李邦蘭

(河南警察學(xué)院 智能交通實驗室,河南 鄭州 450046)

鄭州大都市區(qū)是以鄭州市為核心,包括鄭州市域和開封、新鄉(xiāng)、焦作、許昌4市中心城區(qū)以及鞏義市、尉氏縣、新鄉(xiāng)縣、原陽縣、武陟縣、長葛市等城鄉(xiāng)一體化示范區(qū)的區(qū)域。該區(qū)域以河南省9.6%的面積,集聚了河南近20%的人口和超過30%的經(jīng)濟總量。近幾年河南省大力發(fā)展鄭州大都市區(qū)建設(shè),交通運輸作為基礎(chǔ)性、先導(dǎo)性、服務(wù)性的行業(yè),是建設(shè)鄭州大都市區(qū)的重要支撐和引領(lǐng)。目前,鄭州與開封、新鄉(xiāng)、焦作、許昌4市之間的運輸通道中各運輸方式協(xié)調(diào)發(fā)展的格局尚未完全形成,預(yù)測鄭州大都市區(qū)各運輸通道的客流分擔(dān)率是十分必要和迫切的。

目前國內(nèi)外關(guān)于運輸通道客流分擔(dān)率預(yù)測研究較多,主要預(yù)測方法有以交通分區(qū)為單位的回歸模型、轉(zhuǎn)移曲線模型、重力模型等集計模型和以個人出行行為為單位的Logit模型、Probit模型、MD模型等非集計模型[1],尤其是Logit模型研究較為成熟且應(yīng)用比較廣泛。劉瀾等[2]、李文霞等[3]、鞏亮等[4]分別選取不同的指標(biāo),構(gòu)建效用函數(shù),建立改進的Logit模型,預(yù)測了各運輸通道的客運分擔(dān)率。李海軍等[1]、張兵等[5]、何宇強等[6]分別構(gòu)建了Logit模型,分析了高速公路、高鐵建成運營后客運分擔(dān)率的變化及其對運輸通道內(nèi)其他客運方式的影響。郭豪飛等[7]、朱瀟瀅[8]、黃啟樂等[9]利用Logit模型分析了各運輸方式的分擔(dān)率,提出了各運輸方式的優(yōu)勢定位、競爭格局、發(fā)展方向等。鞏亮等[4]、朱鴻國等[10]、王曉[11]選取5個影響因素作為效用函數(shù)的構(gòu)成變量,對各運輸通道的客流分擔(dān)率進行了求解。

本文構(gòu)建了加法、乘法相結(jié)合的廣義費用函數(shù),利用問卷調(diào)查和層次分析法,測算了各因素對選擇出行方式的影響權(quán)重,然后利用改進的Logit模型預(yù)測了鄭州與4市之間各運輸通道的客流分擔(dān)率,對推動鄭州大都市區(qū)協(xié)調(diào)發(fā)展具有重要意義。

1 影響因素分析

鄭州大都市區(qū)的運輸方式主要包括高速公路、普通鐵路、高速鐵路、城際鐵路等。本文選擇安全性、經(jīng)濟性、舒適性、便捷性、快速性等5個指標(biāo)作為影響旅客選擇出行方式的主要因素,將其進行量化。

(1)安全性。

安全性是旅客選擇出行方式的重要影響因素。根據(jù)朱瀟瀅[8]、李文霞等[3]、韓世通[12]的研究,安全性與重傷亡人數(shù)有一定的關(guān)系,即

式中αi為第i種運輸方式的傷亡人數(shù)。

(2)經(jīng)濟性。

經(jīng)濟性是指旅客的出行費用。根據(jù)劉瀾等[2]、馮妍等[13]、彭輝等[14]的研究,本文選用票價對各種運輸方式的經(jīng)濟性進行衡量,即:普通鐵路的經(jīng)濟性采用硬座票價進行量化;高速鐵路的經(jīng)濟性采用二等座票價進行量化;城際鐵路的經(jīng)濟性采用正常票價進行量化;高速公路的經(jīng)濟性采用長途客車的出行比例與平均票價的乘積與自駕車的出行比例與平均費用的乘積之和進行量化。

(3)舒適性。

舒適性反映了旅客對不同運輸方式的滿意程度,它存在一定程度上的主觀性。運輸方式的舒適性越高,旅客出行選擇的概率越高。根據(jù)朱瀟瀅[8]、鞏亮等[4]、王曉[11]、何宇強等[6]的研究,本文的舒適性采用旅客出行費用的5%進行量化。

