錢 堃，唐繼孟，張素燕，彭宏勤，朱宇婷

（北京交通大學 城市交通復雜系統(tǒng)理論與技術教育部重點實驗室，北京100044）

城市軌道交通在機場樞紐集疏運體系中的競爭力分析

錢 堃，唐繼孟，張素燕，彭宏勤＊，朱宇婷

（北京交通大學 城市交通復雜系統(tǒng)理論與技術教育部重點實驗室，北京100044）

對比分析國內外機場集疏運體系的交通方式結構可以發(fā)現(xiàn)，我國機場集疏運體系中城市軌道交通所承擔的運輸份額遠低于其他國家.本文分析了影響機場集疏運體系中各交通方式競爭力的主要因素，構建了城市軌道交通競爭力的多元Logit模型.以首都機場為研究案例，驗證了本文模型的正確性與有效性.最后提出了提高機場城市軌道交通系統(tǒng)競爭力的措施，通過靈敏度分析得出了各項措施對城市軌道交通系統(tǒng)市場份額的影響.

城市交通；機場集疏運系統(tǒng)；城市軌道交通；競爭力分析；多元Logit模型

1 引言

近年來，隨著航空運輸需求的快速增長，機場的旅客吞吐量不斷增加.國際民用航空組織（ICAO）發(fā)布的數據表明，2013年全球約有31億人次旅客使用航空運輸方式來滿足其出行需求.我國的航空運輸需求也在急劇增長，2006年至2012年期間，我國的機場旅客吞吐量年平均增長率為13.4%.面對如此大的航空客運量，如何有效快速地聚集和疏散機場旅客是一個熱點研究問題.

國外對機場集疏運系統(tǒng)的研究較早.Ellis等人最先將ML（Multinomial Logit）模型應用于機場交通方式選擇分析，模型考慮了商務出行和非商務出行、機場到達和出發(fā)交通方式，分析了時間和成本這兩個變量的影響，并提出了一些改善機場集疏運效率的方法[1].Gosling以1980年舊金山航空乘客的調查數據為基礎建立了多模式的ML模型，分本地居民和非本地居民進行參數標定，模型考慮了出行時間、等待時間、進近時間（從家出發(fā)到達某種方式站點的時間）、出行費用和家庭收入[2]. Harvey建立了一個舊金山海灣地區(qū)的機場樞紐集疏運交通方式選擇的組合模型，模型考慮的變量較多，發(fā)現(xiàn)時間和成本對機場集疏運交通方式選擇影響較大，對于不同人群，二者重要度不同[3]. Lythgoe和Wardman指出機場軌道交通對軌道運營者和機場運營者都很重要，分析了成本和服務質量對出行方式選擇的影響[4].Tam和Lam利用航空旅客調查數據分析了香港國際機場的機場集疏運交通方式選擇模式，研究表明，由于小汽車擁有率較低，以及機場集疏運出行距離較短，航空旅客出行大多選擇公交和軌道交通[5].Yoshihisa對成田機場軌道快線進行了顧客滿意度和意愿調查，通過調查數據標定了模型，并分析了軌道快線的作用[6].

吳曉等分析了國內外大型機場地面交通銜接的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，闡述機場樞紐地面交通集疏運機理，探討了機場銜接優(yōu)化的影響因素與組織方法[7].陳欣闡述和比較了民航機場地面集疏運體系中軌道交通方式的分類和優(yōu)勢，并分析了民航機場地面集疏運體系的發(fā)展趨勢[8].袁建針對上海浦東機場航空旅客，進行了機場集疏運交通方式選擇行為研究，將旅客分為12類，分別建立ML模型，對影響機場交通方式選擇的進近時間、換乘時間、在車時間、總費用等因素進行了分析和探討，并對機場軌道交通改善方案進行了評價[9].熊思敏通過不同機場各交通方式分擔率的對比，以及與火車站客流集散交通方式分擔率的對比，分析乘客出行方式的選擇特征，為機場集疏運設施的建設提供依據[10].

上述研究主要考慮費用和時間（如進近時間、等待時間、在車時間等）這兩個因素對機場各交通方式分擔率的影響，但對換乘便捷性的考慮不夠充分.本文考慮到不同出行距離下旅客在選擇交通方式時對出行費用、在車時間和換乘時間的偏好程度有所變化，構建包含換乘時間在內的廣義費用函數和ML模型，針對商務出行和非商務出行分別對模型參數進行標定.最后分析了提高軌道交通競爭力的措施及其效果.

