國
立
交
通
大
學
交通運輸研究所
碩
士
論
文
以潛在類別模式模化計程收費下高速公路
駕駛人之運具及路線選擇移轉行為
Modeling Freeway Driver Behavioral Changes in Mode
and Route Choices under Distance-based Toll Scheme:
A Latent Class Approach
研 究 生：游思遠
指導教授：邱裕鈞 教授
以潛在類別模式模化計程收費下
高速公路駕駛人之運具及路線選擇移轉行為
Modeling Freeway Driver Behavioral Changes in Mode and Route
Choices under Distance-based Toll Scheme: A Latent Class Approach
研 究 生：游思遠
Student: Sih-Yuan, Yu
指導教授：邱裕鈞 博士
Advisor: Dr. Yu-Chiun, Chiou
國 立 交 通 大 學
交通運輸研究所
碩 士 論 文
A Thesis
Submitted to Institute of Traffic and Transportation College of Management
National Chiao Tung University in partial Fulfillment of the Requirements
for the Degree of Master
in
Traffic and Transportation
June 2013
Hsinchu, Taiwan, Republic of China
以潛在類別模式模化計程收費下高速公路駕駛人之
運具及路線選擇移轉行為
研究生：游思遠
指導教授：邱裕鈞 博士
國立交通大學交通運輸研究所碩士班
摘要
為落實使用者付費之公平精神，交通部台灣區國道高速公路局擬將現行的計 次收費制改為計程收費制，然現行高速公路使用者多數屬短程免付費旅次(佔高 速公路總旅次之 65%)，為避免大量短程旅次受收費衝擊改變路線造成平面交通 擁塞，國道高速公路局擬加入免費里程機制。為了解高速公路駕駛人因應未來政 策的選擇行為，以及免費里程機制與通行費率的政策效果，本研究設計敘述性偏 好實驗(stated preference experiment)訪問臺北、臺中及高雄三大都會區高速公路 駕駛以得知不同收費情境下之運具及路線轉移。又為了解高速公路駕駛人的個體 偏好差異，本研究應用潛在類別模式(latent class model, LCM)模化高速公路使用 者的選擇行為。 潛在類別模式的推估結果顯示旅次長度、居住地區及年齡為影響分群之關鍵 變數，並將高速公路使用者分為三群：(1)一般高速公路使用者(2)短程─高所得 及(3)長程─低所得，不同分群對旅行時間及旅行成本的偏好有顯著的差異。此 外，性別、所得及教育程度在上述分群當中亦有顯著差異。本研究依據模式推估 結果設計不同通行費率及免費里程之情境作敏感度分析，分析結果發現，免費里 程機制可以降低短程旅次受通行費率衝擊的程度，而長程旅次在各類免費里程情 境下受通行費率影響的敏感度最大。最後，長程─低所得族群的社經背景多屬較 偏遠地區居民，本研究建議提升偏遠地區公共運輸服務水準以滿足該群體受衝擊 後轉移至公共運具之前在需求。 關鍵詞：計次收費、計程收費、潛在類別模式、每日免費里程。ii
Modeling Freeway Driver Behavioral Changes in Mode and Route
Choices under Distance-based Toll Scheme: A Latent Class Approach
Student: Sih-Yuan, Yu Advisor: Dr. Yu-Chiun, Chiou
Institute of Traffic and Transportation
National Chiao Tung University
ABSTRACT
For the principle of pay-as-you-go, Taiwan government is planning to switch the current entry-based toll system to a distance-based toll system. However, to avoid the most of short-range and free-of-charge trips, accounting for approximately 65% of total freeway trips, diverting to use of local roadway systems and causing serious congestion on the systems, several distance-based schemes with and without daily credit of free-mileage are then proposed. Without knowing the mode and route choice behaviors of freeway drivers, it is impossible to fairly assess the toll schemes. Based on this, this study aims to develop the mode and route choice model of freeway drivers so as to investigate the potential impacts to them under various distance-toll schemes. To acknowledge the heterogeneity in the preferences of freeway drivers, latent class models (LCM) are developed based on the stated-preference designed questionnaire surveys on Taipei, Taichung and Kaohsiung metropolitans.
The estimated results of the LCM show that trip length, residential area, and driver age are three key segmentation variables, which classify freeway drivers into three groups: 1) Ordinary freeway drivers; 2) High income with short trip drivers; and 3) Low-income with long-trip drivers. It is found that not only the preferences of travel cost and travel time but also gender proportion, average income and average education levels significantly vary across groups. Sensitivity analyses on various toll rates and various daily credits of free mileage are conducted and compared. The results show that the mechanism of daily credit of free mileage can effectively curtail the impact of drivers with short trips; however, drivers with long trips are more sensitive to toll rates. Additionally, since most of drivers in the group of low-income with long trips live in rural areas, suggesting that to improve the public transportation service in those areas is imperial so as to reduce the negative impact caused by the distance-toll scheme.
Key words: Entry-based toll, distance-based toll, latent class model, daily credit of
