柯小梁，任 冲，简 星

（中铁二院工程集团有限责任公司 交通与城市规划设计研究院，四川 成都 610031)

高速磁浮系统有望成为下一代快速干线运输系统，其运输适应性是系统大规模应用的前提。现有研究对于高速铁路和民航系统的最优运输距离有较为系统的对比分析。600 km/h高速磁浮系统应用后，势必会蚕食高速铁路和民航的市场。由于高速磁浮的技术特性，其提供的运输服务属性及费用与现有的运输方式存在一定的差异，因而从旅客选择的角度，对高速磁浮系统优势运输距离展开研究，可为其运营线路选择与规划提供理论依据。

1 运输方式选择的影响因素分析

从交通运输系统自身的角度，各种交通运输方式有其内在的服务特征以及运输费用，在不同运输距离下呈现出不同的相对竞争优势；而从旅客的角度，不同的运输距离，所有旅客选择适合自身需求的交通运输系统结果，反映了各种运输方式在特定运输距离下的市场占有率，因而，高速磁浮系统的优势运输距离问题的研究，实质是不同运输距离下旅客选择不同运输方式的占比，及其具有相对优势的距离区间问题。

为此，需要从旅客的角度，在各种运输方式竞合条件下，基于旅客出行需求自主选择的原则，分析不同运输方式的供给差异、旅客出行需求差异及外部环境的差异[1]。运输方式选择影响因素如图1所示。

图1 运输方式选择影响因素Fig.1 Factors affecting the choice of transportation mode

1.1 供给差异因素

随着经济社会的发展，各种交通基础设施日臻完善，人们对于运输服务产品的需求，不再仅仅满足于到达目的地，对运输方式的便利性、舒适性、快捷性、安全性和服务质量等提出了更深入的要求。运输方式供应的不同因素由不同运输方式的服务属性决定，包括票价水平、便捷性、安全性、舒适度、开行间隔、方便性、准时性和服务水平等因素[2]。

（1）票价水平。票价水平指旅客为获得运输服务而支付的经济成本，与运输服务提供的便利性、舒适性和服务水平有关，主要体现在不同出行方式的票价和附加旅行费，如交通接驳费、机场建设费、税费等。

（2）快捷性。快捷性主要是指旅行过程中不同交通工具可以提供的运行速度和运行时间，主要体现在交通工具的速度和运行时间上。

（3）安全性。安全性是指运输方式对旅客(包括旅客及行李等)在出行过程中的安全防护程度，主要体现在交通工具的安全、交通工具辅助设施的安全以及旅客携带行李的安全。

（4）舒适度。舒适度是指在乘坐交通工具时，在硬件和软件共同作用下，旅客的身心舒适程度，是对所选运输方式的出行质量的综合评价。

（5）开行间隔。开行间隔指运输供应方在固定时间内向旅客提供的交通工具的出发次数和相邻交通工具出发的时差，主要体现在行程与旅客在行程中等待时间之间的间隔，能够反映不同类型的旅客对旅行时间的要求。

（6）方便性。方便性主要指交通设施及服务对于出行者的方便程度，其内容包括路网布局的合理性、路网密度的大小、换乘系数的合理性、站间距的合理性等。

（7）准时性。准时性指不同运输方式的到达或离开时间与旅行过程中的估算时间之间的差异程度，反映了不同类型的旅行者对旅行时间的敏感性，与所提供服务的可靠性密切相关，体现了不同运输方式的运营水平。准时性还受运输方式固有的特征影响。

（8）服务水平。狭义的服务水平是指运输供应者提供的运输过程中的服务，如提供的提醒、协助、餐食、引导等具体服务。广义的服务水平包含了运输供应者提供的运输产品的各个方面，如旅行速度、开行间隔、运输能力、舒适性、安全性和准时性等综合水平。

1.2 需求决定因素

旅客认知偏好和经济承受能力直接反映到对运输方式的选择上。运输方式的选择会因旅客不同特点和主观客观需求而变换。决定出行需求的因素包括出行目的、出行距离、出行时间和出行预算。

（1）出行目的是指旅客出行的原因。根据人们的出行目的，旅客出行需求一般可分为公务、商务、探亲、旅游等。不同类型的出行需求直接影响运输方式的选择。

（2）出行距离是指从出发地到目的地的距离。全程距离的长短和出行线路的布局都会影响旅客的出行选择。

（3）出行时间是指在整个旅程中所消耗的时间。减少出行时间应从影响全程时间最关键的环节入手，如减少换乘等待时间、候车时间等。路程中的纯运营时间一般由系统的设计能力决定。

（4）出行预算是旅客对出行成本的估计，包括主要运输方式的票价、交通接驳费用和其他费用等。出行预算的高低通常与旅客的经济承受能力和偏好有关，对运输方式的选择起到决定性作用。

