高速铁路与公路客运竞争的市场分担率模型研究

周国华 陈德捷 周芳汀 张 凯

(1.西南交通大学 经济管理学院,四川 成都 610031;2.中国高铁国际化发展协同创新中心,四川 成都 610031;3.西南交通大学 交通运输与物流学院,四川 成都 610031)

2017年2月3日,国务院印发了《“十三五”现代综合交通运输体系发展规划》,提出了建设现代综合交通运输体系、高速铁路加快发展的目标。实践表明,高速铁路的发展将有利于吸引城市轨道交通网络和公路运输网络与其对接。城市轨道交通、公路运输网络与高速铁路连接越紧密,交通运输体系的整体效应就发挥得越充分。高速铁路的发展正在影响运输市场结构的变化,特别是对公路客运市场产生了冲击。例如,京津城际铁路开通后,天津至北京班线客流量大幅下降,日发送旅客人数不足高速铁路开通前的30%,由原日发182班降至61班,下降66.48%,票款收入由原日均18万元减少到日均3.68万元,下降79.54%;京沪高速铁路开通后,天津至济南高速客运班线原日发送旅客310人次减少至140 人次,实载率从77%下降至34%[1]。高速铁路开通后对部分同区段的公路客运班线带来的影响案例见表1。

表1 高速铁路对公路客运的影响案例

这种现象吸引了诸多学者的关注,高速铁路对其他运输方式的影响也日益成为研究热点。目前相关研究主要分为两类:一类主要研究高速铁路与航空的竞争问题,这部分研究较为丰富;另一类主要研究高速铁路对公路等其他交通运输方式的影响问题,目前正在不断的发展和完善。关于航空、铁路竞争的研究,Roman等[2]发现在中长途运输中,如果减少运营时间以及提高列车准点率,高速铁路比民航的竞争力更强。Adler等[3]在分析高速铁路、大型航空和区域低成本航空的竞争情况时,建立的模型中考虑了票价、服务频率以及运输工具定员因素,开发了一种可以评估基础设施投资对运输均衡会产生什么影响的方法。Dobruszkes[4]预测了高速铁路和空中航线各自客运份额,得到高速铁路和民航之间竞争的关键性因素是运输速度。丁金学等[5]以京沪高速铁路为例,考虑了经济、安全、舒适、快捷等指标,构建了高速铁路和航空的分担模型。张旭等[6]以武广沿线高速铁路与航空的实地调查数据为基础,建立了描述武广沿线高速铁路与航空运输竞争的Logit模型,对模型求解得出不同机票折扣下的高速铁路与航空运输的竞争程度。

关于公路、铁路竞争领域,Ahern等[7]分析了旅客对城际铁路和公路两种模式的选择意愿及影响因素。Cheng[8]考察了高速铁路对城际交通市场的影响,研究得出各运输方式的合理运距。杨忠振等[9]利用调查数据构建Logit模型,分析客运中各种运输方式的分担率。孙振华等[10]从乘客和公路客运的不同属性出发,研究高速铁路对公路客运产生的影响。孙枫等[11]分析高速铁路开通前后旅客在不同距离上对出行方式的选择倾向,得到高速铁路对公路客运的影响。

综上可知,许多文献对高速铁路与航空、公路等交通运输方式作了对比研究,但其研究重点主要是建立广义效用函数,利用Logit模型寻求分担率的变化情况。本文为全面剖析高速铁路与公路之间的关系,系统梳理了中国公路、铁路运输的发展演变情况,并在传统研究基础上加以创新。根据统计分析,改变了以往广义费用函数中安全性因素的权重,并加入偏好性因素,通过构建Logit模型分析竞争市场分担率,并讨论了不同高速铁路时速下高速铁路与公路客运市场分担演变的敏感性,以期更加接近实际。

1 公铁竞争格局的演变

由于公路运输自身的特性和覆盖网络的密集性,公路客运在综合运输体系中的地位十分重要。但是随着高速铁路网络逐步建成,曾呈现“压倒性”优势的公路客运正受到颠覆性冲击。为了详细地分析高速铁路和公路竞争关系,本文对铁路、公路在1985—2018年间的旅客周转量占比趋势进行分析(旅客周转量是一种能够反映交通运输量的综合指标,也可以体现乘客对交通方式的偏好,能够呈现高速铁路影响下的铁路与公路的竞争结构关系),见图1。

