兰州至张掖运输通道客流分担率及变化趋势研究

巩 亮，李引珍

（兰州交通大学 交通运输学院，甘肃 兰州 730070)

随着兰州至张掖三四线铁路即将进入建设阶段，兰州至张掖运输通道的综合运输格局将发生重大变化。科学地分析预测通道内的客流分担率，对于确定各种运输方式的合理分工和投资规模、制定客运产品方案具有指导意义。目前，国内外学者在客流分担率方面的研究很多，主要集中在基于Logit模型[1-3]、基于非集计模型[4]、基于网络配流[5]和基于博弈论[6]等方面，丰富了运输通道分担率的研究内容，深化了学者对这一问题的认识。在此，基于兰州至张掖三四线铁路项目前期研究和旅客出行意愿调查，采用Logit模型对项目开通运营前后，兰州至张掖间各运输方式的直达客流分担率及变化趋势进行研究，以指导运输通道的运营规划。

1 客流分担率的主要影响因素及测算模型的构建

1.1 客流分担率的主要影响因素

基于旅客出行调查，选取交通运输方式的安全性、经济性、快速性、方便性、舒适性、准时性6个指标作为影响运输通道旅客出行方式选择的主要影响因素。其中，安全性指标通过实际调研和专家评价综合确定；经济性指标体现为旅客在出行过程中支付的运费；快速性指标体现为旅客出行过程花费的总时间，包括运输通道内的旅行时间和运输通道两端城市内的交通时间；方便性指标体现在旅客出行过程中的非乘车阶段(进出站时间、候车时间等)；舒适性指标体现在交通工具运行的平稳程度、乘车环境(包括空间大小、空气质量等)和服务质量(包括设备服务质量和人员服务质量)等方面；准时性指标根据运输方式的准点率来量化。

1.2 分担率模型的构建

（1）建立效用函数。

式中：Uk为旅客选择第k种运输方式的效用函数，k= 1，2，…，m；Wi为第i种影响因素的权重，i= 1，2，…，n；Xi(k)为在第k种运输方式下第i种影响因素的相对效用值。

（2）影响因素权重的确定。

式中：Wi为第i种影响因素的权重，i= 1，2，…，n；qj为第j类旅客占总旅客数的百分比，j= 1，2，…，t；wji为第j类人群对第i种运输方式特性(影响因素)标定的权重值。

（3）指标的相对效用值。根据指标值与实际效用值之间的关系，指标可以分为正指标和逆指标。如果影响因素的指标值与实际效用值成正比关系，则为正指标，反之为逆指标。为方便各影响因素指标进行比较，对实际指标值按以下公式进行无量纲化，换算为相对效用值。

①对于结构化指标，其效用值按以下公式求解。

式中：Xi(k)为xi(k)对应的相对效用值；xi(k)为在第k种运输方式下第i种影响因素的实际指标值。

②对于半结构化和非结构化指标，其相对效用值的求解结合现场调研，采用德尔菲法确定。

（4）分担率模型。

式中：Pk为第k种交通运输方式的分担率，k= 1，表示某运输通道内所有交通运输方式效用函数值的指数函数值之和。

2 兰州至张掖运输通道客流分担率计算

2.1 兰州至张掖运输通道分析

兰州至张掖运输通道是甘肃省河西走廊地区的重要运输通道，目前在运输通道内形成了以公路和铁路运输为主、以民航运输为辅的综合运输格局。其中，公路主要有高速公路G30、国道G312，铁路主要有兰新既有铁路(兰州—阿拉山口)、兰新第二双线(兰州西—乌鲁木齐)，航空主要有兰州中川机场、金昌机场和张掖机场。另外，拟建兰州至张掖三四线铁路从兰州西站引出，引入兰新第二双线张掖西客运站，全线运营长度493 km[7]。

各铁路线路分工定位为：兰新线目前是以货运为主、兼顾少量普速旅客列车的区域路网货运主干线；兰新第二双线为客运专线，目前是“新丝绸之路经济带”的铁路客运主通道；拟建的兰州至张掖三四线铁路为客运专线，建成后将成为兰州至河西走廊地区的铁路客运主通道。

由于兰州至张掖运输通道的客运任务主要由铁路和公路承担，航空承担的客运量极少，因而主要对铁路和公路的客流分担率进行研究，对航空不做分析。另外，只对兰州至张掖城际直达客流进行研究，对通道内其他城市之间的交换客流不做分析。

2.2 运输通道的客流分担率分析

2.2.1 客流分担率影响因素的相对效用值计算

在兰州、张掖两地发放《旅客出行意愿调查表》1 000份，得到有效问卷962份。经整理得到运输通道内各交通工具的旅客选择比率。其中，选择高速铁路(兰新第二双线)、普速铁路(兰新既有线)、大巴、自驾车出行的旅客比例分别为34.5%，18.6%，35.7%和11.2%。因此，旅客选择高速铁路、普速铁路出行的人数占选择铁路出行人数的比例分别为65%和35%，旅客选择大巴、自驾车出行的人数占选择公路出行人数的比例分别为76%和24%。

