亞吉鐵路列車開行方案關鍵要素對客運需求的影響研究

張曉宇

（中國土木工程集團有限公司，北京 100038）

1 引言

亞吉鐵路是連接埃塞俄比亞和吉布提兩國首都的一條跨國鐵路，亞吉鐵路的開通為兩國之間的旅客提供了極大方便。如何確定旅客列車開行方案是運營企業要考慮的問題，旅客列車開行方案是基礎性的運輸組織計劃，它是確定旅客列車運行區段、列車種類、開行對數的計劃。旅客列車開行方案在鐵路運輸組織中的位置是極為重要的，是鐵路運營和運輸組織的基礎。旅客列車開行方案的編制是以客流統計資料和運輸市場導向為根據，科學合理地確定旅客列車開行種類、數量、起訖點、經由線路、停站方案、編組內容、車底運用、列車客座能力利用、合理開車時間范圍等內容，體現了從客流到列流的組織方案[1，2]。

科學合理的旅客列車開行方案能夠綜合利用鐵路現有線路設施，降低鐵路運輸組織費用，滿足旅客的出行需求，提高鐵路企業的收益，最大化鐵路企業和旅客的利益[3，4]。這樣，在運輸市場上，可以增加客運量并可以擴大市場占有率。由此可以看出，對鐵路企業來說，如何科學合理地編制旅客列車開行方案就更加重要了。

因此，本論文借鑒國內外先進理論和方法，以亞吉鐵路為背景，深入研究亞吉鐵路客流特征、亞吉鐵路技術經濟特性以及旅客出行選擇行為，在此基礎上，分析研究亞吉鐵路開行方案關鍵要素的調整對客運需求的影響，進而制訂更加合理、科學的旅客列車開行方案。

2 基于客運需求的旅客出行方式選擇

亞吉鐵路改善了埃塞俄比亞和吉布提之間的出行條件，產生大量的轉移客流。根據旅客出行調查，旅客對出行費用比較敏感。亞吉鐵路相比于公路，可以節約出行時間，具有更好的舒適性；相比于航空，出行成本低，可以攜帶更多的行李。在埃塞俄比亞節假日期間，越來越多的旅客愿意選擇亞吉鐵路作為出行交通工具。由于亞吉鐵路實施了夕發朝至的合理運營模式，可以節省大量的出行時間，大部分旅客可以合理安排出行時間。隨著出行距離的逐漸增加，亞吉鐵路在節假日期間的客流會有大量的增加。

旅客選擇運輸方式受旅客自身的屬性和旅客出行需求的影響。旅客自身屬性的不同，他們所選擇的出行方案就會有所不同。旅客自身屬性主要包括性別、年齡、出行目的、職業分布、收入水平以及出行距離[5-7]。

本文采取SP 調查問卷的形式對埃塞俄比亞和吉布提之間的旅客選擇乘坐鐵路、公路、航空進行調查。將調查問卷進行整理后建立數據庫，并運用Execl 和SPSS 對出行特征以及運輸方式選擇的影響因素進行統計分析。

通過統計分析得知，埃塞俄比亞至吉布提的旅客，大多數旅客選擇航空出行，占比43.1%，其次為亞吉鐵路，占比38.6%。多數旅客為男性，年齡在18～40 歲，以出差為目的，占比68.3%。選擇亞吉鐵路出行的大多數旅客年收入在1 300～3 000 美元。

通過SPSS 軟件的交叉列聯表檢驗旅客各個屬性是否對運輸方式的選擇有顯著的影響，檢驗結果如表1 所示。

表1 顯著性校驗結果

從表1 可以看出，性別、年齡、職業、個人年收入、出行目的、出行距離對運輸方式的選擇均有顯著影響。

3 運輸方式分擔率計算模型

3.1 MNL 模型

多項模型（Multinomial Logit Model，MNL）是常用的非集計模型之一，表達形式如式（1）：

式中，Pi為出行者n選擇第i種運輸方式的概率；νin為出行者n選擇方案i的效用函數固定項；An為通道內可供旅客選擇的運輸方式種類的集合[8-10]。其中效用函數為式（2）：

式中，θ=（θ1，…，θl）為未知的參數向量；Xin=（Xin，…，Xink…，Xinl）是出行者n的選擇i影響因素向量，其中Xink=1 表示的是常數項，由該運輸方式的技術經濟特征確定，因此，只標定效用系數θ1，…，θl就可以預測出客運分擔率。

3.2 基于用戶效用的廣義費用函數模型

每種運輸方式的服務特性構成一位旅客的廣義出行費用，本文選擇貨幣為廣義費用的統一量綱。本文主要從快速性、方便性、經濟性、舒適性、可靠性5 方面構建選擇運輸方式i出行的廣義費用函數，如公式（3）所示。

式中，Ci為旅客選擇運輸方式i出行的廣義費用；Sij為運輸方式i為旅客提供的快速性、方便性、經濟性、舒適性、可靠性的特性變量；βi1、βi2、βi3、βi4、βi5為運輸方式i為旅客提供的快速性、方便性、經濟性、舒適性、可靠性的特性變量系數。

3.3 效用函數的確定

兩OD 對之間旅客選擇各種運輸方式出行的概率與其選擇效用成正比，而出行效用反比與出行阻抗。常用的MNL 模型中，選擇肢的效用函數一般用線性函數的形式來表示，因此，本文采用旅客選擇運輸方式i的廣義費用[11-13]的相反數來表示選擇效應，如公式（4）所示：

