李野

摘 要：鐵路運(yùn)輸通道客流的合理分配是制定通道內(nèi)列車開(kāi)行方案的基礎(chǔ)。考慮到Logit模型在多方式運(yùn)輸通道預(yù)測(cè)客流分擔(dān)率的廣泛和成熟的使用，研究鐵路運(yùn)輸通道內(nèi)客運(yùn)專線的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。以費(fèi)率、出行時(shí)間、舒適性、安全性4個(gè)確定性指標(biāo)和效用誤差項(xiàng)構(gòu)造了logit模型中旅客出行的效用函數(shù)。利用相關(guān)研究結(jié)果和極大似然估計(jì)法，確定了模型參數(shù)。最后以西安-蘭州間鐵路運(yùn)輸通道為例分析了該模型的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：客流分配；logit模型；極大似然法；鐵路通道

中圖分類號(hào)：F2

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1672-3198（2015）15-0066-02

1 引言

在繁忙干線建設(shè)客運(yùn)專線，實(shí)行客貨分線運(yùn)輸，是當(dāng)今世界鐵路發(fā)展的方向，也是我國(guó)鐵路快速擴(kuò)充運(yùn)輸能力、提升裝備水平，適應(yīng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展需要的必然選擇。目前，客運(yùn)專線尚未建設(shè)成網(wǎng)，客運(yùn)專線與既有線還不能實(shí)現(xiàn)完全的客貨分線運(yùn)輸，以旅客流而言，鐵路運(yùn)輸通道類似于具有競(jìng)爭(zhēng)性的多方式運(yùn)輸通道。競(jìng)爭(zhēng)性運(yùn)輸通道存在著運(yùn)輸方式的選擇問(wèn)題，因而已建成的客運(yùn)專線和并行的既有線也存在客流運(yùn)輸方式的選擇問(wèn)題。目前，Logit模型在研究通道內(nèi)多運(yùn)輸方式分擔(dān)率中有著廣泛的應(yīng)用，本文在采用RP數(shù)據(jù)調(diào)查的基礎(chǔ)上，采用已有的SP調(diào)查數(shù)據(jù)，構(gòu)建了適合鐵路運(yùn)輸通道內(nèi)客運(yùn)專線和既有線客流分擔(dān)率的logit模型。

2 客運(yùn)專線競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)及旅客出行選擇

2.1 通道內(nèi)客運(yùn)專線競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)

（1）客運(yùn)專線速度快。

客運(yùn)專線相對(duì)于其他地面運(yùn)輸方式所具有的最大優(yōu)勢(shì)就是其運(yùn)行速度快，在一定的出行距離內(nèi)，由于機(jī)場(chǎng)大都處于遠(yuǎn)離市區(qū)的郊外，乘客需要花費(fèi)大量的時(shí)間在城市與機(jī)場(chǎng)之間的路上，客運(yùn)專線將具有比航空更快的旅行速度。

（2）客運(yùn)專線安全可靠的優(yōu)勢(shì)十分突出。

客運(yùn)專線的晚點(diǎn)率，日本20世紀(jì)60年代約1.5min，70年代約4.5min，1984年～1994年間則為0.88min；法國(guó)東南線為4.5min左右；目前世界上投入運(yùn)營(yíng)的各高速鐵路項(xiàng)目中除了德國(guó)和意大利以及國(guó)內(nèi)甬溫線各發(fā)生一次重大傷亡事故外，基本沒(méi)有其他事故。

（3）客運(yùn)專線能更好地滿足旅客出行方便性的要求。

客運(yùn)專線在滿足旅客出行方便性方面具有極大的優(yōu)勢(shì)，客運(yùn)專線根據(jù)客運(yùn)量需求，其追蹤間隔可達(dá)到3至4min?？瓦\(yùn)專線作為城際運(yùn)輸方式在交通量較大的站點(diǎn)之間可以實(shí)行公交化發(fā)車，使得旅客可以方便地安排出行。

（4）客運(yùn)專線技術(shù)先進(jìn)，設(shè)備優(yōu)良、管理現(xiàn)代、信息化程度高，服務(wù)水平顯著提高。

2.2 旅客出行的選擇因素

出行者在特定的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和自然地理環(huán)境、交通基礎(chǔ)設(shè)施及管理水平下，其出行選擇行為基本上按照自己的意志出行，而為了某種出行目的而做的出行方式的選擇過(guò)程具有很大隨機(jī)性的決策過(guò)程。人們出行決策行為在出行方式劃分中表現(xiàn)為人們對(duì)費(fèi)用、時(shí)間、服務(wù)水平的敏感程度，不同區(qū)域和不同收入的人們對(duì)費(fèi)用等的敏感程度差異與城市空間布局特征和出行方式的種類及特征有關(guān)。根據(jù)上文中客運(yùn)專線相對(duì)于既有線競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)分析可以知道，在只包含客運(yùn)專線和既有線的鐵路運(yùn)輸通道內(nèi)，旅客出行方式選擇決策的主要因素是以出行時(shí)間表示的速度性、安全性、方便性、不同服務(wù)水平下的旅途舒適性以及出行費(fèi)用。

