高速鐵路與公路客運競爭的市場分擔率模型研究

周國華 陳德捷 周芳汀 張 凱

(1.西南交通大學 經濟管理學院,四川 成都 610031;2.中國高鐵國際化發展協同創新中心,四川 成都 610031;3.西南交通大學 交通運輸與物流學院,四川 成都 610031)

2017年2月3日,國務院印發了《“十三五”現代綜合交通運輸體系發展規劃》,提出了建設現代綜合交通運輸體系、高速鐵路加快發展的目標。實踐表明,高速鐵路的發展將有利于吸引城市軌道交通網絡和公路運輸網絡與其對接。城市軌道交通、公路運輸網絡與高速鐵路連接越緊密,交通運輸體系的整體效應就發揮得越充分。高速鐵路的發展正在影響運輸市場結構的變化,特別是對公路客運市場產生了沖擊。例如,京津城際鐵路開通后,天津至北京班線客流量大幅下降,日發送旅客人數不足高速鐵路開通前的30%,由原日發182班降至61班,下降66.48%,票款收入由原日均18萬元減少到日均3.68萬元,下降79.54%;京滬高速鐵路開通后,天津至濟南高速客運班線原日發送旅客310人次減少至140 人次,實載率從77%下降至34%[1]。高速鐵路開通后對部分同區段的公路客運班線帶來的影響案例見表1。

表1 高速鐵路對公路客運的影響案例

這種現象吸引了諸多學者的關注,高速鐵路對其他運輸方式的影響也日益成為研究熱點。目前相關研究主要分為兩類:一類主要研究高速鐵路與航空的競爭問題,這部分研究較為豐富;另一類主要研究高速鐵路對公路等其他交通運輸方式的影響問題,目前正在不斷的發展和完善。關于航空、鐵路競爭的研究,Roman等[2]發現在中長途運輸中,如果減少運營時間以及提高列車準點率,高速鐵路比民航的競爭力更強。Adler等[3]在分析高速鐵路、大型航空和區域低成本航空的競爭情況時,建立的模型中考慮了票價、服務頻率以及運輸工具定員因素,開發了一種可以評估基礎設施投資對運輸均衡會產生什么影響的方法。Dobruszkes[4]預測了高速鐵路和空中航線各自客運份額,得到高速鐵路和民航之間競爭的關鍵性因素是運輸速度。丁金學等[5]以京滬高速鐵路為例,考慮了經濟、安全、舒適、快捷等指標,構建了高速鐵路和航空的分擔模型。張旭等[6]以武廣沿線高速鐵路與航空的實地調查數據為基礎,建立了描述武廣沿線高速鐵路與航空運輸競爭的Logit模型,對模型求解得出不同機票折扣下的高速鐵路與航空運輸的競爭程度。

關于公路、鐵路競爭領域,Ahern等[7]分析了旅客對城際鐵路和公路兩種模式的選擇意愿及影響因素。Cheng[8]考察了高速鐵路對城際交通市場的影響,研究得出各運輸方式的合理運距。楊忠振等[9]利用調查數據構建Logit模型,分析客運中各種運輸方式的分擔率。孫振華等[10]從乘客和公路客運的不同屬性出發,研究高速鐵路對公路客運產生的影響。孫楓等[11]分析高速鐵路開通前后旅客在不同距離上對出行方式的選擇傾向,得到高速鐵路對公路客運的影響。

綜上可知,許多文獻對高速鐵路與航空、公路等交通運輸方式作了對比研究,但其研究重點主要是建立廣義效用函數,利用Logit模型尋求分擔率的變化情況。本文為全面剖析高速鐵路與公路之間的關系,系統梳理了中國公路、鐵路運輸的發展演變情況,并在傳統研究基礎上加以創新。根據統計分析,改變了以往廣義費用函數中安全性因素的權重,并加入偏好性因素,通過構建Logit模型分析競爭市場分擔率,并討論了不同高速鐵路時速下高速鐵路與公路客運市場分擔演變的敏感性,以期更加接近實際。

1 公鐵競爭格局的演變

由于公路運輸自身的特性和覆蓋網絡的密集性,公路客運在綜合運輸體系中的地位十分重要。但是隨著高速鐵路網絡逐步建成,曾呈現“壓倒性”優勢的公路客運正受到顛覆性沖擊。為了詳細地分析高速鐵路和公路競爭關系,本文對鐵路、公路在1985—2018年間的旅客周轉量占比趨勢進行分析(旅客周轉量是一種能夠反映交通運輸量的綜合指標,也可以體現乘客對交通方式的偏好,能夠呈現高速鐵路影響下的鐵路與公路的競爭結構關系),見圖1。