2 機場集疏運交通方式構成

通過對國內外大型機場的調查研究，可以將機場的陸側集疏交通方式分為四類，分別是軌道交通、機場巴士、出租車和私家車.本節(jié)分析上述四種交通方式的特點，并對比分析國內外典型城市機場集疏運體系的交通方式結構.

2.1 機場集疏運方式特性分析

私家車是銜接機場的主要陸側交通方式之一.這種出行方式快速、便捷、舒適，是其他交通方式難以企及的，但是容易受到道路系統(tǒng)順暢程度的影響，出行時間難以控制.出租車與私家車的特性大體上是相似的，不同之處在于出租車的費用略有不同.機場巴士作為公共交通方式之一，能提供較高的服務質量，出行費用也低，但存在線路固定且較少、發(fā)車頻率小和容易受道路交通狀況影響等缺點.軌道交通有獨立的路權，是唯一不受道路交通狀況影響的交通方式，具有運量大、污染小、費用較低、可靠性高等特點，是機場集疏運體系中未來重點發(fā)展的交通方式.表1從經濟性、快速性、換乘便捷性三個方面對比分析了不同交通方式的特性.

表1 機場集疏運系統(tǒng)中不同交通方式的特性Table1 Features of different transportation modes in airport access systems

2.2 國內外不同城市機場集疏運系統(tǒng)的結構分析

國內外典型城市機場集疏運系統(tǒng)的交通方式結構如表2所示.美國人均道路面積較大，其道路暢通情況遠好于我國，同時人們出行的主要交通方式是小汽車，因此其私家車出行比重較高.而在絕大多數的歐洲和亞洲大城市機場集疏運體系中，軌道交通所承擔的份額在銜接機場的四種交通方式中均為最高或接近最高.比如，成田機場和首爾機場的公共交通分擔率高達81%和65%，其中軌道交通分擔率分別為39%和30%.而我國大城市機場的公共交通分擔率處于較低水平，特別是首都機場軌道交通分擔率低于10%，其主要原因是銜接機場的軌道交通線路單一，且收費較高（25元），而成田機場有3條軌道線銜接機場，香港機場和虹橋機場均有2條軌道線銜接，且虹橋機場的軌道交通費用不超過8元.

表2 國內外機場集疏運系統(tǒng)的交通方式結構表Table2 The transportation mode structure of airport access systems in China and other countries

據國際航空運輸協(xié)會發(fā)布的報告，航空客運量仍將快速增長.另一方面，我國機場陸側交通存在機場高速擁堵、可靠性低、環(huán)境污染嚴重等問題，在機場集疏運系統(tǒng)中大力發(fā)展軌道交通這種運量大、污染小、可靠性高、安全性高的交通方式無疑是最佳的選擇.針對我國大城市機場軌道交通分擔率并不高的現(xiàn)狀，本文將建立軌道交通競爭力模型，并據此分析提高軌道交通競爭力的可行措施.

3 機場集疏運系統(tǒng)中軌道交通的競爭力模型

3.1 影響競爭力的因素分析

影響機場旅客選擇地面交通方式的因素，主要有兩方面：一方面是旅客自身的特征，如年齡（老年人傾向于選擇較為經濟的方式）、性別（女性在夜間偏向于較安全的交通方式）、職業(yè)（職業(yè)在一定程度上反映了收入和航空出行頻率）、收入（收入高的旅客，對費用敏感低）、汽車擁有情況等等；另一方面是交通方式的特性，本文研究的對象是交通方式的競爭力，只考慮各種交通方式的特性，而將個人特性作為模型分類的依據.下面對影響方式選擇的經濟性、快速性、換乘便捷性進行量化分析：

（1）經濟性.

用各種方式到達機場的費用Ci(i=1,2,3,4)（1是軌道交通、2是機場巴士、3是出租車、4是私家車）（單位：元）作為衡量經濟性的指標.對于機場巴士而言，一般都是定點發(fā)車，但是機場巴士站點較少，一般需要借助其他方式才能到達巴士站點，所以機場巴士的費用包括利用其他交通方式到達巴士站點的費用；軌道交通有一票制和按里程計價兩種；出租車的費用一般與出行距離有關；利用私家車出行的旅客接送情況占絕大部分，所以利用私家車到機場的費用應包括往返費用.

