朱順應(yīng) 汪 攀 肖文彬 王 紅 趙笑月

(武漢理工大學(xué)交通學(xué)院 武漢 430063)

0 引 言

城市居民一般基于工作地點(diǎn)、商場、學(xué)校、娛樂、休閑、醫(yī)療等場所的可達(dá)性選擇家的住址.一旦確定了家的位置，主要活動(dòng)一般圍繞著家的位置進(jìn)行.很多人家的集聚形成居住區(qū)，城市服務(wù)設(shè)施反過來圍繞著居住區(qū)而建設(shè).城市服務(wù)設(shè)施對于居民來說，就是各種服務(wù)中心.這些中心的空間布局決定了居民的出行時(shí)耗.

居民出行決策一般包括目的地、交通方式、出行時(shí)間、出行路線選擇.居民在特定時(shí)間、特定時(shí)長和特定地點(diǎn)，為完成某種目的需要，就產(chǎn)生了空間位移，從而發(fā)生了出行，因此居民的出行約束特征至少包括時(shí)間分布、空間分布和時(shí)耗三個(gè)方面.而現(xiàn)有的交通規(guī)劃政策制定的過程中主要考慮了出行的空間分布，在時(shí)間分布、時(shí)耗閾值方面的考慮有欠缺[1].時(shí)間地理學(xué)以提升居民的生活幸福感為目標(biāo)，強(qiáng)調(diào)時(shí)間與空間的結(jié)合，為研究城市規(guī)劃中的個(gè)體的、日常的時(shí)間利用提供了新的解決思路[2].時(shí)間經(jīng)濟(jì)學(xué)揭示了每個(gè)人每天的時(shí)間是固定的，必須正確地分配自己的時(shí)間，才能以適當(dāng)?shù)谋壤@得知識，或滿足其他活動(dòng)所提出的各種要求[3].因此對居民出行時(shí)間的研究具有重要的意義.Kurauchi1等[4]建立一個(gè)模型來預(yù)測出行時(shí)間，并基于實(shí)時(shí)信息預(yù)估最佳出行時(shí)刻，計(jì)算出行成本，提高了出行時(shí)間可靠性的效益.Zhao等[5]應(yīng)用效用最大化原理，提出了居民出行時(shí)間價(jià)值模型，計(jì)算眾多影響因素下的居民出行時(shí)間成本，Tong等[6-7]通過小樣本居民出行調(diào)查，采用工資法估算出了居民出行時(shí)間成本.吳子嘯等[8]通過對比分析不同年份居民出行的時(shí)耗，發(fā)現(xiàn)城市居民每一天的平均出行時(shí)耗具有一定的穩(wěn)定性，并闡述了穩(wěn)定性的形成機(jī)理.蔡軍等[9]對出行時(shí)耗預(yù)算的形成機(jī)理進(jìn)行了解析，并指出應(yīng)結(jié)合中國城市居民的出行時(shí)耗預(yù)算，為其適宜的交通模式規(guī)劃路網(wǎng)和城市用地布局.由于體力、心理、生活、就業(yè)等方面的原因，城市居民對一次出行的時(shí)間的容忍有一定的限度，實(shí)踐證明不同城市規(guī)模，不同出行目的、出行方式下居民能忍受的最大單次出行時(shí)耗存在差異，單次出行時(shí)間若超過接受的最大出行時(shí)耗，就會(huì)對交通系統(tǒng)、該次出行產(chǎn)生不滿意[10].出行時(shí)耗估計(jì)是許多智能交通系統(tǒng)應(yīng)用和交通管理功能的基礎(chǔ)[11].居民出行調(diào)查是指對居民一天內(nèi)詳細(xì)出行情況的調(diào)查[12]，展開居民出行調(diào)查，掌握居民出行的時(shí)耗特性，可以為城市規(guī)劃、交通規(guī)劃方案的制定提供依據(jù)，并且對城市綜合交通規(guī)劃與管理起到重要作用.

綜上，現(xiàn)階段國內(nèi)外學(xué)者對居民出行時(shí)耗的研究限于總體單日出行平均時(shí)耗和出行時(shí)間成本、預(yù)算、預(yù)測，缺乏單次平均出行時(shí)耗與居民主觀感知的關(guān)系研究.在以人為本的現(xiàn)代社會(huì)，考慮居民主觀感知的城市規(guī)劃、交通規(guī)劃有利于提高居民的幸福感.本文從基于家的單目的出行角度，基于居民出行時(shí)耗和時(shí)耗滿意度關(guān)系，使用3種方法探究不同類別居民單次出行滿意的平均時(shí)耗.