由圖1可知,鐵路和公路的競爭格局可以分為3個階段:

圖1 1985—2018年中國鐵路、公路旅客周轉量占比

1985—1998年為第一階段。該階段鐵路旅客周轉量占比不斷減少,而公路旅客周轉量占比卻呈爆發式的增加。特別是1988年上海至嘉定高速公路建成通車后,高速公路通車里程和旅客周轉量迅猛增長,到1998年底公路旅客周轉占比達到歷史最高;與此同時,鐵路旅客周轉量的占比卻大幅下降。

1999—2012年為第二階段。該階段鐵路旅客周轉量占比繼續減少,公路旅客周轉量占比基本保持不變,屬于一個飽和階段。公路旅客周轉量占比保持不變與當時高速公路運輸能力有關,即高速公路里程仍在增長,但技術、速度方面沒有突破性的發展。

2013年至今為第三階段。鐵路的旅客周轉量占比明顯提高,而公路客運周轉量占比卻快速下降。由于從2013年開始,高速鐵路營業里程快速增長,高速鐵路的快速、準點、方便、安全等特性對客流具有較大吸引力。

很顯然,高速鐵路網絡覆蓋越完善,高速鐵路對公路的沖擊力、高速鐵路自身的競爭力越強,且公路客運的主導地位正在逐步被高速鐵路取代。

2 高速鐵路與公路客運競爭的市場分擔率模型

2.1 市場分擔率模型構建

從出行者角度出發,進一步描述高速鐵路和公路客運的競爭態勢,選擇Logit模型計算高速鐵路與公路客運的市場分擔率,以距離的長短來研究高速鐵路與公路客運的市場分擔率演變。何宇強等[12]用該模型研究未來高速鐵路存在的競爭優勢,具體的研究方法為先構建不同運輸方式的廣義費用函數,其中各效用指標均采用“加法規則”和“乘法規則”合并,然后標定模型參數,并假定在高速客運專線存在的情況下尋求不同運輸方式的分擔率。

廣義費用函數一般包括經濟性、快速性、方便性、舒適性和安全性等5個因素[13],但這些因素屬于交通運輸本身的特定因素,未考慮到旅客的特定因素,即旅客選擇出行交通運輸方式還具有主觀偏好性。實際上,旅客是基于對交通運輸的經濟性、快速性、方便性、舒服性、安全性等利益感受,形成對交通運輸的評價,并會養成習慣性的選擇偏好,這對后期的選擇產生關鍵影響。通過實際調查發現,在未給旅客提供交通運輸的經濟性、快速性、方便性、舒服性、安全性具體參數的情況下,在不同的距離上,大部分旅客已有明確的運輸方式選擇偏好,只有少部分需要根據交通運輸本身的特定因素信息做出選擇,這表明旅客選擇交通運輸的習慣往往起著主導作用。本文基于此,設計了旅客選擇高速鐵路與公路客運的層次結構圖,見圖2。與傳統的廣義函數模型相比,增加了偏好性,明確了交通運輸方式、旅客本身特定因素之間互相影響的關系。

圖2 選擇高速鐵路與公路客運的層次結構

針對每個指標的特征,量化處理各指標如下:

(1)經濟性

經濟性Ei指旅客選擇第i種交通方式所花費的成本總和。經濟性可以用旅客選擇交通運輸方式的票價來表示,為了保證各種交通運輸方式在相同距離的價格對比可靠性,設第i種交通運輸方式的運價率為每公里的票價ri,則有:Ei=ri。

(2)快速性

快速性Fi指旅客選擇第i種交通方式從出發地到目的地的旅行時間總和,表達式為

式中:tgi為從出發地車站到目的地車站列車運行時間,h;tpi為出發地到出發地車站的旅行時間,h;twi為在出發地車站等候、檢票的等待時間,h;txi為目的地車站出站所花費的時間,h;tyi為目的地車站到目的地的旅行時間,h。

(3)方便性

方便性Ci指第i種交通方式發車的頻率或者兩車次平均發車時間的間隔,一定時間內車次越多,頻率越快,則該交通方式越便捷,表達式為

式中:tli為交通運輸方式本身的間隔時間,用1 h除以1 h內的高速鐵路、公路車次得到。

(4)舒適性

舒適性Mi指旅客乘坐第i種交通方式的主觀感受。舒適性體現在兩方面,一是該交通方式的固有特性,包括占地空間大小,廁所、熱水、充電插口的有無等基礎資源情況,造成乘客對環境的感受不同;二是該交通方式的服務質量,包括車內溫度和濕度的調節情況、車廂的衛生情況、對緊急事情的應急處理情況、乘務人員的態度等方面。具體表達式為