誌謝
交研所兩年的歲月悄悄過去，如今即將前進職場，回想這份論文能夠順利完 成實在需要感謝許多人在這段時間裡的幫助，若缺少了您，這份論文將不可能以 如此面貌呈現。 首先要感謝恩師邱裕鈞教授的悉心指導，您紮實的研究方法訓練以及帶領學 生參與計畫案的經驗，使學生有能力選定研究範疇並進行研究；在研究期間也端 賴您多方的提點教導，使學生在研究路上不致迷途；除去課業及研究，您也關心 學生們的生活及未來的發展，並提供就業的資訊，能夠受您的指導實在是值得慶 幸的事。另外，也要感謝黃台生老師在電子收費研究計畫的指導、包容及所提供 的幫助，這些準備工作都成為本研究的強大後盾；也感謝陳穆臻所長在每次論文 研討時所提供寶貴建議，每每都能指出學生的自以為是以及盲點；更感謝馮正民 老師及汪進財老師在學生口試前的鼓勵，也謝謝口試委員溫傑華教授、周榮昌教 授及顏進儒教授對本研究的肯定。 再來要感謝邱家的每一個好夥伴。謝謝晟安(dranpencil)與得政(dirrk 大大)， 兩位在實驗室裡最常陪伴我的人，沒有你們的鼓勵、陪我娛樂(rftg, cs, issac…)， 研究室生涯將大為失色；謝謝奎安(card 大大)、崇鎰(帥哥)，謝謝兩位常常提供 的笑料，希望你們順利通過口試；謝謝育瑄，雖然在研究時表面上都是我在幫你， 但我發現我最後都是在幫我自己，若沒有幫你解決問題，我也無法熟練軟體的操 作以及想通個體選擇模式的精隨；謝謝榕芳(聰明閃亮的 claire)，一起做計畫案 時謝謝你在問卷收集時不遺餘力(以及對我的督促)，更感謝你提供許多國考上的 幫助還有建議。 還要感謝第一研究室的每個好夥伴，首提坐我兩邊的帥哥美女：冠宇(棒棒) 還有敬莘(阿龍)，除去邱家的同學，與我同甘共苦度最高的當屬二位，所幸你們 都要留在台北，讓我們在社會新鮮人階段繼續彼此加油吧！再謝謝孟蓉還有涵恩， 與你們一起籌辦聯誼活動是碩二生涯裡很重要的一部分，祝福你們都能找到適合 你們的工作！謝謝這兩個月來常常在下午廝殺的好夥伴：紹谷(Paul)、修豪(阿水)、 俋璟(kua)、憲天(ever)，祝福你們去當兵及求職都平安順利。也感謝第二研究室 的可欣，與你一起研究程式可謂我碩二生涯的一大成就；謝謝弼元，你在收集問 卷時的幫助為這篇研究的一大貢獻；謝謝德沛(遊戲 boy)，陪我打羽球、打電動(就 是沒一起做研究)，同為所上唯二當完兵的男生，祝福你找到好工作跟女朋友； 謝謝 Victor、Ploi、Jose 和 Anton，有你們的生活真的很有趣。iv 感謝所學會的每一位成員：群彥(阿笨)、怡心(賴賴)、涵恩(小恩)、弼元、映 如(RuRu)、雨蒼(小雨)、修豪、俋璟、憲天。我們十人(？)同心完成了所上的各 個活動，有你們的支持、創意還有執行動力，讓我深感能跟你們共事是我的榮幸。 希望我們繼續把我們所能做的在往後繼續回饋給 ITT。 謝謝不在 ITT 但是默默在我背後支持的人。謝謝台北宣道堂的眾弟兄姊妹， 你們日常對我的關懷還有祝福是我完成論文的動力來源；謝謝睿哥平日對我生活、 職涯發展還有交友的關心；謝謝立群哥每週約我讀經，並且傾聽我的困難，鼓勵 我持續關心身旁的同學；謝謝 try 一直以來的鼓勵；謝謝純如姐常常為我禱告。 最後要謝謝我的父母，感謝你們的支持，讓我能完成碩士的學位。謝謝你們 在我考研究所時的鼓勵、為我禱告，以及包容我的諸多不成熟。謝謝你們對我寄 予的厚望，使我常常在想要如何回應你們的殷殷企盼。但願即將出社會的我能夠 在未來的岡位上盡人事，以不負你們不保留的付出。 游思遠 謹誌於 國立交通大學交通運輸研究所 中華民國 一〇二 年 六 月
目錄
中文摘要... i 英文摘要... ii 誌謝... iii 目錄... v 表目錄... vii 圖目錄... viii 第一章 緒論... 1 1.1 研究背景與動機... 1 1.2 研究目的... 2 1.3 研究範圍與對象... 3 1.4 研究內容與流程... 3 第二章 文獻回顧... 5 2.1 高速公路收費與駕駛人之運具與路線移轉行為相關研究... 5 2.1.1 改行駛替代道路相關研究... 5 2.1.2 改搭乘其他運具相關研究... 7 2.1.3 小結... 9 2.2 高速公路計程收費個體異質性相關研究... 13 2.2.1 混合羅吉特模式... 13 2.2.2 潛在類別模式... 14 2.2.3 小結... 15 第三章 研究方法... 16 3.1 選擇方案與解釋變數... 16 3.2 多項羅吉特模式... 19 3.3 潛在類別模式... 20 第四章 問卷設計與資料分析... 22 4.1 問卷設計... 22 4.2 調查計畫... 26 4.3 資料分析... 26 第五章 模式推估結果... 39 5.1 多項羅吉特模式... 39 5.1.1 臺北都會區推估結果... 42 5.1.2 臺中都會區推估結果... 44 5.1.3 高雄都會區推估結果... 45 5.1.4 全國樣本推估結果... 47 5.2 潛在類別模式... 49 5.2.1 潛在類別模式推估結果... 49vi 5.2.2 模式區隔分析... 52 5.3 敏感度分析... 54 5.4 交通衝擊分析... 61 5.5 討論... 64 第六章 結論與建議... 66 6.1 結論... 66 6.2 建議... 67 參考文獻... 68 附錄一：高速公路通行費按里程計費旅運行為調查問卷... 71
表目錄
表 1. 高速公路收費與駕駛人之運具與路線移轉行為相關研究比較表... 10 表 2. 混合羅吉特模式相關研究比較表... 14 表 3. 去回程合併方案... 17 表 4. 模式解釋變數及正負號預判... 18 表 5. 問卷各解釋變數與問項設計... 24 表 6. 各縣市分群結果... 27 表 7. 臺北都會區駕駛人社經特性分布... 29 表 8. 臺北都會區駕駛人旅次特性分布... 30 表 9. 臺中都會區駕駛人社經特性分布... 32 表 10. 臺中都會區駕駛人旅次特性分布... 33 表 11. 高雄都會區駕駛人社經特性分布... 35 表 12. 高雄都會區駕駛人旅次特性分布... 36 表 13. 三大都會區樣本頻次分布比較表... 37 表 14. 去程方案分布表... 39 表 15. 回程方案分布... 40 表 16. 合併去回程方案分布... 41 表 17. 多項羅吉特模式─臺北都會區 ... 44 表 18. 多項羅吉特模式─臺中都會區 ... 45 表 19. 多項羅吉特模式─高雄都會區 ... 47 表 20. 多項羅吉特模式─全國樣本 ... 48 表 21. 潛在類別模式分群指標... 49 表 22. 潛在類別模式─旅次長度、年齡、居住主要都會 ... 50 表 23. 潛在類別模式─年齡、居住北部、居住南部 ... 51 表 24. 分群共生變數敏感度及替代率... 51 表 25. 分群結果頻次分析... 53 表 26. 分群結果平均值... 53 表 27. 各分群特性比較表... 54 表 28. 旅次長度分類表... 55 表 29. 通行費率與免費里程情境預測表─短程(40 公里以下) ... 55 表 30. 通行費率與免費里程情境預測表─中程(40~100 公里) ... 56 表 31. 通行費率與免費里程情境預測表─中長程(100~300 公里) ... 57 表 32. 通行費率與免費里程情境預測表─長程(300 公里以上) ... 58 表 33. 計程收費交通量轉移預測表... 62 表 34.平日高速公路交通量各生活圈起迄調查表... 63viii
圖目錄
圖 1. 研究流程圖... 4 圖 2. 不同收費情境下高速公路去程行駛里程與通行費比例... 19 圖 3. 臺北都會區高速公路來回行駛里程... 28 圖 4. 臺中都會區高速公路來回行駛里程... 31 圖 5. 高雄都會區高速公路來回行駛里程... 34 圖 6. 多項羅吉特模式... 41 圖 7. 全程行駛高速公路方案選擇比例... 59 圖 8. 回程改行駛非收費道路方案選擇比例... 59 圖 9 行駛高速公路方案選擇比例(FF 與 FL) ... 60 圖 10. 全程改行駛非收費道路方案選擇比例... 60 圖 11. 改搭乘公共運具方案選擇比例... 61第一章 緒論
1.1 研究背景與動機