由图1可知,铁路和公路的竞争格局可以分为3个阶段:

图1 1985—2018年中国铁路、公路旅客周转量占比

1985—1998年为第一阶段。该阶段铁路旅客周转量占比不断减少,而公路旅客周转量占比却呈爆发式的增加。特别是1988年上海至嘉定高速公路建成通车后,高速公路通车里程和旅客周转量迅猛增长,到1998年底公路旅客周转占比达到历史最高;与此同时,铁路旅客周转量的占比却大幅下降。

1999—2012年为第二阶段。该阶段铁路旅客周转量占比继续减少,公路旅客周转量占比基本保持不变,属于一个饱和阶段。公路旅客周转量占比保持不变与当时高速公路运输能力有关,即高速公路里程仍在增长,但技术、速度方面没有突破性的发展。

2013年至今为第三阶段。铁路的旅客周转量占比明显提高,而公路客运周转量占比却快速下降。由于从2013年开始,高速铁路营业里程快速增长,高速铁路的快速、准点、方便、安全等特性对客流具有较大吸引力。

很显然,高速铁路网络覆盖越完善,高速铁路对公路的冲击力、高速铁路自身的竞争力越强,且公路客运的主导地位正在逐步被高速铁路取代。

2 高速铁路与公路客运竞争的市场分担率模型

2.1 市场分担率模型构建

从出行者角度出发,进一步描述高速铁路和公路客运的竞争态势,选择Logit模型计算高速铁路与公路客运的市场分担率,以距离的长短来研究高速铁路与公路客运的市场分担率演变。何宇强等[12]用该模型研究未来高速铁路存在的竞争优势,具体的研究方法为先构建不同运输方式的广义费用函数,其中各效用指标均采用“加法规则”和“乘法规则”合并,然后标定模型参数,并假定在高速客运专线存在的情况下寻求不同运输方式的分担率。

广义费用函数一般包括经济性、快速性、方便性、舒适性和安全性等5个因素[13],但这些因素属于交通运输本身的特定因素,未考虑到旅客的特定因素,即旅客选择出行交通运输方式还具有主观偏好性。实际上,旅客是基于对交通运输的经济性、快速性、方便性、舒服性、安全性等利益感受,形成对交通运输的评价,并会养成习惯性的选择偏好,这对后期的选择产生关键影响。通过实际调查发现,在未给旅客提供交通运输的经济性、快速性、方便性、舒服性、安全性具体参数的情况下,在不同的距离上,大部分旅客已有明确的运输方式选择偏好,只有少部分需要根据交通运输本身的特定因素信息做出选择,这表明旅客选择交通运输的习惯往往起着主导作用。本文基于此,设计了旅客选择高速铁路与公路客运的层次结构图,见图2。与传统的广义函数模型相比,增加了偏好性,明确了交通运输方式、旅客本身特定因素之间互相影响的关系。

图2 选择高速铁路与公路客运的层次结构

针对每个指标的特征,量化处理各指标如下:

(1)经济性

经济性Ei指旅客选择第i种交通方式所花费的成本总和。经济性可以用旅客选择交通运输方式的票价来表示,为了保证各种交通运输方式在相同距离的价格对比可靠性,设第i种交通运输方式的运价率为每公里的票价ri,则有:Ei=ri。

(2)快速性

快速性Fi指旅客选择第i种交通方式从出发地到目的地的旅行时间总和,表达式为

式中:tgi为从出发地车站到目的地车站列车运行时间,h;tpi为出发地到出发地车站的旅行时间,h;twi为在出发地车站等候、检票的等待时间,h;txi为目的地车站出站所花费的时间,h;tyi为目的地车站到目的地的旅行时间,h。

(3)方便性

方便性Ci指第i种交通方式发车的频率或者两车次平均发车时间的间隔,一定时间内车次越多,频率越快,则该交通方式越便捷,表达式为

式中:tli为交通运输方式本身的间隔时间,用1 h除以1 h内的高速铁路、公路车次得到。

(4)舒适性

舒适性Mi指旅客乘坐第i种交通方式的主观感受。舒适性体现在两方面,一是该交通方式的固有特性,包括占地空间大小,厕所、热水、充电插口的有无等基础资源情况,造成乘客对环境的感受不同;二是该交通方式的服务质量,包括车内温度和湿度的调节情况、车厢的卫生情况、对紧急事情的应急处理情况、乘务人员的态度等方面。具体表达式为