（1）安全性。在对旅客出行调查数据统计分析的基础上，采用德尔菲法将该通道内铁路与公路的安全性相对效用值分别确定为1和0.98。

（2）经济性。兰州到张掖的动车组列车一等座票价为179.5元，二等座票价为149.5元，考虑大部分旅客选择二等座，选取二等座票价作为高速铁路的经济性量度。兰州到张掖的普速列车硬座票价为75.0元，硬卧票价为142.0元，软卧票价为232.0元，调研发现大部分旅客选择硬座，因而选取硬座票价作为普速铁路的经济性量度。可得铁路出行费用约为123.4元(149.5×65% + 75.0×35% =123.4元)。高速大巴平均票价为130元，自驾出行平均费用约为450元，可得公路出行费用约为206.8元 (130×76% + 450×24% = 206.8元 )。

（3）快速性。调研结果显示，当前各运输方式在通道两端城市内交通耗时约为1 h；高速铁路的运行时间为3.2 h，普速铁路的运行时间平均为6 h，可得铁路出行乘车时间约为4.18 h (3.2×65% +6×35% = 4.18 h)；大巴运行时间约为6 h，自驾车时间约为5.5 h，可得公路出行乘车时间约为5.88 h(6×76% + 5.5×24% = 5.88 h)；则铁路和公路总耗时分别为5.18 h和6.88 h。

（4）方便性。当运输工具采用高密度、小间隔模式运行时，旅客平均候车时间为发车间隔时间的1/2[8]。旅客选择兰新第二双线出行时，发车时间间隔为0.9 h，平均候车时间为0.45 h；选择兰新既有线出行时，发车时间间隔为0.6 h，平均候车时间为0.3 h，可得旅客选择铁路出行的候车时间约为0.4 h (0.45×65% + 0.3×35% = 0.4 h)。旅客选择大巴出行时，发车时间间隔为1 h，平均候车时间为0.5 h，选择自驾车出行的候车时间为0，可得旅客选择公路出行候车时间约为0.38 h(0.5×76% + 0×24% = 0.38 h)。旅客选择兰新第二双线和兰新既有线出行时，进出站时间分别为0.4 h和0.3 h，计算可得旅客选择铁路出行的进出站时间约为0.36 h；旅客选择大巴和自驾车出行时，进出站时间分别为0.15 h和0，计算可得旅客选择公路出行的进出站时间约为0.1 h。铁路和公路的非在乘总耗时分别为0.76 h和0.48 h。

（5）舒适性。舒适性主要以载运工具的人均占有空间和运行过程中的振动加速度指标定量衡量[9]，对其进行标度处理后可得舒适度指标Ck。

式中：为第k种交通工具人均占有空间大小经标度处理后的值；为第k种交通工具运行过程中席位的平均振动加速度经标度处理后的值。

根据既有研究[9]，动车组列车和汽车的舒适度指标Ck分别取值为4.2和1.8。由于同种运输方式下不同标准载运工具的票价在一定程度上反映了该载运工具的舒适度，因而以票价的5%来标定舒适性换算费用。高速铁路的舒适性换算费用为7.5元，普速铁路的舒适性换算费用为3.75元，则普速铁路的舒适性指标Ck推定为2.1 (4.2×3.75/7.5 =2.1)，可得铁路的舒适性指标Ck为3.46 (4.2×65% +2.1×35% = 3.46)，公路的舒适性指标Ck为1.8。

（6）准时性。根据中国铁路兰州局集团有限公司和兰州客运中心提供的数据，该运输通道内铁路和公路的准点率分别为99.2%和82.3%。

根据公式 ⑶ 计算出该通道内铁路和公路各影响因素的相对效用值如表1所示。

表1 各影响因素的相对效用值Tab.1 Relative utility value of each in fl uence factor

2.2.2 影响因素权重系数的确定

根据《中国统计年鉴2017》[10]收入等级标准对旅客群体进行分类，通过对《旅客出行意愿调查表》有效问卷统计分析，得到不同收入旅客对影响因素的权重系数如表2所示。

表2 不同收入旅客对影响因素的权重系数Tab.2 Weight coef fi cient of different income class on various in fl uence factors

利用公式 ⑵ 计算得到效用函数中安全性、经济性、快速性、方便性、舒适性、准时性权重系数分别为 0.157 3，0.212 0， 0.246 6，0.145 4，0.130 0和0.108 7。

2.2.3 分担率计算

利用公式 ⑴ 计算得到通道内铁路、公路的效用函数值分别为0.946 2，0.767 3。根据公式 ⑷ 计算得到通道内铁路、公路的的客流分担率分别为54.5%和45.5%。

根据相关单位前期调研数据及现场修正数据，当前兰州至张掖运输通道内铁路的客流分担率在[0.52，0.60]区间内，公路的客流分担率在[0.38，0.47]区间内，航空的客流分担率在[0.01，0.02]区间内。基于Logit模型计算得到的铁路、公路的客流分担率符合当前实际，在一定程度上验证了模型的有效性和参量的科学性。

