留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

基于关联规则的居民公共交通依赖性致因分析

胡松 杨贝 翁剑成 周伟

胡松, 杨贝, 翁剑成, 周伟. 基于关联规则的居民公共交通依赖性致因分析[J]. 交通信息与安全, 2023, 41(3): 147-156. doi: 10.3963/j.jssn.1674-4861.2023.03.016
引用本文: 胡松, 杨贝, 翁剑成, 周伟. 基于关联规则的居民公共交通依赖性致因分析[J]. 交通信息与安全, 2023, 41(3): 147-156. doi: 10.3963/j.jssn.1674-4861.2023.03.016
HU Song, YANG Bei, WENG Jiancheng, ZHOU Wei. A Cause Analysis of Residents' Dependence on Public Transportation Based on Association Rules[J]. Journal of Transport Information and Safety, 2023, 41(3): 147-156. doi: 10.3963/j.jssn.1674-4861.2023.03.016
Citation: HU Song, YANG Bei, WENG Jiancheng, ZHOU Wei. A Cause Analysis of Residents' Dependence on Public Transportation Based on Association Rules[J]. Journal of Transport Information and Safety, 2023, 41(3): 147-156. doi: 10.3963/j.jssn.1674-4861.2023.03.016

基于关联规则的居民公共交通依赖性致因分析

doi: 10.3963/j.jssn.1674-4861.2023.03.016
基金项目: 

中央级公益性科研院所基本科研业务费专项资金项目 2021-9017b

国家自然科学基金重大项目 U1811463

国家自然科学基金项目 52072011

交通运输部公路科学研究所(院)交通强国试点项目 QG2022-2-8-4

详细信息
    作者简介:

    胡松(1992—),博士,助理研究员. 研究方向:智能交通、交通行为建模. E-mail:598529387@qq.com

    通讯作者:

    翁剑成(1981—),博士,教授. 研究方向:交通时空信息提取与建模. E-mail:youthweng@bjut.edu.cn

  • 中图分类号: U491.1

A Cause Analysis of Residents' Dependence on Public Transportation Based on Association Rules

  • 摘要: 鉴别不同出行者对公共交通的依赖程度,并分析其形成的致因差异,有助于从规划设计、政策制定等维度针对性地改善公共交通服务质量。设计并实施了居民出行的行为调查(revealed preference,RP)线上问卷,在数据质量检验的基础上引入关联匹配技术,通过融合出行调查数据与公共交通出行交易数据实现了个体公共交通出行链提取。提出了公共交通依赖性度量指标与关键致因指标,构建了AGNES-Apriori模型开展公共交通依赖性分级与不同层级群体强关联规则挖掘,并据此提出了公共交通依赖性层级提升的“两阶段”框架及出行激励策略集。结果表明:①居民公共交通依赖性可被划分为低、较低、较高和高依赖性4个层级,不同层级对应的强关联规则间具有显著差异性;②关联规则包含的指标数量与3个参数值呈负相关关系,高依赖性强关联规则出现的概率为低依赖性的2.1倍;③家和目的地到站点总距离、收入、小汽车可用性等客观条件是影响居民公共交通依赖性的关键致因,而公共交通出行低自由度是导致居民公共交通依赖性降低的重要原因;④较低的客观条件指标值通常促使居民形成较高的公共交通依赖性;⑤小汽车低可用性变量主要出现在公共交通低、高依赖性群体对应的强关联规则中,而高依赖性群体随其小汽车可用性增强可能出现公共交通依赖性降低的趋势。

     

  • 图  1  Apriori算法计算流程图

    Figure  1.  Calculation flow chart of Apriori algorithm

    图  2  改进的Apriori算法迭代示意图

    Figure  2.  Iteration diagram of the improved Apriori algorithm

    图  3  层次嵌套聚类树结果

    Figure  3.  Hierarchically nested cluster tree

    图  4  参数与关联规则数量间关系

    Figure  4.  The relationships between the parameters and number of association rules

