[논문 리뷰] Forecasting e-scooter competition with direct and access trips by mode and distance in New York City

Mina Lee, Joseph Y.J. Chow외 2명|arXiv (Cornell University)|2019. 08. 21.

Transportation and Mobility InnovationsEngineering인용 수 17

한 줄 요약

이 연구는 뉴욕시에서 택시 및 대중교통 접근/이동 여정과의 대체 효과를 분석하여 전자스쿠터 이용량을 예측하기 위해 비선형 다인자 모델을 개발한다. 연령, 소득 등 인구통계학적 자료를 대상으로 로그-로그 회귀 분석을 실시하였으며, 결정계수 R²는 0.663이다. 이에 따라 하루 평균 66,000건의 이용량과 연간 6700만 달러의 수익을 예측하며, 전자스쿠터는 최대 1%의 택시 이용을 대체하고 이로 인해 80만 달러의 수익을 창출할 것으로 예상된다.

ABSTRACT

Given the lack of demand forecasting models for e-scooter sharing systems, we address this research gap using data from Portland, OR, and New York City. A log-log regression model is estimated for e-scooter trips based on user age, income, labor force participation, and health insurance coverage, with an adjusted R squared value of 0.663. When applied to the Manhattan market, the model predicts 66K daily e-scooter trips, which would translate to 67 million USD in annual revenue (based on average 12-minute trips and historical fare pricing models). We propose a novel nonlinear, multifactor model to break down the number of daily trips by the alternate modes of transportation that they would likely substitute. The final model parameters reveal a relationship with taxi trips as well as access/egress trips with public transit in Manhattan. Our model estimates that e-scooters would replace at most 1% of taxi trips; the model can explain $800,000 of the annual revenue from this competition. The distance structure of revenue from access/egress trips is found to differ significantly from that of substituted taxi trips.

연구 동기 및 목표

• 실제 데이터를 활용하여 전자스쿠터 수요 예측 모델을 개발함으로써 전자스쿠터 수요 예측 분야의 연구 격차를 해소하고자 한다.
• 맨해튼에서 전자스쿠터가 택시 이용과 대중교통 접근/이동 여정을 얼마나 대체하는지 분석하고자 한다.
• 다양한 이동 수단 및 거리에 따른 이동 이탈을 정량화함으로써 전자스쿠터 공유의 수익 잠재력을 추정하고자 한다.
• 접근/이동 여정과 직접적인 택시 이용 간의 거리에 따라 달라지는 수익 구조를 모델링하고자 한다.
• 포틀랜드, 오리건 주 데이터를 활용하여 모델을 검증하고 뉴욕시 맨해튼 시장에 적용하고자 한다.

제안 방법

• 연령, 소득, 노동력 참여율, 건강보험 가입 여부 등의 개인 수준 데이터를 기반으로 로그-로그 회귀 모델을 추정한다.
• 모델은 포틀랜드, 오리건 주 데이터로 校정되어 뉴욕시 맨해튼 시장에 확장 적용된다.
• 비선형 다인자 모델은 택시 및 대중교통 접근/이동 여정을 포함한 대체 이동 수단에 따라 매일의 전자스쿠터 이용 건수를 분해한다.
• 경쟁 수단의 역사적 이용 패턴과 비교하여 전자스쿠터 이용이 차지하는 대체 효과를 정량화한다.
• 평균 이용 시간(12분)과 역사적 운임 청구 모델을 활용하여 수익을 예측한다.
• 접근/이동 여정과 대체된 택시 이용에 대해 별도로 거리 기반 수익 구조를 분석한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 맨해튼의 전자스쿠터 이용은 포틀랜드, 오리건 주의 이용과 비교할 때 인구통계학적 및 사회경제적 요인에 의해 어떻게 영향을 받는가?
• RQ2 전자스쿠터는 맨해튼에서 택시 이용을 얼마나 대체하는가?
• RQ3 접근/이동 여정과 직접적인 택시 이용 간의 전자스쿠터 수익 잠재력은 어떻게 다를까?
• RQ4 전자스쿠터가 대중교통 접근/이동 여정과 경쟁함으로써 전체 연간 수익에 기여하는 정도는 어떠한가?
• RQ5 전자스쿠터 이용이 다양한 이동 수단을 대체할 경우, 이용 거리 분포는 수익 창출에 어떤 영향을 미치는가?

주요 결과

• 로그-로그 회귀 모델은 조정된 결정계수 R²가 0.663을 기록하여 전자스쿠터 이용 수요에 대해 강력한 설명력을 보였다.
• 모델은 맨해튼에서 하루 평균 66,000건의 전자스쿠터 이용을 예측하며, 연간 약 6700만 달러의 수익을 창출할 것으로 추정된다.
• 전자스쿠터는 맨해튼에서 최대 1%의 택시 이용을 대체하며, 이로 인해 연간 80만 달러의 수익이 창출될 것으로 예상된다.
• 접근/이동 여정에서 발생하는 수익의 거리 구조는 대체된 택시 이용의 수익 구조와 상당히 다름을 보였다.
• 택시 이용에 대한 대체 효과는 측정 가능한 수준이지만 제한적이며, 전자스쿠터가 주로 단거리, 최종 이동 수단으로 기능함을 시사한다.
• 연령, 소득, 노동력 참여율, 건강보험 가입 여부 등의 인구통계적 요소가 전자스쿠터 이용 수요에 유의미한 영향을 미친다.