高速铁路与航空运输竞争研究

张 旭, 栾维新, 蔡权德

(大连海事大学 交通运输管理学院,辽宁 大连 116026)

高速铁路与航空运输竞争研究

张 旭, 栾维新, 蔡权德

(大连海事大学 交通运输管理学院,辽宁 大连 116026)

文章在阐述高速铁路对航空运输市场产生冲击的基础上,通过对旅客选择运输方式的影响因素的分析,选择了时间成本、经济成本、舒适性、安全性作为衡量指标,以运输距离作为主变因子,借助基于效用理论的logit方程,建立了高铁与航空运输竞争模型。通过应用算例对所构建模型进行计算,结合高铁与航空竞争图与相对竞争图的分析,得出当运距在600公里～1 400公里时高铁对航空运输替代效用较强,且竞争激烈。最后分析了高铁票价的变动对于两者竞争距离变化的影响,高速铁路的票价每下降0.1元/客公里,高铁对航空运输替代运距将增加124.7公里。

影响因素;效用函数;竞争模型;相对竞争

高速铁路和航空运输都是高速客运的主要方式,行驶距离的长短、行驶时间以及费用是在两种运输方式之间选择的主要依据。相对于高速铁路在中短途客运方面的优点,航空运输则在长途运输方面有着明显的优势。高速铁路可以根据运输距离的长短为不同需求的旅客提供更加合适的运输产品,从而满足了不同层次旅客的出行需要。因此,高速铁路的建成无疑会从民航分流一部分客源,造成民航市场份额的下降[1][2],对民航业的生产经营造成冲击。如果航空公司一味地以降低票价与高铁争夺市场,就会陷入价格战的恶性循环,无法获得期望的收益。

在对各种运输方式的相互竞争研究中,利用Logit方程分析各运输方式之间的客流分担率(即市场占有率)是比较成熟的做法[3][4][5]。在高铁与航空运输市场竞争的研究方面,基于广义费用理论和非集计理论的Logit模型有所应用[6][7][8]。目前对于定量分析旅客在高铁和航空运输之间的选择行为的研究较少,在建立旅客选择交通方式的效用函数时,大多只涉及票价、旅行时间这两个旅客进行交通方式选择所考虑的基本要素,缺少程前程后时间、费用等关键因素的考虑。同时对于舒适度、安全性这2个指标的标定,大多采用定性研究的方法,缺乏对指标量化的分析。另外,在随运输距离变化,高铁与航空运输竞争相应发生的变化方面也缺少深入研究。本文针对高速铁路与航空运输竞争的影响因素,通过效用函数建立竞争模型,分析当运输距离变化时,高铁与航空运输市场份额的变化情况,并进一步探讨当高铁票价改变时,高铁对航空运输起替代作用的运输距离的变化情况。

一、影响旅客选择运输方式的因素

旅客选择运输方式是一个以自身的运输需求得到最理想满足为原则而进行的选择,它是一个认识、评价、决策的连续实施的过程。旅客在进行运输方式选择时,一般从如下因素进行考虑。

1.时间成本

从旅客选择运输方式角度考虑,旅行所消耗的不仅包括旅客在其所选择的交通工具上的时间,也应该包括各交通工具间相互衔接以及在交通点等待所需要的时间等。

用T表示旅行的时间成本,则有:

其中,S表示所选择交通工具的运送距离(km),V表示所选择交通工具的平均运送速度(km/h),t1表示旅行起讫点与主要交通工具衔接所需时间(h),t2表示在交通站点等待所选择交通工具的时间(包括所选择交通工具出发的间隔和交通工具出发及到达晚点的时间消耗)(h),t3表示相应交通工具购票所消耗的时间(h)。

2.经济成本

经济成本是旅客进行交通工具选择的重要因素,为简化起见,使用运价率来对经济成本进行描述。

用K表示运价率,则有:

其中,p1表示所选择交通工具的票价(元),p2表示旅行起讫点与主要交通工具衔接所需费用(元),p3表示由于交通工具晚点所造成的乘客经济损失(元),α表示调整系数。

3.舒适度

舒适度是现代客运服务所追求的主要服务特性之一,主要表现为交通工具行驶的稳定性,座椅的舒适程度以及在交通工具上行动的灵活程度等,舒适度C可以表示如下:

其中,c1表示旅客在所选择的交通工具内所占用是个人空间大小(m3),c2表示交通工具运行过程中的振动加速度(m/s2),c3表示舒适性变量,λ表示运输方式同运距相关的系数,系数的计算方法如下[9]:

4.安全性

由于所选择的交通工具的技术特点及运营环境不同,其安全程度也有差异。可以用单位旅客周转量的旅客伤亡人数指标Q来定量对安全性进行描述。飞机事故死亡率为0.41,火车事故死亡率为0.018。

5.旅客偏好

旅客的偏好一般包括旅客的自身特性以及旅客出行特征。旅客的自身特性是出行者的个性因素(性别、收入、心理因素等),这些个性会影响旅客对于各服务属性的期望值。旅客的出行特征主要是指旅客的出行目的和出行时间。

