亞吉鐵路列車開行方案關(guān)鍵要素對(duì)客運(yùn)需求的影響研究

張曉宇

（中國(guó)土木工程集團(tuán)有限公司，北京 100038）

1 引言

亞吉鐵路是連接埃塞俄比亞和吉布提兩國(guó)首都的一條跨國(guó)鐵路，亞吉鐵路的開通為兩國(guó)之間的旅客提供了極大方便。如何確定旅客列車開行方案是運(yùn)營(yíng)企業(yè)要考慮的問題，旅客列車開行方案是基礎(chǔ)性的運(yùn)輸組織計(jì)劃，它是確定旅客列車運(yùn)行區(qū)段、列車種類、開行對(duì)數(shù)的計(jì)劃。旅客列車開行方案在鐵路運(yùn)輸組織中的位置是極為重要的，是鐵路運(yùn)營(yíng)和運(yùn)輸組織的基礎(chǔ)。旅客列車開行方案的編制是以客流統(tǒng)計(jì)資料和運(yùn)輸市場(chǎng)導(dǎo)向?yàn)楦鶕?jù)，科學(xué)合理地確定旅客列車開行種類、數(shù)量、起訖點(diǎn)、經(jīng)由線路、停站方案、編組內(nèi)容、車底運(yùn)用、列車客座能力利用、合理開車時(shí)間范圍等內(nèi)容，體現(xiàn)了從客流到列流的組織方案[1，2]。

科學(xué)合理的旅客列車開行方案能夠綜合利用鐵路現(xiàn)有線路設(shè)施，降低鐵路運(yùn)輸組織費(fèi)用，滿足旅客的出行需求，提高鐵路企業(yè)的收益，最大化鐵路企業(yè)和旅客的利益[3，4]。這樣，在運(yùn)輸市場(chǎng)上，可以增加客運(yùn)量并可以擴(kuò)大市場(chǎng)占有率。由此可以看出，對(duì)鐵路企業(yè)來說，如何科學(xué)合理地編制旅客列車開行方案就更加重要了。

因此，本論文借鑒國(guó)內(nèi)外先進(jìn)理論和方法，以亞吉鐵路為背景，深入研究亞吉鐵路客流特征、亞吉鐵路技術(shù)經(jīng)濟(jì)特性以及旅客出行選擇行為，在此基礎(chǔ)上，分析研究亞吉鐵路開行方案關(guān)鍵要素的調(diào)整對(duì)客運(yùn)需求的影響，進(jìn)而制訂更加合理、科學(xué)的旅客列車開行方案。

2 基于客運(yùn)需求的旅客出行方式選擇

亞吉鐵路改善了埃塞俄比亞和吉布提之間的出行條件，產(chǎn)生大量的轉(zhuǎn)移客流。根據(jù)旅客出行調(diào)查，旅客對(duì)出行費(fèi)用比較敏感。亞吉鐵路相比于公路，可以節(jié)約出行時(shí)間，具有更好的舒適性；相比于航空，出行成本低，可以攜帶更多的行李。在埃塞俄比亞節(jié)假日期間，越來越多的旅客愿意選擇亞吉鐵路作為出行交通工具。由于亞吉鐵路實(shí)施了夕發(fā)朝至的合理運(yùn)營(yíng)模式，可以節(jié)省大量的出行時(shí)間，大部分旅客可以合理安排出行時(shí)間。隨著出行距離的逐漸增加，亞吉鐵路在節(jié)假日期間的客流會(huì)有大量的增加。

旅客選擇運(yùn)輸方式受旅客自身的屬性和旅客出行需求的影響。旅客自身屬性的不同，他們所選擇的出行方案就會(huì)有所不同。旅客自身屬性主要包括性別、年齡、出行目的、職業(yè)分布、收入水平以及出行距離[5-7]。