3 非集計(jì)下的通道分擔(dān)率模型

非集計(jì)理論，該理論主要有如下假設(shè)：

（1）出行者是交通行為意志決定的最基本單位。即，出行者是決定何時(shí)出行、用何種方式出行、選擇哪條出行路線的最小單位。

（2）根據(jù)效用理論，出行者在出行環(huán)境一定的條件下，從各種備選方式中選擇其認(rèn)為效用最大的方案。并且，選擇某一方案的效用依據(jù)該方案所具有的特性（出行費(fèi)用、所需時(shí)間等）、出行者的特性（年齡、性別、對(duì)運(yùn)輸方式的要求）等因素而異。

pi=prob[ui>uj]（1）

其中，pi為單個(gè)旅客選擇第i種運(yùn)輸方式的概率，ui為第i種運(yùn)輸方式的效用值。

根據(jù)概率理論中的Bernoulli弱大數(shù)定律可知，單個(gè)旅客對(duì)運(yùn)輸方式EQi的選擇概率pi可以看成為出行群體對(duì)運(yùn)輸方式EQi的利用率，即pi為所有出行個(gè)體中采用方式i為交通工具的比例，因此，可以通過(guò)求解上式來(lái)實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸方式分擔(dān)率預(yù)測(cè)。

基于非集計(jì)理論建立的logit模型中，出行者從可選交通運(yùn)輸方式集中選擇方式i的概率為：

pi=eUi∑ki=1eUi（2）

式中，pi為旅客選擇第i種運(yùn)輸方式的概率，Ui為第i種運(yùn)輸方式的效用值，k為通道內(nèi)可供旅客選擇的運(yùn)輸方式種類。

效用函數(shù)的基本構(gòu)造為：

Ui=θjSij+εi=θ1Si1+θ2Si2+θ3Si3+…+θmSim+εi（3）

式中，θ1，θ2，θ3，…，θm為第1，2，3，…，m旅客進(jìn)行運(yùn)輸方式選擇時(shí)運(yùn)輸方式各服務(wù)特性的效用系數(shù)；Si1，Si2，Si3，…，Sim為第i種運(yùn)輸方式的第1，2，3，…，m種服務(wù)特性值；εi為常數(shù)項(xiàng)，是旅客對(duì)各種運(yùn)輸方式效用值的認(rèn)識(shí)上存在的誤差項(xiàng)。

根據(jù)上述客運(yùn)專線競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的分析，在此處選取出行時(shí)間Ti、安全性Ai、舒適性Si以及出行費(fèi)用Ci作為上述效用函數(shù)的確定項(xiàng)。

4 算例

西安至蘭州客運(yùn)專線是《中長(zhǎng)期鐵路網(wǎng)規(guī)劃》中隴?？瓦\(yùn)專線（徐州～西安～蘭州）的重要組成部分，與既有的隴海、蘭新線共同組成陸橋鐵路通道。本文考慮西蘭客運(yùn)轉(zhuǎn)和既有的隴海線構(gòu)成的鐵路運(yùn)輸通道內(nèi)的客運(yùn)量的分工情況，數(shù)據(jù)來(lái)源為鐵路第一勘察設(shè)計(jì)院實(shí)際調(diào)查問(wèn)卷。

4.1 旅客出行效用值的確定

記第i中出行方式的全程旅行時(shí)間為Ti。在旅行時(shí)間的計(jì)算上，現(xiàn)有鐵路速度取80km/h，客運(yùn)專線取200km/h。在西蘭鐵路運(yùn)輸通道內(nèi)分區(qū)段的運(yùn)行時(shí)間計(jì)算如下表所示

采用速度計(jì)算的出行時(shí)間未考慮到旅客到達(dá)各種運(yùn)輸方式站點(diǎn)、空港等的時(shí)間、候車時(shí)間、上下車時(shí)間以及到達(dá)目的地時(shí)后的出站時(shí)間等。為計(jì)算整個(gè)旅程時(shí)間，需采用下述方式計(jì)算：

TiA=LiAVi+2ti站+ti上車+ti下車+ti侯車（4）

其中，ti站為各種運(yùn)輸方式到達(dá)和離開(kāi)車站的平均時(shí)間，既有鐵路取0.7小時(shí)，新建的客運(yùn)專線車站一般要比既有線鐵路的車站遠(yuǎn)離市區(qū)，故客運(yùn)專線取1小時(shí)。ti下車、ti下車為旅客在檢票上車和到站后的下車時(shí)間，客運(yùn)專線和既有線鐵路可以取0.3小時(shí)；ti侯車為各種運(yùn)輸方式的候車時(shí)間，既有線鐵路取0.5小時(shí)，考慮到客運(yùn)專線的高密度，客運(yùn)專線取值為0.2小時(shí)。