    图  5  强关联规则挖掘结果

    Figure  5.  Mining results of strong association rules

    图  6  公共交通依赖性“两阶段”层级提升框架

    Figure  6.  The"two-stage"hierarchy improvement framework of public transport dependence

    表  1  主要调查内容

    Table  1.   Main survey content

    调查维度 调查指标
    个体属性 小汽车可用性
    自行车可用性
    年龄
    职业
    收人
    教育水平
    出行环境 家和目的地到交通站点总距离
    土地混合利用强度
    出行特性 出行目的
    出行距离
    出行天数
    出行次数
    出行方式
    出行心理 公共交通总体满意度
    亲友对公共交通使用影响度
    公共交通出行自由度
    下载: 导出CSV

    表  2  数据质量检验

    Table  2.   Data quality test

    被检验项 Cronbach's α系数 KMO值 Sig.
    出行环境 0.78 0.80 0.00
    出行特性 0.81 0.80 0.00
    出行心理 0.85 0.84 0.00
    下载: 导出CSV

    表  3  个体公共交通出行链嵌套数据示例

    Table  3.   Examples of nested data of individual public transport travel chains

    数据类型 记录信息
    卡号 512****765028
    性别
    年龄/岁 30
    职业 企业职员
    教育程度 硕士及以上
    收入/元 8 001~15 000
    小汽车可用性 比较容易
    自行车可用性 一般
    出行日期 2018/7/1 2018/7/1 2018/7/31
    出行模式 B-R R-B R
    上车线路 668路 14号线 14号线
    上车时间 07:21 18:42 18:30
    上车站点 通州杨庄南口 来广营 来广营
    下车线路 14号线 668路 14号线
    下车时间 08:22 19:38 19:05
    下车站点 来广营 新华联锦园 大望路
    出行距离/m 15 247 14 752 13 982
    下载: 导出CSV

    表  4  公共交通依赖性关键致因指标离散化结果

    Table  4.   Discrete results of public transport dependence key causative indicators

    指标类别 关键致因指标 划分节点 分类比例/% 标签 分类属性
    客观条件因素 家和目的地到站点总距离/min
    (Distance to transit,D
    D12=14
    D23=27
    21 D1
    34 D2
    45 D3
    收入/元
    (Income,I
    I12=5 000
    I23=15 000
    31 I1
    51 I2
    18 I3
    小汽车可用性
    (Car availability,C
    C12=2
    C23=4
    22 C1
    65 C2
    13 C3
    主观心理因素 公共交通总体满意度
    (Overall satisfaction,S
    S12=2
    S23=4
    7 S1
    78 S2
    15 S3
    亲友对公共交通使用影响度
    (Influence degree,E
    E12=2
    E23=4
    13 E1
    67 E2
    20 E3
    公共交通出行自由度
    (Freedom degree,F
    F12=2
    F23=4
    11 F1
    69 F2
    20 F3
    下载: 导出CSV

    表  5  不同公共交通依赖性典型关联规则

    Table  5.   Typical association rules of different public transport dependence

    序号 前件 后件 支持度 置信度 提升度
    1 {家和目的地到站点总距离=D2,收入=I1,小汽车可用性=C1,公共交通总体满意度=S2,亲友对公共交通使用影响度=E2,公共交通出行自由度=F1} {公共交通依赖性=低} 0.018 1.000 7.108
    2 {家和目的地到站点总距离=D1,收入=I1,小汽车可用性=C2,公共交通总体满意度=S2,亲友对公共交通使用影响度=E2,公共交通出行自由度=F2} 0.011 0.500 3.554
    3 {家和目的地到站点总距离=D1,收入=I2,小汽车可用性=C2,公共交通总体满意度=S2,亲友对公共交通使用影响度=E2,公共交通出行自由度=F2} {公共交通依赖性=较低} 0.023 0.750 2.466
    4 {家和目的地到站点总距离=D2,收入=I3,小汽车可用性=C3,公共交通总体满意度=S2,亲友对公共交通使用影响度=E2,公共交通出行自由度=F2} 0.019 0.833 2.740
    5 {家和目的地到站点总距离=D3,收入=I1,小汽车可用性=C2,公共交通总体满意度=S2,亲友对公共交通使用影响度=E2,公共交通出行自由度=F2} {公共交通依赖性=较高} 0.034 0.429 1.848
    6 {家和目的地到站点总距离=D2,收入=I2,小汽车可用性=C2,公共交通总体满意度=S2,亲友对公共交通使用影响度=E2,公共交通出行自由度=F2} 0.015 0.400 1.725
    7 {家和目的地到站点总距离=D3,收入=I2,小汽车可用性=C2,公共交通总体满意度=S2,亲友对公共交通使用影响度=E2,公共交通出行自由度=F2} {公共交通依赖性=高} 0.042 0.500 1.5471
    8 {家和目的地到站点总距离=D3,收入=I2,小汽车可用性=C1,公共交通总体满意度=S2,亲友对公共交通使用影响度=E2,公共交通出行自由度=F2} 0.019 0.625 1.934
    下载: 导出CSV

