綜合運輸通道內旅客運輸方式替代性分析

羅 霞，廖 勇，甘 超

（西南交通大學 交通運輸與物流學院，四川 成都 610031）

1 概述

區域綜合運輸通道是指滿足區域經濟發展，以中心城市為主體向次中心城市輻射或以城市群為支點建立的集多種運輸方式的交通運輸走廊。區域綜合運輸通道是服務于中短途旅客運輸，滿足人們日常出行，以商務、公務、旅游、購物為主體客流的服務設施。區域綜合運輸通道客運服務的特點是客流量大，具有明顯的高峰期，出行方式選擇較多，時間性較強，平日以公務、商務客流為主，節假日以購物、旅游為主。

區域綜合運輸通道內的旅客運輸方式主要有高速公路、普通公路、城際鐵路、普通鐵路，個別地區存在航空支線和客運專線。深入分析通道內旅客運輸方式的替代性不僅可以評價各運輸項目的社會經濟效益，而且可為通道內運輸項目的建設提供決策支持。目前，對運輸方式的替代性研究多采用定性分析為主，缺乏相應的定量研究方法。因此，區域綜合運輸通道研究以集對分析理論為基礎建立客運替代性分析模型，從定量的角度分析旅客運輸方式的替代性。

2 旅客運輸方式替代性分析

運輸的產品是位移，和其他產品一樣，其產品的優劣是通過產品的特性表現出來的。旅客運輸產品的主要特性為快速性、經濟性、舒適性、安全性和方便性。因此，分析旅客運輸方式之間的替代性應從這些方面入手。

（1）經濟性 (Fa)。經濟性主要是指出行費用，包括票價和額外費用開支。額外費用開支，如餐飲等，其隨機性較強，因此采用票價來衡量運輸方式m 的經濟性。已知運輸方式 m 的票價率 fm和運輸里程 Lm，則其經濟性 Fam為：

（2）快速性 (F)。快速性是反映交通工具速度的指標，通過出行時間來體現，即用運輸方式 m 的運輸里程 Lm與其平均速度 Vm的比值表示：

（3）方便性 (Co)。方便性主要是指花費在集散交通上的時間，運輸方式 m 的方便性 (Com) 為換乘運輸方式 m 的平均集散時間 Tm，即：

（4）安全性 (C)。安全性反映的是安全程度，運輸方式 m 的安全性計算為：

式中：Cam為地區內第 m 種運輸方式的事故傷亡數；CAm為地區內第 m 種運輸方式的總運量。

（5）舒適性 (S)。舒適性反映的是運輸過程中的舒適程度，票價在一定程度上反映了運輸方式的舒適程度，推薦采用舒適率反映舒適程度，舒適率取運輸方式 m 票價的 5%～10%[1]。

式中：ratem為運輸方式 m 的舒適率，在區間[0.05，0.10]內取值。

3 建立替代性模型

3.1 集對分析原理

集對分析理論是由我國學者趙克勤[2]繼隨機理論、模糊理論和灰色系統后，為解決不確定性問題提出的，是研究確定與不確定系統的重要手段。集對分析將事物的確定性與不確定性看成一對矛盾的共同體，兩者相互聯系、相互制約，并在一定的條件下可以相互轉換。集對分析用聯系度 u 來刻畫事物的確定性和不確定性。

給定兩個集合 A、B，兩集合組成的集對為SP＝(A,B)，在某個具體的背景 W 下，針對集對 SP 的特性展開分析，總共得到 N 個特性，其中 S 個特性為集對 SP 中的兩個集合A、B共有， P 個特性為兩個集合 A、B 相互對立，其余的 E 個特性既不對立也不共有，將比值 S/N 稱為兩個集合在背景 W 下的同一度；將比值 P/N 稱為兩個集合在背景 W 下的對立度；將比值 E/N 稱為兩個集合在背景 W 下的差異度。則集對 SP 的聯系度 u 為：

式中：i 的取值介于[－1,1]之間，反映集合 A、B 之間的差異度，即不確定性；j取－1，反映集合A、B 之間的對立度；同一度和對立度都是反映事物的確定性，而差異度反映的是事物的不確定性。

集對分析理論對聯系度的定義，直觀上看是在兩個集合 A、B 之間進行定義的，但在實際應用中可根據問題的研究背景具體問題具體分析。因此，對聯系度的概念可進行擴展，假設對于任意實數a，b，c∈[0，1]，滿足條件：

則聯系度 u 可表示為：

通常情況下， j 僅具有符號意義，表示事物的對立面，對立的大小由參數 c 確定；i 也僅具有符號意義，代表事物的不確定性，不確定的大小由其參數b 確定。

假設兩個聯系度 u1、u2：

則聯系度 u1、u2的和為：

3.2 建立模型

考慮兩種運輸方式——運輸方式 m 和運輸方式k，運輸方式和相應的運輸產品特性構成了如表1所示的運輸產品特性數據表。

表1 運輸方式的特性數據表

在計算運輸方式 m 對運輸方式 k 的替代性時，首先固定運輸方式 k 的產品特性，即運輸方式 k 的產品特性取實數。運輸方式 m 的各項產品特性根據情況可取實數和區間數。其目的是便于分析和挖掘運輸產品 m 的各項潛能。以下就如何將運輸產品特性轉化為運輸方式間的替代性進行分析。

