高速铁路转移客流量计算模型与应用*

王慧晶

(湖南铁路科技职业技术学院运输管理系，湖南 株洲 412000)

高速铁路的开通一般会使相应运输通道形成一个由航空、高速铁路、普速铁路、高速公路、一般公路等构成的立体交通走廊［1］。从总体上看，具有不同的技术经济和服务特征的各种交通方式将各自发挥出相应的优势，在量和质2个层面来满足走廊上不同层次的运输需求;从个体上来看，由于交通走廊运输能力的适度超前，不同交通运输方式在市场机制的驱动下将展开合作与竞争。高速铁路的开通将从其它运输方式吸引部分客流，具体可分为4个部分:一是既有普速铁路输送的部分客流;二是公路运输的部分客流;三是航空运输的部分客流;四是通道交通基础条件技术改善诱增部分客流。前3种客流为转移客流，后一种诱增客流。在各种运输方式的实际运输量的基础上计算相应的转移客流量对高速铁路开通初期的客流量的预测有重要的作用。

1 客运转移量模型

基于效用理论的Logit模型，以其理论的逻辑性和操作的简洁性而广泛应用于交通方式和计算交通方式分担率［2］。最简洁的MNL(Multi－Nomial Logit Model)应用形式为:

式中:pin为出行人n选择交通方式i的选择概率，i∈Jn;Vni为出行人n时交通方式i的可以观测到的效用;Jn为出行人n可选择的出行交通方式，i，j∈ Jn。

MNL模型在实际运用有以下不足:(1)Logit模型能够处理行为主体的系统性偏好差异而不能够分析随机偏好差异;(2)选择概率有无关替代物的独立性;(3)Logit模型假定随机效用的跨期误差项不具有相关性。

对于确定的一对OD流(Nod)，在确定了每种交通方式(i)的可观察到的效用后，根据Logit模型计算出相应的选择概率(Pi)，即可得到每种交通方式分担的客流量。在已知的各种交通方式分担量的前提，假定一种新的交通方式引入，该交通方式将从已有的交通方式上吸引客流，获得相应的转移客流量，这部分转移客流量也可以利用Logit模型进行估计。

设既有交通方式 i∈(1，2，…，4)，分别代表既有铁路、公路和航空，i=4表示新增高速铁路交通方式。Vi表示i种交通方式的确定效用，则有

在已知现有各种交通方式的客流承担量的前提下，利用式(3)选取Vi(i≠4)与V4相匹配的计算方法，则可估算出第i种交通方式的转移客流量。从MNL模型可知，Vi之间只要保证相对值估算可靠，则其计算结果也是可靠的。因此，在式(3)基础上，通过比较两种交通方式的相对确定效用，则可获得相应转移量的估算值，可称式(3)为转移量的计算模型。

现有方法是在MNL模型基础上，构造极大似然函数，通过求极大似然函数的极值点，构造出，形式中 αj是求解得到的参数，xij是 i种交通方式的第i种服务属性计算值。这样，由已知的Vi计算公式，计算出相应的Pi，求得Nod·Pi，即有新增交通方式条件下各种交通方式的分担客运量。这种方法最终还是落在对某一项服务属性的权重系数的人为选择上。因此，在运用这种方法时要特别注意这个问题。

针对现有方法的不足，结合该方法在城市交通中的成功运用经验，针对中长距离运输方式选择问题进行以下修正。

(1)各种服务属性的取值，尽量取相对值;

(2)在初步得到的确定效用函数基础上，将vi可能值同步缩小到，重新得到用于MNL模型的vi计算表达式。

2 转移客流量的计算——以武广高速铁路为例

2.1 航空客运量的转移量的计算

在武广运输通道上，广州/深圳—长沙、广州/深圳—武汉间存在航空运输服务。

2.1.1 现有客运量的计算

表1 统计机场间的客运估计量Table 1 Estimate passenger flow between target airports人/d

Kij表示每个航班平均载人数，以机场旅客吞吐量和起降架次数据确定。

2.1.2 确定效用估算

从消费者的角度来看选乘航空运输的乘客具有较高的时间价值，对交通服务属性特性的比较，看重的是行程时间、出行费用等［3］。就高速铁路与航空运输来看，方便性、舒适性、安全性相差很小。因此，可设

令a1=1，则a2就表示一种旅客的时间价格单位当量。从已有研究和统计调查的结果来看，乘用航空运输的旅客的时间价格单位当量一般为20～30元/h，相当于月均收入在3000元以上的旅客群体的主观感觉值。考虑到到长沙、武汉、广州和深圳地区的经济发展和人均国民收入情况，取a2=(20+30)/2=25，则有

从消费者效用理论分析可知，消费者评判消费品的量化依据是在一个确定性感觉值范围之内;即消费者一般直觉将评判对象放在［0，10)之间进行分类;小于0或大于10都不是人直觉确定的值。而且Logit模型在实践中成功应用也表明了这一点;否则指数效应会夸大不同vi之间的差别。因此，依据将作为约束修正v'i表达式，以同除以250缩小ai，得到:

2.1.3 计算参数的确定

航空ci考虑航空票价、机场建设费、机场至市内交通费;航空票价以机场公布的票价为准;由于不同航班有不同折扣;而ci表示旅客的一种感觉值，以一般经验认为70%的旅客可能认为用1种价格购买到车票，这个价格即计算航空票价，它既不是最高价也不是最低价。具体计算以机场分布的航班相应票价排，由低到高第70%位的票价为计算票价。

