基于客票数据的郑西高铁客流特征分析*

郝丽娜

(烟台职业学院,山东 烟台 264670)

0 引言

从20世纪80年代至今,对于发展高速铁路的可行性和必要性,我国社会各界的专家对此做了大量而有力的分析和论证,认为大力发展高速铁路事业是我国社会发展的需要,高速铁路的发展能够促进我国工业的发展,提高我国的科技发展水平,同时能够提高我国铁路的运输能力,解决我国铁路运能不足的问题以及改善旅客的服务质量水平[1]。

随着我国高速铁路线路网的逐渐形成,高铁的运营管理逐步迈入了信息网络化时代,这使得高速铁路的服务水平更上一层楼,运营效率大幅提升。高速铁路提升了对旅客的服务质量,进一步满足了国民对于出行的舒适性和便捷性的要求,同时也缩短了城市间的距离。

郑西高铁又称郑西客运专线，起于郑州东站、止于西安北站，于2010年2月6日开通运营，是我国中西部地区投入运营的第一条高速铁路，全长505 km,设计速度达到了350 km/h.全线设有11个车站,沿线城市的旅游业十分发达,经过很多旅游胜地,如少林寺、龙门石窟、华山以及秦俑博物馆等。郑西高速铁路的投入运营能够促进了我国中原和关中地区的经济文化交流,研究郑西高铁线路的旅客运输特性是很有必要的。而在高速铁路的旅客运输中,客流是基础,有了客流需求才有运输,所有的客运营销策略与政策都是围绕着客流开展的,因此对郑西高铁客流特征进行一定的分析有助于客运营销工作的开展。

1 客票数据概况

在信息化高度发展的今天,旅客在购票的同时,客票预订发售系统会记录下大量的历史客票数据,这为准确、合理的分析高铁客流特征提供了数据基础。客票数据数量庞大,平均每日达到几百万的数据,提取、处理、分析、搜索和共享工作较为复杂繁琐,应用数据分析技术来分析铁路客票信息,不仅能够找出客票所包含的各个属性之间的联系,还能够更深层次的去探索和挖掘客流特征的内在规律,从而提高高速铁路在我国交通运输领域内的竞争力,实现我国高速铁路的现代化建设,提高可持续发展以及盈利能力。

本文已有的数据是上海铁路局集团有限公司2016年8月1日至2017年7月31日期间全网的客票数据,总计达108 000 000条,每条数据都包含详细的旅客乘车信息,包含14个字段,如表1所示。

表1 客票系统数据表

为了分析郑西高铁的客流特征,需要充分地了解高铁客票系统数据信息,从已有数据中提取出郑西高铁的客票数据,进行数据清理,做好数据准备工作。根据客票数据字段多以及数量庞大的特点,本文在众多的数据分析工具中,选取了Microsoft SQL Sever 2008作为高铁客票信息提取的支撑平台,鉴于R语言优秀的数据分析和绘图功能,选用了R语言进行客票信息的分析以及图形的绘制。

2 郑西高铁客流特征分析

为了研究郑西高铁线路上客流的时空分布以及旅客的出行行为特征[2],并且分析不同节假日客流特征的异同,本文提取了郑西高铁日常、“三天”小长假(以清明节为例)、国庆假期以及春节期间的客票数据进行客流特征的分析。

2.1 客流时空分布特征分析

2.1.1 日均小时客流量

日均小时客流量即1天中客流量在不同的时段内的分布情况,以小时为单位。根据旅客的乘车时间即列车的发点,区分平日和节假日统计6-24时之间不同时间段的上下车人数,以1天内的不同时间段为横坐标,客流量为纵坐标,绘制日均小时客流量变化趋势图,如图1所示。

(1)每天12时之前以及17时之后,平日与节假日的客流量走向趋势基本一致,12时之前呈“双峰型”,客流量高峰期分别在10-11时和8-9时,17时之后客流主要集中在18-19时之间。