3.2.1 效益型產品特性

效益型產品特性是指該項特性的值越大越優，如安全性和舒適性。假設運輸方式 m 的某項效益型產品特性為 a、運輸方式 k 的該項特性為 c，此時運輸方式 m 對 k 的替代性為：

假設運輸方式 m 的某項效益型產品特性為區間數[a，b]，運輸方式 k 的該項產品特性為實數 c，此時運輸方式 m 對 k 的替代性為：

3.2.2 成本型產品特性

成本型產品特性是指該項特性的值越小越優，如快速性和經濟性。假設運輸方式 m 的某項效益型產品特性為 a、運輸方式 k 的該項產品特性為 c，此時運輸方式 m 對 k 的替代性為：

假設運輸方式 m 的某項成本型產品特性為區間數[a，b]，運輸方式 k 的該項產品特性為實數 c，此時運輸方式 m 對 k 的替代性為：

式中：i 僅具有符號意義，代表其對應項為不確定性項，不確定部分的大小由其系數確定；j 僅具有符號意義，代表其對應項為不能替代項，不能替代部分的強弱由其系數確定。

3.3 計算步驟

（1）基礎數據收集。按照產品特性數據計算的要求收集基礎數據，主要有運輸方式的里程 L、運價率 f、平均速度 V、舒適率 rate、方便性 Co。

（2）單因素替代性計算。選擇公式⑿～公式(21)計算運輸方式 m 對 k 在產品特性 p 下的替代性，將運輸方式之間的替代性定量地表示為聯系度。

式中：umkp表示運輸方式 m 對 k 在產品特性 p下的替代度；amkp表示運輸方式 m 對 k 在產品特性 p下的替代度的可替代程度；bmkp表示運輸方式 m 對 k 在產品特性 p 下的替代度的不確定程度；cmkp表示運輸方式 m 對 k 在產品特性 p下的替代度的不可替代程度。

（3）多因素替代性綜合。將各因素的替代性，采用公式(23)進行綜合后得到替代度 umk為：

式中：umk表示運輸方式 m 對 k 的替代度；表示運輸方式 m 對 k 替代度的可替代部分；表示運輸方式 m 對 k 替代度的不確定部分；表示運輸方式 m 對 k 替代度的不可替代部分；n 為產品特性的數量，n 取值為 5 (快速性、經濟性、舒適性、安全性、方便性)。

（4）替代性分析。公式(23)中，第一部分表示運輸方式 m 對 k 的替代性中可通過調整提高其替代性的可替代部分；帶 i 的部分表示運輸方式 m 對 k 的替代性中不能確定的部分；帶 j 的部分表示運輸方式 m 對 k 的替代性中不可替代的部分。替代度數值的大小反映的是替代或不能替代的強弱。

4 算例分析

考慮運輸通道中 A、B 間的兩種運輸方式高速公路對城際鐵路的替代性。根據模型假設，首先通過調查得到城際鐵路提供的運輸產品特性值，由于城際鐵路的舒適性較高，因此舒適率取票價的10%，高于高速公路的 8%。考慮到高速公路運輸過程中準時性較差，加之可通過調整車輛提高其平均速度，票價的制定具有一定的浮動空間，高速公路在城市內的站點較多，可通過調整站點間的發車，改變集散時間和發車間隔等影響因素，高速公路的平均速度、發車間隔和方便性，采用區間數表示較為妥當。相應的初始參數如表2所示。

表2 運輸方式產品特性基礎數據

采用公式⑴～公式⑸對表2中的基礎數據進行處理，得到運輸產品特性數據，如表3所示。

選擇公式⑿～公式(21)對表3進行計算得到各特性下的聯系度，在計算過程中需要注意：F、 Fa、Co 為成本型產品特性，C、 S 為效益型產品特性。

表3 運輸產品特性數據

對單因素替代性進行綜合，得到高速公路對城際鐵路的替代度為：

通過計算結果可知，本算例的高速公路對城際鐵路的確定替代程度為 0.772，不能替代的程度為0.175，對于其中的 0.053 為不確定性替代程度，可通過相應的調整提高可替代性，如采用新型車輛提高速度，采取降低票價等營銷策略。

5 結束語

客運服務向旅客提供的產品是位移，區域綜合運輸通道內運輸方式多樣，在進行運輸方式的規劃或運輸組織時，定量分析旅客運輸方式之間的替代性，為區域綜合運輸通道的系統配置提供了清晰的目標。同時，按照市場營銷理論，產品的差異化是提高產品競爭力的有效手段，運輸產品的差異化不但可以滿足運輸需求的多樣性，而且可以保障區域綜合運輸通道各種旅客運輸方式之間的協調發展，替代性分析為運輸產品的差異化營銷策略提供了理論基礎。

[1]何宇強，毛保華，陳團生，等. 高速客運專線客流分擔率模型及其應用研究[J]. 鐵道學報，2006，28(3)：18-21.

[2]趙克勤. 集對分析及其初步應用[M]. 杭州：浙江科技出版社，2000.