城市共享单车使用特征及出行方式替代研究 - 中南林业科技大学.docx
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湖南省大学生研究性学习和创新性实验计划项 目 申 报 表
项目名称:
城市共享单车使用特征及出行方式替代研究
学校名称
中南林业科技大学
学生姓名
学号
专 业
性别
入学年份
曾歆媛
20155451
物流管理
女
2015年9月
伊旭
20155479
物流管理
男
2015年9月
何德明
20155458
物流管理
男
2015年9月
周京菁
20155482
物流管理
女
2015年9月
何俊祺
20155459
物流管理
女
2015年9月
指导教师
薛行健
职称
副教授
项目所属一级学科
管理学
项目科类
（理科/文科）
理科
学生曾经参与科研的情况
无
指导教师承担科研课题情况
[1]2015年湖南省社科基金一般项目，城市公共自行车系统规划理论与方法研究，项目批准号：
15YBA406，2016.1-2018.12，主持
[2]2014年国家自然科学基金青年科学基金项目，损失车头时距与几何构型对城市快速路匝道合流区瓶颈效应的影响机理，项目批准号：
51408616，2015.1-2017.12，主持
[3]2014年湖南省教育厅科学研究优秀青年项目，基于驾驶员行为特征的快速路匝
道合流区构型优化与仿真研究，项目批准号：
14B186,2015.1-2017.12，主持
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[4]2014湖南省情与决策咨询研究课题项目，长株潭公共自行车系统规划研究，项目批准号：
2014BZZ281，2015.1-2017.12，主持
[5]2013湖南省科技计划项目，快速路匝道合流区通行能力瓶颈特征与构型优化研究。
项目批准号：
2013SK3152，2014.1-2016.12，主持
[6]2013中南林业科技大学大学生研究性学习和创新性实验计划项目，城市轨道交通背景下长沙市常规公交线网优化与调整研究。
（指导老师）
[7]2013年中南林业科技大学教学改革研究项目，“大物流”专业群培养目标界定与培养方案优化研究。
（主持）
[8]2012年中南大学博士后科研启动基金.城市快速路匝道衔接区交通流特征研究
（2012-2014）（主持）
[9]2011年中南林业科技大学青年基金一般项目“城市快速路匝道衔接区车道宽度设置研究”，项目批准号：
（QJ2011035B）,（2012-2013），主持
[10]城市立交桥匝道合流区拥阻防治构型研究。
长沙理工大学桥梁工程湖南省高校重点实验室开放基金资助项目（NO.12KA07），2012-2013，主持
[11]基于出行效益量化比较的城市物流路权保障研究。
中国物流学会研究课题计划
（N0.2012CSLKT163），2012-2013，主持
[12]基于“四维”原则的“大物流”专业群培养方案的界定研究，教育部高等学校物流类专业教学指导委员会物流教改教研课题（No.JZW2012125），2012-2013，与本项目无关，（主持）
[13]2011年湖南省教育厅科学研究项目（No.11C0253）“城市快速路匝道衔接区车道宽度设置研究”（2011-2012）（主持）。
[14]湖南省益阳市科技计划项目（No.2010JZ24）“城市快速路匝道衔接区的设置条件及技术标准”（2010-2011）（主持）。
[15]主持十余项城市建设项目交通影响评价项目。
[16]2009年湖南省教育厅科学研究项目（No.09C213）“洞庭湖地区物流需求量预测研究”（排名第三）。
[17]城市客运交通方式间的资源配置优化技术.国家高新技术发展研究计划（863计划）（编号：
2008AA11Z201）.2008-2010（参与）
[18]住房与城乡建设部研究开发项目（编号：
2008-k5-8）“大型综合交通枢纽快速集散路网系统设计关键技术研究”（2008-2011）；（参与）
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[19]上海市建设与交通委员会咨询项目“优化中心城内快速路使用功能的技术措施”,2009-2010。
（参与）
