蘭渝運輸通道內多種運輸方式客流分擔率研究*

李文霞 張春民 李 卓 李家寶 潘 帥

(蘭州交通大學交通運輸學院 蘭州 730070)

0 引 言

隨著綜合運輸的協調發展，交通運輸通道內各類運輸方式間既相互競爭，又相互配合，共同承擔運輸旅客的任務.對于每一種運輸方式來說，準確分析市場占有率情況是運輸企業制定基礎建設決策及開行運輸方案的重要基礎.目前，在對多種運輸方式分擔率的預測方法中，Logit模型具有顯式性并且求解算法簡單，因此在交通領域中廣泛采用[1-3].但該模型非相關選擇方案相互獨立的特性使其在應用中受到一定的限制，為克服上述缺陷，很多學者針對具體的研究問題提出了相應的改進模型.吳文嫻[4]采用廣義費用函數代替傳統Logit分擔率模型中的效用函數,導出可變權重的Logit客流分擔率模型；王曉[5]提出一種服從對數正態分布的旅客單位時間價值方法，運用改進Logit模型對柳州—南寧客流區段進行預測和分析；趙野等[6]增加效用函數衡量指標，將新指標對總效用的影響進行充分考慮，得到改進后的Logit模型.以上對不同運輸方式分擔率的研究主要基于不同運輸方式在客觀條件下的各項技術經濟屬性，并未考慮旅客在出行時對不同運輸屬性的主觀偏好性.旅客的出行偏好能夠在很大程度上映射出不同運輸方式在市場的潛在占有率，為運輸企業制定和完善運輸組織和服務提供依據.

鑒于此，文中引入旅客出行的主觀性對出行行為的影響，采用多目標組合原理構建可變權重的廣義費用函數，按月人均可支配收入水平對旅客進行分類，加入不同收入水平旅客對運輸屬性的主觀偏好，得到主客觀相結合的修正熵權屬性系數賦值法，使效用函數的計算更加合理化.運用所提出的Logit改進模型對蘭渝運輸通道內主要運輸方式的客流分擔率進行計算，并采用靈敏度分析法對運輸屬性中旅客較為敏感的票價和運行速度進行探討.最后，對既有線開行動車組列車及西成鐵路建設完成后蘭渝通道內各種運輸方式分擔率作出預測，為該運輸通道內合理的運營組織決策提供參考.

1 多種運輸方式分擔率模型構建

1.1 相關指標的選取

為對相關指標進行量化，選擇以工資為重要指標的研究成果進行不同收入水平旅客時間價值的計算[7]，即

ω(t)=Ih/(b×d)

(1)

式中：ω(t)為旅客時間價值；Ih為第h類收入水平旅客月平均收入，元/月；b為每月平均工作天數，根據國家相關規定取22 d；d為每天平均工作時間，取8 h.

綜合旅客出行需求的主觀偏好及不同運輸方式的客觀屬性，選擇安全性、快速性、便捷性、舒適性、準時性和經濟性6個指標構建廣義費用表達式.

1) 快速性 快速性反映旅客在出行過程中所消耗時間的長短，以出行OD對端點城市的市內交通耗時平均值與旅行時間之和對快速性進行量化，即

Fi=(ti旅+ti市內)ω(t)

(2)

式中：Fi為第i種運輸方式的快速性；ti旅為第i種運輸方式在途旅行時間；ti市內為第i種運輸方式在OD對城市市內交通平均耗時.

2) 便捷性 便捷性反映不同運輸方式對旅客不確定出行行為的滿足程度，換乘時間和進出站時間越短，則旅客選擇該種運輸方式的空間越大，便捷性越高，即

Ci=(ti候+ti換乘+ti進出站)ω(t)

(3)

式中：Ci為第 種運輸方式的便捷性；ti候為第i種運輸方式候車所需時間；ti換乘為第 種運輸方式換乘所需時間；ti進出站為第 種運輸方式進出站所消耗時間.

3) 舒適性 舒適性反映旅客對不同運輸方式所提供服務產品的滿意程度，不同旅客對同一運輸產品的舒適性存在一定程度上的主觀性，以疲勞恢復時間對舒適性進行量化，即

(4)

Di=tt恢復×ω(t)

(5)

式中：ti恢復為第i種運輸方式的疲勞恢復時間，根據已有研究成果[8],ti恢復中I為最大疲勞恢復時間，取15 h；α，β為常量，α取50，β為在途旅行時間的單位疲勞恢復系數，β取0.25；ti為第i種運輸方式的旅行時間；Di為第i種運輸方式的舒適性.