（2）快速性.

（3）換乘便捷性.

3.2 競爭力模型的構建

Logit模型中效用函數的變量與效用函數固定項的關系有很多種，本文采用最常用的形式，即假定兩者呈線性關系，即

式中 α,β,γ——分別為各變量的系數；

θi——第i種交通方式的固定項.機場集疏運系統(tǒng)中不同方式的分擔率是相應交通方式的競爭力的體現(xiàn)，所以以此構建表征機場集疏運體系中各方式競爭力的ML模型[11]：

4 模型參數標定與分析

考慮到距機場不同距離的乘客對各因素的偏好程度不同，以及商務出行的旅客和非商務出行的旅客對各因素的偏好程度也是不一樣的，很難通過表2所示的總體統(tǒng)計數據進行模型參數標定.為此，本文通過SP(Stated Preference)調查獲取乘客在不同情境下對各種交通方式的感知，即按距機場距離近、中、遠三個層次分別調查商務出行旅客和非商務出行旅客對機場集疏運系統(tǒng)中四種交通方式的選擇狀況.根據三元橋、天安門和八角橋（距機場距離分別為19 km、31 km和50 km）去往首都機場各方式的各屬性真實值，設定了調查方案，進行SP調查，總共發(fā)放了143份問卷，收回的有效問卷為120份.

4.1 模型的標定

以SP調查數據為基礎，采用最大似然估計對6類模型的各變量參數進行標定，這6種模型分別是：模型1：距機場近的商務出行（以三元橋為代表）；模型2：距機場較遠的商務出行（以天安門為代表）；模型3：距機場遠的商務出行（以八角橋為代表）；模型4：距機場近的非商務出行（以三元橋為代表）；模型5：距機場較遠的非商務出行（以天安門為代表）；模型6：距機場遠的非商務出行（以八角橋為代表）.參數標定的結果如表3所示.

考慮到不同類型旅客對費用的敏感程度不一樣，即各類旅客的時間價值不一樣.出行時間價值通常定義為節(jié)省單位時間Δt旅客愿意花費的成本Δc，表達式為[9]

式中 VOT——旅客出行時間價值（元/小時）；

cT——時間的標定系數；cC——費用的標定系數.

根據標定的6個模型，可以分別計算各類旅客的各類時間價值，如表4所示.2009年宗芳等人[12]計算得出佛山市南海區(qū)有車乘客平時工作出行的時間價值大約在24.9-28.7元/小時之間，與本文非商務出行時的在車時間價值基本相同.商務出行的旅客在車時間價值大約是45元/小時，比非商務出行的在車時間價值高出將近一倍（大約為25元/小時），說明商務出行時人們更在意時間而非費用，而非商務出行時人們更看重費用.無論是商務出行還是非商務出行，廣義換乘時間價值大約是在車時間價值的兩倍，說明去往機場的過程中，某些交通方式雖然在車時間較短，但是如果換乘時間較長的話，旅客選擇此方式的概率較低.

表3 各類模型的參數標定結果Table3 The parameters of different models

表4 各類時間價值（元/小時）Table4 Time value of different models(RMB/h)

4.2 模型的應用與分析

利用上面標定的6個模型分別對三元橋、天安門和八角橋去往機場的各交通方式分擔率進行預測，結果如表5所示.對比表5和表2可以發(fā)現(xiàn)，預測結果基本上符合實際統(tǒng)計數據.從表5中我們可以發(fā)現(xiàn)：

①無論是商務出行還是非商務出行，隨著出行距離的增加，軌道交通分擔率逐漸上升（商務出行：10.12%-14.46%-17.97%，非商務出行：23.78%-26.7%-30.38%）；而出租車的分擔率逐漸減?。ㄉ虅粘鲂校?8.22%-43.90%-40.56%，非商務出行：30.81%-28.09%-23.13%）.其主要原因是出行距離越長，道路交通出行費用增加且可靠性比軌道交通更差.

②不同地點商務出行時出租車的分擔率都比非商務出行時高，而軌道交通分擔率都比非商務出行時低.說明商務出行時人們更傾向于選擇出租車去往機場，而非商務出行時，人們則傾向于出行費用較低的公共交通（軌道交通和機場巴士）.