式中，Vin為出行者n選擇方案i的效用函數固定項；Cin為出行者n選擇運輸方式i出行的廣義費用；Sij為運輸方式i為旅客提供的快速性、方便性、經濟性、舒適性、可靠性的特性變量；βij為運輸方式i為旅客提供的快速性、方便性、經濟性、舒適性、可靠性的特性變量系數。

其中的運輸方式i為旅客提供的快速性、方便性、經濟性、舒適性、可靠性的特性變量系數通過極大似然法進行估計。

運用MNL 模型對多種運輸方式的客運分擔率進行計算，首先計算出各類旅客在某個OD 對之間選擇運輸方式i的廣義費用，然后確定該路徑的選擇效用確定項，從而獲得該種運輸方式的客運分擔率，進而通過對分擔率進行分析來研究亞吉鐵路開行方案關鍵要素對客運需求的影響。

4 開行方案關鍵要素對客運需求的影響分析

本論文研究的亞吉鐵路開行方案關鍵要素主要包括列車運行速度以及影響客運需求的關鍵要素——票價，其中每一個關鍵要素的調整都會對客運需求起到一定的影響作用。本文通過調整以上關鍵要素之后，計算亞吉鐵路客運分擔率的變化來說明亞吉鐵路客運需求的變化情況。

4.1 各種運輸方式的客運分擔率

基于設計的調查問卷，對整理得到的旅客關于埃塞俄比亞和吉布提之間的鐵路、公路、航空運輸方式的選擇數據進行分析處理，并通過Gauss 軟件對旅客選擇運輸方式的各特性變量的效用系數進行標定，結果如圖1 所示，其中X1、X2、X3、X4、X5 分別代表經濟性、舒適性、快速性、方便性、可靠性，Estimates 表示各特性變量的系數值，Est./s.e.表示T 檢驗值，其絕對值大于1.96 表示變量對觀測值的描述效果比較顯著，模型具有一定有效性。根據標定結果可知，各特性變量對應的T 檢驗值的絕對值均大于1.96，因此，模型具有有效性。

圖1 模型參數標定

結合公式（4）和標定出的參數，可以通過MNL 模型計算出旅客選擇各種運輸方式的客運分擔率，如表2 所示。

表2 各種運輸方式的客運分擔率

由此可看出，亞吉鐵路和航空的客運分擔率較高，在長距離運輸中大多數旅客更偏向選擇經濟快速的運輸方式，并且亞吉鐵路和航空的競爭比較激烈。

4.2 亞吉鐵路列車運行速度對客運需求的影響

亞吉鐵路的設計時速為120 km/h，而目前由于鐵路線路情況不良，亞吉鐵路旅客列車的平均旅行速度只有60 km/h。因此，當亞吉鐵路列車運行速度提高到120 km/h，其他條件不變時，分析各種客運分擔率的變化情況，并得出對客運需求的影響。各種運輸方式的客運分擔率的數值變化如表3 所示。

表3 各種運輸方式的客運分擔率

從表3 可以看出，亞吉鐵路列車運行速度提高到120 km/h時，其客運分擔率有顯著的增長，增加的幅度較大。當亞吉鐵路運輸配套硬件設備設施可以保證旅客運輸安全后，為了能最大限度發揮亞吉鐵路的運輸能力，可以通過提高旅客列車運行速度，以獲取更大的客運市場。

4.3 亞吉鐵路票價對客運需求的影響

在長距離出行中，鐵路與航空運輸競爭比較激烈，所以本節主要分析在其他因素不變的情況下，給出不同的亞吉和航空運價率對2 種運輸方式的客運分擔率的影響。針對目前亞吉鐵路、航空實行的平均運價率，計算得到對應的2 種運輸方式的客運分擔率，如表4 所示。

表4 目前平局票價率下的客運分擔率

從表4 可以看出，在目前亞吉鐵路和航空的平均運價率下，航空的客運分擔率較高。基于此，針對埃塞俄比亞—吉布提之間的亞吉鐵路和航空的運價率浮動范圍繪制亞吉鐵路和航空分擔率的比值變化曲面圖，如圖2 所示。

圖2 客運分擔率隨運價率的變化

從圖2 可以看出，對于不同的C1和C2，P1/P2的增長幅度具有顯著差異，曲面上出現增長幅度差異的位置投影于底面的C2=C1+0.3 的曲線上。以該條曲線為分界線，曲線的左上側對應的曲面較陡峭，即P1/P2增長幅度大，表明當C1和C2落在該區域內，亞吉鐵路對航空客運的替代性急劇上升，相應的亞吉鐵路的客運分擔率增長較快。曲線的右下側對應的曲面增長幅度平緩，即當C1和C2落在該區域內，亞吉鐵路對航空客運的替代性不是很明顯。

5 結語

亞吉鐵路開行方案是基于客運需求預測編制的，制訂開行方案時一般很少考慮開行方案本身對客運需求的影響。對于客運需求而言，研究開行方案關鍵要素的調整具有重要的現實意義。本文對亞吉鐵路旅客列車的運行速度和票價調整后，分析了埃塞俄比亞—吉布提之間的各種運輸方式的分擔。通過本文的研究結果可知，可以通過調整亞吉鐵路旅客列車的運行速度和票價，來提高亞吉鐵路在運輸市場中的競爭力，為運營企業帶來更多效益。