式中:ei为乘客在i种交通方式上对于车上环境与服务质量的体验感受。

由于旅客的感受、服务质量是主观的指标,只能通过大规模地调查来确定。而关于交通方式环境的感受与快速性一般呈负相关关系,时间越长,旅客越疲劳,满意度就会下降。相反,时间越短,满意度就会增加。由于票价在一定程度上反映了舒适程度,因此,交通方式的舒服性则跟经济性呈正相关性,票价越高,舒适性越好。

为有效节约资源,调查在成都至重庆线路上旅客对选择私人桥车、公路客运、普通铁路、高速铁路的主要因素。旅客因乘坐舒适而选择成渝高速铁路和成渝高速公路的旅客分别占22.14%、13.93%。据此,对成渝高速铁路舒适度的取值为0.7,按照调查结果比例计算出成渝高速舒适度为0.44,见表2。

表2 旅客选择成渝高速铁路、公路客运的主要原因调查结果

其他线路旅客的舒适度表达式为

式中:i=1,2,分别表示高速铁路、公路;j=1,2,3,…,n,表示第j条线路;eij为旅客对第j条线路第i种交通方式的旅客舒适度;ri1为成渝线运输方式i的运价率;rij为旅客对第j条线路第i种交通方式的运价率;ei1为成渝线运输方式i的舒适度。

(5)安全性

安全性Si指旅客选择第i种交通方式出行所带来的安全程度,为

式中:gi为第i种交通方式的年度死亡人数;hi为第i种交通方式的年度客流量。

铁路、公路客运的安全性都相对比较高,根据交通运输部公布的数据,近几年铁路的安全情况见表3。2017年铁路死亡人数为898,客流量为30.84亿人,得到铁路安全性为

1-(898÷3 084 000 000)=0.999 999 7

每年道路死亡人数6.3万人左右[14],2017年公路客运量为1 456 800万人,可算出汽车安全性为

1-(6.3÷1 456 800)=0.999 995 61

但旅客对交通方式安全性的认知是相对的概念,不是一种绝对的数字,对于高速铁路而言,高速铁路安全性比普通铁路更高。本文根据计算结果并结合其他相关的研究[15],对高速铁路安全性取值为0.99,公路客运安全性取值0.9。

表3 2013—2017年铁路安全情况

(6)偏好性

偏好性Eprei指旅客对第i种交通方式的爱好,其取值根据问卷调查对旅客在不同距离选择交通运输方式来确定,具体情况见表4。由旅客在不同距离上选择交通运输方式的均值得出乘坐高速铁路与公路客运的偏好值。计算可得高速铁路偏好值为0.796,公路客运偏好值为0.204。

表4 不同距离上旅客出行选择交通运输方式的偏好

(7)效用函数与市场分担率模型

目前研究认为,安全性跟其他服务特性相比具有独立性且安全性是旅客选择运输方式的最主要考虑因素。因此效用函数模型中安全性不与其他特性平等地放在服务特性当中,安全性与其他特性是乘法关系,赋予权重为1,然后对它进行了取值,而这样考虑与实际的旅客选择行为有所偏差。通过大量调查发现旅客选择乘坐交通运输的考虑更多偏向于快速性、舒服性、经济性、方便性等特性,原因是旅客认为各个交通运输方式的安全性差别不是很大,但目前的效用函数模型并没考虑到出行方式偏好的影响。因此,本文将安全性与其他特性之间定位为加法关系,而偏好性与其他特性具备乘法关系。另外,以价格和时间来表示的经济性、快速性、方便性的值越大,交通运输方式的效用越小,它们之间的关系呈负相关;而不以价格与时间来表示的舒服性、安全性的值越大,交通运输方式的效用越大,他们之间的关系呈正相关。旅客的效用函数为

式中:θi1、θi2、θi3、θi4、θi5分别为交通运输方式的经济性、快速性、方便性、舒适性、安全性的权重,代表每个因素的重要性。

采用Logit函数模型设定高速铁路与公路客运的市场分担率[12]