1.3 外部环境因素

客运市场的外部环境因素是一个综合的因素，对运输方式选择的影响是宏观且无差别的，包括宏观政策影响、经济发展水平和居民消费水平等。

（1）经济发展与居民消费水平是主要的外部因素。随着人口数量的增多、经济的发展和居民生活水平的提高，在满足了基本的生存和安全需求之后，探亲、休假、旅游、访友等需求增长，与此相联系的交通消费需求也将相应在数量和质量上发生变化。收入水平的高低和经济发展的快慢直接影响旅客的出行需求，消费水平也影响了旅客在选择出行方式时的决策。

（2）宏观政策对旅客选择出行方式也存在影响。由于政府职能的转变，政府不直接干预运输市场，而是实施间接的宏观管理与调控，因而对客流短期的影响不大，但对远期客流的结构形成有很大影响。

1.4 影响因素选定

结合供给性差异，可将影响客运需求的因素简化为时间成本、经济成本、方便性、舒适性、准时性和安全性6个指标[3-4]。将这些指标折合为费用成本分析如下。

（1）时间成本。旅客出行的时间成本应包含与运输方式有关的总时间成本，主要包括在途运输时间、出行起讫点与交通站点的接驳换乘时间以及在相应站点的等候时间。旅客出行总的时间成本可以表示为[5-6]

式中：T为旅客出行总的时间成本，元；L为旅客出行起讫点间的运输距离，km；V为旅客所选择运输方式的平均旅速，km/h；t1为旅客出行起讫点至交通站点的接驳或换乘时间，h；t2为旅客在对应站点的等待时间，h；U为旅客的时间价值，元/h。

（2）经济成本。经济成本采用交通方式运费、两端接驳或换乘费用及误点导致的旅客损失费用之和来表示，如公式 ⑵ 所示[5]。

式中：K为旅客出行经济成本，元；P1为旅客所选择运输方式的运价率，元/(人·km)；P2为旅客出行起讫点至交通站点的接驳或换乘费用，元；P3为旅客所选择的运输方式误点导致的旅客直接或间接损失，元。

（3）方便性费用。方便性是指旅客出行的便利程度，可以用3个指标来衡量，包括旅客出行时所采用的各种交通工具间的换乘次数、所选择运输方式的班次频率、需要的预留时间(包含安检、购票及候乘时间等)。将上述指标量化后用符号Con可表示为[5-6]

式中：Con为某种交通方式的方便性费用，元；N为旅客出行时所采用的各种交通工具间的换乘时间，h；I为所选择运输方式的班次频率，这里用班次间隔时间表示，h；D为需要的预留时间，h。

（4）舒适性费用。旅客出行的舒适性用运输方式的空间大小、稳定性等指标衡量，可以表示为[7]

式中：S为旅客出行的舒适性费用，元；s1为旅客所选择交通工具内所拥有个人空间所付出的费用，元；s2为所选择交通工具的稳定程度所付出的费用，元。

（5）准时性费用。准时性可以用出发准时性、到达准时性及延误程度等参数来衡量，可以表示为

式中：Z为准时性费用，元；ti延误为交通方式的平均延误时间，h。

（6）安全性费用。安全性通常采用单位旅客周转量的伤亡人数来描述，它与其他广义费用反相关，表示为

式中：Q为安全性费用，元；Ni为单位旅客周转量某种交通方式的伤亡人数，人；V为造成人身损害后，对单位旅客赔偿金额，元/人。

2 不同运输方式下优势距离竞争模型构建

从旅客角度出发，基于自由竞争、自主选择的原则，对高速磁浮、高速铁路和民航3种主要运输方式的优势运距分析，本质上是对各运输方式在不同距离下客流分担率的研究。3种运输方式，由于速度、服务频率和服务水平的差异，在时间成本、经济成本、方便性、准时性、舒适性和安全性6个指标方面呈现不同特征，旅客通常优先选择综合效用最高的运输方式。从本质上研究的是在出行目的既定条件下的旅客出行总效用极大化问题[8]，则基于旅客主观的运输方式选择问题转变为多因素制约条件的综合效用极大化问题。

（1）假定旅客出行的起讫点具备选择高速铁路、高速磁浮和民航3种运输方式的条件，且其出行必须选择上述3种运输方式之一。通过分析可知，影响旅客出行方式选择的因素有经济性、安全性、舒适性等共k个指标，则高速铁路、高速磁浮和民航3种运输方式影响因素对应效用值的集合Yi表示为

