定制公交需求分析——以西安市为例

张羽佳， 焦朋朋

(北京建筑大学 土木与交通工程学院 北京未来城市设计高精尖创新中心， 北京 100044)

随着社会经济的发展，城市拥堵日益严重，大力发展公共交通成为缓解该现象的一种有效手段. 在“互联网+”的政策推动下，定制公交应运而生，即将互联网与传统公共交通行业相结合，基于服务最优化为乘客提供个性化出行方式，具有“一人一座、一站直达”等优点，能更好地满足城市多层次、多元化的乘客需求.

美国于20世纪80年代提出定制公交的概念，KIM K等[1]研究了公交预订方式；ANONYMOUS[2]从宏观方面研究定制公交的客流需求，提出票价定制方法. 我国于2013年首次提出定制公交的概念，李彬[3]通过城市居民出行变化情况，利用logistics回归分析选择定制公交的影响因素并针对定制公交车型进行研究；张强[4]对于多种场景的定制公交，研究车辆行驶路径优化算法；胡列格[5]在公交覆盖率算法的基础上，引入K-means法对定制公交站点优化布局；肖鹏[6]基于双层规划模型对定制公交票价制定提出建议.

随着定制公交概念的普及和定制公交的投入使用，对于定制公交的研究大多集中于票价制定、线路优化和车型选择等方面，多数研究从运营、规划层面进行供给性研究，很少从需求管理方面深入思考需求侧. 本文以公交用户需求为必要条件，对公交运行需求进行分析，结合西安市实例进行定制公交运行模式探讨.

1 定制公交概况

1.1 西安市公共交通发展现状

2018年8月，西安市人民政府印发《西安市“铁腕治霾·保卫蓝天”“1+2+22”组合方案》，大力发展公共交通，着力推广应用新能源车辆. 截至2018年年底，西安公交共有新能源公交车5 025辆，占比达67.9%[7]，根据车辆载客需求，西安公交集团调整公交车长以适应出行需求. 截至2019年9月，西安共计开通397条公交营运线路、4条地铁运营线路，其在建线路共有9条(段)，规划线路共19条(1～19号线)，另有4条轻轨规划线路(20～23号线). 而公交客运总量从2012年开始逐年下降，这与地铁的通车运营有一定的关系，但是公交服务质量较低是造成客运量下降的主要原因.

城市公共交通系统是道路客运交通的重要组成部分，西安市公共交通仍处于发展完善过程中，无论服务水平还是公交运行模式均不能满足人日益增长的市民出行需求，特别是针对通勤人员的出行需求，又因小汽车过剩导致道路交通压力增大，西安市公交公司推行定制公交模式.

1.2 定制公交发展现状

早晚高峰道路拥堵、停车难、打车难等情况不断加剧[8]，为改善通勤出行质量，采取个性化公交经营方式的定制公交应运而生. 定制公交为起讫点相近、出行时间相同和出行需求相似的用户规划运行线路和站点，采用组合搭乘的方式，提供高质量的出行服务，实现居住地和工作地之间的一站式快速移动，同时吸引小汽车使用者选择公共交通出行，缓解城市交通压力. 我国已经有北京、天津、厦门、上海、深圳、广州、青岛、大连等多个城市相继开通定制公交，截至2016年底，全国开通定制公交线路多达千余条[9]，定制公交模式在建立多元化、多层次的公共交通系统中取得了较为客观的成效.

随着互联网的技术的普及和发展，滴滴巴士、深圳e巴士等基于手机端或网页端的网约定制公交，不断进入以传统的政府为主导的公交市场. 北京、深圳等城市开始推行需求响应型定制公交模式，即收集乘客在手机端发送的出行需求规划公交线路[10]，根据网络数据统计，在2013—2017年，我国实行网约定制公交服务的城市已超过30个[11]，定制公交发展正由传统模式向信息化转变. 定制公交的推出大多数得到市民的积极响应与支持，针对城市交通拥堵等一系列缓堵问题，取得了一定的成效.

2 定制公交用户需求分析

面向西安市市民进行为期2个月的网上问卷，共收回问卷643份，有效问卷622份，问卷调查居民对定制公交的需求和线路运行需求，问卷设计包括：

个人信息：性别、年龄、职业、月收入情况、居住与工作所在地等基本信息问题.

出行情况：通勤方式、上(下)班时间、通勤距离、出行时间、对交通状况的满意程度以及不满意的原因.