4) 準時性 準時性反映運輸企業對其所履行運輸合同準點或提前完成的效率，以運輸方式的晚點時間來量化準時性，即

Ti晚=ti晚×ω(t)

(6)

式中：Ti為第i種運輸方式的準時性；ti晚為第i種運輸方式的晚點時間.

5) 經濟性 經濟性反映旅客的出行成本，不同收入水平旅客對同一種運輸方式票價的敏感性不同，即

Ei=Ri票+Ri市內

(7)

式中：Ei為第i種運輸方式的經濟性；Ri票為第i種運輸方式的平均票價，按照同一種運輸方式不同運輸產品的上座率進行均值化計算；Ri市內為第i種運輸方式市內交通所需花費平均費用.

6) 安全性 安全是旅客出行選擇的最基本保障，安全性的大小與傷亡事故率有很大關聯，當某種交通方式的事故傷亡率為0時，其安全性取值為1.根據現有研究成果安全性與重傷亡人數關系為

(8)

式中：Si為第i種運輸方式的安全性；δi為第i種交通方式的重傷亡人數，人.

1.2 廣義費用函數的建立

廣義費用函數采用多目標決策的組合規則[9].所選取的六個指標中，安全性是旅客出行考慮的首要因素，只有安全性與其他運輸服務屬性同時最優時，該種運輸方式的效用才能達到最大，因此，安全性與其他指標應為乘法關系.同時，其他各指標間相互獨立且線性互補，且是加法關系.綜上，第i種運輸方式的客觀效用值Vi的表達式為

Vi=(Fi+Ci+Di+Ti+Ei)Si

(9)

不同收入水平旅客對上述六個指標的偏重有所不同.通常，時間價值低的旅客對舒適性要求較低而對經濟性要求較高；時間價值高的旅客對快速性和準時性的要求較高，因此，不同收入水平旅客對同一運輸屬性的權重需要修正，進而得到更加符合實際情況的廣義費用值，使分擔率模型的準確性更高，修正后的廣義費用表達式為

(10)

1.3 分擔率模型的建立

旅客出行方式選擇的多項Logit模型一般形式為

(11)

傳統多項Logit模型中指數級快速增長對分擔率模型有嚴重影響，即效用值小幅度增長會使分擔率迅速下降，為減小這種影響對模型進行修正，將模型所得效用值進行均值化，最大程度降低指數級影響，修正后的模型為

(12)

式中：V為各種運輸方式的平均廣義費用值，

1.4 影響因素權重的確定

運用修正熵權法對影響因素的權重進行確定.熵權法以收集到的客觀信息為基礎，消除了信息之間的相關性，更強調不同運輸方式在客觀條件下的優劣性，但在進行權重賦值時，存在客觀性過強的劣勢，為得到更加合理化的權重賦值，將不同收入水平旅客對不同運輸屬性的主觀偏好納入影響因素權重的確定中，對熵權法進行修正，得到更加符合實際、主客觀相結合的權重確定方法.修正熵權法的計算步驟為

步驟2 方案i對于屬性j的熵Ej定義為

(13)

式中：k為常數，k=1/Inm；m為運輸方式種類.

步驟3 計算各指標熵權 .對客觀條件下不同運輸屬性的權重 進行計算，計算公式為

(14)

式中：0≤Ej≤1

(15)

2 蘭渝運輸通道客流分擔率計算

蘭渝運輸通道是連接西北地區與西南地區的重要通道，也是國家《中長期鐵路網規劃》“八縱”通道及打造中西部一體化綜合交通樞紐的重要建設通道.目前，蘭渝運輸通道內旅客的主要出行方式有公路、既有線、高鐵換乘，以及航空運輸四種.在鐵路出行的所有中轉方案中，蘭州—西安—重慶的高鐵換乘方式在旅行時間上較既有線出行有很大優勢，因此，將這一換乘方式納入分擔率計算中，其他鐵路換乘出行方式的運行時間均大于既有線且票價較既有線車次高出7%～64%，這類換乘方式對旅客出行的吸引力較小，因此，不納入分擔率計算.另外，由于沿途車站客流吸引統計的復雜性，除蘭州—西安—重慶的高鐵換乘方式外，其他出行方式只考慮始發終到客流.再者，公路出行客流量對整體客流量無太大影響，因此，分擔率的計算中不考慮公路出行.

綜上，主要研究蘭州-重慶既有線普鐵出行、高鐵換乘和航空直達這三種運輸方式下的分擔率.為便于比較分析，從相同運輸方式的不同運輸產品吸引旅客客流最大的角度出發，普鐵選擇Z224、航空選擇南航CZ4948、高鐵選擇D2688+ D1959進行相關參數的計算.

2.1 相關指標值的確定

結合實際調查和相關網站查詢可得到蘭渝運輸通道內不同運輸方式指標參數見表1.