1 數(shù)據(jù)與框架

本文數(shù)據(jù)來源于2018年武漢市居民出行OD調(diào)查，覆蓋武漢市7個(gè)中心城區(qū)和1個(gè)遠(yuǎn)城區(qū)，樣本量共計(jì)40 882基于家的單目的出行次.數(shù)據(jù)包括居民的收入情況、出行時(shí)間(根據(jù)武漢市交通現(xiàn)狀將07：00—09：00及17：00—19：00列為高峰時(shí)段，其他為平峰時(shí)段)、出行方式、出行目的、出行時(shí)耗，以及出行時(shí)耗的滿意度等.

在分析出行時(shí)耗與出行時(shí)耗滿意度的關(guān)系基礎(chǔ)之上，利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分析各個(gè)影響因素對出行時(shí)耗滿意度的影響權(quán)重.運(yùn)用加權(quán)平均值法、眾數(shù)法、累計(jì)頻率法對比分析不同類別人群的單次出行滿意時(shí)耗以及不同影響因素下的單次出行滿意時(shí)耗，最后加權(quán)平均得出單次出行總體滿意時(shí)耗.

2 研究方法

2.1 滿意度影響因素分析

居民出行時(shí)耗滿意度因素影響，見表1.

在單、雙因素顯著性分析中，置信度為95%的情況下，若影響顯著性小于0.05，則表明影響顯著；在同一級影響因素中，F(xiàn)值越大，說明該因素的影響水平越高.以上單、雙因素顯著性分析結(jié)果顯示，收入、出行目的、出行方式、出行時(shí)耗、出行時(shí)段對出行時(shí)耗滿意度的影響顯著性都小于0.05，說明各因素對出行時(shí)耗滿意度的影響都是顯著的，只有出行時(shí)段與出行時(shí)耗對出行時(shí)耗滿意度沒有交互影響，但是通過比較F值，從影響水平來看，出行時(shí)耗是出行時(shí)耗滿意度的最主要影響因素.

大多數(shù)城市居民人均出行次數(shù)在3次/(人·d)以下，很多出行圍繞著家進(jìn)行，具有單目的性.本文基于家的單目的出行的角度出發(fā)，深入探究居民出行時(shí)耗與出行時(shí)耗滿意度的關(guān)聯(lián)性，以尋找居民單次出行滿意的出行時(shí)耗.

2.2 出行時(shí)耗與出行滿意度關(guān)聯(lián)分析

2.2.1出行時(shí)耗滿意度平均值法

在出行時(shí)耗滿意度平均值法中，采用滿意人·次加權(quán)平均的形式求解滿意度平均值，為

(1)

時(shí)耗滿意度的指標(biāo)值分為5個(gè)等級，其中指標(biāo)值1=非常不滿意，2=不滿意，3=基本滿意，4=滿意, 5=非常滿意.統(tǒng)計(jì)計(jì)算得出，樣本總體的時(shí)耗滿意度平均值為3.7，因此本文選取時(shí)耗滿意度平均值3.7作為基準(zhǔn)，通過繪制時(shí)耗滿意度平均值-出行時(shí)耗折線圖，找出基準(zhǔn)線與折線圖的第一個(gè)交點(diǎn)所對應(yīng)的橫軸出行時(shí)耗，即為關(guān)聯(lián)分析得出的居民單次出行滿意的出行時(shí)耗.

2.2.2“滿意者”的出行時(shí)耗眾數(shù)法

在調(diào)查數(shù)據(jù)中，滿意度分為5種程度，分別為非常滿意、滿意、基本滿意、不滿意、非常不滿意.本文在滿意度與出行時(shí)耗的關(guān)聯(lián)分析中，將滿意程度劃分為兩類，分別為滿意與不滿意，其中滿意包括非常滿意、滿意、基本滿意.

基于“滿意者”的出行時(shí)耗眾數(shù)法中，首先求解某一屬性(收入、出行方式、出行目的、出行時(shí)段)滿意者在不同出行時(shí)耗區(qū)間的頻率，為

(2)

通過繪制出行時(shí)耗-滿意人·次頻率圖，運(yùn)用眾數(shù)法分別找出i屬性居民單次出行滿意的出行時(shí)耗.