定制公交意向调查：了解定制公交的途径、定制公交吸引点、选择定制公交的决定因素、用户是否愿意乘坐定制公交和是否支持定制公交的发展.

定制公交应用调查：其目的为研究定制公交开设后主要的设置地点、站点与居民小区的合适距离、预定方式、订票模式、需要哪些附加服务以及票价的设置形式等. 以预调查的5个大型居住小区与5个大型写字楼作为起讫点，为目标用户设置公交站点及线路，征求居民需求及意见.

2.1 出行意愿

整理调查数据，从用户需求角度分析通勤人群选择定制公交的出行意愿和定制公交的可行性，通过性别、年龄、职业和收入分析等方面建立回归分析模型.

2.1.1 相关性分析

借助spss数据分析软件，对可能影响选择定制公交出行意愿的影响因子进行相关性分析，结果见表1.

表1 公交出行意愿影响因子相关性Tab.1 Correlation of factors affecting public transport travel intention

分析可知，性别和年龄与乘坐定制公交的意愿的相关显著性水平分别为0.802和0.952，均大于0.05，拒绝原假设，即性别与年龄和选择乘坐定制公交无关；职业和收入与乘坐定制公交的意愿的相关显著性水平分别为0.024和0.031，均小于0.05，接受原假设，即职业和收入与乘坐定制公交意愿具有相关性.

对于收入与乘坐定制公交意愿相关性进一步分析，将被调查人员收入分为4个等级，分别为2 000元以下、2 000～4 000元、4 000～6 000元和6 000元以上，结果见表2.

收入水平与选择乘坐定制公交出行意愿显著相关(显著性水平均小于0.05)，相关系数与乘坐定制公交意愿呈正相关，说明随着收入水平的增加居民选择乘坐定制公交出行的意愿越强烈.

表2 收入与乘坐定制公交意愿相关性Tab.2 Correlation between income and willingness to take a custom bus

2.1.2 回归分析

基于调查数据对用户出行需求建立回归分析模型，结果见表3.

表3 出行需求回归分析Tab.3 Travel demand regression analysis

从表中可以看出，模型的复相关系数(R)为0.224，判定系数(R2)为0.05，调整判定系数(调整R2)为-0.004，估计值的标准误差(标准估计的误差)为0.923，Durbin-Watson检验统计量为2.845，当Durbin-Watson(DW)≈2时说明残差独立. 进而在显著水平为0.1的情况下，对模型进行拟合，建立多元线性回归模型.

表4 选择定制公交出行回归分析模型Tab.4 Select a custom transit travel regression analysis model

由表4可以得知选择乘坐定制公交与职业和月收入的关系为：

Y=0.327+0.291X1+0.141X2

(1)

其中，Y为选择定制公交出行意愿，X1为职业，X2为收入. 乘坐定制公交的出行意愿与用户的职业特点、收入情况关系密切. 对于高收入的白领人群，具有较强的出行意愿，建议将定制公交的主要服务用户定位于收入处于中上水平的白领人群.

2.2 可行性

从用户的出行现状入手，分析顾客出行需求缺口，从政策支持方面，分析顾客需求的变化，确定定制公交的可行性.

2.2.1 出行方式

出行方式选择单一，小汽车通勤比例较高. 根据调查数据，通勤出行选择各类交通方式占比如图1所示，私家车出行的通勤方式占西安市居民通勤的较大部分，其次为公交车、地铁等公共交通方式，出租车出行量基本为0，小汽车是被调查居民出行的首选.

通勤出行时间长. 图2为居民通勤所花费时间，可以看出大部分居民上班所需要时间会大于30 min，通勤时间大多集中于30～60 min，居民出行时间普遍偏高.

目前用户出行满意度较低，根据调查数据，仅有14.41%的用户认为非常满意，而 46.59%用户对现有交通状况不满意，主要原因如图3所示.

因此，对于通勤用户来说，现有公共交通有以下需求缺口：第一，车内服务水平不高，车内严重拥挤，舒适性欠佳；第二，车内时间成本高，城市道路拥堵导致车辆行驶缓慢，车内时间过长；第三，车外不确定性高，公交车准点率低，乘客候车时间变化性大. 西安市通勤出行方式以私家车出行为主，导致居民普遍通勤出行时间长，出行满意度较低. 因此，为最大化满足通勤用户出行需求、大力发展公共交通、提升公交服务质量，发展多层次、个性化的公交服务势在必行.