台灣國道高速公路電子收費自民國 95 年二月實施至今已七年，目前國道高 速公路局擬將電子收費模式由原本的過站收費制改為計程收費制，此政策立意將 國道高速公路收費擴及國道高速公路全線，使得長程使用者付出通行費降低並提 高短程使用者的旅行成本。此舉不僅使高速公路更貼近作為長程交通設施的目的， 「走多少，付多少」的收費機制更體現的使用者付費的精神。然而，現行每日行 駛國道車輛約有 66%因為未過收費站屬於非收費族群(交通部，民 101)，故推行 計程收費將使大量高速公路使用者轉而需要繳納通行費。 為避免大量短程高速公路使用者轉而行駛非收費道路造成平面路網更加壅 塞，國道高速公路局擬推行每日免費里程的收費機制，以減少短程旅次的負擔。 據國道高速公路局近期公布之收費機制設計(交通部，民 101)，所研議的收費機 制包含： (1)一段式收費：無免費里程，單一費率 0.82 元/公里計算通行費。 (2)二段式收費：每日每車免費 10 公里，標準費率 1.0 元/公里。 (3)三段式收費：每日每車免費里程 20 公里，標準費率 1.2 元/公里(行駛里程<200 公里)，長途費率 0.9 元/公里(行駛里程≧200 公里)。 然而，高速公路駕駛人在考慮是否改行駛非收費道路時除了通行費之外，也 同時考慮旅行時間以及非收費道路的燃油成本，故實際上會因計程收費而改變路 線決策的駕駛人並非原收費機制下的非收費族群；決策者除考量旅行成本與時間 之外，不同的旅次目的、旅次長度，以及不同決策個體的社會經濟背景都將影響 其選擇行為的意向。是故，探討何種特性的決策個體為計程收費之相對敏感群體， 將更有利運輸政策決策當局對將執行的政策進行審慎的評估。 而探討面對收費機制改變的研究當屬國內外與徵收擁擠費及高乘載收收費 車道(High occupancy lane and toll, HOT)的相關文獻居多，其歸納徵收擁擠費或高 速公路通行費會對高速公路使用者造成改變其駕駛行為的驅力，行為的改變大致 可整理為以下幾點：(1)改變出發時間以避開收費時段(Olszewski 和 Xie., 2005； Yamamoto et al., 2000)；(2)改行駛不收費的替代道路(Kockelman 和 Kalmanje., 2005；Axhausen et al., 2012)；及(3)改搭乘替代運具(Washbrook et al., 2006)。上 述三個效果以改變出發時間避開收費時段的效果最為明顯，而 Olszewski 和2
Xie.(2005)比較新加坡推行 ERP 系統前後的資料，說明 ERP 系統的推行造成尖峰 時間擴散的效果相較於行駛替代道路來得大。然而，台灣高速公路通行費採取全 天單一費率收費，因此前述改變出發時間的選擇無重大意義。而計程收費對轉移 至不收費道路及改搭程替代運具的效果，在前述的文獻當中則較少發現，故了解 高速公路駕駛在徵收通行費率改變下的轉移行為，此為本研究動機之一。
為了解高速公路使用者對於不同旅行成本下的反應，一般皆透過個體選擇模 式(Vrtic et al., 2009；Lam 和 Small, 2001；Brownstone et al., 2003)分析高速公路使 用者的決策行為。現今，除了少數已實行徵收通行費或擁擠費之地區可取得顯示 性偏好(Revealed preference, RP)資料，與高速公路收費相關研究大多使用敘述性 偏好(Stated preference, SP)實驗以評估擁擠費的效益。因此，如何設計敘述性偏 好實驗，以及採納哪些變數作為分析的解釋變數可以做為高速公路行駛行為研究 的有效變數，為本研究動機之二。 此外，上述研究亦呈現不同社經背景及旅次目的旅運者在決策時的差異，針 對不同特性之旅運者進行市場區隔將有助於釐清不同收費政策影響的群體，使收 費政策制定貼近原初的目的。為了解旅運者間的異質性，過往研究多使用屬性交 叉項作為虛擬變數以檢視市場區隔的效果，另有透過混合羅吉特模式(Mixed logit, MXL)產生浮動參數以檢視變異與決策相關度高的屬性。近來則有多數學者傾向 使用潛在類別模式(Latent class model, LCM)尋找高異質性的分群，該方法可有效 辨識市場中的潛在分群，更提供前述辨識政策敏感群體的議題的解答。因此，為 了解不同特性使用者決策的傾向，為本研究動機之三。
1.2 研究目的
本研究擬透過設計敘述性偏好實驗調查高速公路使用者對於高速公路計程 收費的旅運轉移行為，並透過個體選擇模式推估各變數之效用參數，以期達成下 列目的： (1) 探討敘述性偏好實驗應納入的調查問項作為解釋變數，以期解釋高速公路駕 駛之轉移行為。 (2) 建構高速公路計程收費駕駛行為轉移模式，推估高速公路駕駛之改行駛替代 道路及改搭乘替代運具之效用函數，以探討高速公路計程費率與駕駛人旅次 特性及社經特性對轉移行為之交互效果。(3) 透過潛在類別模式搜尋決策異質性高之潛在群體，以分析不同群體對計程收 費的旅運轉移異質性的原因。 (4) 探討免費里程的長度對高速公路駕駛轉移行為的影響，並討論該項政策的優 缺點。
1.3 研究範圍與對象
為期能達成上述研究目的，本研究須調查國內高速公路使用者，且因高速公 路短程旅次多屬都會區通勤旅次，故本研究將以國內台北、台中及高雄三大都會 區高速公路駕駛人作為研究對象。前述旅次行為變化包含路線及運具選擇，故本 研究範圍將包含分析高速公路駕駛人改路線及改搭乘他種運具的意向；且因免費 里程機制使得駕駛人去回旅次之通行費負擔比例不同，故本研究亦探討該機制是 否造成去回旅次間的差異。1.4 研究內容與流程
(1) 研究目的與範圍確認 本研究之目的為建構高速公路駕駛人於計程收費下之運具與路線選擇移轉 模式，並透過潛在類別模式尋找決策異質性之潛在群體。因現研議之計程收費政 策在學理上對短程高速公路使用者的影響較大，故本研究將著重在短程高速公路 駕駛人之行為。 (2) 文獻回顧 依研究目的之需要，將回顧收費道路駕駛人路線及運具移轉相關文獻，以作 為調查設計與模式估計之參考；另回顧結合高速公路駕駛異質性處理之文獻(包 含混合羅吉特與潛在類別模式)，作為區隔變數與隨機參數選取之參考。 (3) 問卷設計與發放、資料收集與整理與回收資料敘述統計 參考前述文獻設計敘述性偏好實驗，並選定合適之調查地點及訪問形式。本 研究的研究對象為短程高速公路駕駛，故高速公路駕駛經驗、行駛長度的限制與 社經背景分布皆影響資料品質，將與資料整理時訂定無效樣本剔除之準則，並按 回收資料敘述統計先進行模式建構前分析。 (4) 構建高速公路計程收費駕駛人運具與路線移轉潛在類別模式 參考前述文獻以選取解釋變數，並決定模式估計方法；另研擬合適之運具與 路線選擇之巢式結構。本研究因考量個體異質性，可探討不同巢式結構下潛在類 別模式的估計結果。4 (5)推估結果與討論 著重討論不同費率情境下高速公路駕駛之行為以符合本研究之目的，並檢討 免費里程方案對駕駛人決策的影響；此外亦檢視不同異質性處理方法的優劣。 (6)結論與建議 根據前項之討論檢視不同計程收費費率情境的效果並提出較佳政策的建議， 並依客觀數據評估潛在類別模式於此研究課題下的解釋能力、優點及缺失。 研究目的與範圍確認 文獻回顧 問卷設計與調查 資料收集與整理 模式推估 推估結果與討論 結論與建議 ‧改行駛替代道路相關研究 ‧改搭乘替代運具相關研究 異質性相關研究 敘述統計 高速公路計程收費駕 駛人運具與路線移轉 潛在類別模式 研究動機與背景 高速公路駕駛行為轉移相關研究 ‧交叉項 ‧混和羅吉特模式 ‧潛在類別模式 圖 1. 研究流程圖
第二章 文獻回顧
本研究期能了解高速公路使用者於計程收費下的駕駛行為改變，並透過異質 性處理方式檢視對此政策敏感度高之群體，以作為政策評估之依據，因此文獻回 顧分為高速公路收費與駕駛行為轉移及個體異質性相關研究兩方面。2.1 高速公路收費與駕駛人之運具與路線移轉行為相關研究
高速公路收費機制相關研究多採用個體選擇模式分析各變數對用路人效用 的影響，解釋變數多分為方案一般化旅行成本(含旅行成本、旅行時間)、旅次特 性及社經特性三個部分。其中，高速公路收費方式的改變將增加部分用路人旅行 成本，造成駕駛行為的轉移，許多國內外與道路收費相關文獻中可知駕駛行為轉 移可分為： (1)行駛非尖峰時段以避開擁擠收費； (2)改行駛不收費之替代道路； (3)改搭乘其他運具。 台灣高速公路計程收費因採全天單一費率，故第一點之效果不在本研究之討 論範圍，以下將重點回顧第二及第三點之相關研究。 2.1.1 改行駛替代道路相關研究 Yamamoto et al.(2000)使用敘述性偏好資料建立一同時決策行駛路線及出發 時間的多項羅吉特模式，以推估大阪─神戶都會區民眾對新闢高速公路使用情況。 該研究所採用之解釋變數包含擁擠費、旅行時間、旅次目的、性別、就業情況、 住家情況、收入情況及車輛持有等。其研究結果發現當擁擠費的時段由一小時延 伸為兩小時對受訪者不產生重大的影響，但當費率由 100 日圓升到 300 日圓後， 受訪者有明顯改行駛非收費時段的傾向，此結果說明用路人轉移的決策受收費費 率的影響。Olszewki 和 Xie (2005)比較 1999 年新加坡亞逸拉惹高速道路(Ayer Rajah Expressway)改換 ERP 系統前後的資料，並透過總體羅吉特分析用路人出發時間 與改行駛替代道路的選擇行為，發現 ERP 系統的尖峰時段梯度費率(shoulder pricing)有效地使用路人趨向選擇離峰時段通行，產生尖峰擴散的效果。模式更 改出發時間方案之效用函數則包含 ERP 費率、出發時間、提早到達時間、晚到 達時間及不更改時段的效用；此研究著重於駕駛人改變出發時間的選擇，故將行