(4)便捷性。

便捷性反映了旅客出行過程中購票、候車、進出站順暢的程度。目前大部分旅客在出行前都選擇了網(wǎng)上購票。旅客在進出各類車站時大多可以通過刷身份證、掃臉識別等智能方式通行。根據(jù)鞏亮等[4]、馮妍等[13]、朱瀟瀅[8]的研究,便捷性可以采用候車時間和進出站時間之和進行量化。本文將發(fā)車間隔時間的1/2作為平均候車時間,鐵路列車、汽車進出站的時間分別設(shè)為0.33 h和0.15 h。

(5)快速性。

快速性反映了旅客在出行過程中的時間。本文將兩個地市之間的運輸時間作為快速性指標(biāo)。為了便于統(tǒng)計分析,消除數(shù)據(jù)之間的量綱差異,一般將出行的時間價值轉(zhuǎn)換成貨幣形式[4]。時間價值的轉(zhuǎn)換公式為

W(t)=G/(t×p)

式中:G為國民生產(chǎn)總值(GDP);t為勞動者平均勞動時間;p為人口數(shù)量。旅客在兩地之間出行的時間價值,可視為兩地時間價值的平均值,記為

W(t)=(Wi(t)+Wj(t))/2

式中Wi(t)、Wj(t)分別為i、j兩地的時間價值。

根據(jù)河南統(tǒng)計年鑒的相關(guān)數(shù)據(jù),可以計算出鄭州市與開封市、新鄉(xiāng)市、焦作市、許昌市之間的平均時間價值分別為41.22元、40.85元、47.36元、47.49元。

本文原始數(shù)據(jù)主要從12306鐵路網(wǎng)、攜程網(wǎng)等獲取。通過計算可以得到鄭州市與4市之間各運輸方式的安全性Si、經(jīng)濟性Ei、舒適性Ci、便捷性Bi、快速性Ti等(見表1)。

2 客運分擔(dān)率預(yù)測模型

2.1 建立模型

確定模型中各種運輸方式指標(biāo)及其參數(shù)取值后,本文假設(shè):(1)旅客總是希望選取效用最大的出行方式;(2)僅考慮出行方式的固有特性所產(chǎn)生的效用值;(3)某運輸方式的安全性越高、費用越少、舒適性越好、出行時間越短,則其出行效用值越大,選擇該運輸方式的概率也越大。

安全性是旅客出行選擇的首要因素,與其他因素之間是乘法關(guān)系。其他因素之間是加法關(guān)系。不同影響因素對不同運輸方式的影響不同,因此對每個影響因素都引入相應(yīng)的權(quán)重系數(shù),則某種運輸方式的廣義費用函數(shù)U為

U=V+ε

Vi=(Fmax-Fi+θ3Ci)·θ1Si

Fi=θ2Ei+θ4BiW(t)+θ5TiW(t)

式中:V、ε、F、θ分別為某種運輸方式的效用函數(shù)確定項、效用函數(shù)隨機項、出行費用、權(quán)重系數(shù);Fmax為4種運輸方式中最多的出行費用。

Logit模型是指數(shù)模型,增長速度特別快,為了使結(jié)果更合理,本文將出行效用值進行平均處理。本文構(gòu)建的Logit模型(旅客選擇第i種出行方式的概率)為

2.2 計算影響因素的權(quán)重系數(shù)

通過問卷調(diào)查,可以得到旅客選擇運輸方式時考慮影響因素的總體情況(見圖1),以及各因素對旅客選擇不同運輸方式的影響情況(見圖2)。

圖1 各因素對旅客選擇運輸方式時的總體影響情況

圖2 各因素對旅客選擇不同運輸方式時的影響情況

普通鐵路(R)、高速鐵路(G)、城際鐵路(C)、高速公路(W)的影響因素比較矩陣分別為

通過層次分析法可以得到普通鐵路運輸影響因素權(quán)重向量(即影響因素θi)