航空ti考虑平均乘机时间，增加市内至机场时间、增加等候乘时间，具体取值根据机场公布数据确定，其相对候乘时间按有关调查资料取1.0 h。

高速铁路ci只考虑票价，以武汉－广州间票价480元推算，每人公里平均票价率为 0.45元/(人·km)，由此可推算出其他站站之间票价。

由此得到各ci和ti计算参数如表2所示。

表2 ci和ti计算值Table 2 Calculation of ciand ti

则由客运量转移模型可求得相应的转移量

转移量为911(人)，转移率为58.4%;

转移量为853(人)，转移率为71.1%;

转移量为753(人)，转移率为48.3%;

转移量为750(人)，转移率为62.5%。

以上计算结果可以看出:广州/深圳到长沙的客流转移率大于到武汉的转移率，虽然深圳到长沙、武汉的客流选用换乘方式乘用高速铁路，但客专的服务属性优势仍将其航空客流吸引过来，而且转移量分别为48.3%和62.5%。

2.2 公路客运量的转移量计算

首先可以做出以下假设:

(1)相邻两车站间的公路客运量，基本维持既有的市场格局;

(2)非相邻2个车站的中长距离公路客运量，中程距离(300 km以内)的公路客运量将主要转移到既有铁路运输方式上，300 km以上距离的公路客运量一部分将转移到既有铁路运输方式上，另一部分将转移到高速铁路运输方式上。

总体上，公路中短途客流较大，而长途客流较小，且大部分是时间价值当量较小群体［4］。随着高速铁路的开通，既有线客运当天票额保障程度提高，转移量较多会转向既有铁路，公路客运量转移到高速铁路上的量较为有限，从已有调查资料来看，可考虑增加50人(200 km以上距离)。

2.3 既有铁路线客运量的转移量计算

对于既有线客运量的转移量估算有两种办法:一是将既有线客运量分为两类(称座席类为A类，卧席类为B类)，分别运用Logit模型进行计算;二是通过合适地取参数值，将既有线客运量化为一类旅客，一般经验感觉B类客流将大部分转移到客专线上［5］。以下选用后一种方法，并用经验值比较，计算相应的转移客运量。

2.3.1 既有铁路运输服务与客专运输服务属性

客专开通后，有理由认为既有线上的服务供给条件将得到较大改善，即为座席、卧席服务产品的舒适性都会提高，最终体现在旅客的满意程度上;同时，可以认为客专的舒适性满意程度与既有线上的服务产品相差不大。由此可以看出，客专与既有线的比较主要还是出行费用和行程时间上的差异。根据以上分析，可令

i=1，2分别表示既有铁路和高速铁路;令a1=1，a2则表示乘客的平均时间价格当量;ci为i种交通方式的出行费用;ti为i种交通方式的出行时间。

2.3.2 确定效用函数的参数估计

式中:B1表示A类旅客的时间价格当量;B2表示B类旅客的时间价格当量;r'1，r'2表示A类、B类客流比重。通过调查分析，A类旅客一般月均可支配收入在2000元以下，B类旅客的月均可支配收入在2000元以上，结合已有研究成果，则取比重 B1=15，B2=20，r'1=0.6，r'2=0.4，a2取 17.0。

由于选用铁路运输出行费用中，车票价格占绝大比重，因此，ci取票价，设

类似地，对ti考虑乘车时间和市内交通增加时间，客专与既有铁路相比，由于客专车站相对远离城市中心，市内交通一般增加15～20 min。为简约计算，认为乘用客专相对既有铁路会增加两端市内交通 0.7 h。则

t1根据现有时刻估算，取其平均运行时间。由此得到:

类似地将式(10)化约到［0，10］之间，即得v1和v2。

2.3.3 计算实例

(1)广州到武汉和长沙既有铁路客运转移量计算:

表3 2009年上半年席别日均量Table 3 Passenger flow per day in first half year of 2009 versus to different seats

由此可得到广州至武汉:

广州至长沙:

由此，取值:

由转移量模型可计算出:

2.3.4 一般性分析

为简约分析，将B类客流的票价以硬卧票价替代，并设

上式中，k坐席、k卧席分别表示硬座和硬卧的平均票价率;结合武汉—广州间开行旅客列车现状，近似取值0.14和0.25元/(km·人)。

式中:k专为客专平均票价率，据已有资料参考取0.45元/(km·人)。

短程距离情况下，设Lod=200 km，r1=0.8(80%是坐席)，则

中程距离情况下，设Lod=500 km，r1=0.7(70%是坐席)，则

在长距离情况下，设Lod=900 km，r1=0.6(60%是坐席)，则

以上结果说明:从既有线上转移到客专的转移率随距离的增加而降低。

3 结论

(1)在短程服务距离，由于公路交通(尤其是高速公路的发达)的方便性和私家车普及，具有相对“时间价值”较高的群体，大多以私家车或公务车形式出行，这种方式具有很强的方便性和实用性，具有高速性质的客专的竞争力非常有限。而相对“时间价值”低的社会群体，客专3倍于既有铁路平均票价率的较高票价，限制了既有线上客流的转移，尤其是随着既有线上客运能力较强，售票方便性、乘坐环境的舒适性改善，整个“服务价值”提升，客专也难以吸引这部分客流。

(2)而在中程服务距离上，虽然客专有明显的速度优势效应，但票价高的影响力不小，这与既有线上旅客群体的“时间价值”构成与水平有关。实际统计数据显示:具有大众交通工具意义的既有铁路中选择座席的乘客比例基本在60%以上。

(3)分析长距离的铁路客运服务与中程距离有类似结果。作为大众交通方式的铁路运输，在不损失大众福利的前提下，如何合理组织既有线与客专的旅客列车开行方案是一件必须慎重的决策。

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