6 駛替代道路方案的效用函數設為一定值，模式推估結果無論在進城、行駛高速公 路與主幹道，改變路線的基本效用皆低於改變出發時間。本研究亦進行彈性分析， 發現小客車之彈性大於其他車種，行駛高速公路亦大於進城；此外更發現晨峰時 段的彈性小於昏峰時段的彈性，可能的理由應該是晨間上班通勤者因到達時間的 彈性較下班時段來得低。 Lam 和 Small (2001) 使用 1998 年美國橘郡通勤者的行經 SR91 收費道路及 非收費道路的行為資料，建構僅有路線的選擇模式及包含運具、旅次發生時間及 收費裝置的選擇模式，以推估旅運者時間及時間可靠價值(VOT & VOR)。模式 使用解釋變數，模式推估結果以路線選擇結合收費裝置選擇的巢式羅吉特模式為 佳。結果顯示時間價值為$22.87；在時間可靠價值方面，男性為$15.12，女性則 為$31.69，女性顯著高於男性，理由可能是女性有照顧小孩的責任，因此時間彈 性較低。另外該模型亦發現行駛收費道路與所得較高者、工作時間彈性較少者以 及旅次長度高者較傾向使用收費車道。
Brownstone et al.(2003) 使用 1998 年美國聖地牙哥 I-15 州際公路晨間旅運者 面訪資料，建立選擇獨自開車行駛主線、獨自開車使用 FasTrak 收費裝置及共乘 之多項羅吉特模式。該研究發現，分屬通勤旅次、高家戶所得、女性、35 至 45 歲、高教育水準及有房屋擁有六項類別者比較傾向單獨開車使用 HOT 車道，此 結果顯示此類別旅運者行駛收費道路之願付價格較高。 Hess et al.(2011) 設計一結合決定行駛收費道路、共乘及替代運具選擇之敘 述性偏好實驗訪問往返美國紐約及紐澤西之通勤旅運者，該研究因巢式結構過於 複雜，故仍使用多項羅吉特模式校估。另外，該研究將受訪者社經變數與旅次特 性變數對旅行成本、旅行時間與出發時間參數進行交叉分析，發現以下結果：(1) 有費率折扣者對旅行成本較不敏感；(2)女性相較於男性對出發時間變化敏感；(3) 不同居住地區對於時間的敏感度不一；(4)獨自開車者對於成本的敏感度相較高 乘載來得低；(5)獨自居住者的成本敏感度相較家戶人口多者高；(6)家戶汽車持 有兩輛以上者對於時間敏感度相較於僅有一輛車者來得高；(7)旅次長度愈高， 受訪者對於時間及成本的敏感度就愈低。 Jou et al.(2012) 調查台灣高速公路使用者對計程收費費率之接受程度，透過 spike 模式估計社經變數與旅次特性變數對駕駛人之願付價格，並按旅次長度分 為短(50 公里以內)、中(51 至 150 公里)、長(151 公里以上)三個區隔模式。其模 式估計結果發現：(1)短程駕駛人之願付價格與平常日行駛、每日行駛高速公路、
旅程時間短於 30 分鐘及每月行駛三次以下有顯著負相關；(2)中程使用者願付價 格與大多行駛於尖峰時段顯著負相關，但與教育程度呈正相關；(3)研究結果估 計短、中、長程之駕駛人之願付價格分別為$0.81/公里、$0.93/公里與$0.97/公里。
Kockelman 和 Kalmanje (2005)提出免費通行額度制擁擠費(Credit-based congestion pricing ,CBCP)的收費機制，以減少徵收通行費所造成的不公平。此收 費方式的構想即在原有 HOT 收費制度下，仿照航空排碳稅每月給予駕駛人一定 的免費額度通行高速公路，駕駛人僅須在該額度使用完後才需要給付通行費，此 外此額度也被設計為可以轉讓，以維持通行較少之使用者不致權益喪失(但此額 度不能兌現，也不能逐月累積)，此收費制度當月回收駕駛人繳納的額外通行費， 有一定比例轉為下個月之免費通行額度。該研究調查美國德州奧斯汀地區居民對 於(1)奧斯汀地區改變旅次時間避開交通擁擠經驗(排序普洛比模式)；(2)對 CBCP 政策的接受程度(二元羅吉特模式)；(3)擁擠費率與出發時間改變行為(負二項回 歸模式)及(4)避免搭乘公共運具之願附價格(最小二乘法)。其結果發現男性對於 擁擠的接受程度較女性來得高，並且較傾向於調整旅次時間以避開收費時段；年 長的受訪者較願意調整旅次時間，但同時也願意在 CBCP 的情境下付較高的價格 行駛尖峰時段。此外為了檢視免費里程用罄後，民眾是否願意「自掏腰包」付費 行駛高速公路，該情境包含剩餘免費通行額度僅有一趟旅次之 3/4，在該情境下 之每日願付價格為$4.96，高於其他情境之$4.90。 2.1.2 改搭乘其他運具相關研究 Washbrook et al. (2006)於溫哥華地區設計一敘述性偏好實驗，替選方案為單 獨行駛收費道路、共乘及搭乘快捷巴士，其模式的校估分別假設效用函數為線性 (linear)及二次(quardritic)。其中道路通行費在二次模式中對單獨習行駛費道路有 顯著正效用，此反直覺的結果只在所得高於$25,430US 才顯著，可說明所得較高 者願意付通行費以換取較短的旅行時間。其模式預測共乘的市場佔有率達 15%， 然而大部分受訪者最近多沒有可供共乘的同伴，其中更有相當多人沒有共乘的經 驗。故實際上的共乘市場占有率應該比模式預測結果為低；模式結果亦顯示，旅 行時間短與無轉乘才會吸引旅客搭乘公共運輸(bus)。此研究說明對私有運具使用 者，改搭乘替代運具之效用相對於使用私有運具行駛不收費道路來得低。
Vrtic et al.(2009) 於瑞士運輸計畫與系統研究所(IVT)委辦之計畫，設計敘述
8 該研究之路線、運具及出發時間之實驗設計為(1)路線與出發時間之聯合選擇；(2) 運具與出發時間之聯合選擇及(3)運具與路線之聯合選擇。實驗之情境變數有出 發時間、旅行時間、油費、通行費、停車費、公共運輸票價、時間可靠度、轉乘 次數、班距、公共運輸場站到達時間。社經變數則有性別、年齡、語言、家戶人 數、家戶年所得、工作類別、小客車使用量、居住地區。模式的校估採用多項羅 吉特模式，並透過模式尺度參數連結為一個模式。本文獻於最後計算收過路費之 旅行時間節省價值(Value of travel time for savings, VTTS)。
Hess et al.(2007)使 1993 年倫敦、2003 年荷蘭及 2004 年英國對小客車駕駛的 出發時間及改搭乘公共運具選擇調查，建構巢式羅吉特模式。該研究將私有運具 及公共運具之旅行時間已方案特定變數處理，結果發現受訪民眾對於公共運具的 時間敏感度高於私有運具，但旅行成本敏感度在兩類運具上則沒有顯著差異。該 研究說明私有運具使用者較傾向改變出發時間，而較不傾向使用公共運具，即便 公共運具之旅行時間與改變出發時間方案的旅行時間相近，私有運具駕駛仍傾向 使用私有運具，該結果可推測為在運具選擇方面，運具舒適度為一重要的潛在變 數。
Espino et al. (2007)使用西班牙屬大加納利島(Gran Canaria)上兩條主要城際 聯絡道路的訪問資料分析私有及公共運具選擇行為，為避免受訪者無使用部分運 具，則加入部份敘述性偏好的情境問項，並且將公共運輸重要潛在變數舒適度納 入訪問中。基於混和資料之隨機效用存在異質性的特性，作者在建立模式時採用 巢式羅吉特模式放大敘述性偏好資料變異尺度。該研究發現：(1)男性為減少旅 行時間的願付價格較女性為之高，尤其私有運具男性使用者約為女性之兩倍；(2) 就業者不分運具皆願意付較高價格減少旅行時間；(3)大於 35 歲者皆願意付較高 價格減少行時間；(4)若產生舒適度與旅行時間交叉項，則感知公車舒適度低者 為減少旅行時間之願付價格約為感知公車舒適度高者之 1.6 倍，此結果說明工共 運具舒適度與搭乘者旅行時間敏感度具負相關特性。
Axhausen et al.(2008)使用瑞士國家鐵路(Swiss Federal Railway)進行追蹤資 料的調查，加入運具與路線選擇的敘述性偏好訪問，其中路線選擇為相同運具於 不同旅行成本、時間及公共運輸政策變數如班次、轉乘次數等情境下之選擇。該 研究分析旅次長度及所得對願付價格的影響，其研究結果顯示：(1)旅次長度愈 長之旅次民眾之願付價格愈高；(2)所得愈高者在商務及通勤旅次中於相同之旅
次長度之願付價格愈高，但在休閒及購物旅次則沒有差別；(3)小汽車之願付價 格顯著高於公共運具。 2.1.3 小結 總結上述文獻的發現，可以對高速公路收費下駕駛人運具與路線移轉行為之 研究課題之架構進行整理，表 1 為上述文獻之比較表。與本研究密切相關的部分 為調查時應考量的變數以及運具及路線選擇的合併處理方式。 (1)調查設計應納入之變數： 綜合前述研究發現，高速公路收費對駕駛人改行駛替代道路決策影響的因素 中，最敏感的變數為通行費費率，因其牽涉駕駛人之願付價格。另外在旅次特性 相關變數的部分，隨旅次目的的不同，駕駛人行駛高速公路的彈性亦不同，而旅 次發生時間也跟多半與旅次目的相關，在統計分析中應該對此二項進行相關分析； 旅次長度也為影響是否改行替代道路之重要變數，在前述研究中可以發現隨著旅 次長度愈長，駕駛人願付價格就愈高。最後，在社經特性變數方面，性別、所得、 就業情況及教育程度都顯示與費率接受程度相關。 在運具選擇的部分，最敏感的變數為公共運輸的服務水準，此部分包含班次、 轉乘次數、等候時間等。而優待票的持有以及私有運具使用情況則為影響運具選 擇之重要社經特性。 (2)同時考慮運具與路線選擇的處理： 前述同時考慮運具與路線選擇之研究多半使用巢式結構區分兩類選擇的相 關性，本研究擬考慮使用巢式羅吉特模式分析運具與路線選擇的行為，並檢討較 佳的巢層配置。