    表  6  公共交通依赖性层级提升激励政策集

    Table  6.   Incentive policy sets for promoting public transport dependence hierarchy

    政策维度 政策方面 具体措施 政策指标
    交通需求管理 交通管制 限号出行、限时通行、区域限行、摇号或排号购车、降低核心区停车位规模 小汽车可用性
    经济惩罚 停车费用增加、特定区域拥堵收费、征收燃油税、提高燃油车购置税 小汽车可用性、收入
    经济奖励 “碳普惠”奖励机制、公共交通票价折扣、公交乘车优惠换乘、错峰优惠 收入
    交通供给管理 交通运行 增设公交专用道、增加公交优先交叉口、设置公交绿波带 公共交通出行方便与自由程度
    交通运营   发展响应公交,BRT,定制公交,接驳公交和轻轨等多服务模式、智慧区域调度优化、车厢拥挤度控制、延时运营、发车间隔优化、智慧信息牌和出行APP等实时信息服务优化、增设地铁站出入口或直通廊道、提升公交线网覆盖率、缩短线路长度、充电桩与场站位置优化、改善乘车环境与设施舒适性   家和目的地到交通站点总时间、公共交通出行方便与自由程度
    模式整合   优化枢纽站规划与功能、多模式一体化出行整合(如MaaS)、推广TOD发展模式、增加P+R换乘模式范围、公交与地铁衔接优化、加强共享单车、网约车与公共交通接驳合作、多方式付费功能整合   家和目的地到交通站点总时间、公共交通出行方便与自由程度
    下载: 导出CSV
  • [1] TU M T, LI W X, ORFIA O, et al. Exploring nonlinear effects of the built environment on ridesplitting: Evidence from Chengdu[J]. Transportation Research Part D: Transport and Environment, 2021(93): 102776.
    [2] ZHAO X L, YAN X, YU A, et al. Prediction and behavioral analysis of travel mode choice: A comparison of machine learning and logit models[J]. Travel Behaviour and Society, 2020(20): 22-35.
    [3] LUO M, MA Z L, ZHAO W J, et al. An ex-post evaluation of the public acceptance of a license plate-based restriction policy: A case study of Xi'an, China[J]. Transportation Research Part A: Policy and Practice, 2022(155): 259-282.
    [4] 戢晓峰, 杨春丽. 欠发达地区高铁出行意愿多群组结构方程模型[J]. 北京交通大学学报, 2022, 46(3): 1-8. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-BFJT202203002.htm

    JI X F, YANG C L. Multi-group structural equation model of travel intention to take high-speed rail in underdeveloped areas[J]. Journal of Beijing Jiaotong University, 2022, 46(3): 1-8. (in Chinese) https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-BFJT202203002.htm
    [5] 姚恩建, 李翠萍, 郇宁, 等. 共享单车对通勤走廊出行结构的影响[J]. 华南理工大学学报(自然科学版), 2020, 48(7): 85-92, 142. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-HNLG202007010.htm

