综合运输通道内旅客运输方式替代性分析

罗 霞，廖 勇，甘 超

（西南交通大学 交通运输与物流学院，四川 成都 610031）

1 概述

区域综合运输通道是指满足区域经济发展，以中心城市为主体向次中心城市辐射或以城市群为支点建立的集多种运输方式的交通运输走廊。区域综合运输通道是服务于中短途旅客运输，满足人们日常出行，以商务、公务、旅游、购物为主体客流的服务设施。区域综合运输通道客运服务的特点是客流量大，具有明显的高峰期，出行方式选择较多，时间性较强，平日以公务、商务客流为主，节假日以购物、旅游为主。

区域综合运输通道内的旅客运输方式主要有高速公路、普通公路、城际铁路、普通铁路，个别地区存在航空支线和客运专线。深入分析通道内旅客运输方式的替代性不仅可以评价各运输项目的社会经济效益，而且可为通道内运输项目的建设提供决策支持。目前，对运输方式的替代性研究多采用定性分析为主，缺乏相应的定量研究方法。因此，区域综合运输通道研究以集对分析理论为基础建立客运替代性分析模型，从定量的角度分析旅客运输方式的替代性。

2 旅客运输方式替代性分析

运输的产品是位移，和其他产品一样，其产品的优劣是通过产品的特性表现出来的。旅客运输产品的主要特性为快速性、经济性、舒适性、安全性和方便性。因此，分析旅客运输方式之间的替代性应从这些方面入手。

（1）经济性 (Fa)。经济性主要是指出行费用，包括票价和额外费用开支。额外费用开支，如餐饮等，其随机性较强，因此采用票价来衡量运输方式m 的经济性。已知运输方式 m 的票价率 fm和运输里程 Lm，则其经济性 Fam为：

（2）快速性 (F)。快速性是反映交通工具速度的指标，通过出行时间来体现，即用运输方式 m 的运输里程 Lm与其平均速度 Vm的比值表示：

（3）方便性 (Co)。方便性主要是指花费在集散交通上的时间，运输方式 m 的方便性 (Com) 为换乘运输方式 m 的平均集散时间 Tm，即：

（4）安全性 (C)。安全性反映的是安全程度，运输方式 m 的安全性计算为：

式中：Cam为地区内第 m 种运输方式的事故伤亡数；CAm为地区内第 m 种运输方式的总运量。

（5）舒适性 (S)。舒适性反映的是运输过程中的舒适程度，票价在一定程度上反映了运输方式的舒适程度，推荐采用舒适率反映舒适程度，舒适率取运输方式 m 票价的 5%～10%[1]。

式中：ratem为运输方式 m 的舒适率，在区间[0.05，0.10]内取值。

3 建立替代性模型

3.1 集对分析原理

集对分析理论是由我国学者赵克勤[2]继随机理论、模糊理论和灰色系统后，为解决不确定性问题提出的，是研究确定与不确定系统的重要手段。集对分析将事物的确定性与不确定性看成一对矛盾的共同体，两者相互联系、相互制约，并在一定的条件下可以相互转换。集对分析用联系度 u 来刻画事物的确定性和不确定性。

给定两个集合 A、B，两集合组成的集对为SP＝(A,B)，在某个具体的背景 W 下，针对集对 SP 的特性展开分析，总共得到 N 个特性，其中 S 个特性为集对 SP 中的两个集合A、B共有， P 个特性为两个集合 A、B 相互对立，其余的 E 个特性既不对立也不共有，将比值 S/N 称为两个集合在背景 W 下的同一度；将比值 P/N 称为两个集合在背景 W 下的对立度；将比值 E/N 称为两个集合在背景 W 下的差异度。则集对 SP 的联系度 u 为：

式中：i 的取值介于[－1,1]之间，反映集合 A、B 之间的差异度，即不确定性；j取－1，反映集合A、B 之间的对立度；同一度和对立度都是反映事物的确定性，而差异度反映的是事物的不确定性。

集对分析理论对联系度的定义，直观上看是在两个集合 A、B 之间进行定义的，但在实际应用中可根据问题的研究背景具体问题具体分析。因此，对联系度的概念可进行扩展，假设对于任意实数a，b，c∈[0，1]，满足条件：

则联系度 u 可表示为：

通常情况下， j 仅具有符号意义，表示事物的对立面，对立的大小由参数 c 确定；i 也仅具有符号意义，代表事物的不确定性，不确定的大小由其参数b 确定。

假设两个联系度 u1、u2：

则联系度 u1、u2的和为：

3.2 建立模型

考虑两种运输方式——运输方式 m 和运输方式k，运输方式和相应的运输产品特性构成了如表1所示的运输产品特性数据表。

表1 运输方式的特性数据表

在计算运输方式 m 对运输方式 k 的替代性时，首先固定运输方式 k 的产品特性，即运输方式 k 的产品特性取实数。运输方式 m 的各项产品特性根据情况可取实数和区间数。其目的是便于分析和挖掘运输产品 m 的各项潜能。以下就如何将运输产品特性转化为运输方式间的替代性进行分析。

