基于广义费用的成渝运输通道客运量分担率模型

陈爽 陈露

中图分类号：U1 文献标识码：A 文章编号：1673-5811（2013）03-0171-02

摘要：本文以成渝运输通道为例，研究成渝运输通道内客运专线、既有铁路、高速公路、普通公路的分担率。Logit模型是预测运输通道上各种运输方式客流分担率的一种比较成熟的方法，它在交通运输领域有着广泛的应用。基于此，在分析成渝间运输通道系统结构的基础上，确定了经济性、快速性、方便性、舒适度、安全性等5个衡量指标，建立运输通道客运量分担率的广义费用模型，并对模型的求解思路和方法进行解析，以成渝运输通道为例进行计算分析。

关键词：成渝运输通道 Logit模型 广义费用函数 客运量分担率

运输通道是连接主要经济区并承担大量客货运任务的运输线路，运输通道内不同运输方式之间客运量的分担率问题是近年来对运输通道领域研究较多的内容。本文考虑成渝运输通道内旅客的出行全过程，包括市内出行和通道内出行两部分，综合分析影响旅客出行的几个衡量指标，从而计算出成渝运输通道内各种运输方式的分担率[1]。

1.成渝运输通道系统分析

成渝运输通道是西南地区内部交流的主轴，是连接西南和华东地区主要的客运通道[2]。成渝运输通道内运输方式有铁路和公路，其中公路分为国道、高速公路，铁路分为普通铁路和客运专线（动车组列车）。

以成渝运输运输通道沿途主要客运站作为网络的节点，用Di表示，i=1，2，…，n；四种不同运输方式采用的运行线路作为连接相邻节点之间的弧，用Ekij表示，i，j=1，2，…，n，k=1，2，3，4，5，分别表示客运专线、既有铁路、高速公路、普通公路四种不同运输方式；两个不同节点Dv、Dj间连接弧的弧权用Ckij表示。将四种不同运输方式的经济性、快速性、方便性、舒适度、安全性5个衡量指标转换成对应的费用指标后，作为两个客运站间某种运输方式的连接弧的权值。如此可得到成渝运输通道间的加权有向图G=（Di， Ekij， Ckij）。

假设运输通道内旅客出行都选择交通方式效用最大的路径，且预先知道每种交通运输方式的效用，基于以上理论，就可得到运输通道各种运输方式的分担模型。

2.通道内客运量分担率模型

目前对于运输通道内客运量分担率的研究主要是基于Logit模型的流量分配为主，Logit模型是预测运输通道上各种运输方式客流分担率的一种比较成熟的方法。本文通过建立各种运输方式的广义费用函数，然后根据客运专线建成前的现状对模型参数进行标定，进而研究当客运专线建成后各种运输方式分担率情况，从而得到不同运输方式的分担率[4]。

2.1各种运输方式的广义费用函数

关于广义费用值的计算，一般有加法原理和乘法原理两种。若决定某一属性的诸因素具有独立性，它们各自所起的作用只有程度上的差别而无本质上的差别，且可以相互地补偿，则宜采用加法规则对各因素的广义费用加以合并。如果决定某一因素属性的各因素相互独立，所起的作用也是只有程度上的差别而无本质上的差别，但只有当各因素都较优时，它们所决定的属性才能较优，而一旦其中某一因素较差，即使其他因素较优，整个属性也很差，则采用乘法规则求解[4]。

根据四种不用运输方式的特点，结合旅客在出行过程中的行为选择分析[2]，确定将经济性、快速性、方便性、舒适度、安全性作为衡量指标，并计算相应的广义费用函数。

（1）经济性

用各种运输方式的票价Mk作为经济性的衡量指标。

Mk=RkgLK （1）

式中，Rk为第k种运输方式的运价率；Lk为第k种运输方式的运行里程。

（2）快速性

将旅客在途中的旅行时间和市内交通的耗费时间作为快速性的衡量指标。城市内的旅行时间应包含在通道两端城市内的交通时间，即考虑旅客全程的旅行时间。

Fk=（Lk/υk+2lk/υ）gv（T） （2）

式中，υk为第k种运输方式的旅行速度；Lk为第k种运输方式枢纽与居民小区间的距离；υ为市内交通的速度；V（T）为旅客的时间价值。

对于距离在300km以内的出行者来说，城市内交通耗时占整个旅行时间的比重为20%～50%。这说明市内的交通衔接对高速条件下的运输具有十分重要的作用。

旅客时间价值的计算公式为：

式中，GDP为地区国民生产总值；P为地区人口数量；T为劳动者平均劳动时间。

从i地到j地或从j地到i地的旅客平均时间价值，可视为两地旅客时间价值的平均值，即V（T）=（Vi（T）+Vj（T））/2

（3）方便性

这里考虑将由于某种运输方式的发车频率、站内走行时间等因素而造成旅客等待时间看做候车时间（W）进行分析。由候车时间W造成的费用损失为：

Bk=WkgV（T） （4）

（4）舒适度

舒适性用旅客恢复疲劳所需的时间来反映各种运输方式的舒适性，恢复疲劳所需时间越长，其舒适性越差，反之则舒适性越好。由于各种运输方式的不同运行特性和服务设施导致其具有不同的舒适度（Pk），为了在效用函数中体现各种运输方式的舒适度特性，必须将舒适度量化。由于票价在一定程度上反映了运输方式的舒适程度，经综合考虑，推荐舒适度的基础值取各种运输方式票价的5%～10%。