二、高速铁路与航空运输竞争模型

高速铁路与航空运输的竞争研究,本质上就是高速铁路与航空运输在客运量上的争夺,因此,对于二者竞争的研究可以转换为对旅客在这两种运输方式之间选择的研究。高速铁路与航空运输是两种不同的运输方式,由于技术条件和运行条件以及经营策略的不同,有着不同的服务属性[10]。旅客在选择运输方式时,一般是以出行的总体效用最大作为选择标准。这里的效用是由时间成本、经济成本、舒适程度、安全性和旅客偏好所决定的。用使用效用来衡量旅客所选择运输方式的价值,则旅客在高速铁路和航空运输之间选择运输方式的问题则可以认为是一个多属性的决策问题。

(1)旅客在起讫点之间可选择的运输方式有高速铁路和航空运输两种,假设每种运输方式的选择由k种影响因素决定,则两种运输方式的选择影响因素向量可以表示为:

其中,yik表示第i种运输方式的第k种影响因素。

由于存在k种影响因素,根据向量中的加法原则或乘法原则的组合规则对各向量进行加权运算。考虑到旅客运输方式选择的影响因素相互独立,采用加法原则对影响因素进行加权构成运输方式的总体效用值Ui,则可以表示为:

其中,θk表示运输方式选择影响因素yik对效用值Ui的偏好调整系数,εi表示旅客偏好。

(2)在对效用求解的过程中,最主要的是对θk的量化,为避免主管对θk定值所造成的误差,通过相关调查数据,采用差值法影响确定因素的权重。

(3)通过对Ui的计算,可得出不同运输距离Si下两种运输方式的效用。假设当运输距离为S时两种运输方式的效用相等,同时当Si改变时,除经济成本和时间成本外其他影响因素不发生变化,运用Logit方程可得旅客在不同运距Si下的分担率,可以表示为:

其中,表示第i种运输方式在运输距离Si时的总体效用。

(4)根据两种方式在不同运输距离Si所得到分担率,则定义高速铁路相对于航空运输的相对竞争度可以表示如下:

三、实证分析

1.不同距离条件下高速铁路与航空运输的竞争关系

由前文所述的旅客对于运输方式选择的影响因素,通过公式(5)可得出高速铁路和航空运输的效用函数,表示如下:

对于影响因素中几个关键变量的设定如表1所示。

表1 高铁及航空效用函数关键参数取值

在上述旅客效用模型和参数设定条件下,利用公式(7)使用MATLAB软件计算高铁与航空在不同运输距离的市场上的占有情况。同时,通过高铁和航空不同价格对比,分析二者的分担率占有情况。计算结果如图1所示。

图1 高铁及航空运输市场分担率

通过图1可以看出,在运输距离小于600公里时,高速铁路在市场上占有绝对优势。随着运输距离增大,高铁的市场份额逐渐降低,航空运输的市场份额逐渐增减,二者在运距为1 000公里左右时,市场分担率相等。,可以看出在1 000公里左右的运距上,航空和高速铁路形成了最激烈的竞争。当运距大于1 000公里时,航空运输分担率大于高速铁路的分担率。当运输距离在1 600公里左右时,高速铁路的分担率接近于0,航空运输基本完全占有市场。当运距大于1 800公里时,旅客的选择趋于固定,高铁和航空运输的市场分担率的曲线近乎于直线。

从2008年的国内航段旅客运量的航程分布来看(见图2),运输距离在1 000公里以下的航段为400条,旅客运输量和周转量占全年旅客总运量的20.6%和10.4%,飞机的平均运载率为61%。结合国家发布的《中国铁路中长期发展规划》,受高速铁路网影响的航段为180条。从地区分布来看,高速铁路网覆盖了北京、上海、广州、深圳、成都、杭州、哈尔滨、大连、昆明、郑州、武汉、长沙等人口密集、经济活跃的大中型城市,这些大中型城市同时也是国内航空运输的重要短途市场。受此影响,东部地区高铁沿线的一些黄金中短途航线如上海—青岛、北京—青岛、北京—沈阳、北京—南京、济南—上海、武汉—广州、大连—哈尔滨等航线将面临高铁的激烈竞争。在西部地区,成都、重庆、西安、昆明、兰州等航空主要市场受高铁冲击较小,一些比较成熟的支线航线如昆明—西双版纳、昆明—丽江、西安—银川、成都—昆明、西安—成都等受影响较小。但随着高速铁路网络的建成,这些航线将受到影响。

图2 2008年国内航段(不含港澳)旅客运量的航程分布

当运输距离在1 000公里～1 600公里时,航空运输具有较大的优势。值得关注的是运输距离在1 300公里京沪高铁以及高速铁路网所连接的京广、沪深等高铁线路。这些线路,按照高铁现有的时速,运行时间大概为5小时～7小时。由于这些城市是地处东部重要的南北运输通道,现有的24个航段的平均运量达到100万人次,如果北京、上海、深圳、广州等机场硬件设施和提供的服务无法适应旅客的需求,将可能造成航空运输在此航段的市场占有率下降,航空运输的优势地位将会丧失。