[20]长沙市龙骧交通发展集团有限公司项目“长沙汽车南站综合枢纽交通总体规划方案”，2011。
（参与）
[21]长沙市大河西先导区规划项目“洋湖垸片区规划交通专题”，2008-2009。
（参与）
[22]长沙市大河西先导区规划项目“滨江新城片区规划交通专题”，2009-2010。
（参与）
[23]长沙市中心区道路交通整治方案设计.长沙市规划管理局,2008-2009.（参与）
[24]芜湖世行贷款项目可研阶段——交通模型设计与预测.芜湖市建设局,2009（参与）
项目研究和实验的目的、内容和要解决的主要问题
本项目的研究对象是城市共享单车系统。
主要目标是通过本课题的研究掌握共享单车系统的使用特征，探讨如何促进交通出行方式向共享单车及公共交通系统这类绿色出行方式转移，发掘使用中存在的问题，并基于此提出解决问题、发展共享单车的策略；此中的关键是建立一个考虑接驳公共交通系统与自行车基础设施的影响的共享单车出行方式转移替代模型，将其中的一些使用特征的表征性指标进行量化并寻找出阈值；主要细分目标包括：
探寻非共享单车使用者的交通出行特征和顾虑，寻找其转移交通出行方式的倾向和阈值；讨论年轻人与中年人在共享单车使用率上差异较大的内在机理，分析社会评价、使用习惯、主流程度等因素对保持骑行者使用率的影响程度；将接驳公共交通的功能与更完善自行车道网络条件下的出行时间（速度）纳入交通方式替代的研究中，重新讨论各种交通方式及其组合在不同环境下的竞争力及其
“生态位”；为8个大类和35个小类的城市建设用地的共享单车系统及其基础交通设施的配建机理进行分析和配建指标量化。
整个课题的核心观点其实就是如何促进交通出行方式的转移，从而更大更好的发挥共享单车在城市交通出行体系中的作用，研究大致分为共享单车个体出行特征和共享单车在不同交通出行方式中的转移替代能力研究研究两个递进研究部分，进而根据其具体内容又可进一步细分为4个研究点：
（1）非共享单车使用者出行需求解析
目前的共享单车使用特征研究重点放在了已经使用者上，对他们的使用特征进行解析，这固然是一个很重要的方面，但对非共享单车使用者的研究还很少，其实这方面也十分必要，因为我们研究的主要目的，实际上是促使这部分不使用的人如何习惯使用它，从而将其社会成本较高的日常出行方式（如私家车）转移到共享单车及公共交通系统这类绿色出行方式上来，对于非共享单车使用者出行需求的研究主要是从两个方面来展开，一是其现有的日常出行方式的使用特征，二是通过问卷调查的形式了解其对共享单车的态度和想法，两相对比，从而找出其中的差异和症结。
这其中的重点难点主要有两处：
一是问卷调查的题目设计。
由于已使用者对共享单车比较了解，其使用特征相对较为简单明确，调查研究的结果一般也比较清晰；而非使用者却由于对共享单车不了解、有顾虑，甚至存在误解，在调查中存在诸多不熟悉情况、故意隐瞒真实想法、随意回答问题等不利因素，而使得调查更为复杂，精度更低，部分结果存在误导等情况，需要在问卷设计的题目设计等方面提出更高的要求，以此来规避这些问题，在迷雾中发现事实的真相；二是如何对公众在现有出行方式和共享单车之间的选择性倾向进行量化，寻找出一个选择阈值及其计算方式，从而为后续研究和数学建模提供一个比较明确的数值化参考，是一个很关键的问题。
（2）共享单车的交通出行方式替代转移能力研究
目前在关于共享单车替代其他交通方式出行的研究，特别是在替代私家车出行的需求上采取的是直接对比这种较为简单的方式，得出的结论也较为悲观；而事实上，共享单车这种短距离的出行方式显然并不是目前城市急剧拓展背景下的长距离通勤通学的主要交通方式，而更多的可能是作为整个公共交通系统中的一环，用于解决“最后一公里”问题的一种有效手段，将其作为单独系统的作用有局限；另一方面，对于共享单车的使用，特别是在出行群体最关注的“出行时间”上，其实不仅仅与出行交通方式有关，还与包括自行车道网络密度和无障碍设施的连续性配建等问题有密切的关系。
这部分的研究内容，主要就是将接驳公共交通系统与自行车基础设施的影响纳入到共享单车对交通出行方式替代转移能力的研究中来，构建一个基于两个参数的转移替代模型，并绘制转移三维曲线图作为实际应用的常用参考标准，这两个参数分别考虑接驳对象（地铁、公交、BRT及其线路数量和发车频率）、自行车基础设施条件
（网络密度、通道宽度、无障碍设施比率），从而正确、完整的评估共享单车作为一种独立的出行方式和作为其他出行方式的组成部分，在整个城市交通出行体系内的竞