    YAO E J, LI C P, HUAN N, et al., et al. Impact of shared bicycles on the configuration of travel mode in commuting corridor[J]. Journal of South China University of Technology (Natural Science Edition), 2020, 48(7): 85-92, 142. (in Chinese) https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-HNLG202007010.htm
    [6] 云美萍, 刘广洋, 刘芳. 公交服务质量变化对出行方式选择行为的影响[J]. 中国公路学报, 2017, 30(7): 119-125. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-ZGGL201707015.htm

    YUN M P, LIU G Y, LIU F. Influence of change of public transportation service quality on travel mode choice behavior[J]. China Journal of Highway and Transport, 2017, 30(7): 119-125. (in Chinese) https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-ZGGL201707015.htm
    [7] 杨亚璪, 唐浩冬, 彭勇. 考虑偏好差异的后疫情时代居民出行方式选择行为研究[J]. 交通运输系统工程与信息, 2022, 22(3): 15-24. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YSXT202203003.htm

    YANG Y Z, TANG H D, PENG Y. Residents' travel mode choice behavior in post-COVID-19 era considering preference differences[J] Journal of Transportation Systems Engineering and Information Technology, 2022, 22(3): 15-24. (in Chinese) https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YSXT202203003.htm
    [8] ARROYO R, TOMÁS R, LIDÓN M, et al. Influence of values, attitudes towards transport modes and companions on travel behavior[J]. Transportation Research Part F: Traffic Psychology and Behaviour, 2020(71): 8-22.
    [9] 李海杰, 苗蕾, 聂磊, 等. 基于关联规则和主成分分析的高铁旅客购票行为特征研究[J]. 铁道科学与工程学报, 2023, 20(6): 2013-2025. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-CSTD202306007.htm

    LI H J, MIAO L, NIE L, et al. High-speed railway passenger ticketing behavior characteristics based on association rules and principal component analysis[J]. Journal of Railway Science and Engineering, 2023, 20(6): 2013-2025. (in Chinese) https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-CSTD202306007.htm
    [10] 龙彦, 黄建玲, 赵晓华, 等. 基于多视图协同交互技术的换道图谱构建与分类[J]. 交通信息与安全, 2022, 40(1): 106-115. doi: 10.3963/j.jssn.1674-4861.2022.01.013

    LONG Y, HUANG J L, ZHAO X H, et al. Development and classification of lane-changing graph based on multi-view collaborative and interactive techniques[J]. Journal of Transport Information and Safety, 2022, 40(1): 106-115. (in Chinese) doi: 10.3963/j.jssn.1674-4861.2022.01.013
    [11] YANG Y, YUAN Z Z, SUN D Y, et al. Analysis of the factors influencing highway crash risk in different regional types based on improved Apriori algorithm[J]. Advances in Transportation Studies, 2019(49): 165-178.
    [12] YU W H. Discovering frequent movement paths from taxi trajectory data using spatially embedded networks and association rules[J]. IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems, 2019, 20(3): 855-866.
    [13] GUO X, WANG D Z W, WU J, et al. Mining commuting behavior of urban rail transit network by using association rules[J]. Physica A: Statistical Mechanics and its Applications, 2020(559): 125094.
    [14] 王颖志, 沈雅婕, 王立君. 基于改进兴趣度度量与Apriori算法的交通事故多发点成因分析[J]. 浙江大学学报: (理学版), 2021, 48(3): 349-355. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-HZDX202103011.htm

    WANG Y Z, SHEN Y J, WANG L J. The causes analysis of traffic accident black spots based on improved interest measurement and Apriori algorithm[J]. Journal of Zhejiang University(Science Edition), 2021, 48(3): 349-355(. in Chinese) https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-HZDX202103011.htm
    [15] 许研, 纪雪洪, 叶玫. 基于出行时空数据的分时租赁汽车与网约车出行场景比较研究[J]. 地球信息科学学报, 2021, 23(8): 1461-1472. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-DQXX202108011.htm