10 表 1. 高速公路收費與駕駛人之運具與路線移轉行為相關研究比較表 作者 使用模型 選擇類別 解釋變數 使用資料 旅次成本相關 旅次特性 社經特性 Olszewki 和 Xie (2005) 總體羅吉特 出發時間與 路徑選擇 ERP 費率 旅行時間 提早出發時間 延後出發時間 顯示性偏好 (1999 年高速 公路實施 ERP 前後) Yamamoto et al. (2000) 多項羅吉特 路徑與出發 時間選擇 擁擠費 旅行時間 旅次目的 性別 年齡 家戶年所得 就業情況 車輛持有情況 同住家庭數 敘述性偏好 Lam 和 Small (2001) 巢式羅吉特 路徑、共乘 與收費裝置 選擇 通行費 平均旅行時間 時間變化幅度 旅次長度 性別 年齡 家戶年所得 工資率 教育程度 工作時間彈性 語言 家戶車輛持有 顯示性偏好 (1998 美國橘 郡 SR91 實 際資料) Brownstone et al.(2003) 多項羅吉特 付費單獨行 駛、使用 OBU 及共乘 免費行駛之 選擇 平均通行費率 實際費率與平 均費率差額 旅行時間節省 旅次目的 旅次長度 性別 年齡 教育程度 家戶工作人口 家戶年所得 房屋擁有 顯示性偏好 (1997-1998 美國 I-15 州 際公路使用 者追蹤資料)
表 1. 高速公路收費與駕駛人之運具與路線移轉行為相關研究比較表(續) 作者 使用模型 選擇類別 解釋變數 使用資料 旅次成本相關 旅次特性 社經特性 Hess et al. (2011) 多項羅吉特 路線、出發 時間與替代 運具選擇 通行費 旅行時間 提早出發時間 延後出發時間 旅次頻率 同行人數 旅次長度 性別 所得 年齡 居住地區 家戶人口數 家戶車輛持有 敘述性偏好 Jou et al. (2012) Spike model (估計願 付價格) ETC 費率接 受程度 計程收費費率 旅次目的 週間、週末 尖峰時段行駛 旅行長度 行經收費站數 高速公路使用 頻次 性別 年齡 教育程度 職業 職位 彈性工作時間 平均月所得 敘述性偏好 Kockelman 和 Kalmanje (2005) 二元羅吉特 對 CBCP 政 策支持選擇 擁擠費率 通勤旅次長度 年齡 性別 車輛持有 就業情況 教育程度 家戶小孩數 年度家戶個人 平均所得 敘述性偏好 (本文獻提出 創新的 CBCP 收費 型態) 排序普洛比 模式 更改旅次時 間避開收費 負二項回歸 模式 費率與出發 時間關係 最小二乘法 避免搭乘公 共運具之願 附價格 Washbrook et al. (2006) 條件羅吉特 模式 路線與運具 選擇 通行費 停車費 公共運輸票價 車內時間 共乘接送時間 車外時間 班次 所得 敘述性偏好
12 表 1. 高速公路收費與駕駛人之運具與路線移轉行為相關研究比較表(續) 作者 使用模型 選擇類別 解釋變數 使用資料 旅次成本相關 旅次特性 社經特性 Vrtic et al. (2009) 巢式羅吉特 路徑、運具 及出發時間 選擇 油費 通行費 停車費 公共運輸票價 旅行時間 車外時間 時間可靠度 出發時間 性別 年齡 家戶人數 家戶年所得 職業 居住地區 敘述性偏好 Hess et al. (2007) 巢式羅吉特 運具、與出 發時間選擇 通行費 公共運輸票價 旅行時間 去程時段 回程時段 旅次目的 彈性上班 敘述性偏好 (共建構三個 模式：兩份 英國及一份 荷蘭的調查) Espino et al. (2007) 巢式羅吉特 運具選擇 旅行成本 停車費 旅行時間 等候時間 公共運輸班次 舒適度 旅次目的 起、迄點 性別 年齡 所得 居住地區 混和資料(以 巢式羅吉特 處理敘述性 偏好資料的 尺度放大) Axhausen et al. (2008) 多項羅吉特 路線與運具 選擇 旅行成本 總旅行時間 擁擠時間 班距 轉乘次數 旅次目的 旅次長度 公共運輸優待 票持有情況 車輛持有情況 教育程度 就業情況 家戶年所得 敘述性偏好
2.2 高速公路計程收費個體異質性相關研究
個體選擇模式常用處理個體異質性的研究方法，一般來說有幾種處理方式， 第一種為使用變數間交叉項以產生虛擬變數一起帶入模式估計，若該虛擬變數值 為 1 則表示其符合欲檢視之分群，估計參數的正負則表示該分群對某方案相較其 他分群的偏好為何(正則表示偏好較高，負則反之)，交叉項的缺點在於需要產生 很多虛擬變數才能檢視不同類別的偏好；第二種方式為使用混合羅吉特，混合羅 吉特為透過估計參數變異程度，以得知各變數的效用受觀察值變異的影響；第三 種方式為使用潛在類別模式，與使用交叉項需主觀產生群體虛擬變數，潛在類別 模式則是透過計算限制分群數下分群解釋力之最佳分群，故該模式在討論異質性 時為較佳的方法。因使用交叉項在多數個體選擇模式中皆有探討，下列文獻回顧 僅收錄混合羅吉特與潛在類別模式。 2.2.1 混合羅吉特模式Devarasetty et al.(2012)對美國德州休士頓 Katy 高速公路使用者進行敘述性 偏好實驗，該選擇包含(1)獨自行駛不收費線道；(2)共乘行駛不收費線道；(3)獨 自行駛 HOT 線道及(4)共乘行駛 HOV 線道。該研究使用混合羅吉特模式估計個 體選擇結果，並將各方案之方案特定常數及旅行時間及旅行時間可靠度列為隨機 參數。該研究發現模式估計之旅行時間價值約為實際通行費率之一半，但旅行時 間價值與時間穩定信賴價值之和則貼近現行費率，此結果顯示高速公路駕駛人之 願付價格有相當部分受時間可靠度影響。 Bhat 和 Sardesai (2006)調查德州奧斯汀地區民眾的運具選擇行為，以研究通 勤旅次之旅次目的地複雜度與旅行時間可靠度對運具選擇的效果。回收之混合資 料(顯示性及敘述性偏好)包含(1)獨自開車；(2)共乘；(3)搭乘公車及(4)使用非機 動運具。混合羅吉特模式估計結果顯示單旅次停靠數與選用私人運具有正相關、 非機動運具最主要影響變數為旅次距離；另外，單獨開車者的異質性相較其他運 具為高。該研究並估計不同通行費率下高速公路使用者的運具轉移行為，轉移幅 度最高為獨自行駛轉共乘，轉移至公共運具的數量約為轉移至共乘的一半。 葉怡君(民 100)使用敘述性偏好調查不同里程費率及旅行時間節省情境下高 速公路使用者出發時間及路線之選擇，並以混合羅吉特模式估計不同解釋變數之 異質性，該研究依行駛距離分為短(50 公里以下)、中(51 至 150 公里)、長程(151 公里以上)三個模式。依據模式推估結果，可發現偏好異質性較高之分群：(1)短
14 程旅次模式中為「休閒旅遊目的離峰維持慣性」；(2)中程旅次中為「尖峰行駛 高速公路」及「假日離峰商務旅次」特性的駕駛人及(3)長程旅次中為「探親旅 次離峰維持慣性」及「通行費(尖峰)」，上述結果顯示高速公路駕駛人在出發時 間及路線的選擇具有個體異質性。 表 2. 混合羅吉特模式相關研究比較表 作者 研究方法 解釋變數 隨機參數 旅次成本相關 旅次特性 社經特性 Devarasetty et al.(2012) 混合羅吉特 收費費率 旅行時間 旅行時間可靠度 旅次目的 旅次長度 旅次發生時間 性別 所得 方案特定常數 旅行時間 旅行時間可靠度 Bhat 和 Sardesai (2006) 混合羅吉特 旅行成本 旅行時間 旅行時間變化度 單旅次停靠數 週間/週末旅次 旅次長度 工作時間彈性 方案特定常數 機動運具旅行時間 機動運具時間變化 葉怡君 (民 100) 混合羅吉特 收費費率 旅行時間節省 旅次目的 旅次長度 週間/週末旅次 旅次頻率 性別 年齡 職業 教育程度 所得 車輛持有情況 短程 旅遊旅次維持慣性(離峰) 中程 尖峰行駛高速公路 假日商務旅次(離峰) 長程 通行費(尖峰) 探親旅次維持慣性(離峰) 2.2.2 潛在類別模式 前述研究雖使用混合羅吉特分析得知決策個體之異質性，但該方法無法提供 隨機參數變數內不同分類之實質分群，而潛在類別模式則可以提供實際分群的資 訊，使政策評估的面相得以更加細膩。因潛在類別模式可以做為一非透過外生變 數作為分群依據，可以透過此方式了解市場特性，故目前已有相當多領域應用潛 在類別模式分析市場區隔，但在收費道路駕駛的選擇行為上則較缺乏相關的文獻， 故另加入其他領域使用潛在類別模式之相關文獻。 Greene 和 Hensher (2003)使用敘述性偏好實驗調查紐西蘭民眾對於不同道路 服務及收費費率情境下的路線選擇，分別推估混合羅吉特及潛在類別模式並比較 其表現效果。研究結果顯示潛在類別模式的分群在旅行時間價值節省上有顯著之