本文采取SP 調(diào)查問卷的形式對(duì)埃塞俄比亞和吉布提之間的旅客選擇乘坐鐵路、公路、航空進(jìn)行調(diào)查。將調(diào)查問卷進(jìn)行整理后建立數(shù)據(jù)庫(kù)，并運(yùn)用Execl 和SPSS 對(duì)出行特征以及運(yùn)輸方式選擇的影響因素進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

通過統(tǒng)計(jì)分析得知，埃塞俄比亞至吉布提的旅客，大多數(shù)旅客選擇航空出行，占比43.1%，其次為亞吉鐵路，占比38.6%。多數(shù)旅客為男性，年齡在18～40 歲，以出差為目的，占比68.3%。選擇亞吉鐵路出行的大多數(shù)旅客年收入在1 300～3 000 美元。

通過SPSS 軟件的交叉列聯(lián)表檢驗(yàn)旅客各個(gè)屬性是否對(duì)運(yùn)輸方式的選擇有顯著的影響，檢驗(yàn)結(jié)果如表1 所示。

表1 顯著性校驗(yàn)結(jié)果

從表1 可以看出，性別、年齡、職業(yè)、個(gè)人年收入、出行目的、出行距離對(duì)運(yùn)輸方式的選擇均有顯著影響。

3 運(yùn)輸方式分擔(dān)率計(jì)算模型

3.1 MNL 模型

多項(xiàng)模型（Multinomial Logit Model，MNL）是常用的非集計(jì)模型之一，表達(dá)形式如式（1）：

式中，Pi為出行者n選擇第i種運(yùn)輸方式的概率；νin為出行者n選擇方案i的效用函數(shù)固定項(xiàng)；An為通道內(nèi)可供旅客選擇的運(yùn)輸方式種類的集合[8-10]。其中效用函數(shù)為式（2）：

式中，θ=（θ1，…，θl）為未知的參數(shù)向量；Xin=（Xin，…，Xink…，Xinl）是出行者n的選擇i影響因素向量，其中Xink=1 表示的是常數(shù)項(xiàng)，由該運(yùn)輸方式的技術(shù)經(jīng)濟(jì)特征確定，因此，只標(biāo)定效用系數(shù)θ1，…，θl就可以預(yù)測(cè)出客運(yùn)分擔(dān)率。

3.2 基于用戶效用的廣義費(fèi)用函數(shù)模型

每種運(yùn)輸方式的服務(wù)特性構(gòu)成一位旅客的廣義出行費(fèi)用，本文選擇貨幣為廣義費(fèi)用的統(tǒng)一量綱。本文主要從快速性、方便性、經(jīng)濟(jì)性、舒適性、可靠性5 方面構(gòu)建選擇運(yùn)輸方式i出行的廣義費(fèi)用函數(shù)，如公式（3）所示。

式中，Ci為旅客選擇運(yùn)輸方式i出行的廣義費(fèi)用；Sij為運(yùn)輸方式i為旅客提供的快速性、方便性、經(jīng)濟(jì)性、舒適性、可靠性的特性變量；βi1、βi2、βi3、βi4、βi5為運(yùn)輸方式i為旅客提供的快速性、方便性、經(jīng)濟(jì)性、舒適性、可靠性的特性變量系數(shù)。

3.3 效用函數(shù)的確定

兩OD 對(duì)之間旅客選擇各種運(yùn)輸方式出行的概率與其選擇效用成正比，而出行效用反比與出行阻抗。常用的MNL 模型中，選擇肢的效用函數(shù)一般用線性函數(shù)的形式來表示，因此，本文采用旅客選擇運(yùn)輸方式i的廣義費(fèi)用[11-13]的相反數(shù)來表示選擇效應(yīng)，如公式（4）所示：

式中，Vin為出行者n選擇方案i的效用函數(shù)固定項(xiàng)；Cin為出行者n選擇運(yùn)輸方式i出行的廣義費(fèi)用；Sij為運(yùn)輸方式i為旅客提供的快速性、方便性、經(jīng)濟(jì)性、舒適性、可靠性的特性變量；βij為運(yùn)輸方式i為旅客提供的快速性、方便性、經(jīng)濟(jì)性、舒適性、可靠性的特性變量系數(shù)。

