京滬400 km/h 高速鐵路列車競(jìng)爭(zhēng)力影響探析

鮑晶晶，李 博，楊 曉，諸葛恒英

（中國(guó)鐵道科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司 運(yùn)輸及經(jīng)濟(jì)研究所，北京 100081)

新時(shí)代人民對(duì)于“美好生活”的需要已從單一趨向多元，基于廣大人民需求的變更性、多樣性、廣泛性和層次性，在消費(fèi)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型升級(jí)、生活方式轉(zhuǎn)變及城市化進(jìn)程加劇等多種因素的影響下，客運(yùn)需求對(duì)于鐵路不僅是總量的快速增長(zhǎng)，而且結(jié)構(gòu)也將發(fā)生變化，鐵路客運(yùn)需求將呈現(xiàn)多樣化、差異化和個(gè)性化。不同地區(qū)、不同收入水平、不同出行目的的旅客運(yùn)輸需要鐵路深化客運(yùn)產(chǎn)品創(chuàng)新布局，優(yōu)化升級(jí)以高速鐵路列車客運(yùn)品牌為引領(lǐng)的客運(yùn)產(chǎn)品體系。

1 高速鐵路列車市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力影響分析

2004 年《中長(zhǎng)期鐵路網(wǎng)規(guī)劃》頒布實(shí)施，我國(guó)的高速鐵路快速發(fā)展。2008 年京津城際鐵路(北京南—濱海)正式開通運(yùn)營(yíng)，2011 年京滬高速鐵路(北京南—上海虹橋)全線正式通車，2012 年京廣高速鐵路(北京西—廣州南)京鄭段開通，標(biāo)志著京廣高速鐵路全線開通運(yùn)營(yíng)。截至今日，2004 版規(guī)劃的“四縱四橫”高速鐵路已經(jīng)全部貫通，2016 年版的“八縱八橫”高速鐵路網(wǎng)正抓緊推進(jìn)，彰顯高速鐵路的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模效應(yīng)，高速鐵路市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力逐步增強(qiáng)。

1.1 客運(yùn)量市場(chǎng)分析

（1）客運(yùn)量變化趨勢(shì)。根據(jù)國(guó)家數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，2007—2012 年全社會(huì)旅客出行總量呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，從2013 年開始呈下降趨勢(shì)。公路運(yùn)量與全社會(huì)運(yùn)量變化趨勢(shì)基本相同，鐵路與其他運(yùn)輸方式的運(yùn)輸量則呈持續(xù)增長(zhǎng)趨勢(shì)。從旅客運(yùn)輸市場(chǎng)份額的角度來看，公路運(yùn)量逐年下降，但依然占據(jù)80%以上；鐵路運(yùn)量逐年增長(zhǎng)，雖沒有超過20%，但呈上升趨勢(shì)。各交通方式旅客運(yùn)輸量變化如圖1 所示。旅客周轉(zhuǎn)量從2009 年開始，整體呈上升趨勢(shì)，公路周轉(zhuǎn)量變化趨勢(shì)與全社會(huì)周轉(zhuǎn)量變化趨勢(shì)相同；鐵路旅客周轉(zhuǎn)量則呈持續(xù)增長(zhǎng)的趨勢(shì)，增長(zhǎng)速度較快，2013 年以前鐵路份額低于公路份額，2014 年后鐵路周轉(zhuǎn)量市場(chǎng)份額高于公路運(yùn)輸市場(chǎng)份額。各交通方式旅客周轉(zhuǎn)量變化如圖2 所示

圖1 各交通方式旅客運(yùn)輸量變化Fig.1 Change of passenger traffic volume of various transportation modes

圖2 各交通方式旅客周轉(zhuǎn)量變化Fig.2 Change of passenger turnover of various transportation modes

（2）京滬350 km/h 高速鐵路列車客流增長(zhǎng)。為滿足旅客出行對(duì)速度和時(shí)間的要求，2017 年京滬高速鐵路在北京南—上海虹橋(或上海)開行7 對(duì)350 km/h 復(fù)興號(hào)高速鐵路列車；在此基礎(chǔ)上，2018年增開北京南至上海虹橋(或上海)、合肥南、杭州東，8 對(duì)復(fù)興號(hào)高速鐵路列車。復(fù)興號(hào)高速鐵路列車運(yùn)營(yíng)后，北京南—上海虹橋最短運(yùn)行時(shí)間(僅停南京南)由原來的4 h 48 min 縮短至4 h 18 min，節(jié)省30 min。由于縮短旅行時(shí)間，復(fù)興號(hào)高速鐵路列車受到旅客歡迎，列車客座率普遍較高。北京南—上海虹橋下行方向列車開行比較表如表1 所示。通過表1 可以看出，復(fù)興號(hào)比和諧號(hào)累計(jì)旅客日均發(fā)送量增加979 人、周轉(zhuǎn)量日均增加165 萬人公里。同下行方向規(guī)律相同，上行方向復(fù)興號(hào)高速鐵路列車比和諧號(hào)高速鐵路列車，在日均客座率、發(fā)送量、周轉(zhuǎn)量分別提升3.42%，8.35%，13.98%，旅客發(fā)送量日均累計(jì)增加675 人、周轉(zhuǎn)量日均累計(jì)增加110 萬人公里。由此可見，速度對(duì)運(yùn)量有提升作用。