不同，但該值在某些方案的估計上表現卻不如混合羅吉特具有彈性。作者表示此 兩類方法皆可提供分析者豐富的資訊，並建議後續研究可以提出進階的模式以提 高模式解釋及預測的穩定度。 Bhat(1997) 探討城際運具選擇行為，採用 1989 年在加拿大多倫多地區發展 旅運需求模式所蒐集的資料，將班次、旅行成本、車內時間、車外時間和社經變 數等納入建構潛在類別模式。其結果顯示個人所得、性別及旅次長度等為重要的 區隔變數。 Shen et al.(2006) 使用日本大阪市及琦玉縣之運具選擇敘述性偏好實驗資料 分別推估潛在類別模式及混合羅吉特模式，並比較兩種模式的表現，該研究之模 式優化指標採用 CAIC。其結果顯示潛在類別模式在此兩組資料的表現都較好， 然而該研究未能加入區隔變數以辨識造成分群的原因。 Chiou et al.(2013) 以潛在類別模式分析台灣高速公路使用者於計次收費及 計程收費情境下，選擇收費機制之偏好。該研究結果在計次與計程情境下分別可 得五群及六群之顯著分群，並依據分群結果檢視不同群體分別偏好之收費機制。 該文最後分別對不同群體擬訂行銷策略。 2.2.3 小結 總結前述個體異質性相關研究，可以發現多數高速公路收費的研究較多使用 混合羅吉特模式，然而潛在類別模式可以得知不同分群對於各方案屬性的偏好， 因此本研究希望能嘗試使用潛在類別模式分析高速公路駕駛運具及路線選擇行 為，並找出不可觀測異質性高之分群，以檢視計程收費政策對不同特性駕駛的影 響。
16
第三章 研究方法
探討旅運行為的研究多半使用個體選擇模式，該方法係藉由抽樣調查受訪者 對設計之方案的選擇作為模式推估的依據，以解釋不同方案相關變數與個體相關 特性如何影響個體選擇行為，故本研究欲建構一個體選擇模式以描述高速公路駕 駛人運具與路徑移轉行為改變，並期望分析決策者間的異質性，以檢視計程收費 政策對於社會群體的影響。 因本研究如同前述部分研究無法取得高速公路計程收費後的實際情況(Hess et al.,2007；Axhausen et al.,2008；Devarasetty et al.,2012；葉怡君，民 100)，是故本研 究需設計合適之敘述性偏好實驗(stated preference experiment)以貼近受訪者未來 於計程收費後的選擇。而根據前述文獻回顧可知高速公路駕駛人的選擇行為主要 受各不同選擇方案的一般化旅行成本(Generalized travel cost)影響，另外不同的旅 次特性及社會經濟特性亦會影響決策者的偏好，故設計合理之替選方案以及選擇 合適的解釋變數將影響模式的解釋能力。本研究另使用潛在類別模式來區分個體 異質性。 以下將分別介紹本研究之方法，3.1 為選擇方案與解釋變數使用，3.2 為多項 羅吉特模式及 3.3 潛在類別模式。3.1 選擇方案與解釋變數
前述因道路收費而改變旅行行為之相關研究提到高速公路駕駛的行為包含 改變運具及改行駛非收費道路，故本研究為觀測調查對象對於收費改制後是否改 變其運具及路線選擇，需設計敘述性偏好實驗以調查受訪者於不同收費費率下的 選擇行為，而該敘述性偏好實驗之選項需要包含路線及運具選擇的選項。 其次，因高速公路局研擬的收費情境中包含免費里程的機制，因免費里程會 先行消耗，直到每日免費里程用罄後才開始累計通行費，這將使在免費里程情境 下決策者支付的通行費並非隨高速公路行駛里程呈線性增加；而考慮免費里程可 能使決策者在行駛高速公路的去回程負擔不同的通行費，為觀測高速公路駕駛是 否在免費里程用罄後改行駛替代道路，擬將敘述性偏好實驗之旅次設計為去回旅 次，此方案設計可知高速公路駕駛人是否會在回程改行替代道路以規避通行費。 本研究之替選方案設計如表 3 所示。表 3. 去回程合併方案
去程替選方案 回程替選方案 合併後替選方案
行駛高速公路(F) 行駛高速公路(F) 去回程皆行駛高速公路(FF)
行駛高速公路(F) 行駛替代道路(L) 回程改行駛替代道路(FL)
行駛替代道路(L) 行駛替代道路(L) 去回程皆行駛替代道路(LL)
搭乘公共運輸(PU) 搭乘公共運輸(PU) 搭乘公共運輸(PU)
在選擇行為的解釋變數方面，依據變數不同性質可分為：(1)共生變數；(2) 旅次特性變數及(3)社經特性變數。 上述各替選方案具備不同屬性，其中最易衡量的為一般化旅行成本，包含旅 行成本及旅行時間。其中，旅行成本在駕駛私人小客車的部分包含燃油成本及通 行費；而旅行時間在公共運輸的部分另包含等候時間及通行至公共運輸場站之時 間。因旅行時間及旅行成本在各方案間有最明顯之不同，故以其作為本研究之共 生變數。 除了前述共生變數可描述各替選方案間差異，當決策者於免費里程機制之情 境下，因免費里程先行扣除的原因，去回程皆行駛高速公路(FF)方案的去回程旅 行成本將有去程較低但回程較高的情況。但是，決策者在決定使用何種方案時所 考慮的是整體旅行成本，故共生變數不適合將旅行成本分為去程及回程旅行成本。 為使本研究之模式能描述去回程的通行費成本差異，擬加入通行費佔旅行成本之 比例做為解釋變數，該變數的定義如下： (1) 其中， 為行駛高速公路所支付通行費總額； 為行駛高速公路所支付 燃油成本總額；而 ，分別表示去程與回程。 若假設一旅次去回程行駛高速公路里程皆相同，可設算去程及回程的通行費 比例與行駛里程的關係。參考國道高速公路局(民 101 年)設算之不同收費情境， 其中： (1)情境一：無免費里程，每公里 0.82 元； (2)情境二：每日免費里程 10 公里，每公里 1.00 元； (3)情境三：每日免費里程 20 公里，每公里 1.20 元； (4)情境四：每日免費里程 30 公里，每公里 1.41 元； 假設小客車行駛高速公路每公里燃油成本為 2.76 元，對應不同里程費率以及免 費里程的情境，可得不同行駛里程下的通行費比率，如圖 2 所示。
18 據圖 2 所示，行駛高速公路於免費里程內的通行費比率為 0，超過該里程時 則會逐漸上升，因此，該指標的意義為高速公路駕駛所面對的實際里程費率。本 研究擬將通行費佔旅行成本比率以及去回程通行費比率差距做為方案特定變數 加入選擇模式中，以增加去回程聯合選擇的解釋能力。 除了以一般化旅行成本以及加入通行費比例作為共生變數，另考慮旅次特性 及社經特性作為方案特定變數。旅次特性包括旅次目的、旅次頻率、同行人數以 及旅次長度，而社經特性則包含性別、年齡、職業、教育程度、所得與居住地區。 表 4 為本研究擬使用的解釋變數及其正負號預判。 表 4. 模式解釋變數及正負號預判 類 別 變數名稱 預期正負號 去回程皆行 駛高速公路 回程改行駛 替代道路 改行駛 替代道路 改搭乘 公共運具 共 生 變 數 旅行成本 (通行費與油耗) － 旅行時間 (包含車外時間) － 通行費比例 － 旅 次 相 關 旅次目的：通勤 + + 未定 未定 旅次目的：出遊 未定 未定 未定 + 旅次頻率 + + 未定 － 旅次距離 + － 未定 + 同行人數 未定 未定 未定 + 社 會 經 濟 特 性 性別：男性 未定 未定 未定 未定 年齡 未定 未定 + + 教育程度 未定 未定 未定 未定 所得 + 未定 － － 居住地區：主要都會 未定 未定 未定 未定 居住地區：一般城市 未定 未定 未定 未定
圖 2. 不同收費情境下高速公路去程行駛里程與通行費比例 資料來源：交通部台灣區國道高速公路局。
3.2 多項羅吉特模式
個體選擇模式(Discrete choice model, McFadden, 1984; Ban-Akiva 和 Lerman S., 1985)之理論基礎源於經濟學的效用最大化假設，其假設決策者會選擇的所有 可能方案中對其產生最大效用之方案，而該方法的應用當中因多項羅吉特模式最 為直觀，且估計簡單，故具有最為廣泛的應用。個體選擇模式係比較各替選方案 之效用，而各方案之效用被分為可衡量的部分及不可衡量之隨機誤差項。該模式 之效用函數吉方案選擇機率可表述如下： (2) ∑ (3) ( ) (4) 其中， 為決策者 n 選擇方案 i 的機率， 為決策者 n 可能的選擇集合， 為 決策者 n 的替代方案 i 的效用， 為決策者 n 的替代方案 i 的可衡量效用， 可 視為各解釋變數 與該變數對應之係數 之總和； 為決策者 n 的替代方案 i 的不可衡量效用，意即隨機誤差項。 而多項羅吉特模式假設隨機誤差項 服從剛柏分配(Gumbel distribution)，經 推導可得多項羅吉特模式的方案選擇機率： ∑ (5) 0.00% 5.00% 10.00% 15.00% 20.00% 25.00% 30.00% 35.00% 付 費 比 例( %) 高速公路里程(km) 無免費里程 免費里程10公里 免費里程20公里 免費里程30公里