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争力及其“生态位”，又是如何影响其他合作出行方式的竞争力和“生态位”的。
这一研究的重点难点有三处：
一是要分析不同自行车道和无障碍设施条件下的共享单车替代转移效果，需要寻找到足够多的典型性区域来进行研究，这从基础数据采集角度来说难度颇大，而且实际条件下的数据采集未必能覆盖全部的数据段，部分数据段可能需要采用微观仿真的方式来弥补；二是将接驳功能纳入共享单车的替代转移能力评价具有一定的间接性，其在问卷调查和数据分析中缺乏直观性，精度上也更难把握，需要在问卷的调查题目设计和数据挖掘上下更多的功夫；三是这两个参数实际也是一个综合表征值，其值得获得也需要分别建立数学模型来进行计算，不过好处是在这些细分领域内已有一些较为成熟的模型供参考使用。
（3）用地类型与共享单车配建的相关性量化研究
城市建设用地开发所带来的交通需求量是共享单车存在的基础，但不同用地类型的开发功能（如商业、办公、住宅等）、开发密度、层次定位等都不同，所蕴含的共享单车需求也就不同。
《城市用地分类标准》将城市建设用地分为8个大类和35个小类，如何将这些用地类型的交通特征，交通需求的吸引与发生率，用地的使用群体阶层及其交通方式的选择，以及用地的开发强度结合起来，从其对共享单车使用的影响机理入手，建立一套能表征影响因素的指标参数，并基于上一个研究点建立的转移替代模型，量化不同用地特征下的共享单车需求量和配建标准，构建一套完整的共享单车设施配建指标标准，可以为政府在进行土地开发出让和后续建设的配套要求中提供参考，甚至可以将这一套指标标准纳入建设用地开发导则，如此将极大的促进共享单车这一交通出行方式的发展。
这一研究内容的重点难点主要有两处：
一是如何确定用地开发层次与交通方式的选择之间的量化关系，尽管有许多关于机动车交通方式选择的理论和模型可以借鉴，但即使是在较为成熟的机动车范畴里，交通方式的选择由于受到多种社会因素的影响而相对“交通预测四阶段法”的其他三个阶段的量化精度更低；二是针对如此多的土地类型，在关于配建标准的量化模型中如何确定不同影响因素的权重。
（4）共享单车使用者年龄动态增长条件下的使用率变化研究
目前的研究还没有人关注共享单车使用者在年龄动态增长条件下的使用率变化情况，而都是分析现有的不同年龄阶层的人群比对情况，即现有的研究是对在不同年龄的人的比对，而非真正的一个人在不同年龄的选择。
这种研究无法解决这样一个问题，即共享单车的“青年”现象到底是因为其作为一种新潮或廉价的交通方式而比较“适
合”年轻人，还是会成为一个人固有的生活和交通方式而不会随年龄有太大的变化，即使有变化，这种变化的规律是什么？
这需要分析社会环境、使用习惯、主流程度等一系列因素对保持骑行者使用率的影响程度，甚至也包括分析家庭成员之间的相互影响以及共享经济在多大程度上能成为社会的重要经济形式所带来的变化。
研究这个问题的困难是显而易见的，因为这意味着需要持续跟踪一些个体案例很长的时间，而在这么长的时间里，样本的数量无法做到很大，样本的丢失率也会是比较高的，因此对这个研究点，很难在这个课题的时间范围内得到满意的答案，而只能作为这个研究方向长期过程的一部分，也正因如此，尽管在逻辑上这个研究点更适合放到第
（2）点，但申请人仍将其放到最后，作为这项课题的一个挑战性内容和长期性研究计划的一部分来写。
不过尽管有难度，在杭州等部分共享单车运营时间较长的城市寻找一些资深用户进行访谈，仍然可以发掘有关这一问题的不少信息。
（5）共享单车设施配建实证分析
目前，长株潭三市均已设置共享停车系统，长沙市已有1、2号线地铁投入运营，长株潭城际铁路将于年底试运营，具备了良好的对共享单车系统，特别是共享单车设施配建方面进行实证分析的条件。
本课题组纳入了长沙、株洲、湘潭三市主要设计院的高级工程师，他们均负责有相关规划设计项目，申请人也主持了多项长沙市建设项目的交通咨询和交通影响评价项目，可以将本课题的研究成果尝试性的纳入到这些项目的成果之中，利用完成各种项目的便利，一方面在各种专家咨询会、评审会中提供给各领域专家提意见找问题，另一方面也可以将相对成熟以后的成果借各种项目的机会向有关部门进行推荐，以此推动成果的转化应用和后续研究的展开。
国内外研究现状和发展动态