(8)市场分担演变与敏感性分析模型

为了更深入了解高速铁路与高速公路的竞争,本文通过设定一定条件对旅客出行选择交通运输的方式进行意向调查SP[16],并用调查数据对效用模型进行标定。根据各影响因素的权重得出对旅客选择交通运输方式的关键影响因素,并对关键影响因素进行敏感性分析。另外,为了确定在不同距离的市场分担率演变,本文加入里程变量d[17],效用模型可表达为

式中:βi0为交通运输方式i的常数项;d为运距;vi为运输方式i的速度。结合式(4),得出交通运输方式的市场分担率演变模型

2.2 计算模型参数与结果分析

(1)市场分担率模型参数计算与结果分析。旅客对经济性、快速性、方便性、舒适性、安全性各指标重要性的认知对他们选择何种交通运输方式出行十分重要。为了保证计算权重的准确性,本文使用基于专家评分的G1综合评价方法来确定各指标的重要性。设xSR1、xSR2、xSR3、xSR4、xSR5分别为高速铁路的经济性、快速性、方便性、舒适性与安全性;xR1、xR2、xR3、xR4、xR5分别公路客运的经济性、快速性、方便性、舒适性与安全性;wSR1、wSR2、wSR3、wSR4、wSR5为高速铁路经济性、快速性、方便性、舒适性、安全性的权重;wR1、wR2、wR3、wR4、wR5为公路客运经济性、快速性、方便性、舒适性、安全性的权重。本文采用专家调查表法,请30位从事交通运输研究的专家对高速铁路与公路客运的各指标重要性进行标度判断。在指标集xSR1、xSR2、xSR3、xSR4、xSR5,xR1、xR2、xR3、xR4、xR5中,专家分别选出最重要的一个指标,记为x*1、x**1;在去除指标记为x*1、x**1后的指标集中,专家再选出其中最重要的一个指标,并记为x*2、x**2;依次反复,专家总是在余下的指标中挑选出最重要的一个,并进行标记,最后得到高速铁路与公路客运的5个因素之间排序关系为

式中:wSR*1、wSR*2、wSR*3、wSR*4、wSR*5分别为x*1、x*2、x*3、x*4、x*5的权重;wR*1、wR*2、wR*3、wR*4、wR*5分别为x**1、x**2、x**3、x**4、x**5的权重。

得出wSR*5和wR*5为

式中:λSRk、λRk分别为高速铁路与公路客运相邻指标之间的关系比,由专家评价相邻指标之间的相对重要性程度理性判断。λSRk、λRk取值可以参照表5。

表5 高速铁路与公路客运的各指标重要性标度

由此获得高速铁路与公路客运的经济性、快速性、方便性、舒适性、安全性权重:wSR1=0.163、wSR2=0.41、通过携程旅行网(Ctrip网)、高德地图,对70条高速铁路及相应的70条公路获取相关参数,包括票价率、出发地到目的地的时间、车次等,得到高速铁路与公路客运的经济性、快速性、方便性等值;同时,由公式×ei1获得高速铁路与公路客运的舒适性值。高速铁路与公路客运的经济性、快速性、方便性、舒适性、安全性、偏好性的值见表6。根据式(1),高速铁路与公路客运效用模型为

表6 高速铁路与公路客运的经济性、快速性、方便性、舒适性、安全性值

式中:USR、ESR、FSR、CSR、MSR、SSR、EpreSR分别为高速铁路的效用、经济性、快速性、方便性、舒适性、安全性、偏好性;UR、ER、FR、CR、MR、SR、EpreR分别为公路客运的效用、经济性、快速性、方便性、舒适性、安全性、偏好性。根据式(4),得出在旅客偏好影响下的高速铁路与公路客运的市场分担率分别为0.532、0.468,意味着选择乘坐高速铁路的人会比选择公路客运的人多。同时,在高速铁路本身特性中,旅客最看重的是快速性,也就是高速铁路的速度,而在公路客运本身特性中,旅客最看重经济性,即高速公路的票价。

(2)市场分担演变的敏感性分析模型参数计算与结果分析。前述结果表明,速度是高速铁路最重要的因素,对旅客选择高速铁路这种交通运输方式的影响最大。本文以速度为对象建立高速铁路与公路客运的市场分担率演变模型,对快速性进行敏感性分析。

