[논문 리뷰] Effect of the COVID-19 pandemic on bike-sharing demand and hire time: Evidence from Santander Cycles in London

Shahram Heydari, Garyfallos Konstantinoudis외 1명|arXiv (Cornell University)|2021. 07. 24.

Urban Transport and Accessibility참고 문헌 52인용 수 62

한 줄 요약

이 연구는 2020년 3월에서 12월 사이에 런던의 산탄데르 사이클스에 대한 코로나19 팬데믹 영향을 추정하기 위해 베이지안 제2차 랜덤 워크 시간열 모델을 사용한다. 연구 결과, 자전거 대여 수요는 2020년 5월경에 팬데믹 이전 수준으로 회복되었으며, 이는 시스템의 회복탄력성을 시사한다. 반면 평균 대여 시간은 4월에서 6월 사이에 유의미하게 증가하여 대중교통에서 장거리 자전거 이용으로의 전환이 나타났다.

ABSTRACT

The COVID-19 pandemic has been influencing travel behaviour in many urban areas around the world since the beginning of 2020. As a consequence, bike-sharing schemes have been affected partly due to the change in travel demand and behaviour as well as a shift from public transit. This study estimates the varying effect of the COVID-19 pandemic on the London bike-sharing system (Santander Cycles) over the period March-December 2020. We employed a Bayesian second-order random walk time-series model to account for temporal correlation in the data. We compared the observed number of cycle hires and hire time with their respective counterfactuals (what would have been if the pandemic had not happened) to estimate the magnitude of the change caused by the pandemic. The results indicated that following a reduction in cycle hires in March and April 2020, the demand rebounded from May 2020, remaining in the expected range of what would have been if the pandemic had not occurred. This could indicate the resiliency of Santander Cycles. With respect to hire time, an important increase occurred in April, May, and June 2020, indicating that bikes were hired for longer trips, perhaps partly due to a shift from public transit.

연구 동기 및 목표

• 런던의 산탄데르 사이클스 시스템에서 코로나19 팬데믹이 자전거 공유 수요와 대여 시간에 미친 영향을 평가하기 위해.
• 봉쇄 이전 데이터를 기반으로 팬데믹 없이 상황이었을 경우의 대여 수요와 대여 시간에 대한 반사적 예측을 추정하기 위해.
• 정부 정책과 대중교통 장애가 팬데믹 기간 동안 자전거 이용 행동에 미친 영향을 평가하기 위해.
• 팬데믹이 활동 중심 이동 수단, 특히 자전거 이용으로의 지속적 전환을 유도했는지 조사하기 위해.
• 공중보건 위기 동안 자전거 공유 시스템의 회복탄력성을 평가하여 도시 계획에 정보를 제공하기 위해.

제안 방법

• 일일 자전거 대여 및 대여 시간 데이터의 시간적 상관관계를 고려하기 위해 베이지안 제2차 랜덤 워크 시간열 모델을 적용하였다.
• 2010년 7월에서 2020년 2월까지의 팬데믹 이전 데이터를 기반으로 2020년 3월에서 12월까지의 반사적 예측을 생성하였다.
• 모델 성능과 강건성을 확보하기 위해 한 해씩 제외한 교차검증(leave-one-year-out cross-validation)을 실시하였다.
• 관측된 봉쇄 후 데이터와 반사적 예측의 95% 신뢰구간을 비교하여 통계적으로 유의미한 이탈 여부를 확인하였다.
• 기후 변수(기온, 강수량, 풍속, 습도)를 공변량으로 포함하여 환경적 영향을 통제하였다.
• 모델 적합도와 모든 모델 계층의 불확실성 전파를 평가하기 위해 사후 예측 검증(posterior predictive checks)을 적용하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 2020년 3월에서 12월 사이에 코로나19 팬데믹은 런던 산탄데르 사이클스 시스템의 자전거 대여 수에 어떤 영향을 미쳤는가?
• RQ2 산탄데르 사이클스의 평균 대여 시간(여행 시간)은 팬데믹 기간 동안 유의미하게 변화했는가? 만약 그렇다면 언제, 얼마나 변화했는가?
• RQ3 팬데믹으로 인한 대중교통에서 자전거 이용으로의 전환은 런던의 이동 행동에 얼마나 큰 영향을 미쳤는가?
• RQ4 봉쇄 후 수요 패턴을 바탕으로 볼 때, 런던 자전거 공유 시스템은 팬데믹 관련 혼란에 대해 회복탄력성을 보였는가?
• RQ5 정부 정책과 대중교통 장애는 자전거 공유 이용 및 여행 시간 변화와 어떻게 상관관계가 있었는가?

주요 결과

• 자전거 대여 수는 반사적 예측 대비 2020년 3월과 4월에 통계적으로 유의미한 감소를 보였지만, 5월 이후에는 기대 수준으로 회복되었다.
• 2020년 4월 평균 대여 시간은 16.48분 증가했으며(95% 신뢰구간 [12.97, 19.18]), 이는 장거리 여행으로의 상당한 전환을 시사한다.
• 2020년 5월(초과 13.72분, CI [9.88, 17.42])과 6월(초과 10.11분, CI [5.86, 13.95])에도 대여 시간이 유의미하게 높아진 상태를 유지하였다.
• 2020년 7월에는 초과 대여 시간이 3.96분(95% 신뢰구간 [-0.72, 8.25])으로 감소하였으며, 불확실성 범위가 0을 포함함으로써 기준 수준으로의 복귀를 시사하였다.
• 2020년 11월에 두 번째 국가 봉쇄가 발생하여 대여 시간이 다시 증가했지만, 그 폭은 더 작았으며, 초과 3.96분(95% 신뢰구간 [-0.72, 8.25])의 증가를 보였다.
• 연구 결과는 런던 자전거 공유 시스템이 회복탄력성을 보였으며, 2020년 5월에서 12월 사이에 수요에 통계적으로 유의미한 감소가 없었다는 점을 시사한다.