当运输距离大于1 600公里时,随着距离的增加高铁的低票价优势将不复存在,甚至会由于价格管制而出现比民航更高的票价,从而对价格敏感型乘客来讲选择高铁和航空出行的金钱花费将区别不大。加上高铁的旅途时间远大于航空运输,旅客的疲劳感将迅速增加。因此在运距大于1 600公里的航段上,航空运输的优势不会改变。

为了清晰研究高速铁路和航空运输在不同运输距离上市场分担率的变化,用公式(7)可得二者的相对竞争关系,如图3所示。

图3 高铁与航空运输相对竞争关系

从图3可以看出,相对竞争关系曲线存在两个比较明显的拐点,分别在600里公及1 400公里处。结合图1高速铁路的市场份额在600公里～1 000公里的下降比较缓和,和高速铁路对航空运输起到了部分替代的作用;当运距大于1 000公里时,高速铁路的市场分担率急速下降,航空运输则快速上升。可见,当运距大于1 000公里时,由于运输时间等因素的原因,高速铁路的优势大大降低,航空运输快速占据客运市场。当运距大于1 400公里时,航空运输已经在客运市场占有了主导地位,高铁只占很低的市场份额。

2.高铁票价改变时高速铁路与航空运输竞争的变化

旅客的类型和出行目的的不同,也将影响高铁与航空的市场占有率。考虑到我国客运专线基本主要覆盖我国经济发达的中东部地区,经济收入水平的差异存在不平衡性,因此,票价的变化必然对高铁和航空的市场分担率造成影响。高速铁路的出现,对原有航空运输独占的高速客运市场造成了冲击。因此,要对高速铁路票价变化对高铁及航空运输竞争的影响进行研究。

假设y为给定值0.75,则式(9)是一个S关于x的隐函数。对式(9)求导得:

图4 不同高铁票价下的高铁与航空运输分担率

从图4可以看出,随着高铁票价从0.5元/客公里降低到0.4元/客公里,高铁与航空运输竞争最激烈运距从1 000公里变为了1 124公里,验证了由公式(10)得出的结论。从另一方面看,高铁对航空运输形成替代的运输距离从600公里～1 000公里变为600公里～1 124公里,高速铁路的效用得到提高。

四、结 论

本文借助Lgoit方程所构建高速铁路与航空运输竞争模型,根据高铁及航空运输相关运营数据,研究了随着运输距离的变化高速铁路及航空运输的竞争的激烈程度,并结合航空运输的实际,分析了受影响的航线的相关状况。结果表明,竞争模型较完整地描述了旅客对于两种运输方式的选择,得出了当运输距离在600公里/时～1 400公里/时,高速铁路对航空运输会起到替代作用的结论。随后,通过对高铁票价变化对于替代作用影响的进一步研究发现,当高速铁路的票价每下降0.1元/客公里,高铁对航空的替代运距则增加124.7公里。随着经济的发展,旅客的时间价值将会逐步提高,程前和程后时间将越来越受到旅客的重视,因此高速铁路车站在选址的过程中应充分考虑旅客乘坐高铁的方便性,同时高铁也可能加大列车运行频率。高铁的票价也是不可忽视的重要因素,合理的高铁票价制定机制,将有利于高速铁路在中短途客运市场的运营。

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Research on the Competition between High-Speed Rail and Air Transport

ZHANG Xu, LUAN Wei-xin, CAI Quan-de
(Transportation Management College,Dalian Maritime University,Dalian 116026,China)

This paper has chosen four measurement indicators for analysis,time cost,economic cost,comfort and safety,on the basis of the elaboration of the competition between high-speed rail and air transport as well as the analysis of recessive factors which influence travelers‘transportation choice.In addition,taking the transport distance as the primary variable,we established a competition model of high-speed rail and air transport by means of the logit equation based on utility theory.Through the application example of the calculation of the constructed models and analysis by combining high-speed rail and air transportation competitive chart,a conclusion has been obtained that when the transport distance falls in the 600-1400 kilometers range,the substituted effect of high-speed rail reaches the peak and competition becomes most fierce.Finally,we analyzed the influence of the price fluctuation of high-speed rail upon the changes of the competition for the distance between the two,which means 0.1 Yuan/passenger kilometer down of the high-speed rail ticket price will contribute to 124.7 kilometers rise of the substituted distance.

impact factor;utility function;competition model;relative competition

F505

A

1008-407X(2011)01-0042-05

2010-05-11;

2010-09-16

国家自然科学基金资助项目(40871063)

张旭(1985-),男,辽宁大连人,大连海事大学交通运输管理学院博士研究生,主要从事交通运输规划研究;栾维新(1959-),男,辽宁大连人,教授,主要从事交通运输规划研究;蔡权德(1983-),男,河南平顶山人,大连海事大学交通运输管理学院博士研究生,主要从事交通运输规划研究。