2.2.2 用户需求变化

从社会需求角度上看，定制公交的出现突破常规公交长期单一化服务模式，建立满足顾客需要的多层次、多元化公交服务体系. 定制公交具有服务水平高、舒适性佳、准点率高等优点. 根据调查结果，70%以上的人认为将来会去选择其作为自己的通勤方式，有超过80%以上的人认为定制公交有必要推行. 可以看出对于定制公交能满足较多用户的出行需求，具有一定的可行价值.

2.2.3 政策支持

2011年3月，十一届全国人大四次会议审议通过的“十二五”重点强调了“公交优先”，提高公交出行率已经成为我国城市发展的重要战略目标. 2012年，西安市将“缓堵保畅”作为10件惠民实事之一列入其中，并着重强调解决城市拥堵问题不能单靠限行解决问题，还需大力发展公共交通. 2016年交通运输部发布的《城市公共交通“十三五”发展纲要》中明确提出：“实行公共交通优先，完善多元化公交服务网络，鼓励定制公交等特色服务，更好地满足民众多样化的出行需求”[12].

定制公交作为公交系统的新生事物，同样属于公共交通的领域范畴，需要一定的措施保障促进发展，包括法律法规保护、政策性扶持等. 西安市并未对定制公交制定出一个明确的法律法规以及政策扶持等方法体系，我国目前已经有北京、天津、厦门、沈阳、成都、广州等多个城市多个相继开通定制公交，并在很多城市中取得成效，为西安市实施定制公交提供了很大的经验基础. 综上所述，发展定制公交不但是城市交通发展的选择，而且为市民所支持，加上政府的政策性扶持以及已有的经验引导，西安市实行定制公交具有可行价值.

3 定制公交运行需求分析

从定制公交自身运行角度出发，应满足相应的站点线路需求、票价制定需求和客流分担需求等. 为保证定制公交开通后能正常运行，充分满足通勤人群需求，根据调查统计结果，以西安市为例对定制公交运行的必要条件进行需求分析，选取富力城(居住地)- 都市之门(工作地)作为拟开通定制公交的起终区域.

3.1 站点及线路选择

3.1.1 站点选择

居民可接受的距离乘车点最大步行距离如图4所示，可接受的最大步行距离集中于400～500 m，拟定半径为450 m的圆形覆盖区域，选取起点. 为充分利用现有资源，以富力城公交站作为站点，设置醒目标志.

西安市属于新一线城市，规模比一线城市相对小，拟定线路沿线分布有曲江观山悦、曲江澜山、西延澜山以及曲江·千林郡小区等多个居住区，设置合适的中途乘车点以服务更多的居民，而居民可接受乘车点数量限制如图5所示.

由图5可知，近一半居民认为设置1～2个站点较为合理，因此选取北里王东村公交站和金泘沱公交站作为途经站点，具体位置如图6所示，北里王东村公交站可服务曲江观山悦和曲江澜山小区，金泘沱公交站可服务西延澜山和曲江·千林郡小区，定制公交拟定站点情况如图6和表5所示.

表5 定制公交站点汇总Tab.5 Customized bus stop summary

3.1.2 线路设计

西安绕城高速和南三环途中不会受到红绿灯的影响而增加交通耗时，具有延误小、行程平稳性较高等特点，富力城至都市之门可设计线路：航天大道→雁塔南路→南三环→绕城高速→锦业路，线路如图6所示.

3.2 票价制定机制

3.2.1 票价制定原则及方法

票价需兼顾政府和企业的利益，同时需满足运行需求，应具有公平性和稳定性. 目前，我国已经有多个城市相继开通定制公交. 部分城市定制公交票价对比见表6.

表6 部分城市定制公交票价对比Tab.6 Comparison of customized bus fares in some cities

3.2.2 票价定制

本文为选取成本定价法进行票价定制分析.

3.2.2.1 运营成本

计算每车每座成本，根据车辆成本评定票价的合理性. 现假设公交集团打算投资长度为10 m、座位数45个的大巴作为定制公交，且要保证定制公交的开通需要定制公交的乘坐人数≥70%的座位数，即乘坐至少31人. 成本构成见表7.

表7 运营成本构成Tab.7 Composition of operating costs

其中，油耗成本以消耗0.3升/km，柴油6.24元/升，单次通勤距离为10 km，往返一共20 km，一个月22个工作日计算，可知单车每月的油耗费用为：M2=0.3×20×6.24×22=824元/月；折旧10年的净残值为5%，一个月的折旧：M5=M0×(1-5%)/10/12=3 167元/月；年审成本为500元/辆，M6=41.7元/月. 可知单车月运营成本为M=M1+M2+M3+M4+M5+M6=9 531.7元/月，以车辆每月只在工作日运行，每天运行一个来回计算单次成本为m=M/22/2=216.6元.