表1 北京南—上海虹橋下行方向列車開行比較表Tab.1 Comparison of downward trains of Beijing South-Shanghai Hongqiao

1.2 競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)分析

（1）提升與民航競(jìng)爭(zhēng)力。民航客運(yùn)和高速鐵路客運(yùn)均是以速度快為主要競(jìng)爭(zhēng)力的運(yùn)輸方式。隨著高速鐵路發(fā)展的日益壯大，對(duì)民航運(yùn)輸業(yè)形成較大的沖擊，部分民航客運(yùn)航線已經(jīng)虧損甚至停飛。以濟(jì)寧曲阜機(jī)場(chǎng)為例，2011 年京滬高速鐵路開通后，對(duì)上海方向的客流影響較大，飛往上海的航班由原來的每周7 班，縮減為4 班，現(xiàn)在只有2 班。京滬高速鐵路開通前，濟(jì)南遙墻國(guó)際機(jī)場(chǎng)客貨運(yùn)量連續(xù)幾年保持兩位數(shù)增長(zhǎng)，2012 年全年民航運(yùn)輸起降7.39 萬架次，同比下降0.79%[1]。京滬高速鐵路開通對(duì)上?！獫?jì)南航段影響如圖3 所示。

圖3 京滬高速鐵路開通對(duì)上?！獫?jì)南航段影響Fig.3 Impact of Beijing-Shanghai high-speed railway on air traffic of Shanghai-Jinan section

（2）速度與運(yùn)距關(guān)系。在長(zhǎng)途客運(yùn)市場(chǎng)中，與高速鐵路列車存在競(jìng)爭(zhēng)的主要運(yùn)輸方式是民航。結(jié)合2 種運(yùn)輸方式現(xiàn)有服務(wù)屬性數(shù)據(jù)和客運(yùn)市場(chǎng)調(diào)查數(shù)據(jù)，運(yùn)用運(yùn)輸方式客流分擔(dān)模型，擬合基于不同運(yùn)距、不同運(yùn)營(yíng)速度的高速鐵路與民航客運(yùn)分擔(dān)率變化曲線圖，不同速度等級(jí)下高速鐵路民航優(yōu)勢(shì)運(yùn)距變化如圖4 所示。

圖4 不同速度等級(jí)下高速鐵路民航優(yōu)勢(shì)運(yùn)距變化Fig.4 Change of civil aviation advantageous haul distance of high-speed railway under different speed levels

由圖4 分析可知，在300 km/h 運(yùn)營(yíng)速度下，運(yùn)距在1 000 km 以內(nèi)，高速鐵路在客運(yùn)市場(chǎng)占有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，隨著運(yùn)距增大，高速鐵路市場(chǎng)份額隨之降低，而民航市場(chǎng)份額則隨之增加，運(yùn)距1 200 km是高速鐵路與民航客運(yùn)市場(chǎng)分擔(dān)率的交集點(diǎn)。如果高速鐵路運(yùn)行速度提升至400 km/h，其優(yōu)勢(shì)運(yùn)距將進(jìn)一步的擴(kuò)大，分擔(dān)率交集點(diǎn)延長(zhǎng)至1 400 km，運(yùn)距在1 250 km 以內(nèi)，高速鐵路均占有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。

2 京滬400 km/h 高速鐵路列車客運(yùn)量預(yù)測(cè)

2.1 客流需求預(yù)測(cè)方法

（1）條件假設(shè)。預(yù)測(cè)年度為2022 年，客流預(yù)測(cè)以設(shè)計(jì)速度為350 km/h 的線路上運(yùn)行的400 km/h高速列車作為前提假設(shè)。由于既有鐵路普速列車與高速鐵路列車分工不同，高速鐵路列車客運(yùn)量并不受既有鐵路普速列車的影響，因此目標(biāo)通道內(nèi)的運(yùn)輸方式劃分為高速鐵路和民航。按照列車提速條件說明，開行400 km/h 的高速鐵路列車除縮短運(yùn)行時(shí)間、價(jià)格略有提升外，安全性、舒適性等其他服務(wù)屬性保持不變。