(2)在12时到17时之间,国庆假期和清明假期的时段客流走向基本一致,客流双峰期为12-13时和14-15时,日常和春节的客流量走向趋势在12-17时之间相差不大,且客流随时间呈上升趋势,分布较为均匀。

2.1.2 上下行客流

统计郑西高铁2016年8月1日至2017年7月31日的客票数据上下行客流量可知，上行累计发送人数1 933 489次，下行发送人数1 953 010次，下行客流量略高于上行，但从总体来看，郑西高铁上下行客流量基本持平。以2017年4月1日至4月10日为例，绘制上下行客流量差值图，如图2所示。

图2 上下行客流量差值(下行-上行)

郑西高铁节假日的上下行客流差值较大,2017年4月2日至5日为清明假期,西安作为旅游景区,吸引了大量旅客前往,故4月1日和2日的下行(去往西安方向)客流量明显多于上行；4月3日至5日则为旅客们的“返程高峰期”，上行客流量比下行多。总体来看，上行比下行仅多10人次，故虽然受节假日的影响，郑西高铁的上下行客流量在整体上仍保持均衡。

2.1.3 节点客流

在高速铁路中,节点是指办理客运业务的车站,分析节点客流有助于整个交通网络的协调[2]。提取郑西高铁9个节点的发送量、到达量和通过客流量,绘制节点客流量图,如图3所示。

图3 郑西高铁节点客流量

(1)不同节假日各个节点的客流变化趋势基本一致,从郑州到西安节点客流依次呈下降趋势,故去往西安方向的旅客多为中短途旅客,去往郑州方向的旅客多为中长途旅客。

(2)平日和节假日期间各个节点的出发量与到达量基本持平,且到达发送量基中在线路两端即郑州和西安北以及中间的几个旅游城市站点。由于郑西高铁位于西部地区,经济发展水平有限,沿线工作的外地旅客较少,返乡客流量较小,故春节期间的到达量比发送量大。

(3)通过客流量主要集中在线路的中间站点,但由于郑州节点属于我国高铁路网中部重要交通枢纽,因此郑州节点的通过客流量也较多。而西安的西面线路较少,且人口流动较小,故西安北的通过客流量很少。

2.1.4 客流OD

OD客流是指两个站点之间的客流量，能够反映出线路上各个车站的客流流向及车站所在城市之间的联系密切度[3]。提取郑西高铁各个节点之间的OD客流量，绘制OD客流三维分布图，如图4所示。

图4 OD客流三维分布图

定义城市i与城市j间的联系密切度指数γ,

式中,φi-j--城市i去往城市j的客流量占城市i发送量百分比;

φj-i--城市j去往城市i的客流量占城市j发送量百分比。

式中,γi-n--城市i与城市n的联系密切度指数。

计算出郑西高铁线路上各个车站所在城市之间的联系密切度指数,如表2所示。

表2 各个车站所在城市之间的联系密切度指数表

分析表2可知,郑西线沿线车站间的联系密切度位居前三的分别是:郑州与洛阳、华阴与西安、渭南与西安。故郑州市与洛阳市,西安市与华阴市及渭南市之间的旅客联系较为紧密。

表3 各个车站所在城市的联系强度指数表

图5 郑西高铁沿线城市的联系强度指数与GDP线性拟合图

分析郑西高铁沿线城市2017年的生产总值(GDP)与城市联系强度指数得:郑州和西安的联系强度指数明显高于其他沿线城市,即城市联系强度指数与城市的经济发展水平成正相关。但也不排除个别的例外:位于华阴市的华山景区属于国家5A风景名胜区,吸引了大量的旅客,故虽然华阴市仅为渭南市的一个县级市,但华阴市的联系强度指数高于渭南市。

2.1.5 区间断面客流量

区间断面客流量反映了在一定的时间内,所有站间的客流量在线路各车站之间的叠加情况,是铺画列车运行图的重要参考。现以郑西高铁8个线路区间为横轴,客流量为纵轴,绘制区间断面客流量趋势走向图,如图6所示。