2.2.3滿意度累計(jì)頻率曲線法

本文中滿意度累計(jì)頻率曲線法區(qū)別于常規(guī)的累計(jì)頻率曲線法.其中：滿意者與不滿者的劃分與眾數(shù)法中一樣，但是在頻率的計(jì)算過程中不同，頻率求解公式為

(3)

式中：fij與Nij意義同上；Ni為屬性為i的總?cè)舜?包括滿意者與不滿意者).

由式(3)可見，累計(jì)頻率的總和不為1，那么在累計(jì)頻率曲線圖中，累計(jì)頻率最大值代表某一屬性居民滿意的程度，累計(jì)頻率曲線的突變點(diǎn)對應(yīng)的橫軸坐標(biāo)(出行時(shí)耗)即為i屬性居民單次出行滿意的出行時(shí)耗.

2.3 影響因子作用系數(shù)確定——人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)

本文從出行時(shí)耗滿意度數(shù)據(jù)出發(fā)，使用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)確定各二級指標(biāo)的影響因子作用系數(shù).通過多層感知器神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法分析輸入層分項(xiàng)滿意度對輸出層總體滿意度的影響作用系數(shù).通過各層間權(quán)值矩陣計(jì)算輸入層對于輸出層作用系數(shù)大小的算為

(4)

式中：Im為第m個(gè)輸入?yún)?shù)對第a個(gè)輸出參數(shù)的影響作用系數(shù)：w1為輸入層與隱含層間的連接權(quán)值；w2為隱含層到輸出層間的連接權(quán)值；m，n，a為輸入層、隱含層、輸出層的節(jié)點(diǎn)(神經(jīng)元)編號.

3 結(jié)果分析

3.1 不同人群的單次出行滿意的時(shí)耗

3.1.1居民收入與出行時(shí)耗

圖1 不同收入居民滿意度、時(shí)耗分布、滿意人·次累計(jì)頻率曲線

不同收入居民的滿意度、出行時(shí)耗分布和滿意人次累計(jì)頻率見圖1.不同收入的居民滿意的單次出行時(shí)耗見表2，滿意度平均值法得出的平均時(shí)耗為28.3 min，基于出行“滿意者”眾數(shù)法和滿意度累計(jì)頻率曲線法得出不同收入居民滿耗均為30 min.

表2 不同收入居民的滿意出行時(shí)耗 min

3.1.2出行方式與出行時(shí)耗

不同出行方式居民出行時(shí)耗的滿意度、出行時(shí)耗分布和滿意人次累計(jì)頻率見圖2.

圖2 不同出行方式居民出行時(shí)耗的滿意度、時(shí)耗分布、滿意者累計(jì)頻率曲線

不同出行方式的滿意出行時(shí)耗見表3.由表3，滿意度平均值法得出的平均時(shí)耗為25 min，基于出行“滿意者”眾數(shù)法和滿意度累計(jì)頻率曲線法得出不同收入居民滿意的單次出行平均時(shí)耗均為26.7 min.

3.1.3出行目的與出行時(shí)耗

不同出行目的居民出行時(shí)耗的滿意度、時(shí)耗分布、滿意者累計(jì)頻率曲線見圖3.

表3 不同出行方式的滿意出行時(shí)耗 min

圖3 不同出行目的居民出行時(shí)耗的滿意度、時(shí)耗分布、滿意者累計(jì)頻率曲線

不同出行目的的滿意出行時(shí)耗見表4.由表4可知，滿意度平均值法得出的平均時(shí)耗為25.3 min，基于出行“滿意者”眾數(shù)法和滿意度累計(jì)頻率曲線法得出不同收入居民滿意的單次出行平均時(shí)耗均為28.3 min.

表4 不同出行目的的滿意出行時(shí)耗 min

3.1.4出行時(shí)段與出行時(shí)耗

不同出行時(shí)段目的居民出行時(shí)耗的滿意度、時(shí)耗分布、滿意者累計(jì)頻率曲線見圖4.

圖4 不同出行時(shí)段目的居民出行時(shí)耗的滿意度、時(shí)耗分布、滿意者累計(jì)頻率曲線

本文將出行時(shí)段分為平峰和高峰，武漢市的高峰時(shí)段為07:00—09:00,17:00—19:00.統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果見表5.滿意度平均值法得出的平均時(shí)耗為25.5 min，滿意度眾數(shù)法和滿意度累計(jì)頻率曲線法得出不同出行時(shí)段居民滿意的單次出行平均時(shí)耗均為22.5 min.