    XU Y, JI X H, YE M. Travel scenes comparison of time-sharing and car-hailing based on traveling spatiotemporal data[J]. Journal of Geo-information Science, 2021, 23(8): 1461-1472. (in Chinese) https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-DQXX202108011.htm
    [16] CAI Q R. Cause analysis of traffic accidents on urban roads based on an improved association rule mining algorithm[J]. IEEE Access, 2020(8): 75607-75615.
    [17] 苏芳, 袁勤. 城市公路交通事故关联规则分析[J]. 武汉理工大学学报: (信息与管理工程版), 2020, 42(4): 313-318, 331. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-WHQC202004005.htm

    SU F, YUAN Q. Analysis of association rules of urban road traffic accidents[J]. Journal of Wuhan University of Technology(IAME), 2020, 42(4): 313-318, 331. (in Chinese) https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-WHQC202004005.htm
    [18] WU J W, LIAO H. Weather, travel mode choice, and impacts on subway ridership in Beijing[J]. Transportation Research Part A: Policy & Practice 2020(135): 264-279.
    [19] MARGARETH G, HURTUBIA R, ORTUZAR J D. The role of habit and the built environment in the willingness to commute by bicycle[J]. Travel Behaviour and Society, 2020(20): 62-73.
    [20] 张昕明, 弓棣, 谢秉磊, 等. 计划行为理论视角下基于出行行为的公交防疫策略影响效果研究[J]. 交通信息与安全, 2021, 39(6): 117-125. doi: 10.3963/j.jssn.1674-4861.2021.06.014

    ZHANG X M, GONG D, XIE B L, et al. A study of the effectiveness of epidemic prevention policies on public transit usage based on the theory of planned behaviors[J]. Journal of Transport Information and Safety, 2021, 39(6): 117-125. (in Chinese) doi: 10.3963/j.jssn.1674-4861.2021.06.014
    [21] 黎新华, 李俊辉, 黎景壮. 基于改进DTW-AGNES的网约车需求量时间序列聚类研究[J]. 重庆交通大学学报(自然科学版), 2019, 38(8): 13-19. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-CQJT201908003.htm

    LI X H, LI J H, LI J Z. Clustering research on time series of online car-hailing demand based on the improved DTW_AGNES[J]. Journal of Chongqing Jiaotong University(Natural Sciences), 2019, 38(8): 13-19. (in Chinese) https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-CQJT201908003.htm
    [22] 胡松, 翁剑成, 周伟, 等. 基于扩展计划行为理论的公共交通出行依赖性影响[J]. 吉林大学学报(工学版), 2022, 52 (5): 1037-1044. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-JLGY202205008.htm

    HU S, WENG J C, ZHOU W, et al. Influence of travelers' dependence on public transportation based on extended theory of planning behavior[J]. Journal of Jilin University(Engineering and Technology Edition), 2022, 52(5): 1037-1044. (in Chinese) https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-JLGY202205008.htm
    [23] 徐宏, 陈焰, 支艳利, 等. 基于Apriori改进算法的旅游个性化推荐[J]. 微型电脑应用, 2018, 34(1): 74-79. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-WXDY201801022.htm

    XU H, CHEN Y, ZHI Y L, et al. Personalized travel search based on improved Apriori agorithm[J]. Microcomputer Applications, 2018, 34(1): 74-79(. in Chinese) https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-WXDY201801022.htm
    [24] DAI J, LIU Z, LI R. Improving the subway attraction for the post-COVID-19 era: The role of fare-free public transport policy[J]. Transport Policy, 2021, 103(490): 21-30.
    [25] 吕楠, 滕爱, 张彬. "双碳"背景下深圳市公交票价优惠政策优化思路研究[J]. 城市公共交通, 2022(10): 43-48, 52. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-CSGJ202210015.htm

    LYU N, TENG A, ZHANG B. Research on bus discounting policy with purposes of carbon neutrality and peak emission: Case study in Shenzhen[J]. Urban Public Transport, 2022(10): 43-48, 52. (in Chinese) https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-CSGJ202210015.htm
  • 加载中
图(6) / 表(6)
计量
  • 文章访问数:  244
  • HTML全文浏览量:  105
  • PDF下载量:  14
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2022-11-29
  • 网络出版日期:  2023-09-16

目录

    /

    返回文章
    返回