式中：yij表示第i种运输方式的第j种影响因素的效用值。

由于运输方式选择的各影响因素相对独立，因而可以采用加法规则将各影响指标效用值和权重组合起来，则一定运输距离下高速铁路、高速磁浮和民航的综合效用值Ui表示为

式中：θk表示运输方式的第k种影响因素对效用值Ui的权重；εi表示旅客对第i种运输方式的个性化爱好的经济学反映，元。

（2）为计算综合效用值Ui，应对影响因素的权重θk进行合理取值，通过相关统计结果和研究资料对各指标的权重进行合理化取值，以防止取值误差。

（3）得到综合效用值Ui后，分别计算高速铁路、高速磁浮和民航3种运输方式在不同运输距离(Li)下的综合效用值，同时根据Logit模型可计算出3种运输方式的客流分担情况，用表示为

（4）用ρLi表示在一定运输距离下不同运输方式间的相对竞争程度，即

3 案例分析

3.1 基本参数取值

（1）时间成本。时间成本参数取值如表1所示，其中高速磁浮参照其他2种运输方式进行合理取值。

表1 时间成本参数取值 hTab.1 Values of time cost parameters

（2）经济成本。经济成本参数取值如表2所示，其中高速磁浮参照高速铁路与民航2种运输方式进行合理取值。

表2 经济成本参数取值Tab.2 Values of economic cost parameters

（3）方便性。方便性成本参数取值如表3所示，其中高速磁浮参考高速铁路取值。

表3 方便性成本参数取值 hTab.3 Values of convenience cost parameters

（4）舒适性。高速铁路按二等座空间取值，民航按经济舱座位空间取值，高速磁浮根据现有上海磁浮确定，舒适性成本参数取值如表4所示。

表4 舒适性成本参数取值Tab.4 Values of comfort cost parameters

（5）准时性。依据现状资料分析，高速铁路的正点率高于民航，国内铁路准点率为85.1%，民航准点率为56.0%[6]。高速磁浮采用全封闭系统，受天气或其他运输方式影响小，准点率可取90%。

（6）安全性。依据目前民航和高速铁路的调查，高速铁路的安全性指标为0.018人/亿人公里，民航为0.41人/亿人公里，高速磁浮由于其系统的高冗余性，可取0.01人/亿人公里。

3.2 模型计算

根据上述竞争模型，不同距离下高速磁浮与高速铁路、民航的市场分担率计算流程如下。

步骤1：初始化运输距离L0，确定不同影响因素对效用值的权重系数。

步骤2：计算该运输距离下各影响因素指标值，根据公式(8)和公式(9)计算高速铁路、高速磁浮、民航的综合效用值和客流分担率。

步骤3：根据公式(10)和公式(11)计算一定运输距离下高速磁浮与高速铁路、民航的相对竞争度。

步骤4：调整运输距离L，重复步骤2和3。

步骤5：得出不同运输距离下各运输方式的市场分担率曲线。

根据上述计算过程，不同运输距离下3种运输方式市场分担率计算流程图如图2所示。

图2 不同运输距离下3种运输方式市场分担率计算流程图Fig.2 The calculation flow chart of the market share rate of threetran sportation modes under different transportation distances

3.3 计算结果

借助仿真软件可得到不同运输距离下，高速磁浮与高速铁路、民航三者的市场分担率。不同运距下高速磁浮与高速铁路、民航市场分担情况如图3所示。

由图3可知，当运输距离小于600 km时，高速磁浮的市场份额低于高速铁路，而民航的市场分担率接近于0；当运输距离在600 ～ 2 000 km时，高速磁浮的市场份额高于高速铁路和民航；当运输距离大于2 000 km时，高速磁浮的市场份额逐渐低于民航，高速铁路的市场分担率接近于0。

图3 不同运距下高速磁浮与高速铁路、民航市场分担情况Fig.3 Market share of high-speed maglev system, high-speed railways, and civil aviation under different transportation distances

当运输距离小于400 km时，高速铁路具有绝对的竞争优势，随着运输距离的增加，高速磁浮的竞争优势逐渐凸显；当运输距离在1 000 ～1 500 km时，高速磁浮相对高速铁路和民航均具有绝对的竞争优势；当运输距离大于2 500 km时，民航具有绝对的优势，高速磁浮的竞争优势随运距的增加逐渐衰减。

4 结束语

通过高速磁浮与高速铁路和民航不同运距市场竞争力比较，基于旅客选择的角度，分析得到影响旅客出行不同运输方式选择的6个指标，建立不同运距下高速磁浮与高速铁路、航空的竞争模型，模拟得出高速磁浮的优势运距为1 000 ～ 1 500 km，高速磁浮与高速铁路的竞争运距为400 ～ 1 000 km，高速磁浮与民航的竞争运距为1 500 ～ 2 500 km。高速磁浮丰富了高速客运系统结构，应注重发挥其中长距离运输优势，以进一步推动我国现代化综合交通体系建设、实现我国轨道交通技术持续领跑。