“共享单车”（Bike Sharing）（又称“公共自行车”（public Bicycle））诞生于1965年的丹麦哥本哈根，起源是一个被称为“白色自行车计划”的公益活动，尽管活动很快失败了，却标志着共享单车这一新的交通方式的诞生，称为第一代共享单车系统。
第二代共享单车针对第一代的问题进行了一系列改进，但仍然存在着被盗严重、占用时间长、不可靠等弊端，依然没有得到广泛成功。
第三代共享单车系统明确用户信息，收费或超时收费，专门的租赁公司进行运营，特别是对高科技手段的大量使用，程控化、信息化、集中运营和有效防盗成为可能，其模式在2005年启用的法国里昂Vélolove系统和2007年启用的巴黎Velib系统中大获成功，吸引世界各国
纷纷启动自己的共享单车计划，也给正在经历高污染、交通拥堵等问题的中国带来了启示。
杭州率先于2008年提出建设共享单车系统，并很快取得了成功；接下来的几
年中国共享单车发展迅猛，仅6年时间其数量已超全球总和；目前中国有220个市、县启动了共享单车项目，其中杭州被BBC评为全球最棒的8个共享单车城市之一，湖南株洲则以周转量7次/天/辆的数据占据世界共享单车使用周转率的榜首。
移动互联网技术的发展吸引了互联网企业和风险投资开始进入共享单车领域，摩拜单车
（mobike）和ofo共享单车两种新兴“互联网+”共享单车公司的成功使业界眼前一亮，都迅速得到超过10亿的融资，展现了共享单车良好的发展前景。
共享单车在很短的时间里能从一种公益活动成长为一种全世界广泛接受的基于共享经济理念的大众化交通出行方式，实际是一个发现问题，研究问题，再解决问题的过程，凝聚了国内外大量研究人员的心血和成果。
共享单车的提出最早就是考虑这种方式的便捷性[1]，其方便、快速和短时地到处活动是其最大魅力，中国、伦敦、澳大利亚和北美等地区的研究成果都印证了这一点[2]-[4]，从这个角度看，发展无桩式共享单车将是大势所趋。
共享单车的另一个优势是可达性和速度[5]，省钱和也是避免私人自行车被盗人们选择的原因[9][10]。
总结起来，共享单车系统有灵活性强、绿色环保、省钱、不怕拥堵、有利健康和方便换乘6个方面[1]。
共享单车的使用率不同地区差别较大，大致范围为3~8次/天/辆[11]-[13]，但墨尔本和布里斯班的使用率则低得惊人，仅0.3~0.4/天/辆，直接的影响因素包括系统使用不便、非24h服务、注册和取还车困难、气候不利于骑行、社会认识不足、基础设施不完善和法律强制佩戴头盔的规定等[14]-[16]。
出行时间（也包括速度）对个人出行方式选择具有重要作用[17]，但这类文献不多。
文献[18]对欧美多个城市的研究发现出行时长在16~22min的范畴较为密集；其需求量虽然不同城市差异明显，但全日分时图的特征基本是一致的，工作日的使用高峰与早晚高峰基本一致，非工作日的高峰则出现在中午[20]，平均出行速度最高一般是工作日清晨，最低一般是周末下午[21]。
掌握出行目的是确定共享单车的选址布局、站点规模、线路布置的关键一环。
文献[2]对比了共享单车系统在北京、上海和杭州的差异，北京一半的使用者是为了上班，上海恰恰相反主要是在下班时使用，杭州则比较多元；无私家车的使用者出行目的偏多元化[5]。
一些学者认为租赁点的前期规划应与城市人口规模、经济发展现状相吻合，主要考虑人口密度、就业岗位、商业网点和公共设施四个指标[6]-[8]。
高频使用者多
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进行通勤性出行，低频使用者则较多是娱乐休闲[3]；还有调查发现接近一半的注册会员一个月难得使用一次，每天使用的会员比例更是不足20%[15][22][23]，显然使用者仅将其视为主要交通方式的临时补充，部分人注册仅仅是为了表达对该项目的支持而不是真的需要[24]。
共享单车使用者的人口统计特征是一个研究重点。
事实上，出行目的与使用者的居住地点、年龄、性别、种族和是否拥车等一系列因素有关[25]；共享单车系统使用者的年龄明显小于城市人口的平均年龄，研究这些年轻的使用者会随着年龄的增长而降低使用率，还是继续保持使用率，从而使共享单车的使用率不断得到提升，很值得讨论。