20 在實際估計時，則採用採用最大概似估計法，該方法為求取最大概似估計量 (Maximum likelihood, ML)作為估計準則，該估計量為全樣本個體各替選方案選 擇機率之連乘積，表示方式如式(6)-(7)： ∏ ∏ (6) { 個體 選擇方案 其他 (7) 令 ∑ (8) 將式(8)帶入式(6)再將式(6)取自然對數，可得式(9)： ∏ ∏ ( ∑ ) (8) 則當下列等式成立時可得 LL 之最大估計量： ̂ (9)
3.3 潛在類別模式
為考慮樣本個體間之偏好異質性，可藉由潛在類別模式將樣本區分為相互異 質性高之類別(Walker 和 Ben-Akiva, 2002)。其方法可被理解為如下敘述：假設一 群樣本存在 個分群使得各分群內相對同質性高，而在各群間異質性相對來得高。 此時，個體 於 分群之方案 被選擇的機率可表示為： (12) 為個體 之屬性觀測向量， 為群體 之係數向量， 為個體 方案 在 群體 之隨機效用。式(12)之 即說明潛在類別模式的隨機效用會因分群不同 而有不同，故此方法可以克服羅吉特模式中隨機效用具有不相干特性的缺陷。 根據式(12)，我們可將個體 方案 被選到的機率表示為式(13)： ( ) ∑ ( ) ( ) (13) 其中， ( )為個體 在群體 中方案 被選擇的機率， ( )表示個體 屬於 群體 中的機率。而造成個體間有不同機率依屬各潛在類別的原因，即是個體異 質性的效果，影響 ( )大小的解釋變數因影響個體屬於個潛在群體的機率而被 稱為區隔變數，在運具與路線選擇相關的研究皆認為社會經濟變數與旅次特性會 影響分群。因此，潛在類別模式為假設不同分群之個體對於相同之解釋變數(一般為共 生變數)有不相同之偏好；而多項羅吉特模式則是透過將交叉項加入不同方案以 解釋不同類別之個體對各方案之偏好。 此外，隨著潛在類別模式推估不同分群數，模式解釋變數會隨著分群數增加， 進而使模式的目標值──對數概似值提升，而達到模式優化的效果。然而，為避 免潛在類別模式過度分群，會另採用含參數懲罰機制的指標。本研究之潛在類別 模式之最佳區隔數指標分為赤池信息量準則(Akaike information criterion, AIC)及 貝氏信息量準則(Bayesian information criterion, BIC)，其定義見式(14)與式(15)。
( ) (14) ( ) ( ( )) (15) ( )為對數概似函數值， 表示參數個數， 為總樣本數。 AIC 及 BIC 初始會隨著樣本區隔數的增加而減少，但在區隔數不斷增加後 則又會因為參數懲罰機制而開始變大，因此最佳樣本區隔數為 AIC 及 BIC 皆趨 於最小值時。
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第四章 問卷設計與資料分析
本研究欲建構前述之研究方法以建構一範圍擴及北、中及南三大都會區之個 體選擇模式，以評估高速公路全面計程收費後對三大都會區高速公路駕駛人在不 同收費情境下的駕駛行為變化。為達成上述目標，須收集包含三都會區高速公路 使用者之調查資料作為模式推估依據，而該調查資料的取得亦須透過一足以反映 駕駛人實際選擇行為的敘述性偏好實驗。是故，本研究欲建構之模式優劣端賴所 設計之敘述性偏好問卷是否合適。 本研究所使用的台北都會區資料來源為臺北市交通局(民 102)「高速公路里 程收費對臺北市市區道路之交通影響分析與因應策略」研究計畫之面訪問卷；台 中及高雄都會區的資料則取自中華民國運輸學會(民 102)「高速公路電子收費系 統行銷策略研擬暨實施計程及差別收費制度之評估分析(2/3)」。經調查發現三都 會區具有不同之社會經濟特性及高速公路使用特性。 本章將詳述用以建構模式之資料的取得以及特性，4.1 為問卷設計，4.2 為調 查計畫與 4.3 為資料分析。4.1 問卷設計
本研究之問卷訪問的目的為調查受訪者對未來計程收費的偏好選擇及其社 會經濟特性。其中，為使敘述性偏好實驗更貼近受訪者的決策範圍，本研究參考 前人相關研究(葉怡君，民 100)將受訪者實際行駛高速公路的經驗作為敘述性偏 好實驗假定之旅次，該旅次包含該受訪者行駛相同起迄點之去程與回程，而敘述 性偏好實驗將就不同收費費率情境調查受訪者的去回程聯合選擇。 是故，問卷設計分為四個部份，前兩部份分別調查受訪者過往高速公路使用 型態與使用替代方案的經驗；第三部份將依據前兩部份的內容，設計不同通行費 率與免費里程情境以調查高速公路使用之意向；最後一部分為個人基本資料。以 下分別敘述各部分調查內容。 (1) 高速公路使用型態 此部分將根據受訪者的使用經驗作為情境設計的基礎，該次使用經驗實為受 訪者眾多高速公路使用經驗的抽樣樣本。為避免「最常發生旅次目的」的抽樣條 件造成平日發生機會少的旅次特性無法被抽樣，本研究將調查受訪者「最近一次 行駛高速公路的旅次目的」。所調查的內容包含該旅次之起迄點鄉鎮市以及高速公路起迄交流道，並藉由起迄交流道資訊推估行駛里程與全程旅行時間，此外另 訪問旅次目的，該目的行駛高速公路頻率、共乘人數及行駛時段是否為尖離峰。 (2) 未行駛高速公路經驗調查 此部分調查受訪者是否曾有過行駛一般平面道路(即非收費道路)及公共運 輸運具的經驗，調查此部分經驗為知道受訪者的替代方案之旅次成本及時間，以 作為替代方案的屬性參考。 在行駛平面道路的調查內容包含：是否知道替代道路、對於替代道路是否熟 悉及是否曾行駛替代道路，另詢問是否曾使用機車行駛替代道路；於公共運輸運 具的部分則調查是否曾經使用過替代運具。若受訪者曾有過使用替代方案的經驗， 則詢問受訪者於該經驗中的票價費用、旅行時間與等候及轉乘時間。 (3) 不同費率與免費里程情境高速公路使用調查 此部分設計虛擬情境讓受訪者按敘述性偏好選擇最理想方案，方案設計參考 交通部(民 101)國道計程階段通行費模擬式算報告內不同免費里程的可自償費率， 分別挑選四個收費準則作為情境設計依據，分述如下： A.情境一：無免費里程，每公里收費 0.82 元。 B.情境二：每日免費里程 10 公里，每公里收費 1.00 元。 C.情境三：每日免費里程 20 公里，每公里收費 1.20 元。 D.情境四：每日免費里程 30 公里，每公里收費 1.41 元。 其中，每日免費里程會先行扣除，故若受訪者於顯示性偏好調查的高速公路 行駛里程小於情境設計之免費里程，則其在去程旅次將不用收費；若受訪者於去 程旅次未消耗完其當日免費里程，則在回程旅次將沿用剩餘免費里程，減免部分 通行費。 情境方案包含行駛高速公路、行駛替代道路與不開車。若選擇行駛替代道路 則詢問會選擇開車或騎機車；若選擇不開車則詢問受訪者會選擇何種替代運具 (列選方案包含市區公車、捷運、國道客運、台鐵、高鐵)。各情境方案之方案特 性(旅行成本、車內時間、車外時間)按受訪者於前兩部分填答之結果，依據電腦 試算呈現於問項介面上。 若受訪者沒有使用過替選方案的經驗而無法於問項上呈現該方案特性，則同 樣開放受訪者選擇，而該項方案之特性則於資料回收後根據居住地相同者計算方 案特性平均值。若受訪者於單日去程消耗完其免費里程數，則另產生對應回程收 費情境詢問其選擇。
24 (4) 個人基本資料 此部分調查受訪者之性別、年齡、職業、學歷、所得、居住地及居住地家戶 小汽車與機車持有量。表 5 列出問卷中各解釋變數與其問項設計。 表 5. 問卷各解釋變數與問項設計 分 類 變數分類 變數名 稱 定義 問項設計 運 具 特 性 旅行成本 通行費 單次行駛高速公路所付通行 費總額 詳參問卷 票價 單次搭乘替代運具所付票價 (包含轉車費用) 旅行時間 車上 時間 單次旅次於方案運具/路線內 時間 運具外 時間 單次旅次於方案運具外時間 (包含步行、等車及轉乘) 社 經 特 性 不分類 性別 請問您的性別：男 女。 年齡 請問您的年齡： 19歲以下 20-29歲 30~39歲 40~49歲 50~59歲 60歲以上 職業 請問您的職業： 學生 軍公教 科技業 金 融業 工商服務 一般服務業 家管 退休 服役 農林漁 牧業 ○11其他＿____ 學歷 受訪者之最高學歷 請問您的最高學歷： 國中(含)以下 高中職 大學專 科 碩士 博士 所得 個人平均月收入 請問您個人平均月所得： 未滿1萬 1萬~未滿2萬 2萬~未滿4萬 4萬~未滿6萬 6萬~未滿8萬 8萬~未滿10萬 10萬以上 居住地 按本島行政區 352 個鄉鎮市 區分類 請問您的居住地： （直轄市、省轄市、縣） （鄉鎮市區）