表5 不同出行時(shí)段的滿意出行時(shí)耗 min

3.2 單次出行滿意平均時(shí)耗

利用SPSS24.0神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分別對所有群體進(jìn)行影響因子的作用系數(shù)計(jì)算，為簡化計(jì)算，本文只考慮非交互影響因子，并對非交互影響因子的影響權(quán)重進(jìn)行歸一化處理，因子作用系數(shù)計(jì)算結(jié)果見表6.

表6 非交互影響因子作用系數(shù)

利用滿意度平均值法、基于出行“滿意者”眾數(shù)法、滿意度累計(jì)頻率曲線法分別得出不同影響因素下居民滿意的單次出行平均時(shí)耗，然后結(jié)合人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算出的作用系數(shù)，能夠得到加權(quán)平均后的滿意單次出行時(shí)耗，結(jié)果見表7.

表7 單次出行滿意平均時(shí)耗 min

由表7可知，三種方法得出的加權(quán)平均后的滿意單次出行時(shí)耗約為27 min，不同收入、不同出行方式、不同出行目的、不同出行時(shí)段的居民滿意的單次出行時(shí)耗分別為28.3～30，25.3～28.3，25～26.7，22.5～25.5 min，原因是居民每一次出行都有出行時(shí)耗的心理預(yù)算，出行時(shí)耗在預(yù)算之內(nèi)就會(huì)產(chǎn)生滿足感，因此可以認(rèn)為，每一位居民可接受的單次出行平均時(shí)耗約為27 min，出行時(shí)耗超過了27 min就會(huì)使出行者產(chǎn)生不滿足感.

3.3 結(jié)果檢驗(yàn)

通過滿意度平均值法、基于出行“滿意者”眾數(shù)法、滿意度累計(jì)頻率曲線法，統(tǒng)計(jì)分析得出居民總體滿意的單次出行平均時(shí)耗為27 min，最后利用spss進(jìn)行單樣本T檢驗(yàn)，檢驗(yàn)結(jié)果見表8.

表8 總體滿意的單次出行平均時(shí)耗檢驗(yàn)

由表8檢驗(yàn)結(jié)果可知，檢驗(yàn)值為27時(shí)，顯著性值為0.063，顯著性值大于0.05說明樣本中居民滿意的單次出行平均時(shí)耗和檢驗(yàn)值27沒有顯著性差異，而且置信度為95%的置信區(qū)間為(26.989,27.413 3)，進(jìn)一步證明武漢市居民總體滿意的單次出行平均時(shí)耗為27 min.

4 結(jié) 論

1) 居民收入、出行方式、出行目的、出行時(shí)耗，以及出行時(shí)段等因素對出行時(shí)耗的滿意度都有顯著影響，而出行時(shí)耗的影響程度最大.相較于傳統(tǒng)的考慮出行空間分布的城市規(guī)劃、交通規(guī)劃，在全民追求幸福感的社會(huì)，深度研究出行時(shí)耗分布并應(yīng)用于現(xiàn)代城市規(guī)劃、交通規(guī)劃顯得尤為重要.

2) 通過出行時(shí)耗與出行時(shí)耗滿意度關(guān)聯(lián)分析，從居民收入、出行方式、出行目的、出行時(shí)段4個(gè)角度出發(fā)，考慮基于家的出行的單目的性，分析得出了不同人群的滿意單次出行時(shí)耗.并且通過3種方法的對比分析，得出了武漢市居民滿意的單次出行平均時(shí)耗約為27 min，不同收入、不同出行方式、不同出行目的、不同出行時(shí)段的居民滿意的單次出行時(shí)耗分別為28.3～30，25.3～28.3，25～26.7，22.5～25.5 min.研究結(jié)果為武漢市學(xué)校、醫(yī)院、商場、娛樂等中心用地的合理布局提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù),為基于時(shí)空分布的城市規(guī)劃、交通規(guī)劃提供基礎(chǔ)依據(jù).

3) 文中仍然存在一些缺陷，在滿意時(shí)耗統(tǒng)計(jì)分析過程中，將基本滿意者歸為滿意的一類中，沒有做到完全意義上的滿意，但是仍然具有代表性.另外，只考慮了單目的出行，未考慮出行鏈的影響.不同城市規(guī)模、城市特性的居民出行滿意時(shí)耗肯定不同，有待于調(diào)查研究.