2.3 兰州至张掖三四线客流分担率计算

兰州至张掖三四线铁路建成后，该通道内将形成3条双线铁路，分别为兰新既有线、兰新第二双线和兰州至张掖三四线；铁路旅行时间将有3种选择，分别为通过兰新既有线时间5.2 ～ 7.7 h、通过兰新第二双线时间3.2 h、通过兰州至张掖三四线的设计时间目标值不大于2.5 h (速度目标值大于250 km/h并预留提速条件)。

根据中国铁路总公司《关于深化铁路建设项目经济评价工作的通知》相关规定，初、近期运行250 km/h动车组列车的运价率为0.29元/人公里，远期运行350 km/h动车组列车的运价率为0.52元/人公里。以近期运行250 km/h动车组列车的运价率为标准，兰州至张掖三四线铁路建成通车后，在此线开行的动车组列车的二等座票价计算为143元，而当前兰新第二双线开行的兰州至张掖动车组列车二等座票价为149.5元。兰州至张掖间开行的动车组列车，在兰新第二双线、兰州至张掖三四线上的运营里程分别为485 km、493 km。可见，兰州至张掖三四线铁路建成通车后，2条客运专线的运营里程及票价相差不大，旅客出行方式的经济性影响因素不会有太大变化。同理，除了快速性影响因素外，该通道内旅客出行方式的其他影响因素也不会有太大变化。

假设兰州至张掖三四线铁路建成通车后， 该通道内公路客运的各项基础性指标不发生变化。兰州至张掖三四线铁路旅行时间设计为目标值不大于2.5 h，普速铁路的平均运行时间仍为6 h，则铁路乘车时间约为3.725 h，各运输方式在通道两端城市内交通耗时仍约为1 h，则铁路总耗时为4.725 h，公路总耗时仍为6.88 h。根据公式 ⑶ 计算出该运输通道内铁路和公路的快速性影响因素的相对效用值分别变为1和0.69。利用公式 ⑴，计算得到铁路、公路的效用函数值分别为0.946 2和0.752 5。根据公式 ⑷，计算得到兰州至张掖三四线建成通车后，通道内铁路、公路的的客流分担率分别为54.8%和45.2%。

通道内铁路的客流分担率由54.5%增长为54.8%，公路的客流分担率由45.5%减少为45.2%，分担率的变化很小，说明兰新第二双线能够很好地承担兰州至张掖间的城际直达客运任务。而兰州至张掖三四线的建设标准与兰新第二双线相近，因此，其建成后所在的通道内影响旅客选择铁路出行方式的影响因素相对效用值并没有发生大的改变，铁路和公路的客流分担率不会发生大的变化。可见，兰州至张掖三四线的主要作用体现在承担兰州至传统河西走廊地区的中短途旅客运输任务，打造“丝绸之路经济带”黄金段快速客运通道，解决传统河西走廊金昌、武威等地缺少对外快速铁路客运通道的问题，而对兰州至张掖间的直达客流影响不大，仅仅是多了一种出行线路选择。

2.4 通道内各交通方式客流变化趋势

（1）铁路方面。兰州至张掖三四线铁路建成后，传统河西走廊地区铁路运输能力和服务水平将有较大提升，将促进产业结构升级和经济发展，推动趋势客流增长；将分流兰新第二双线中其承担相同功能的部分客流，对兰新第二双线的客流量会产生一定影响；将降低沿线地区广义出行费用，廊道内受既有交通供给能力制约的旅客出行需求会逐步释放，形成较大的中短途城际诱增客流，对武威、金昌等地的公务、商务、旅游出行客流的影响将尤为显著。

（2）公路方面。兰新既有线为客货共线铁路，限速地段多，运输质量差，与公路运输竞争优势不足，无法满足传统河西走廊地区沿线居民出行的需求，但兰州至张掖三四线是一条高标准的高速客运专线，全线运营长度493 km，旅行时间目标值不大于2.5 h，处于铁路运输的竞争优势范围内，建成后必将分流传统河西走廊地区内的公路客流，“丝绸之路经济带”黄金段快速客运通道内的公铁竞争格局必将发生重大变化。

3 结束语

基于兰州至张掖三四线铁路项目前期研究和旅客出行意愿调查，通过采用相对效用值代替特征函数值的方法对传统Logit模型进行改进，能较好地描述、体现以旅客自身需求为导向的出行方式选择对客流分担率的影响关系，客流分担率的计算也更加简便，可以为运输部门确定该通道内不同运输方式的合理分工与投资规模提供理论支持。基于Logit模型的兰州至张掖城际运输通道客流分担率计算结果与当前实际相符，在一定程度上验证了模型的可行性与适用性、参量的科学性与有效性，并据此预测了兰州至张掖三四线铁路开通运营后通道内客流分担率的变化情况。结果表明，对于兰州至张掖城际直达客流而言，未来兰州至张掖三四线的通车运营并不会对通道内既有的客流分担率产生较大影响。进一步将对通道内传统河西走廊地区金昌、武威等地之间的城际客流、沿线地区至中西部及新疆地区的长途跨线客流，以及趋势客流、转移客流、诱增客流做深入研究。