式中:ei為乘客在i種交通方式上對于車上環境與服務質量的體驗感受。

由于旅客的感受、服務質量是主觀的指標,只能通過大規模地調查來確定。而關于交通方式環境的感受與快速性一般呈負相關關系,時間越長,旅客越疲勞,滿意度就會下降。相反,時間越短,滿意度就會增加。由于票價在一定程度上反映了舒適程度,因此,交通方式的舒服性則跟經濟性呈正相關性,票價越高,舒適性越好。

為有效節約資源,調查在成都至重慶線路上旅客對選擇私人橋車、公路客運、普通鐵路、高速鐵路的主要因素。旅客因乘坐舒適而選擇成渝高速鐵路和成渝高速公路的旅客分別占22.14%、13.93%。據此,對成渝高速鐵路舒適度的取值為0.7,按照調查結果比例計算出成渝高速舒適度為0.44,見表2。

表2 旅客選擇成渝高速鐵路、公路客運的主要原因調查結果

其他線路旅客的舒適度表達式為

式中:i=1,2,分別表示高速鐵路、公路;j=1,2,3,…,n,表示第j條線路;eij為旅客對第j條線路第i種交通方式的旅客舒適度;ri1為成渝線運輸方式i的運價率;rij為旅客對第j條線路第i種交通方式的運價率;ei1為成渝線運輸方式i的舒適度。

(5)安全性

安全性Si指旅客選擇第i種交通方式出行所帶來的安全程度,為

式中:gi為第i種交通方式的年度死亡人數;hi為第i種交通方式的年度客流量。

鐵路、公路客運的安全性都相對比較高,根據交通運輸部公布的數據,近幾年鐵路的安全情況見表3。2017年鐵路死亡人數為898,客流量為30.84億人,得到鐵路安全性為

1-(898÷3 084 000 000)=0.999 999 7

每年道路死亡人數6.3萬人左右[14],2017年公路客運量為1 456 800萬人,可算出汽車安全性為

1-(6.3÷1 456 800)=0.999 995 61

但旅客對交通方式安全性的認知是相對的概念,不是一種絕對的數字,對于高速鐵路而言,高速鐵路安全性比普通鐵路更高。本文根據計算結果并結合其他相關的研究[15],對高速鐵路安全性取值為0.99,公路客運安全性取值0.9。

表3 2013—2017年鐵路安全情況

(6)偏好性

偏好性Eprei指旅客對第i種交通方式的愛好,其取值根據問卷調查對旅客在不同距離選擇交通運輸方式來確定,具體情況見表4。由旅客在不同距離上選擇交通運輸方式的均值得出乘坐高速鐵路與公路客運的偏好值。計算可得高速鐵路偏好值為0.796,公路客運偏好值為0.204。

表4 不同距離上旅客出行選擇交通運輸方式的偏好

(7)效用函數與市場分擔率模型

目前研究認為,安全性跟其他服務特性相比具有獨立性且安全性是旅客選擇運輸方式的最主要考慮因素。因此效用函數模型中安全性不與其他特性平等地放在服務特性當中,安全性與其他特性是乘法關系,賦予權重為1,然后對它進行了取值,而這樣考慮與實際的旅客選擇行為有所偏差。通過大量調查發現旅客選擇乘坐交通運輸的考慮更多偏向于快速性、舒服性、經濟性、方便性等特性,原因是旅客認為各個交通運輸方式的安全性差別不是很大,但目前的效用函數模型并沒考慮到出行方式偏好的影響。因此,本文將安全性與其他特性之間定位為加法關系,而偏好性與其他特性具備乘法關系。另外,以價格和時間來表示的經濟性、快速性、方便性的值越大,交通運輸方式的效用越小,它們之間的關系呈負相關;而不以價格與時間來表示的舒服性、安全性的值越大,交通運輸方式的效用越大,他們之間的關系呈正相關。旅客的效用函數為

式中:θi1、θi2、θi3、θi4、θi5分別為交通運輸方式的經濟性、快速性、方便性、舒適性、安全性的權重,代表每個因素的重要性。

采用Logit函數模型設定高速鐵路與公路客運的市場分擔率[12]