其中的運(yùn)輸方式i為旅客提供的快速性、方便性、經(jīng)濟(jì)性、舒適性、可靠性的特性變量系數(shù)通過極大似然法進(jìn)行估計(jì)。

運(yùn)用MNL 模型對(duì)多種運(yùn)輸方式的客運(yùn)分擔(dān)率進(jìn)行計(jì)算，首先計(jì)算出各類旅客在某個(gè)OD 對(duì)之間選擇運(yùn)輸方式i的廣義費(fèi)用，然后確定該路徑的選擇效用確定項(xiàng)，從而獲得該種運(yùn)輸方式的客運(yùn)分擔(dān)率，進(jìn)而通過對(duì)分擔(dān)率進(jìn)行分析來研究亞吉鐵路開行方案關(guān)鍵要素對(duì)客運(yùn)需求的影響。

4 開行方案關(guān)鍵要素對(duì)客運(yùn)需求的影響分析

本論文研究的亞吉鐵路開行方案關(guān)鍵要素主要包括列車運(yùn)行速度以及影響客運(yùn)需求的關(guān)鍵要素——票價(jià)，其中每一個(gè)關(guān)鍵要素的調(diào)整都會(huì)對(duì)客運(yùn)需求起到一定的影響作用。本文通過調(diào)整以上關(guān)鍵要素之后，計(jì)算亞吉鐵路客運(yùn)分擔(dān)率的變化來說明亞吉鐵路客運(yùn)需求的變化情況。

4.1 各種運(yùn)輸方式的客運(yùn)分擔(dān)率

基于設(shè)計(jì)的調(diào)查問卷，對(duì)整理得到的旅客關(guān)于埃塞俄比亞和吉布提之間的鐵路、公路、航空運(yùn)輸方式的選擇數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，并通過Gauss 軟件對(duì)旅客選擇運(yùn)輸方式的各特性變量的效用系數(shù)進(jìn)行標(biāo)定，結(jié)果如圖1 所示，其中X1、X2、X3、X4、X5 分別代表經(jīng)濟(jì)性、舒適性、快速性、方便性、可靠性，Estimates 表示各特性變量的系數(shù)值，Est./s.e.表示T 檢驗(yàn)值，其絕對(duì)值大于1.96 表示變量對(duì)觀測(cè)值的描述效果比較顯著，模型具有一定有效性。根據(jù)標(biāo)定結(jié)果可知，各特性變量對(duì)應(yīng)的T 檢驗(yàn)值的絕對(duì)值均大于1.96，因此，模型具有有效性。

圖1 模型參數(shù)標(biāo)定

結(jié)合公式（4）和標(biāo)定出的參數(shù)，可以通過MNL 模型計(jì)算出旅客選擇各種運(yùn)輸方式的客運(yùn)分擔(dān)率，如表2 所示。

表2 各種運(yùn)輸方式的客運(yùn)分擔(dān)率

由此可看出，亞吉鐵路和航空的客運(yùn)分擔(dān)率較高，在長(zhǎng)距離運(yùn)輸中大多數(shù)旅客更偏向選擇經(jīng)濟(jì)快速的運(yùn)輸方式，并且亞吉鐵路和航空的競(jìng)爭(zhēng)比較激烈。

4.2 亞吉鐵路列車運(yùn)行速度對(duì)客運(yùn)需求的影響

亞吉鐵路的設(shè)計(jì)時(shí)速為120 km/h，而目前由于鐵路線路情況不良，亞吉鐵路旅客列車的平均旅行速度只有60 km/h。因此，當(dāng)亞吉鐵路列車運(yùn)行速度提高到120 km/h，其他條件不變時(shí)，分析各種客運(yùn)分擔(dān)率的變化情況，并得出對(duì)客運(yùn)需求的影響。各種運(yùn)輸方式的客運(yùn)分擔(dān)率的數(shù)值變化如表3 所示。