3.2.1 效益型产品特性

效益型产品特性是指该项特性的值越大越优，如安全性和舒适性。假设运输方式 m 的某项效益型产品特性为 a、运输方式 k 的该项特性为 c，此时运输方式 m 对 k 的替代性为：

假设运输方式 m 的某项效益型产品特性为区间数[a，b]，运输方式 k 的该项产品特性为实数 c，此时运输方式 m 对 k 的替代性为：

3.2.2 成本型产品特性

成本型产品特性是指该项特性的值越小越优，如快速性和经济性。假设运输方式 m 的某项效益型产品特性为 a、运输方式 k 的该项产品特性为 c，此时运输方式 m 对 k 的替代性为：

假设运输方式 m 的某项成本型产品特性为区间数[a，b]，运输方式 k 的该项产品特性为实数 c，此时运输方式 m 对 k 的替代性为：

式中：i 仅具有符号意义，代表其对应项为不确定性项，不确定部分的大小由其系数确定；j 仅具有符号意义，代表其对应项为不能替代项，不能替代部分的强弱由其系数确定。

3.3 计算步骤

（1）基础数据收集。按照产品特性数据计算的要求收集基础数据，主要有运输方式的里程 L、运价率 f、平均速度 V、舒适率 rate、方便性 Co。

（2）单因素替代性计算。选择公式⑿～公式(21)计算运输方式 m 对 k 在产品特性 p 下的替代性，将运输方式之间的替代性定量地表示为联系度。

式中：umkp表示运输方式 m 对 k 在产品特性 p下的替代度；amkp表示运输方式 m 对 k 在产品特性 p下的替代度的可替代程度；bmkp表示运输方式 m 对 k 在产品特性 p 下的替代度的不确定程度；cmkp表示运输方式 m 对 k 在产品特性 p下的替代度的不可替代程度。

（3）多因素替代性综合。将各因素的替代性，采用公式(23)进行综合后得到替代度 umk为：

式中：umk表示运输方式 m 对 k 的替代度；表示运输方式 m 对 k 替代度的可替代部分；表示运输方式 m 对 k 替代度的不确定部分；表示运输方式 m 对 k 替代度的不可替代部分；n 为产品特性的数量，n 取值为 5 (快速性、经济性、舒适性、安全性、方便性)。

（4）替代性分析。公式(23)中，第一部分表示运输方式 m 对 k 的替代性中可通过调整提高其替代性的可替代部分；带 i 的部分表示运输方式 m 对 k 的替代性中不能确定的部分；带 j 的部分表示运输方式 m 对 k 的替代性中不可替代的部分。替代度数值的大小反映的是替代或不能替代的强弱。

4 算例分析

考虑运输通道中 A、B 间的两种运输方式高速公路对城际铁路的替代性。根据模型假设，首先通过调查得到城际铁路提供的运输产品特性值，由于城际铁路的舒适性较高，因此舒适率取票价的10%，高于高速公路的 8%。考虑到高速公路运输过程中准时性较差，加之可通过调整车辆提高其平均速度，票价的制定具有一定的浮动空间，高速公路在城市内的站点较多，可通过调整站点间的发车，改变集散时间和发车间隔等影响因素，高速公路的平均速度、发车间隔和方便性，采用区间数表示较为妥当。相应的初始参数如表2所示。

表2 运输方式产品特性基础数据

采用公式⑴～公式⑸对表2中的基础数据进行处理，得到运输产品特性数据，如表3所示。

选择公式⑿～公式(21)对表3进行计算得到各特性下的联系度，在计算过程中需要注意：F、 Fa、Co 为成本型产品特性，C、 S 为效益型产品特性。

表3 运输产品特性数据

对单因素替代性进行综合，得到高速公路对城际铁路的替代度为：

通过计算结果可知，本算例的高速公路对城际铁路的确定替代程度为 0.772，不能替代的程度为0.175，对于其中的 0.053 为不确定性替代程度，可通过相应的调整提高可替代性，如采用新型车辆提高速度，采取降低票价等营销策略。

5 结束语

客运服务向旅客提供的产品是位移，区域综合运输通道内运输方式多样，在进行运输方式的规划或运输组织时，定量分析旅客运输方式之间的替代性，为区域综合运输通道的系统配置提供了清晰的目标。同时，按照市场营销理论，产品的差异化是提高产品竞争力的有效手段，运输产品的差异化不但可以满足运输需求的多样性，而且可以保障区域综合运输通道各种旅客运输方式之间的协调发展，替代性分析为运输产品的差异化营销策略提供了理论基础。

[1]何宇强，毛保华，陈团生，等. 高速客运专线客流分担率模型及其应用研究[J]. 铁道学报，2006，28(3)：18-21.

[2]赵克勤. 集对分析及其初步应用[M]. 杭州：浙江科技出版社，2000.