(8)市場分擔演變與敏感性分析模型

為了更深入了解高速鐵路與高速公路的競爭,本文通過設定一定條件對旅客出行選擇交通運輸的方式進行意向調查SP[16],并用調查數據對效用模型進行標定。根據各影響因素的權重得出對旅客選擇交通運輸方式的關鍵影響因素,并對關鍵影響因素進行敏感性分析。另外,為了確定在不同距離的市場分擔率演變,本文加入里程變量d[17],效用模型可表達為

式中:βi0為交通運輸方式i的常數項;d為運距;vi為運輸方式i的速度。結合式(4),得出交通運輸方式的市場分擔率演變模型

2.2 計算模型參數與結果分析

(1)市場分擔率模型參數計算與結果分析。旅客對經濟性、快速性、方便性、舒適性、安全性各指標重要性的認知對他們選擇何種交通運輸方式出行十分重要。為了保證計算權重的準確性,本文使用基于專家評分的G1綜合評價方法來確定各指標的重要性。設xSR1、xSR2、xSR3、xSR4、xSR5分別為高速鐵路的經濟性、快速性、方便性、舒適性與安全性;xR1、xR2、xR3、xR4、xR5分別公路客運的經濟性、快速性、方便性、舒適性與安全性;wSR1、wSR2、wSR3、wSR4、wSR5為高速鐵路經濟性、快速性、方便性、舒適性、安全性的權重;wR1、wR2、wR3、wR4、wR5為公路客運經濟性、快速性、方便性、舒適性、安全性的權重。本文采用專家調查表法,請30位從事交通運輸研究的專家對高速鐵路與公路客運的各指標重要性進行標度判斷。在指標集xSR1、xSR2、xSR3、xSR4、xSR5,xR1、xR2、xR3、xR4、xR5中,專家分別選出最重要的一個指標,記為x*1、x**1;在去除指標記為x*1、x**1后的指標集中,專家再選出其中最重要的一個指標,并記為x*2、x**2;依次反復,專家總是在余下的指標中挑選出最重要的一個,并進行標記,最后得到高速鐵路與公路客運的5個因素之間排序關系為

式中:wSR*1、wSR*2、wSR*3、wSR*4、wSR*5分別為x*1、x*2、x*3、x*4、x*5的權重;wR*1、wR*2、wR*3、wR*4、wR*5分別為x**1、x**2、x**3、x**4、x**5的權重。

得出wSR*5和wR*5為

式中:λSRk、λRk分別為高速鐵路與公路客運相鄰指標之間的關系比,由專家評價相鄰指標之間的相對重要性程度理性判斷。λSRk、λRk取值可以參照表5。

表5 高速鐵路與公路客運的各指標重要性標度

由此獲得高速鐵路與公路客運的經濟性、快速性、方便性、舒適性、安全性權重:wSR1=0.163、wSR2=0.41、通過攜程旅行網(Ctrip網)、高德地圖,對70條高速鐵路及相應的70條公路獲取相關參數,包括票價率、出發地到目的地的時間、車次等,得到高速鐵路與公路客運的經濟性、快速性、方便性等值;同時,由公式×ei1獲得高速鐵路與公路客運的舒適性值。高速鐵路與公路客運的經濟性、快速性、方便性、舒適性、安全性、偏好性的值見表6。根據式(1),高速鐵路與公路客運效用模型為

表6 高速鐵路與公路客運的經濟性、快速性、方便性、舒適性、安全性值

式中:USR、ESR、FSR、CSR、MSR、SSR、EpreSR分別為高速鐵路的效用、經濟性、快速性、方便性、舒適性、安全性、偏好性;UR、ER、FR、CR、MR、SR、EpreR分別為公路客運的效用、經濟性、快速性、方便性、舒適性、安全性、偏好性。根據式(4),得出在旅客偏好影響下的高速鐵路與公路客運的市場分擔率分別為0.532、0.468,意味著選擇乘坐高速鐵路的人會比選擇公路客運的人多。同時,在高速鐵路本身特性中,旅客最看重的是快速性,也就是高速鐵路的速度,而在公路客運本身特性中,旅客最看重經濟性,即高速公路的票價。

(2)市場分擔演變的敏感性分析模型參數計算與結果分析。前述結果表明,速度是高速鐵路最重要的因素,對旅客選擇高速鐵路這種交通運輸方式的影響最大。本文以速度為對象建立高速鐵路與公路客運的市場分擔率演變模型,對快速性進行敏感性分析。

本文通過問卷調查方法,選擇1 000位旅客在高速鐵路時速200km、公路客運時速80km 情況下對經濟性、快速性、方便性、舒適性與安全性的重要性進行了重要性調查,重要性程度設定為1～7,其中有效的問卷929份,通過SPSS統計軟件處理后,得到模型各個因素的系數,具體可見表7。