图6 区间断面客流量趋势走向图

由图可知,郑西高铁不同时期的区间断面客流量走势大致相同,客流量随区间变化不大,基本呈“均衡型”趋势,且越接近西安北,区间断面客流量有所减少。其中,春节期间多为外地工作返乡客流,旅客的旅行距离长,因此区间断面客流量最大;国庆假期的区间断面客流量次之,而清明假期和平日的区间断面客流量较小,故旅客在国庆黄金周的旅行距离较清明假期和平日长。

2.1.6 客流运距

客流运距反映了在不同运行里程上的客流量分布情况[4]。分析线路上不同时期客流的平均运距,有助于对旅客出行距离规律的研究。

(1)运距分析

以运距为横坐标,客流量占比为纵坐标,绘制运距分布走势图,如图7所示。

分析可得:平日和清明假期的运距分布走势基本一致,随着运距增长,客流量呈下降趋势,大多数客流的运距在0～600 km之间;国庆假期和春节期间的运距分布走势相似,在运距区间1 400～1 600 km处客流量骤增,达到一个“高峰”,故国庆假期和春节期间旅客的出行里程比平日和清明假期长。

(2)平均运距的计算

将不同运行里程上的客流量分成n个节点,根据平均运距公式:

式中,Li--节点i的运行里程,i=1,2,3…n;

Ni--节点i的客流量,i=1,2,3…n。

计算郑西高铁不同时期的平均运距,绘制不同时期的平均运距图,如图8所示。

图8 不同时期的平均运距

清明假期的运距最小,仅为448 km,故清明“三天”假期期间,短途旅行旅客占多数;国庆假期的平均运距较大,为711 km,故国庆小长假的长途旅行旅客较多;春节期间多为外地工作返乡客流,旅客返乡的旅行距离较长,故春节期间的平均运距最大,为844 km。

2.2 旅客出行行为特征分析

2.2.1 提前购票时间

计算郑西高铁不同时期的旅客提前购票天数[5],绘制旅客提前购票时间散点图,如图9所示。

图9 旅客提前购票时间散点图

由图可以看出,不同时期的旅客提前购票天数差异性较大,为了更好地研究旅客的提前购票行为,以提前购票天数为横坐标,不同日期的购票人数占比为纵坐标,绘制旅客提前购票时间曲线,如图10所示。

图10 旅客提前购票时间曲线

总体来看,虽然铁路客票的预售期为60天,但绝大多数人都选择在出发日期前30天内购票,出发前1天之内购票的旅客占据一半,甚至有近30%的旅客选择在出行当天购买车票。比较可得,选择当天购票或者提前1天购票的旅客中,平日整体比节假日高,这表明节假日出行的旅客制订出行计划要早于平日;国庆假期和春节假期的旅客提前购票时间总体比清明假期长,故国庆黄金周旅游以及春节期间返乡的旅客制订出行计划要早于“三天”小长假出行的旅客。

2.2.2 席别选择与乘车区间规律

我国高铁席别分为商务座、一等座以及二等座,其中,一等座票价是二等座的1.5倍左右,商务座票价是二等座的3倍左右。旅客在购票时,不仅要考虑乘车时刻和旅行时间等因素,还要权衡票价和自身的经济收入水平。

本文通过比较不同乘车区间的旅客购票席别选择情况,分析不同价格区间的旅客的席别选择行为的差异,选取了郑西线上以郑州东站为起点的8个乘车区间来代表不同的价格区间,统计8个乘车区间旅客的席别选择情况,绘制不同乘车区间高等级客运产品(商务座和一等座)购票数量占总数的比例与乘车区间的线性拟合图,如图11所示。