WR=[0.17 0.47 0.10 0.17 0.09]T

進行一致性檢驗,可得最大特征值λmax為5.016 1,一致性指標(biāo)C.I.為0.004 0。

當(dāng)n=4時,平均隨機一致性指標(biāo)R.I.為1.12,可得隨機一致性比率

所得結(jié)果通過了一致性檢驗,即結(jié)果可以接受。

同理,高速鐵路的權(quán)重向量為WG=[0.21 0.11 0.14 0.21 0.32]T。

城際鐵路的權(quán)重向量為WC=[0.28 0.23 0.07 0.31 0.10]T。

高速公路的權(quán)重向量為WW=[0.31 0.12 0.13 0.29 0.16]T。

3 鄭州大都市區(qū)客運分擔(dān)率預(yù)測與分析

根據(jù)本文模型進行計算,鄭開通道內(nèi)各交通方式的效用值計算結(jié)果分別為VR=10.57,VG=13.53,VC=17.19,VW=15.41。選擇概率分別為PR=0.19,PG=0.24,PC=0.30,PW=0.27。

因此,在鄭開通道內(nèi),普通鐵路、高速鐵路、城際鐵路、高速公路的客運分擔(dān)率分別為19%、24%、30%、27%。從整體看,高速鐵路、城際鐵路、高速公路3種運輸方式的客運分擔(dān)率相差不大,這是因為鄭州市與開封市城市距離較近,各種運輸方式對旅客來說都是效益較好的選擇,說明鄭州大都市區(qū)發(fā)展城際鐵路交通迅速。

對鄭新通道各交通方式的效用值進行計算,結(jié)果分別為VR=12.21,VG=15.70,VW=17.86。選擇概率分別為PR=0.27,PG=0.34,PW=0.39。

在鄭新通道內(nèi),普通鐵路、高速鐵路、高速公路的客運分擔(dān)率分別為27%、34%、39%。從整體看,高速公路運輸方式的分擔(dān)率比普通鐵路和高速鐵路分擔(dān)率相對較高,這是因為鄭州市與新鄉(xiāng)市跨黃河橋相連,公路運輸占優(yōu)勢。

對鄭許通道各交通方式的效用值進行計算,結(jié)果分別為VR=11.83,VG=37.61,VW=14.72。選擇概率分別為PR=0.18,PG=0.61,PW=0.21。

在鄭許通道內(nèi),普通鐵路、高速鐵路、高速公路的客運分擔(dān)率分別為18%、61%、21%。從整體看,高速鐵路運輸方式的分擔(dān)率比普通鐵路和高速公路分擔(dān)率相對較高,這是因為鄭州市與許昌市運輸通道是南北方向,通道內(nèi)有京廣高鐵、鄭萬高鐵、鄭和高鐵3條高鐵運輸線路,高速鐵路發(fā)展較快。

對鄭焦通道各交通方式的效用值進行計算,結(jié)果分別為VG=25.41,VC=28.06,VW=26.31。選擇概率分別為PG=0.32,PC=0.35,PW=0.33。

在鄭焦通道內(nèi),高速鐵路、城際鐵路、高速公路的客運分擔(dān)率分別為32%、35%、33%。從整體看,高速鐵路、城際鐵路、高速公路3種運輸方式的分擔(dān)率相差不大,這是因為鄭州市與焦作市運輸通道是南北方向,通道內(nèi)有鄭太高鐵、鄭焦城際鐵路。

4 結(jié)論與建議

本文選取安全性、經(jīng)濟性、舒適性、便捷性、快速性等5個主要因素,構(gòu)建了加法乘法相結(jié)合的廣義費用函數(shù),建立了Logit模型,預(yù)測了鄭州大都市區(qū)4個運輸通道的各運輸方式客運分擔(dān)率,得到以下結(jié)論和建議:

開封市、焦作市的城際鐵路分擔(dān)率占比最高,能夠分擔(dān)其他運輸方式的壓力,建議許昌市、新鄉(xiāng)市規(guī)劃建設(shè)城際鐵路,強化城際軌道交通對大都市區(qū)發(fā)展的支撐作用;許昌市高速鐵路分擔(dān)率占比最高,其他3市高速鐵路分擔(dān)率跟通道內(nèi)其他運輸方式相差不大,建議進一步加強高速鐵路的建設(shè),加密以鄭州為中心的米字形高速鐵路網(wǎng);開封市、新鄉(xiāng)市、焦作市、許昌市的高速公路分擔(dān)率相差不大,建議以路網(wǎng)加密和強化聯(lián)通為重點,繼續(xù)加快高速公路建設(shè),推動大都市區(qū)高速公路網(wǎng)絡(luò)化、一體化發(fā)展;應(yīng)根據(jù)5 市交通資源,充分發(fā)揮各市交通優(yōu)勢和特點,優(yōu)化相互間的競合關(guān)系,共同促進鄭州大都市區(qū)交通發(fā)展。