亚吉铁路列车开行方案关键要素对客运需求的影响研究

张晓宇

（中国土木工程集团有限公司，北京 100038）

1 引言

亚吉铁路是连接埃塞俄比亚和吉布提两国首都的一条跨国铁路，亚吉铁路的开通为两国之间的旅客提供了极大方便。如何确定旅客列车开行方案是运营企业要考虑的问题，旅客列车开行方案是基础性的运输组织计划，它是确定旅客列车运行区段、列车种类、开行对数的计划。旅客列车开行方案在铁路运输组织中的位置是极为重要的，是铁路运营和运输组织的基础。旅客列车开行方案的编制是以客流统计资料和运输市场导向为根据，科学合理地确定旅客列车开行种类、数量、起讫点、经由线路、停站方案、编组内容、车底运用、列车客座能力利用、合理开车时间范围等内容，体现了从客流到列流的组织方案[1，2]。

科学合理的旅客列车开行方案能够综合利用铁路现有线路设施，降低铁路运输组织费用，满足旅客的出行需求，提高铁路企业的收益，最大化铁路企业和旅客的利益[3，4]。这样，在运输市场上，可以增加客运量并可以扩大市场占有率。由此可以看出，对铁路企业来说，如何科学合理地编制旅客列车开行方案就更加重要了。

因此，本论文借鉴国内外先进理论和方法，以亚吉铁路为背景，深入研究亚吉铁路客流特征、亚吉铁路技术经济特性以及旅客出行选择行为，在此基础上，分析研究亚吉铁路开行方案关键要素的调整对客运需求的影响，进而制订更加合理、科学的旅客列车开行方案。

2 基于客运需求的旅客出行方式选择

亚吉铁路改善了埃塞俄比亚和吉布提之间的出行条件，产生大量的转移客流。根据旅客出行调查，旅客对出行费用比较敏感。亚吉铁路相比于公路，可以节约出行时间，具有更好的舒适性；相比于航空，出行成本低，可以携带更多的行李。在埃塞俄比亚节假日期间，越来越多的旅客愿意选择亚吉铁路作为出行交通工具。由于亚吉铁路实施了夕发朝至的合理运营模式，可以节省大量的出行时间，大部分旅客可以合理安排出行时间。随着出行距离的逐渐增加，亚吉铁路在节假日期间的客流会有大量的增加。

旅客选择运输方式受旅客自身的属性和旅客出行需求的影响。旅客自身属性的不同，他们所选择的出行方案就会有所不同。旅客自身属性主要包括性别、年龄、出行目的、职业分布、收入水平以及出行距离[5-7]。

本文采取SP 调查问卷的形式对埃塞俄比亚和吉布提之间的旅客选择乘坐铁路、公路、航空进行调查。将调查问卷进行整理后建立数据库，并运用Execl 和SPSS 对出行特征以及运输方式选择的影响因素进行统计分析。

通过统计分析得知，埃塞俄比亚至吉布提的旅客，大多数旅客选择航空出行，占比43.1%，其次为亚吉铁路，占比38.6%。多数旅客为男性，年龄在18～40 岁，以出差为目的，占比68.3%。选择亚吉铁路出行的大多数旅客年收入在1 300～3 000 美元。

通过SPSS 软件的交叉列联表检验旅客各个属性是否对运输方式的选择有显著的影响，检验结果如表1 所示。

表1 显著性校验结果

从表1 可以看出，性别、年龄、职业、个人年收入、出行目的、出行距离对运输方式的选择均有显著影响。

3 运输方式分担率计算模型

3.1 MNL 模型

多项模型（Multinomial Logit Model，MNL）是常用的非集计模型之一，表达形式如式（1）：

式中，Pi为出行者n选择第i种运输方式的概率；νin为出行者n选择方案i的效用函数固定项；An为通道内可供旅客选择的运输方式种类的集合[8-10]。其中效用函数为式（2）：

式中，θ=（θ1，…，θl）为未知的参数向量；Xin=（Xin，…，Xink…，Xinl）是出行者n的选择i影响因素向量，其中Xink=1 表示的是常数项，由该运输方式的技术经济特征确定，因此，只标定效用系数θ1，…，θl就可以预测出客运分担率。

3.2 基于用户效用的广义费用函数模型

每种运输方式的服务特性构成一位旅客的广义出行费用，本文选择货币为广义费用的统一量纲。本文主要从快速性、方便性、经济性、舒适性、可靠性5 方面构建选择运输方式i出行的广义费用函数，如公式（3）所示。

式中，Ci为旅客选择运输方式i出行的广义费用；Sij为运输方式i为旅客提供的快速性、方便性、经济性、舒适性、可靠性的特性变量；βi1、βi2、βi3、βi4、βi5为运输方式i为旅客提供的快速性、方便性、经济性、舒适性、可靠性的特性变量系数。

3.3 效用函数的确定

两OD 对之间旅客选择各种运输方式出行的概率与其选择效用成正比，而出行效用反比与出行阻抗。常用的MNL 模型中，选择肢的效用函数一般用线性函数的形式来表示，因此，本文采用旅客选择运输方式i的广义费用[11-13]的相反数来表示选择效应，如公式（4）所示：