分 類 變數分類 變數名 稱 定義 問項設計 小汽車 持有量 現住地家戶小汽車持有量 請問您家戶擁有小汽車數量(以現在居住地 計算)： 輛小汽車 機車持 有量 現住地家戶機車持有量 請問您家戶擁有機車數量(以現在居住地計 算)： 輛機車 旅 次 特 性 不分類 旅次 目的 最近一次行駛高速公路之旅 次目的 請問您最近一次行駛高速公路的旅次目的 為：上班上學 探親訪友 休閒 旅遊 開會洽公 其它 旅次 頻率 最近一次行駛高速公路之旅 次目的發生頻率 請問您在上述旅次目的行駛高速公路的頻 率為何？ 每週行駛 5 天（含）以上（幾乎每天行 駛） 每週行駛 2~4 天 每週行駛 1 天 每月行駛 2 天（含）以下（兩週行駛 2 次以下） 同行 人數 包含駕駛本身車上人數 當您自己開車從事上述旅次目的時，大部 分含司機共 人搭乘本車 週旅次 型態 請問您於上述旅次目的行駛高速公路，最 常發生在一週的哪一天？【可複選】 每日(星期一至星期日) 平常日(星期一至星期五) 部分平常日(請勾選： 星期一 星期二 星期三 星期四 星期五) 週末（星期六、日）。 起迄點 最近一次旅次之起點與迄點 交流道 起點交流道為：國道 號的 交流道；經由 系統交流道轉 至國道 號（若無轉換高速公路不必 填）； 再經由 系統交流道轉至國道 號（若無轉換高速公路不必填）；迄點交 流道為：國道 號的 交流道。 高速公 路使用 時段 包含使用尖峰與去回程是否 使用尖離峰時段 請勾選在上述起迄交流道下，最常發生的 旅次時段？【可複選】 上午尖峰（7 時－9 時） 下午尖峰 (17 時－19 時) 離峰（非尖峰時段）
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4.2 調查計畫
為使面訪調查能有效訪問到開車的族群，且因該問卷需 10 至 15 分鐘的作答 時間，故前述兩個研究計畫皆在市區監理所進行調查，調查員在監理所訪談等候 業務辦理之民眾。因所抽取之樣本為「最近一次行駛高速公路之經驗」，為能使 抽樣接近母體實際情況，該調查時間皆包含週一，以能訪查到週末旅次。 台北都會區的調查計畫於台北市監理所進行，調查時間共有兩次，第一次進 行於民國 101 年 8 月 8 日至 8 月 20 日，第二次進行於民國 101 年 11 月 5 日至 11 月 16 日，兩次調查時間皆不包含例假日。因其中有部分樣本屬於只有單程(即 當天去非當天回)，故該類未列入有效樣本，總計有效樣本數為 458 筆。 台中都會區的調查計畫進行時間為民國 102 年 2 月 20 日至 2 月 23 日，總計 回收 278 份有效樣本；高雄都會區的調查計畫進行時間為民國 102 年 1 月 14 日 至 1 月 16 日，總計回收 294 份有效樣本。4.3 資料分析
本研究依臺北、臺中及高雄三大都會區民眾作為高速公路計程收費敘述性偏 好實驗之對象，於臺北都會區收集 458 份、臺中都會區 278 份以及高雄都會區 294 份有效樣本，總計 1030 份。 該問卷調查除詢問受訪者之路線及運具選擇之外，另外調查受訪者的社經背 景與最近一次行駛高速公路之旅次特性。社經背景特性包含：(1)性別；(2)年齡； (3)職業；(4)最高學歷；(5)居住縣市(6)居住縣市分級及(7)個人平均月所得。而旅 次特性則包含：(1)起點縣市；(2)迄點縣市；(3)去程尖離峰；(4)回程尖離峰；(5) 旅次目的；(6)旅次頻率及(7)同行人數(包含駕駛)。其中，「居住縣市分級」按「能 源消耗、汙染排放與車輛使用之整合關聯模式研究(2/3)」(交通部運研所，民 98) 中依據各縣市之人口密度、車輛持有情況、所得與道路密度進行群集分析，並將 各縣市歸結為主要都會、次要都會及一般城市，縣市分群結果如表 6 所示。以下 依序說明臺北、臺中及高雄都會區的樣本特性，以及三都會區間之樣本分佈差 異。表 6. 各縣市分群結果 區域 包含縣市* 主要 都會 臺北市、臺中市、高雄市、臺北縣 次要 都會 基隆市、桃園縣、臺中縣、新竹縣、新竹市、彰化縣、臺南市 一般 城市 宜蘭縣、花蓮縣、臺東縣、苗栗縣、南投縣、雲林縣、嘉義縣、 嘉義市、臺南縣、高雄縣、屏東縣、澎湖縣 *表中之縣市名稱為民 99 年五都改制前之舊稱。 資料來源：交通部運研所。能源消耗、汙染排放與車輛使用之整合關聯模式研究 (2/3)，民 98 年。 臺北都會區樣本 臺北都會區的社經背景特性樣本分布如表 7 所示，該都會區民眾的居住地主 要集中於臺北市(38.21%)及新北市(36.46%)。因臺北都會區主要駕駛人為臺北市 及新北市民眾，故縣市分級屬於主要都會居多(74.67%)，個人月所得主要集中於 4~6 萬，月所得高於 6 萬為三大都會區最高(29.91%)，最高教育程度在碩士以上 亦高居三大都會區第一(21.04%)。另外，就業情況以一般服務業(22.93%)最多， 金融業及科技業之總和則佔全體之四分之一(25.33%)，為三大都會區最多。 旅次特性以旅遊(27.51%)與通勤(27.07%)居多，每週行駛 5 日以上亦為三大 都會區最高(20.74%)；尖離峰使用情況尖峰與離峰比率約為 2:3(去程尖峰 43.01%； 回程尖峰 37.99%)。此外，該都會區調查僅針對臺北都會區內(臺北市、新北市、 基隆市、桃園縣、宜蘭縣)的旅次，故旅次長度相較其他二都會區來得短。旅次 長度分布參照圖 6。 整體而言，臺北都會區有最高之通勤旅次，與最高之所得情況，居民居住地 區多屬主要都會區，該結果可能與臺北都會區交流道密度高以及以高速公路作為 通勤路徑比例較多有關。
28 圖 3. 臺北都會區高速公路來回行駛里程 0 10 20 30 40 50 60 70 樣 本 數 高速公路來回行駛里程(公里)
表 7. 臺北都會區駕駛人社經特性分布 類別 樣本數 比例 類別 樣本數 比例 1.性別 4.最高學歷 男 337 73.58% 國中(含)以下 12 2.62% 女 121 26.42% 高中職 95 20.74% 2.年齡 大學專科 253 55.24% 29 歲以下 103 22.49% 碩士 89 19.43% 30~39 歲 126 27.51% 博士 9 1.97% 40~49 歲 124 27.07% 5.居住縣市 50~59 歲 90 19.65% 新北市 167 36.46% 60 歲以上 15 3.28% 臺北市 175 38.21% 宜蘭縣 7 1.53% 3.職業 桃園縣 81 17.69% 學生 20 4.37% 基隆市 28 6.11% 軍公教 70 15.28% 6.居住縣市分級 科技業 60 13.10% 主要都會 342 74.67% 金融業 56 12.23% 次要都會 109 23.80% 工商服務 83 18.12% 一般城市 7 1.53% 一般服務 105 22.93% 7.個人平均月所得 家管 20 4.37% 未滿 1 萬 29 6.33% 退休 14 3.06% 1 萬~未滿 2 萬 18 3.93% 服役 5 1.09% 2 萬~未滿 4 萬 103 22.49% 農林漁牧 21 4.59% 4 萬~未滿 6 萬 171 37.34% 其他 4 0.87% 6 萬~未滿 8 萬 80 17.47% 8 萬~未滿 10 萬 34 7.42% 10 萬以上 23 5.02% 總計資料筆數 458
30 表 8. 臺北都會區駕駛人旅次特性分布 類別 樣本數 比例 類別 樣本數 比例 1.起點縣市 5.旅次目的 新北市 157 34.28% 上班上學 124 27.07% 臺北市 184 40.17% 探親訪友 118 25.76% 宜蘭縣 12 2.62% 休閒旅遊 126 27.51% 桃園縣 78 17.03% 開會洽公 50 10.92% 基隆市 27 5.90% 其他 40 8.73% 2.迄點縣市 6.旅次頻率 新北市 117 25.55% 每週 5 日以上 95 20.74% 臺北市 98 21.40% 每週 2~4 日 40 8.73% 宜蘭縣 64 13.97% 每週 1 日 80 17.47% 桃園縣 143 31.22% 兩週 1 日以下 243 53.06% 基隆市 36 7.86% 7.同行人數(含駕駛) 3.去程尖離峰 單獨開車 141 30.79% 晨峰 160 34.93% 2 人 147 32.10% 昏峰 37 8.08% 3 人 71 15.50% 離峰 261 56.99% 4 人 71 15.50% 4.回程尖離峰 5 人以上 28 6.11% 晨峰 13 2.84% 昏峰 161 35.15% 離峰 284 62.01% 總計資料筆數 458 臺中都會區樣本 臺中都會區的調查結果顯示超過九成之民眾居住臺中市(91.37%)，但依據前 述表 6 的分類方式，僅 36.69%屬於主要都會(現臺中市中區、東區、南區、西區、 北區、北屯區、西屯區、南屯區)，次要都會的居民佔大多數(59.35%)；高中職以 下比例為三大都會區最高(43.89%)。在旅次特性部分，台中都會區所收集到之通 勤旅次最少(12.59%)，出遊旅次為三大都會區之冠(37.41%)；也因出遊旅次最多， 旅次頻率在每兩週一次以下之比例佔 78.78%，同行人數(含駕駛)在 3 人以上佔
47.85%(臺北 37.11%；高雄 37.42%)。整體而言，臺中都會區樣本通勤旅次最少， 故旅次頻率相較臺北及高雄都會區來得高。 圖 4. 臺中都會區高速公路來回行駛里程 0 5 10 15 20 25 30 樣 本 數 高速公路來回行駛里程(公里)
