所有候车时间价值的差异较小.

图3 收入水平与候车时间价值关系图Fig.3 Relationshipsbetween thewaiting time valueand incomes

②在Ⅱ级和Ⅲ级，不同收入群体候车时间价值差异较显著.

5 研究结论

候车时间是决定通勤出行者选择出行方式的关键因素，如何制定公交候车时间服务标准，提高公交的吸引力是长期以来的难题.本文站在乘客的视角，针对通勤出行的平均出行距离提出了一套公交候车时间服务等级划分和度量的方法.按照乘客在候车过程中心理变化特征为服务等级划分依据，将通勤出行候车时间分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四个服务等级，各个等级的候车时间范围分别为[0,6]、(6,14]、(14,35]和(35,60)m in.并基于乘客的支付意愿利用候车时间价值度量乘客感知候车时间，研究在不同服务等级下乘客感知候车时间的差异和随收入和候车服务等级的变化规律.后续在细化调查方案的基础上，可以针对不同出行距离分别建立候车时间服务等级划分和度量体系，从而为提高公交系统的服务水平提供科学的依据.

[1]杨晓光，安健，刘好德，等.公交运行服务质量评价指标体系探讨[J].交通运输系统工程与信息,2010,10 (4):13-21.[YANG X G,AN J,LIU H D,et al. Evaluation architecture discussion of route-level transit service quality[J].Journal of Transportation Systems Engineering and Information Technology,2010,10(4): 13-21.][2]安健，杨晓光，刘好德，等.基于乘客感知的公交服务可靠性测度模型[J].系统仿真学报,2012,24(5): 1092-1097.[AN J,YANG X G,LIU H D,etal.Models to measure transit service reliability from passengers’perception[J].Journal of System Simulation,2012,24 (5):1092-1097.]

[3]美国交通运输研究委员会.公共交通通行能力和服务质量手册[M].北京:中国建筑工业出版社,2010. [Transportation Research Board.Transit capacity and quality of service manual[M].Beijing:China Building Industry Press,2010].

[4]Quarmby D A.Choice of travelmode for the journey to work[J].Transportation Economics Policy,1967(1):64-78.

[5]符韦苇,靳文舟,林福成.基于MNL模型的城市公共交通出行时间价值估计[J].交通运输系统工程与信息,2010,10(2):148-152.[FUWW,JINW Z,LIN FC. Calculation of time value for urban public travel with MNL model[J].Journal of Transportation Systems Engineering and Information Technology,2010,10(2): 148-152.]

[6]陈旭梅,刘巧仙,杜光.基于SP调查的城市公共交通出行时间价值估计[J].交通运输系统工程与信息, 2011,11(4):77-84.[CHEN X M,LIU Q X,DU G. Estimation of travel time value for urban public transport passengers based on SP survey[J].Journal of Transportation Systems Engineering and Information Technology,2011,11(4):77-84.]

[7]交通年报编委会.深圳市交通发展年度报告[R].深圳：深圳市城市交通规划设计研究中心有限公司, 2012.[Annual Report Editorial Committee.Shenzhen transport annual report[R].Shenzhen:Shenzhen Urban Transportation Planning Center COLID,2012.]

Levelof Service C lassification and Quantification for Bus Waiting Time on Commuting Trip

LV Shen,TAO Liu-yang,MOYi-kui

（Civil Engineer College,Shenzhen University,Shenzhen 518060,Guangdong,China）

It is one of vitally important factors thatwaiting time can directly impacton the attraction of bus systems for commuting trip.Rational division of the waiting time service level is helpful to improve performance service quality of bus systems.By passenger interview,psychological change processwaiting for the bus is obtained.Based on the passenger psychological characteristics,the passengerwaiting time is divided into four levels of service,such asⅠ、Ⅱ、ⅢandⅣ.The interval between each level of service is determ ined by developingmembership grade and according to themaximum principal ofmembership grade. Based on the stated preference survey,waiting time value models for each level of service are put up applying the disaggregate theory and passenger perceived waiting time is quantified with waiting time value according to passenger paying intention in order to discover the differences of the passenger perceived waiting time on the each level of service and variational regularities with income and the level of service. Results indicate thatnotonly the perceived waiting time on the levelof serviceⅡ,ⅢandⅣis respectively 50%,near 300%and 540%up compared with level of serviceⅠ,but also on the level of serviceⅠandⅣthe perceived waiting time by the various income communities is little differentiated,buton the contrary on the level of serviceⅡandⅢ.Itmay provide important scientific supportwithmaking performance service quality standards for passenger,optimizing operation dispatching scheme and promoting the attraction of bus systems.

urban traffic;level of service;disaggregatemodel;buswaiting time;value of waiting time；commuting trip

1009-6744（2015）03-0190-06

U121

A

2014-12-22

2015-05-04录用日期：2015-05-11

国家自然科学基金项目（51208307，51208308）.

吕慎（1976-），女，安徽人，副教授.＊通信作者：lvshen@szu.edu.cn