表1 蘭渝運輸通道內不同運輸方式指標參數

注：快速性指標參數括號內為在途旅行時間/市內交通平均耗時，兩者和即為快速性指標值；便捷性指標參數括號內為候車時間/換乘時間/進出站時間；經濟性指標參數后括號內為票價/市內交通費用.

參考文獻[10]中蘭州、重慶兩地城鎮單位就業人員平均工資表，對不同收入水平旅客時間價值進行計算，將旅客分為低收入、中等收入、中高收入和高收入四種類型，對應月平均收入分別為3 000元以下，3 000～5 000，5 000～7 000，7 000元以上，對應時間價值分別為17.05元/h、22.73，39.09，45.46元/h.

目前既有線運行的蘭州至重慶的普速列車中除K1584外其余均在夜間行駛，選擇既有線出行的旅客其時間價值較低，將選擇該方式出行旅客的時間價值折半進行相關計算.

2.2 影響因素權重系數的確定

1) 由修正熵權法求得快速性、便捷性、舒適性、準時性、經濟性五個指標的熵分別為0.870 8，0.989 5，0.824 6，0.887 5，0.916 8；熵權分別為0.252 9，0.021 0，0.343 3，0.220 0，0.162 8.

2) 以調查問卷的形式統計不同收入旅客對不同運輸屬性的偏好.共發放調查問卷1 000份，收回有效問卷845份，樣本有效率為84.5%，在調查問卷中隨機選擇四種收入水平旅客問卷各50份，對上述五個指標抽樣進行詳細調查，統計得到不同收入水平旅客主觀權重見表2.

表2 不同收入水平旅客主觀權重

3) 將表2的數據帶入1.4相關公式中，得到不同收入水平旅客修正熵權見表3.

表3 不同收入水平旅客修正熵權

2.3 通道內不同運輸方式分擔率計算

結合式(12)，計算得到運輸通道內不同收入水平旅客客流分擔率見表4.

表4 運輸通道內不同收入水平旅客客流分擔率 %

由表4可知，四種收入水平旅客中選擇高鐵換乘出行的最少，究其原因，雖然航空出行的總費用較高鐵換乘高出31%，但其快速性和舒適性分別高出高鐵換乘70%和74%，即航空出行在快速性和舒適性上的優勢較大程度上彌補了其高票價的劣勢；既有線普鐵出行的快速性和舒適性雖不及高鐵換乘出行，但既有線多在夜間行車，旅客時間價值相較于白天下降，且其出行費用較高鐵換乘低出58%，即在出行票價和出行時間價值上高鐵換乘相較于既有線普鐵出行的競爭性較弱.

3 客流分擔率變化敏感性分析

為進一步提高鐵路運輸市場的占有率，對影響旅客出行的各因素進行單因素敏感性分析是十分必要的.相較于其他四個指標，快速性和經濟性的取值變化對旅客出行方式的選擇有較大影響，鐵路運輸企業在制定運輸策略時也主要考慮以上兩個因素，因此，選取四種收入水平中具有代表性的中等收入水平旅客為研究對象，對既有線普鐵出行方式進行單因素靈敏度分析，見圖1～2.

圖1 既有線普鐵速度變化對各運輸方式分擔率的影響

圖2 既有線普鐵票價變化對各運輸方式分擔率的影響

由圖1可知，既有線普鐵速度從15%提高到25%時，其分擔率上升較快，高鐵換乘的分擔率基本無變化，但航空分擔率下降較快，即既有線普鐵的市場競爭主要來自于航空，且旅客對既有線在該運行速度范圍內的變化較為敏感.當既有線普鐵提速30%時，其市場分擔率僅提高2.51%，提高部分主要由航空客流轉移而來 ，高鐵換乘客流分擔率基本保持不變；由圖2可知，當既有線普鐵票價下降10%時，其對應的分擔率變化最大，當既有線票價降低20%，其市場分擔率累計提高5.36%，且其票價降低對選擇航空出行的旅客有一定程度的吸引.由此可見，在我國目前的經濟水平發展情況下，票價仍是影響大部分旅客出行的首重要因素，為了最大程度提高鐵路運輸市場的競爭力，鐵路運輸企業應參考其他運輸方式的定價策略，建立多等級產品價格體系，加強營銷力度，從而提高鐵路運輸產品的市場分擔率.