本文通过问卷调查方法,选择1 000位旅客在高速铁路时速200km、公路客运时速80km 情况下对经济性、快速性、方便性、舒适性与安全性的重要性进行了重要性调查,重要性程度设定为1～7,其中有效的问卷929份,通过SPSS统计软件处理后,得到模型各个因素的系数,具体可见表7。

表7 高速铁路时速200km 与公路客运时速80km 效用模型参数

根据式(5),高速铁路时速200km、公路客运时速80km 情况下的效用模型为

采用相同的方法,得到高速铁路时速250、300、350km 情况下旅客对经济性、快速性、方便性、舒适性与安全性的效用模型系数。对应的效用模型为

根据调查得出,tpSR+twSR+txSR+tySR=3.15 h、tpR+twR+txR+tyR=2.75 h。采用式(6),通过MATLAB软件处理后,得出高速铁路与高速公路的市场分担率演变,见图3。

图3 高速铁路与公路客市场分担率演变

从图3可知,在高速铁路时速200km时,高速铁路与公路客运的市场临界点为200km,在时速150～250km范围内高速铁路与公路客运竞争博弈更为显著。当出发地与目的地的距离小于200km时,公路客运分担率高于高速铁路,在100km 优势内尤为凸显;随着出行距离的增加,高速铁路的优势逐渐提升,如在100～200km,虽然分担率不如公路客运,却有显著的提高。当超过200km 这个临界点后,乘客更倾向于选择高速铁路出行,超过300km 高速铁路占有率稳定在90%以上,500km 以上占有率接近100%。

在高速铁路时速250km时,高速铁路与公路客运的市场临界点为150km,100～200km范围内高速铁路与公路客运竞争博弈更为显著。当出发地与目的地的距离小于150km时,公路客运分担率高于高速铁路,当超过150km 这个临界点后,乘客更倾向于选择高速铁路出行,超过250km 高速铁路占有率稳定在90%以上,350km 以上占有率接近100%。

在高速铁路时速300km时,高速铁路与公路客运的市场临界点为100km,50～150km范围内高速铁路与公路客运竞争博弈更为显著。当出发地与目的地的距离小于100km时,公路客运分担率高于高速铁路,当超过100km 这个临界点后,乘客更倾向于选择高速铁路出行,超过150km 高速铁路占有率稳定在90%以上,250km 以上占有率接近100%。

在高速铁路时速350km时,高速铁路与公路客运的市场临界点为75km。当出发地与目的地的距离小于75km时,公路客运分担率高于高速铁路,当超过75km 这个临界点后,乘客更倾向于选择高速铁路出行,超过125km 高速铁路占有率稳定在90%以上,175km 以上占有率接近100%。

3 结论

从运输竞争博弈来看,高速铁路的市场分担率为53.2%,高于46.8%公路客运的市场分担率。中长途、长途路线是高速铁路的优势市场,而短途路线仍公路客运的优势市场,两者的竞争主要在中短途路线。同时也应看到,高速铁路时速的加快对短途客运市场逐渐带来了较大的影响。具体而言,高速铁路时速为200、250、300、350km时,高速铁路与公路客运竞争的市场临界点分别为200、150、100km 与75km。在高速铁路时速为200km、运距小于200km时,公路客运占优势,而大于200km的运距,高速铁路占优势,两者最显著运距为150～250km。在高速铁路时速为250km、运距小于150km时,公路客运占优势,而大于150km的运距,高速铁路占优势,两者的最显著运距为100～200km。在高速铁路时速为300km、运距小于100km时,公路客运占优势,而大于100km的运距,高速铁路占优势,两者的最显著运距为75～125km。在高速铁路时速为350km,运距小于75km时,公路客运占优势,相反大于75km的运距,高速铁路占优势,两者的最显著运距为50～100km。同时,高速铁路对短途公路客运市场(50～100km)的影响越来越大,而对长途距离而言,高速铁路的优势以及市场份额是绝对的。

研究结果表明,高速铁路的市场定位应该是中长途运输,而公路客运则更适合短途运输,即高速铁路作为运输主动脉,公路客运作为延伸到各个角落的毛细血管,两者相辅相成。决策者要围绕这种定位来推动高速铁路和公路客运良治发展,这对于中国综合交通运输体系发展具有重要作用。高速铁路与公路客运竞争的同时,当然会出现创新、合作的机会,“铁”“公”协调共生,推进整个交通运输格局的发展才是最重要的。