表5 不同交通方式的分擔率Table5 The market share of different transportation modes

4.3 提高軌道交通競爭力措施及其效果分析

根據前文分析，經濟性、快速性和換乘便捷性是影響軌道交通競爭力的主要因素.快速性取決于交通方式的內在特點，難以進行調整.因此，本文主要分析票價調整和改善換乘對軌道交通競爭力的影響.

（1）降低票價.

無論是與上海虹橋機場（票價不超過8元）相比，還是與北京的城市軌道交通（2元，不含機場線）相比，首都機場快軌（25元）的價格都偏高，可以通過降低票價來提高軌道交通的競爭力.以天安門到首都機場的出行為例，圖1給出了軌道交通分擔率隨票價變化的情況.可以發(fā)現(xiàn)，對于商務出行來說，降低票價對軌道交通分擔率的影響并不明顯，而對于非商務出行來說，降低票價可顯著提高軌道交通競爭力，基本上每降低10%的票價，軌道交通分擔率上升2%.

（2）改善換乘.

本文定義的廣義換乘時間包括進近時間、等待時間、到達機場后去往候機樓的時間和地鐵線路間的換乘時間，所以改善換乘的具體措施有很多，如增加地鐵站點密度以減少進近時間、提高發(fā)車頻率以減少等待時間、將軌道交通延伸到航站樓內部等.圖2給出了軌道交通分擔率隨換乘時間的變化情況.可以發(fā)現(xiàn)，無論是商務出行還是非商務出行，軌道交通分擔率隨換乘時間的減少變化明顯.起始階段，軌道交通分擔率變化較平緩，當換乘時間進一步減少時，軌道交通分擔率成指數趨勢上升.換言之，小范圍減少換乘時間對軌道交通競爭力的提升不是很明顯，但是隨著換乘便捷性的進一步改善，軌道交通競爭力提升效果愈發(fā)明顯.

圖1 軌道交通分擔率隨票價的變化Fig.1 The influences of ticket price on rail transit share rate

圖2 軌道交通分擔率隨換乘時間的變化Fig.2 The influences of transfer time on rail transit share rate

5 研究結論

本文指出，出行費用、在車時間和換乘時間是影響機場集疏運體系中各交通方式競爭力的主要因素，并構造了相應的廣義費用函數和競爭力模型.考慮到不同出行距離下旅客對不同因素的偏好程度有所變化，以首都機場為例按出行距離近、中、遠三個層次分別調查了商務出行和非商務出行旅客對機場集疏運系統(tǒng)中軌道交通、機場巴士、出租車和私家車的選擇狀況.根據調查結果標定了模型的相關參數.分析標定后的模型可以發(fā)現(xiàn)：商務出行的旅客時間價值比非商務出行要高出一倍左右；廣義換乘時間的價值比在車時間的價值要大；商務出行時旅客對出行的便捷性考慮得更多，非商務出行時大部分旅客傾向于選擇出行費用較低的公共交通方式.針對首都機場軌道交通分擔率低的現(xiàn)狀，本文提出了兩條提高軌道交通競爭力的措施，并根據競爭力模型分析了降低票價和改善換乘便捷性對提高軌道交通競爭力的效果.考慮到旅客對服務質量的要求越來越高，未來將進一步研究舒適性和可靠性對機場軌道交通競爭力的影響.

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Competitiveness Analysis of Urban Rail Transit in Airport Access System

QIAN Kun,TANG Ji-meng,ZHANG Su-yan,PENG Hong-qin,ZHU Yu-ting
(MOE Key Laboratory for Urban Transportation Complex Systems Theory and Technology,Beijing Jiaotong University,Beijing 100044,China)

Comparing with other countries around the world,China’s urban rail transit shares relative low transportation composition in the airport access system.This paper analyzes the main factors impact on the competitiveness of each transportation mode in airport access systems.A Multinomial Logit model is proposed to attain the market share of each transportation mode in airport access systems..The cases studies are carried out in Beijing capital airport,which test the correctness and validity of the proposed model.Several strategies are also present to increase the market share of urban rail transit in access system of Beijing capital airport and their effects are analyzed through sensitivity analysis of the proposed model.

urban traffic;airport access system;urban rail transit;competitiveness analysis;multinomial logit model

1009-6744（2014）03-0168-06

U491

A

2014-01-12

2014-03-23錄用日期：2014-04-25

國家基礎研究計劃項目（2012CB725406）；國家自然科學基金項目(71131001,71390332).

錢堃(1986-)，女，山東人，博士生.*通訊作者：hqpeng@bjtu.edu.cn