4 蘭渝運輸通道內分擔率預測

4.1 既有線開行動車組列車對通道客流影響分析

目前，蘭渝鐵路動車組列車的運營在調試階段，正式運營后蘭州至重慶的距離將縮短至886 km，受廣安支線設計目標速度值160 km/h的影響，取動車組運行速度為160 km/h，則蘭州至重慶的旅行時間縮短至5.5 h左右.根據我國高速鐵路票價定價的相關規定[11]并加上市內交通費用18元，可得其經濟性指標值為276元.蘭渝鐵路開行動車組后，蘭州—西安—重慶的高鐵換乘方式無論是在運行時間還是票價上都無法與蘭州至重慶開行直達動車組競爭，高鐵換乘方式將會被取代.綜上，可得既有線開行直達動車相關指標見表6.

表6 既有線開行直達動車相關指標

將相關指標值帶入式(12)可得既有線開行直達動車運輸通道內分擔率變化見表7.

表7 既有線開行直達動車運輸通道內分擔率變化 %

由表7可知，既有線開行直達動車對選擇航空出行和既有線普鐵出行的客流均有不同程度的吸引.四種收入水平旅客對應選擇航空出行的分擔率分別下降9.41%，9.61%，11.33%和7.99%，吸引客流主要來自于低、中、和中高收入旅客；既有線普鐵出行的旅客分擔率分別下降4.49%，3.02%，0.78%和0.40%，轉移的客流主要來自于中、低收入旅客.總體而言，既有線開行直達動車對既有線普鐵出行客流影響較小而對航空出行客流影響較大；對于高收入水平的旅客，航空出行的快速性和舒適性是其他運輸方式不能夠替代的，因此，既有線開行直達動車對其客流的吸引在四種收入水平旅客中最低 .

4.2 西成鐵路建設對通道客流影響分析

根據《中長期鐵路網規劃》，西寧-成都鐵路(以下簡稱“西成鐵路”)是中長期高速鐵路網“八橫”中蘭(西)廣高鐵通道的組成部分，正線運營長度841.84 km，全線最高設計車速200 km/h.西成鐵路建設完成后將與蘭合鐵路相銜接， 主要開行動車組及普速列車.屆時，蘭州-重慶的線路走向為：蘭州—合作—黃勝關—成都—重慶(下文簡稱“西成鐵路動車組出行”)，即經過的主要線路有蘭合線、西寧成都鐵路及成渝高鐵，線路全長1 124 km.

西成鐵路建成后，主要承擔青海中東部、甘肅河西走廊及新疆地區與川西、云貴、廣西等華南地區的快速旅客交流，蘭渝線則主要承擔新疆、甘肅河西走廊、青海中東部與重慶、貴州及華南地區的客貨交流，由于該出行方案與蘭渝既有線開行直達動車的運輸屬性相差較小，因此，本節客流分擔率的計算考慮航空出行、既有線普鐵出行以及西成鐵路動車出行三種方式.西成鐵路動車出行相關指標見表8.

表8 西成鐵路動車出行相關指標

將相關指標值帶入式(12)可得到西成鐵路開通后通道內客流分擔率變化分擔率見表9.

表9 西成鐵路開通后通道內客流分擔率變化 %

西成鐵路建設完成后，將會對蘭州出發至重慶選擇航空和既有線普鐵的客流量產生較大影響.對比表4和表9可知，相較于目前的高鐵換乘，西成鐵路建成后其對應的四種收入水平客流分擔率均有顯著提高，航空客流轉移量分別為8.06%，7.49%，11.58%和9.45%，客流吸引效果顯著；既有線普鐵客流轉移量分別為3.27%，3.94%，1.18%和2.33%，客流吸引效果相對較弱，其中高收入水平旅客選擇既有線普鐵出行的分擔率基本保持不變.上述計算結果說明，以客運為主的西成鐵路建完成后，將進一步優化完善區域路網結構，吸引既有線客流轉移至西城鐵路線，蘭渝線釋放的客運能力將更好的為兩地區間貨運服務，使得通道內運輸組織更趨于合理化和高效化.

5 結 論

1) 低收入水平旅客出行以既有線為主，中高及高收入水平旅客出行以航空為主，四種收入旅客選擇高鐵換乘出行均最少，鐵路運輸部門應提升高鐵換乘的運輸組織效率，壓縮旅客在途時間，加強鐵路在中高收入水平旅客中的競爭力.

2) 既有線普鐵提速的敏感程度較低，而對票價的敏感程度相對較高，既有線相關運輸部門應當靈活調整既有線普鐵票價，制定彈性定價策略，以高性價比的運輸服務吸引客流.

3) 開行直達動車對選擇航空出行的四種收入水平旅客均有較大程度的客流吸引；西成鐵路的開通將會在很大程度上轉移航空出行客流，其以客運為主的建設目的將會釋放蘭渝線的貨運能力，進一步實現客貨分離，以西南部經濟發展帶動西部經濟發展.