表7 高速鐵路時速200km 與公路客運時速80km 效用模型參數

根據式(5),高速鐵路時速200km、公路客運時速80km 情況下的效用模型為

采用相同的方法,得到高速鐵路時速250、300、350km 情況下旅客對經濟性、快速性、方便性、舒適性與安全性的效用模型系數。對應的效用模型為

根據調查得出,tpSR+twSR+txSR+tySR=3.15 h、tpR+twR+txR+tyR=2.75 h。采用式(6),通過MATLAB軟件處理后,得出高速鐵路與高速公路的市場分擔率演變,見圖3。

圖3 高速鐵路與公路客市場分擔率演變

從圖3可知,在高速鐵路時速200km時,高速鐵路與公路客運的市場臨界點為200km,在時速150～250km范圍內高速鐵路與公路客運競爭博弈更為顯著。當出發地與目的地的距離小于200km時,公路客運分擔率高于高速鐵路,在100km 優勢內尤為凸顯;隨著出行距離的增加,高速鐵路的優勢逐漸提升,如在100～200km,雖然分擔率不如公路客運,卻有顯著的提高。當超過200km 這個臨界點后,乘客更傾向于選擇高速鐵路出行,超過300km 高速鐵路占有率穩定在90%以上,500km 以上占有率接近100%。

在高速鐵路時速250km時,高速鐵路與公路客運的市場臨界點為150km,100～200km范圍內高速鐵路與公路客運競爭博弈更為顯著。當出發地與目的地的距離小于150km時,公路客運分擔率高于高速鐵路,當超過150km 這個臨界點后,乘客更傾向于選擇高速鐵路出行,超過250km 高速鐵路占有率穩定在90%以上,350km 以上占有率接近100%。

在高速鐵路時速300km時,高速鐵路與公路客運的市場臨界點為100km,50～150km范圍內高速鐵路與公路客運競爭博弈更為顯著。當出發地與目的地的距離小于100km時,公路客運分擔率高于高速鐵路,當超過100km 這個臨界點后,乘客更傾向于選擇高速鐵路出行,超過150km 高速鐵路占有率穩定在90%以上,250km 以上占有率接近100%。

在高速鐵路時速350km時,高速鐵路與公路客運的市場臨界點為75km。當出發地與目的地的距離小于75km時,公路客運分擔率高于高速鐵路,當超過75km 這個臨界點后,乘客更傾向于選擇高速鐵路出行,超過125km 高速鐵路占有率穩定在90%以上,175km 以上占有率接近100%。

3 結論

從運輸競爭博弈來看,高速鐵路的市場分擔率為53.2%,高于46.8%公路客運的市場分擔率。中長途、長途路線是高速鐵路的優勢市場,而短途路線仍公路客運的優勢市場,兩者的競爭主要在中短途路線。同時也應看到,高速鐵路時速的加快對短途客運市場逐漸帶來了較大的影響。具體而言,高速鐵路時速為200、250、300、350km時,高速鐵路與公路客運競爭的市場臨界點分別為200、150、100km 與75km。在高速鐵路時速為200km、運距小于200km時,公路客運占優勢,而大于200km的運距,高速鐵路占優勢,兩者最顯著運距為150～250km。在高速鐵路時速為250km、運距小于150km時,公路客運占優勢,而大于150km的運距,高速鐵路占優勢,兩者的最顯著運距為100～200km。在高速鐵路時速為300km、運距小于100km時,公路客運占優勢,而大于100km的運距,高速鐵路占優勢,兩者的最顯著運距為75～125km。在高速鐵路時速為350km,運距小于75km時,公路客運占優勢,相反大于75km的運距,高速鐵路占優勢,兩者的最顯著運距為50～100km。同時,高速鐵路對短途公路客運市場(50～100km)的影響越來越大,而對長途距離而言,高速鐵路的優勢以及市場份額是絕對的。

研究結果表明,高速鐵路的市場定位應該是中長途運輸,而公路客運則更適合短途運輸,即高速鐵路作為運輸主動脈,公路客運作為延伸到各個角落的毛細血管,兩者相輔相成。決策者要圍繞這種定位來推動高速鐵路和公路客運良治發展,這對于中國綜合交通運輸體系發展具有重要作用。高速鐵路與公路客運競爭的同時,當然會出現創新、合作的機會,“鐵”“公”協調共生,推進整個交通運輸格局的發展才是最重要的。