表3 各種運(yùn)輸方式的客運(yùn)分擔(dān)率

從表3 可以看出，亞吉鐵路列車運(yùn)行速度提高到120 km/h時(shí)，其客運(yùn)分擔(dān)率有顯著的增長(zhǎng)，增加的幅度較大。當(dāng)亞吉鐵路運(yùn)輸配套硬件設(shè)備設(shè)施可以保證旅客運(yùn)輸安全后，為了能最大限度發(fā)揮亞吉鐵路的運(yùn)輸能力，可以通過提高旅客列車運(yùn)行速度，以獲取更大的客運(yùn)市場(chǎng)。

4.3 亞吉鐵路票價(jià)對(duì)客運(yùn)需求的影響

在長(zhǎng)距離出行中，鐵路與航空運(yùn)輸競(jìng)爭(zhēng)比較激烈，所以本節(jié)主要分析在其他因素不變的情況下，給出不同的亞吉和航空運(yùn)價(jià)率對(duì)2 種運(yùn)輸方式的客運(yùn)分擔(dān)率的影響。針對(duì)目前亞吉鐵路、航空實(shí)行的平均運(yùn)價(jià)率，計(jì)算得到對(duì)應(yīng)的2 種運(yùn)輸方式的客運(yùn)分擔(dān)率，如表4 所示。

表4 目前平局票價(jià)率下的客運(yùn)分擔(dān)率

從表4 可以看出，在目前亞吉鐵路和航空的平均運(yùn)價(jià)率下，航空的客運(yùn)分擔(dān)率較高?；诖?，針對(duì)埃塞俄比亞—吉布提之間的亞吉鐵路和航空的運(yùn)價(jià)率浮動(dòng)范圍繪制亞吉鐵路和航空分擔(dān)率的比值變化曲面圖，如圖2 所示。

圖2 客運(yùn)分擔(dān)率隨運(yùn)價(jià)率的變化

從圖2 可以看出，對(duì)于不同的C1和C2，P1/P2的增長(zhǎng)幅度具有顯著差異，曲面上出現(xiàn)增長(zhǎng)幅度差異的位置投影于底面的C2=C1+0.3 的曲線上。以該條曲線為分界線，曲線的左上側(cè)對(duì)應(yīng)的曲面較陡峭，即P1/P2增長(zhǎng)幅度大，表明當(dāng)C1和C2落在該區(qū)域內(nèi)，亞吉鐵路對(duì)航空客運(yùn)的替代性急劇上升，相應(yīng)的亞吉鐵路的客運(yùn)分擔(dān)率增長(zhǎng)較快。曲線的右下側(cè)對(duì)應(yīng)的曲面增長(zhǎng)幅度平緩，即當(dāng)C1和C2落在該區(qū)域內(nèi)，亞吉鐵路對(duì)航空客運(yùn)的替代性不是很明顯。

5 結(jié)語

亞吉鐵路開行方案是基于客運(yùn)需求預(yù)測(cè)編制的，制訂開行方案時(shí)一般很少考慮開行方案本身對(duì)客運(yùn)需求的影響。對(duì)于客運(yùn)需求而言，研究開行方案關(guān)鍵要素的調(diào)整具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文對(duì)亞吉鐵路旅客列車的運(yùn)行速度和票價(jià)調(diào)整后，分析了埃塞俄比亞—吉布提之間的各種運(yùn)輸方式的分擔(dān)。通過本文的研究結(jié)果可知，可以通過調(diào)整亞吉鐵路旅客列車的運(yùn)行速度和票價(jià)，來提高亞吉鐵路在運(yùn)輸市場(chǎng)中的競(jìng)爭(zhēng)力，為運(yùn)營(yíng)企業(yè)帶來更多效益。