式中，Vin为出行者n选择方案i的效用函数固定项；Cin为出行者n选择运输方式i出行的广义费用；Sij为运输方式i为旅客提供的快速性、方便性、经济性、舒适性、可靠性的特性变量；βij为运输方式i为旅客提供的快速性、方便性、经济性、舒适性、可靠性的特性变量系数。

其中的运输方式i为旅客提供的快速性、方便性、经济性、舒适性、可靠性的特性变量系数通过极大似然法进行估计。

运用MNL 模型对多种运输方式的客运分担率进行计算，首先计算出各类旅客在某个OD 对之间选择运输方式i的广义费用，然后确定该路径的选择效用确定项，从而获得该种运输方式的客运分担率，进而通过对分担率进行分析来研究亚吉铁路开行方案关键要素对客运需求的影响。

4 开行方案关键要素对客运需求的影响分析

本论文研究的亚吉铁路开行方案关键要素主要包括列车运行速度以及影响客运需求的关键要素——票价，其中每一个关键要素的调整都会对客运需求起到一定的影响作用。本文通过调整以上关键要素之后，计算亚吉铁路客运分担率的变化来说明亚吉铁路客运需求的变化情况。

4.1 各种运输方式的客运分担率

基于设计的调查问卷，对整理得到的旅客关于埃塞俄比亚和吉布提之间的铁路、公路、航空运输方式的选择数据进行分析处理，并通过Gauss 软件对旅客选择运输方式的各特性变量的效用系数进行标定，结果如图1 所示，其中X1、X2、X3、X4、X5 分别代表经济性、舒适性、快速性、方便性、可靠性，Estimates 表示各特性变量的系数值，Est./s.e.表示T 检验值，其绝对值大于1.96 表示变量对观测值的描述效果比较显著，模型具有一定有效性。根据标定结果可知，各特性变量对应的T 检验值的绝对值均大于1.96，因此，模型具有有效性。

图1 模型参数标定

结合公式（4）和标定出的参数，可以通过MNL 模型计算出旅客选择各种运输方式的客运分担率，如表2 所示。

表2 各种运输方式的客运分担率

由此可看出，亚吉铁路和航空的客运分担率较高，在长距离运输中大多数旅客更偏向选择经济快速的运输方式，并且亚吉铁路和航空的竞争比较激烈。

4.2 亚吉铁路列车运行速度对客运需求的影响

亚吉铁路的设计时速为120 km/h，而目前由于铁路线路情况不良，亚吉铁路旅客列车的平均旅行速度只有60 km/h。因此，当亚吉铁路列车运行速度提高到120 km/h，其他条件不变时，分析各种客运分担率的变化情况，并得出对客运需求的影响。各种运输方式的客运分担率的数值变化如表3 所示。

表3 各种运输方式的客运分担率

从表3 可以看出，亚吉铁路列车运行速度提高到120 km/h时，其客运分担率有显著的增长，增加的幅度较大。当亚吉铁路运输配套硬件设备设施可以保证旅客运输安全后，为了能最大限度发挥亚吉铁路的运输能力，可以通过提高旅客列车运行速度，以获取更大的客运市场。

4.3 亚吉铁路票价对客运需求的影响

在长距离出行中，铁路与航空运输竞争比较激烈，所以本节主要分析在其他因素不变的情况下，给出不同的亚吉和航空运价率对2 种运输方式的客运分担率的影响。针对目前亚吉铁路、航空实行的平均运价率，计算得到对应的2 种运输方式的客运分担率，如表4 所示。

表4 目前平局票价率下的客运分担率

从表4 可以看出，在目前亚吉铁路和航空的平均运价率下，航空的客运分担率较高。基于此，针对埃塞俄比亚—吉布提之间的亚吉铁路和航空的运价率浮动范围绘制亚吉铁路和航空分担率的比值变化曲面图，如图2 所示。

图2 客运分担率随运价率的变化

从图2 可以看出，对于不同的C1和C2，P1/P2的增长幅度具有显著差异，曲面上出现增长幅度差异的位置投影于底面的C2=C1+0.3 的曲线上。以该条曲线为分界线，曲线的左上侧对应的曲面较陡峭，即P1/P2增长幅度大，表明当C1和C2落在该区域内，亚吉铁路对航空客运的替代性急剧上升，相应的亚吉铁路的客运分担率增长较快。曲线的右下侧对应的曲面增长幅度平缓，即当C1和C2落在该区域内，亚吉铁路对航空客运的替代性不是很明显。

5 结语

亚吉铁路开行方案是基于客运需求预测编制的，制订开行方案时一般很少考虑开行方案本身对客运需求的影响。对于客运需求而言，研究开行方案关键要素的调整具有重要的现实意义。本文对亚吉铁路旅客列车的运行速度和票价调整后，分析了埃塞俄比亚—吉布提之间的各种运输方式的分担。通过本文的研究结果可知，可以通过调整亚吉铁路旅客列车的运行速度和票价，来提高亚吉铁路在运输市场中的竞争力，为运营企业带来更多效益。