从性别上看，骑行水平低的地区男性出行比较较高，而骑行水平高的地区则相反[36][39]；另外，骑行者年龄结构、拥有小汽车和自行车比例均偏低[15]；但对收入水平的研究则差异明显，多数研究表明使用者倾向于高平均收入[30],[37]-[38]、高受教育程度[27][25][23]，但伦敦和华盛顿的研究则相反[9][43]，不过他们也对比了这种差异，认为这可能和城市的收入水平总体较高、贫困区租赁点布设密度低等问题有关，而不是低收入群体对共享单车不感兴趣；也有研究发现随着共享单车系统的成熟，低收入群体的使用比例会升高[43]。
关于影响共享单车发展的基础条件方面的文献不多。
易用性是一个显著的影响因素，包括取还车距离、注册与缴费、自行车道是否完善、交通环境及安全问题。
调查发现距离与使用倾向呈负相关，250m半径是一个比较显著的阈值[10]，如果机动车使用环境很好或租赁点与需求点太远将明显影响使用率[43][23]-[29][30]；是否能够即刻注册也能显著影响使用[24]；不良的骑行环境会严重影响人们对共享单车的选择[52]，比如机动车缺乏让行骑行者的意识，专用自行车道不足等[51]，特别是女性，更倾向于无交通干扰的骑行[40]，而完善的自行车道则能最大化其吸引力，提升替代小汽车出行的比例[21]。
不过随着使用的深入，这种不安全感会降低，特别是在那些繁忙的站点[30][42]，而且有研究表明共享单车的安全性比人们预想的要低，甚至比私人自行车更安全，至于内在机理则尚不明确[38][44]。
不过在安全性与易用性发生冲突时，往往人们会更倾向易用性，欧美对强制佩戴头盔的争议就表明了这一点，共享单车骑行者绝大部分不愿意戴头盔，这其中男性比女性比例更高，如果强制戴头盔，共享单车的吸引力将大幅下降，这应该与共享单车一般不会提供头盔，使用者也觉得携带头盔不便有关[33][53]-[56]。
以移动互联网技术为代表的科技发展对解决这些使用限制因素能起到很大的帮助，如GPS的普及使用可以帮助实现无桩式共享单车的发展和站点的减
少，车辆信息也可随时跟踪，为车辆调度带来便利；而使用者也可便利的获取实时的使用信息，还能帮助政府开展交通规划和对系统使用情况进行评价[45][16][46]。
政府支持发展共享单车通常是基于改善出行比例，优化交通环境的目的，比如促进小汽车出行者向共享单车（或接驳公共交通系统）出行转移，减少碳排放，许多研究也确实支持这一点[18][19]，但联合国一份报告指出现有文献存在夸大共享单车系统利益的可能性[5]，中国和欧美一些城市的调查结果也表明这种转移比例很低，共享单车系统主要取代了步行、公共交通或私人自行车等出行方式[5][32][2][41]，也有一部分是替代出租车出行的，但替代私家车的比例则很低。
不过共享单车的发展并不与其他出行方式（包括私人自行车出行）相抵触，如杭州有近80%的私家车拥有者也会使用共享单车，机动车保有量与共享单车使用率没有负相关性，相反共享单车用户的机动车拥有比例要高于比非用户[34][3][14][10]，蒙特利尔的情况也类似[29]；而且文献[5]的研究成果表明绝大部分人（特别是青年人）在尝试后会越来越频繁的使用，这很令人振奋，因为考虑到目前的系统还处于发展中和不完善阶段，后续的逐步替代作用值得期待。
另一种促进共享单车作用提升的方式是增强与公共交通系统的接驳[47]-[49]，北京和上海有过半的受访者是这两者的整合出行[2]，墨尔本的研究也发现共享单车租赁点与轨道交通车站之间联系紧密，尤其是交通高峰时段[5][50]。
此外，在高峰期，共享单车分流拥挤的轨道交通的作用也不容忽视，伦敦超过三分之一的共享单车需求是由轨道交通转移而来的，其替代短距离轨道交通需求的作用尤其明显[32]；对一些交通故障、罢工等突发性事件也能起到很好的缓解作用[21][35]。
共享单车是一个新生但发展很快的交通出行方式，梳理有关共享单车的研究史会
发现，其主要的研究成果是在2010年以后，不足10年；而且大部分集中在国外，而国内的共享单车虽然发展很快，但相关的研究成果却不多，品质也不理想，多半还集中在一些套用处理其他交通方式问题数理模型来解决共享单车的理论问题，对于共享单车的使用特征这种基础性问题的研究就更少了。
基于此，本项目系统分析与调研的基础上对共享单车个体出行特征和共享单车在不同交通出行方式中的转移替代能力方面进行深入研究。
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