（5）安全性

根据文献[5]的研究，运输通道内客运专线、既有铁路、高速公路、普通公路这四种运输方式的安全性Sk依次下降。

由于安全性无法用时间和价格来衡量，我们认为安全性相对于其他服务特性具有独立性， 并且其他特性与安全性同时较优时，该方式的效用才能最优，因而安全性与其他特性应是乘法关系。由于舒适度含有乘客的主观成分， 因而为其单独设置系数。因Mk、 Fk和Bk同为价格单位，故采用同一系数。因此，研究用如下加法乘法相结合的关系式表示运输通道各种运输方式的广义费用[4]：

（5）

式中，μ、ψ为服务特性的系数。

2.2各种运输方式分担率的Logit模型

Logit模型的一般形式如下：

（6）

为消除指数级增长导致的结果差异严重扩大，对模型进行改进，把广义费用值进行平均，改进后的模型为：

（7）

式中， 为各种运输方式的广义费用平均值[4]。

3.算例分析

以成都——重庆间的各种运输方式的竞争为例进行分析。考虑成渝运输通道间客运专线、既有铁路、高速公路、普通公路四种不同运输方式。根据现有数据和国内学者的研究，确定不同运输方式经济性、快速性、方便性、舒适度、安全性的对应参数。

相关数据来源于参考文献[2]和文献[4]。

（1）经济性

根据现有开行的动车组列车、快速列车、高速大巴车、普通大巴车和航班的评价，参考文献[2]、[4]中的相关研究数据，客运专线的票价取为硬座和软座票价的平均值，为110元；既有铁路的票价按现有三类快速列车的硬座、硬卧和软卧票价的加权后的平均值，为70元；高速大巴车得票价取为110元、普通大巴车取为90元。

（2）快速性

根据《2010年成都市国民经济和社会发展统计公报》，2009年年末成都市常住总人口为1286.6万人，全市地区生产总值为5551.3亿元，根据劳动保障部发布的《关于职工全年月平均工作时间和工资折算问题的通知》，全年工作日为250天，按每个工作日8h计算，全年平均劳动总时间为2000h，从而计算出成都市人均时间价值为：

同理，2009年年末重庆市常住总人口为112.3万人，全市地区生产总值为300.04亿元，计算出重庆市人均时间价值为：

二者的平均值为17.7元/h。

客专：客专在途运行时间取为现有动车组运行时间的平均值2.25h

既有铁路： 既有铁路在途运行时间取为线性主要快速列车运行时间的平均值5.6h

高速公路：高速大巴的单程运行时间根据文献[4]，取为3.5h。

普通公路：普通大巴车的单程运行时间取为4h。

（3）方便性：四种运输方式的候车时间分别为0.7h、0.96h、0.25h、0.5h。

（4）舒适度：根据前面的分析，舒适度取为票价的8%。

（5）安全性：安全性指标来源于文献[5]中的数据。

表1 不同运输方式衡量指标计算表

根据文献[4]中的数据，确定服务特性系数的取值：μ=0.021，ψ=0.087

从而得到运输通道各种运输方式的广义费用函数为：

根据运输通道内客运量分担率的广义费用模型，计算各个指标值，最终计算出客运专线、既有铁路、高速公路、普通公路四种运输方式的分担率。如下表所示。

表2 不同运输方式分担率计算表

从上表中可以看出，客运专线凭借其技术经济优势，承担了最大的旅客运输任务，既有铁路和高速公路的分担率相当，普通公路的分担率最低。

4.结论

Logit模型是研究多种运输方式分担率的有效方法。本文利用该模型研究了成渝运输通道内客运专线、既有铁路、高速公路和普通公路四种种运输方式的分担率。客运专线因其固有的快速性、安全性，为旅客节省了大量旅行时间，同时价格相对低廉，对于提高客运专线的市场份额具有积极作用。另外， 随着国民经济水平的提高，旅客的时间价值也相应提高，旅行速度将是乘客选择运输方式的主要考虑因素之一，而客运专线因其速度高，将更加得到乘客的青睐。因此，成渝间客运专线在客运市场的竞争力将会得到有效提高。

参考文献：

[1]张铱莹，彭其渊.客运专线对运输通道分担率的影响[J].铁道运输与经济，2008，28（12）：16-19.

[2]孙秀倩.客运通道内旅客出行方式选择研究[D].西南交通大学硕士学位论文，2010.

[3]张迦南，赵鹏.综合运输通道规划方法研究[N].北京交通大学大学学报.2010，34（3）：142-147.

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

[5]孙朝苑.客运专线对沿线城市铁路客运量分流的研究[J].铁道经济研究，2004（4）：44-46.

[6]陆化普.交通规划理论与方法[M].北京：清华大学出版社，1998.

[7]张涛.区域运输通道内旅客出行方式选择研究[D].西南交通大学硕士学位论文，2007.