記第i中出行方式的出行費(fèi)用為Ci。在對(duì)各種旅行方式的出行費(fèi)用進(jìn)行計(jì)算時(shí)，考慮到調(diào)查數(shù)據(jù)中各旅客出行距離存在著較大的差距，為此采用費(fèi)率的方式來(lái)進(jìn)行計(jì)算，并且，在計(jì)算時(shí)為了更具有可比性，不考慮客運(yùn)專選的實(shí)際運(yùn)行距離，而將各種運(yùn)輸方式的費(fèi)用除以鐵路既有線線路的距離得出客運(yùn)專線和既有線的平均費(fèi)率。其中，既有鐵路的平均費(fèi)率為0.18，客運(yùn)專線為0.35。

記第i中出行方式的安全性為Ai，實(shí)際的調(diào)查問(wèn)卷統(tǒng)計(jì)顯示中，客運(yùn)專線和既有線安全性的統(tǒng)計(jì)指標(biāo)都是很高，從行業(yè)角度上看，客運(yùn)專線采用先進(jìn)的設(shè)備，其安全性比既有線略高，故在此處客運(yùn)專線的安全性指標(biāo)取1，既有線的安全性指標(biāo)取值為0.95。

記第i中出行方式的舒適性為Si?？紤]到隨著旅客旅行時(shí)間的增加，旅客疲勞程度的增加使各種運(yùn)輸方式舒適程度都將降低。在計(jì)算中，取各種運(yùn)輸方式在1小時(shí)以內(nèi)的舒適程度為定值，隨后，旅行時(shí)間每增加1小時(shí)旅行舒適性降低5%。其中，客運(yùn)專線的舒適性為1，既有線鐵路為0.9。并且各種運(yùn)輸方式的舒適程度隨著旅行時(shí)間的增加逐漸遞減。

通過(guò)TransCAD計(jì)算得出各種出行方式服務(wù)特性系數(shù)為費(fèi)用Ci=-1.550，安全性Ai=5.033，舒適性Si=2.735，方便性Ti=-0.109。其中效用值誤差項(xiàng)為客運(yùn)專線：1.213，普通鐵路：0.841。

4.2 客運(yùn)專線和既有線效用值及分擔(dān)率計(jì)算表

從表1中可以看出，在一定的距離范圍內(nèi)（西安至蘭州的鐵路長(zhǎng)度為676公里），西蘭鐵路運(yùn)輸通道中，時(shí)速200km/h客運(yùn)專線對(duì)既有線的客流分擔(dān)比例為75%—86%。在距離較短時(shí)，由于存在進(jìn)出站及上下車時(shí)間等固定時(shí)間，客運(yùn)專線的速度性在距離較短時(shí)無(wú)法體現(xiàn)其優(yōu)勢(shì)，因而出現(xiàn)表中隨著距離增加，客運(yùn)專線的分擔(dān)率越來(lái)越大的情況。同樣，在距離很多或者很長(zhǎng)時(shí)，由于整體鐵路失去了對(duì)公路和航空的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，其內(nèi)部的客運(yùn)專線和既有線的分擔(dān)率研究也就沒(méi)有意義。

5 結(jié)論

鐵路運(yùn)輸通道客流合理分配實(shí)際上是根據(jù)鐵路通道各構(gòu)成要素的基本情況，對(duì)通道內(nèi)的客運(yùn)專線與既有鐵路線系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析。依據(jù)通道內(nèi)這兩種方式各自的特點(diǎn)以及對(duì)客流的吸引，建立通道內(nèi)的客流分擔(dān)模型，完成通道內(nèi)旅客流的分配。本文以logit模型為基礎(chǔ)，通過(guò)探討客運(yùn)專線的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，建立了旅客出行的效用函數(shù)，并以效用誤差項(xiàng)調(diào)整實(shí)際數(shù)據(jù)調(diào)查中的誤差。以西蘭客運(yùn)鐵路通道為例計(jì)算了西蘭客運(yùn)專線和既有隴海線西安至蘭州段客流的合理分擔(dān)率。

參考文獻(xiàn)

[1]何宇強(qiáng)，毛保華，陳團(tuán)生，等.高速客運(yùn)專線客流分擔(dān)率模型及其應(yīng)用研究[J].鐵道學(xué)報(bào)，2006，28（3）：18-21.

[2]客運(yùn)專線建設(shè)對(duì)西蘭綜合運(yùn)輸通道結(jié)構(gòu)影響研究[R].鐵路第一勘察設(shè)計(jì)院，2006.

[3]馬波濤，張于心，趙翠霞.運(yùn)用logit模型對(duì)高速客流分擔(dān)率的估計(jì)[J].北方交通大學(xué)學(xué)報(bào)，2003，（2）.