图11 不同乘车区间高等级客运产品购票数量比例与乘车区间线性拟合图

由图可知,随着乘车区间距离的增大,购买一等座和商务座的旅客数量总体呈下降趋势。即随着票价的升高,不同席别的车票价格相差增大,旅客更倾向于购买低等级车票(二等座).但由于郑州与西安是我国经济发展水平较高的城市,城市间旅客的商务交流较多,故郑州东与西安北区间的商务流较多,因此选择高等级席别(一等座、商务座)的旅客较多。

3 基于客流特征分析的运营建议

我国高速铁路在注重先进化建设的同时,还应根据每条线路的客流特征,对客运营销和运输组织等高铁的运营策略进行优化,更好地从旅客出发,提高旅客的出行质量[6]。

3.1 加强客运营销

加强客运营销,首先要建立郑西高铁的客运品牌,提高郑西高铁品牌认知度。高速铁路运输品牌有别于其他品牌,通过对郑西高铁客流特征的分析可知,郑西高铁虽然位于我国经济发展较为落后的中西部地区,但沿线城市多为旅游城市,沿线经过少林寺、龙门石窟、华山以及秦俑博物馆等旅游胜地,因此郑西高铁可以通过旅游景点进行客运品牌的宣传。

其次,要培养旅客的忠诚度,保持固定旅客源的可持续性。在铁路实行实名制购票后,旅客的个人信息越来越公开化,铁路部门可以通过关系营销对旅客信息进行搜集,与旅客建立长期合作关系,为其提供个性化优惠活动,以培养旅客的忠诚度。

此外,加强铁路的内部营销是优化铁路客运营销的关键。坚持以人为本的理念,稳定职工队伍,关怀、激励铁路职工的工作及生活,提高职工的满意度,可以提高运输服务的质量。

3.2 优化运输组织

优化列车开行方案是优化运输组织的关键,能使行车组织达到更加经济化的效果。针对郑西高铁客流的特征,应根据变化规律及时的调整列车运行图,具体建议如下:

(1)力保按照规定的开行密度开行列车,以确保较高的客运服务水平。

(2)郑西高铁的客流变化具有周期性,周一到周四客流变化较为平稳,周五到周日的客流量显著增加。故对周一到周四和周五到周日应实行不同的开行方案。

(3)不同时期的客流量分布不均衡,在客流较低,与预期上座率差距较大时,应有针对性地采取营销策略来提升上座率,同时应考虑停运部分列车或调整列车开行间隔。

(4)由于西安及华山等著名旅游景区吸引了大量的游客,郑西高铁节假日的下行客流量多于上行客流量,故应在节假日多开行下行列车。

(5)去往西安方向的旅客多为中短途旅客,去往郑州方向的旅客多为中长途旅客,因此郑西高铁上行应多开行长交路列车,下行多开行短交路列车。且国庆和春节期间旅客的出行距离最大,故郑西高铁应在国庆假期和春节期间多开行长交路列车,在“三天”小长假和平日多开行短交路列车。

(6)由于各个城市间客流量的不均衡性,应多设置列车在郑州与洛阳龙门、华山北与西安北以及渭南北与西安北之间的停站。

(7)随着乘车区间距离的增大、票价的升高,对二等座的席别预定限制可以适当减少,增加二等座的可预定席别数量。

(8)在国家法定节假日来临之前,做好客流的分析及预测,并且留有一定可机动的空间。

(9)当列车由于特殊情况晚点时,应采取压缩列车整备时间、加快旅客的乘降速度等措施,尽可能快地恢复列车的正点运行。

3.3 完善换乘组织

为提高车站的集疏散能力,郑西高铁应加强枢纽与城市轨道交通、自驾车、大巴车、出租车、公交车等系统的衔接,完善换乘服务系统。并根据郑西高铁各个车站的特性重点发展不同的换乘系统,如华山北站去往华山景区的旅客较多,故应多设置旅游性直达大巴车;西安北及郑州东站旅游流和商务流较多,故应多开行通往市区的城轨或大巴。