3.2.2.2 弹性需求

考虑公交乘客的弹性需求，定义广义费用包括公交票价和行程时间，可表示为：

Z=αx+βy

(2)

其中，x为期望行程时间；y为定制公交票价；α、β为系数.

考虑公交运营收入虽票价的变化，规定总收入F为：

F=∑Q(y)y

(3)

Q(y)=Q0eZ

(4)

其中，Q(y)为公交客流量，Q0初始给定需求量，F为公交运营商总收入，Q(y)=Q0eZ表示弹性需求下需求随出行者广义费用的变动关系[13]，根据问卷调查结果，结合上式，得到不同票价下的乘客需求及公交收入如图7所示.

由调查数据统计可知，定制公交票价在7～8元时，顾客需求量为在70%以上，能满足绝大多数出行者需求，公交运行收入达到最高为224元，因此，拟定定制公交票价为8元.

考虑定制公交属性为公共交通，为西安市缓解城市拥堵、节能减排做出了贡献，政府给予一定额度的补贴. 若按照补贴普通空调公交的标准，则补贴费用为1.8元/人次，拟定票价为6元/人次，公交公司实际收入为7.8元/人次. 这样既能确保公交公司盈利，又可以使票价在乘客可接受范围内提高定制公交吸引力，可以初步得到拟定票价方案：

以距离为10 km(含)以内统一按6元/人次收费，距离>10 km时，每增加1 km每人次费用增加1元. 除了基本的单次费的规定，可以根据用户的预定周期以及乘车类型(单次往或返、往返)等来制定一些优惠的折扣由此来吸引更多的乘客，提高定制公交吸引力. 综上所述，可以得到线路：富力城至都市之门的票价表见表8.

表8 定制公交票价表Tab.8 Custom bus fare table

3.3 客流分担率预测

在城市的所有运输方式中，通过各交通方式所承担交通量比重，反映交通需求特点，是交通发展模式的重要特征指标[14]. 本文基于Logit模型对运行后定制公交分担率进行预测，考虑常规公交、定制公交、私家车、出租车4种交通方式建立效用函数.

本文将乘客选择交通方式主要考虑的因素，根据文献取基础指标分为：快捷性Ai[15]、安全性Bi[15-16]、舒适性Ci[16]、经济性Di[16-17]、方便性Ei[17]、环境友好性Fi[18]等6项，综合评定指标见表9.

表9 影响选择出行方式的因素及效用值Tab.9 Factors affecting the choice of travel mode and utility value

采用加法和乘法原理来计算效用值，乘客对出行方式选择时，如果各因素之间相互独立，采用加法原理；如果出行方式中当各因素都较优时，乘客所做出的选择才能较优，这种情况适合采用乘法原理求解，根据下式计算各类交通方式效用值vi，结果见表9.

vi=Bi×(Ai+Ci+Di+Ei)×Fi

(5)

将效用值代入Logit概率选择基本模型：

求得定制公交开通前后各类交通方式分担率见表10.

表10 交通方式分担率Tab.10 Traffic sharing rate

由表10可知，定制公交开通后，公交出行吸引明显增加，私家车和公交车分担率分别减少7.35%和7.68%，对缓解城市道路拥堵有一定成效. 定制公交出行分担率位于所有交通方式中前二，和常规公交出行的比例相差小于5%，认为定制公交有开通的必要性.

4 结论

本文基于西安市公共交通现状和居民出行问卷调查，借鉴国内定制公交经验，探究定制公交运行模式. 首先分析用户对定制公交的需求度，回归分析结果表明，乘坐定制公交的需求度与用户的收入水平正相关. 其次，结合定制公交自身运行需求，拟定富力城- 都市之门定制公交线路进行客流分担预测，与开通定制公交之前相比，公交分担率增加15.3%. 本文从需求侧为定制公交开通前期规划提供理论支撑，建议将定制公交的主要服务用户定位于收入处于中上水平的白领人群，充分考虑用户需求，合理制定票价以增加公交出行吸引力. 实行定制公交为提升公交客运量、有效缓解城市道路拥堵提供解决方案. 而对于用户具体搭乘定制公交方式、车辆配置及服务方面有待深入研究.