（2）預(yù)測(cè)步驟。預(yù)測(cè)主要以鐵路客票中心統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和民航統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，結(jié)合通道各運(yùn)輸方式服務(wù)屬性和市場(chǎng)調(diào)查數(shù)據(jù)，運(yùn)用以Logit 模型為中心的預(yù)測(cè)方法，對(duì)所選取的OD 客流量進(jìn)行測(cè)算。具體測(cè)算思路是：以目前運(yùn)輸方式的服務(wù)屬性為基礎(chǔ)，測(cè)算民航、高速鐵路和公路運(yùn)輸方式的綜合效用值(快速性、經(jīng)濟(jì)性、舒適性、便捷性、安全性)；利用Logit 模型計(jì)算各交通方式分擔(dān)率，預(yù)測(cè)出各OD 對(duì)的客流量。

2.2 客流需求預(yù)測(cè)模型

Logit 模型是通過建立運(yùn)輸方式的效用值函數(shù)來實(shí)現(xiàn)交通方式分擔(dān)率的預(yù)測(cè)[2-4]，運(yùn)輸方式的效用值是由該運(yùn)輸方式的技術(shù)經(jīng)濟(jì)特性所決定。運(yùn)輸方式效用值的影響因素有很多，Logit 模型選取其中主要的影響因素來構(gòu)造模型。Logit 模型的效用函數(shù)隨機(jī)項(xiàng)服從極值分布，其函數(shù)表達(dá)形式為

式中：Pin為旅客選擇第i種交通方式的概率，即各種交通方式的分擔(dān)率；n為旅客類別；Uin為旅客選擇第i種交通方式的效用函數(shù)。

效用函數(shù)是旅客在選擇出行方式時(shí)，結(jié)合自身特征與各交通方式特性，對(duì)影響因素綜合評(píng)價(jià)的結(jié)果，用來權(quán)衡旅客選定某種運(yùn)輸所得到的滿意程度，采用的效用函數(shù)關(guān)系為

式中：Uin為第i種運(yùn)輸方式對(duì)于第n類旅客的效用值；ω1，ω2，ω3，ω4，ω5為經(jīng)濟(jì)性、快速性、舒適性、安全性、方便性的權(quán)重系數(shù)，取值分別為0.22，0.31，0.13，0.15，0.19[5-7]；Ei，Ti，Ci，Si，Ri為第i種運(yùn)輸方式綜合效用的經(jīng)濟(jì)性、快速性、舒適性、安全性、方便性特征值。

2.3 客流需求預(yù)測(cè)結(jié)果

（1）京滬高速鐵路主要節(jié)點(diǎn)時(shí)間優(yōu)化分析。根據(jù)“復(fù)興號(hào)”高速鐵路列車牽引制動(dòng)數(shù)據(jù)，對(duì)京滬高速鐵路進(jìn)行仿真。在北京南—上海虹橋全程直通的場(chǎng)景下，采用400 km/h 高速鐵路列車仿真數(shù)據(jù)，列車全程運(yùn)行時(shí)分為3 h 38 min 26 s，節(jié)省20 min 11 s。為可以與現(xiàn)行已開行列車形成時(shí)間比較，按照現(xiàn)行G17 次運(yùn)行時(shí)間對(duì)列車牽引數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，得到各節(jié)點(diǎn)間最快列車開行方案下的時(shí)間優(yōu)化。京滬高速鐵路主要節(jié)點(diǎn)開行400 km/h 高速鐵路列車時(shí)間優(yōu)化比較表如表2 所示。

表2 京滬高速鐵路主要節(jié)點(diǎn)開行400 km/h 高速鐵路列車時(shí)間優(yōu)化比較表Tab.2 Comparison of time optimization for operation of 400 km/h high-speed train at main nodes of Beijing-Shanghai high-speed railway

（2）400 km/h 高速鐵路列車票價(jià)分析。以京滬高速鐵路為研究對(duì)象，利用Logit 模型，研究400 km/h 高速鐵路列車的優(yōu)勢(shì)運(yùn)價(jià)。京滬高速鐵路運(yùn)距為1 318 km，分析票價(jià)率在0.42 ～ 0.75 元/km范圍內(nèi)(參考既有高速鐵路票價(jià)率和民航票價(jià))，400 km/h 高速鐵路列車票價(jià)競(jìng)爭(zhēng)力分析如圖5 所示。結(jié)果顯示，隨著400 km/h 高速鐵路列車票價(jià)率的升高，與民航的競(jìng)爭(zhēng)力度逐漸減小；當(dāng)票價(jià)率為0.502 5 元/km 時(shí)，京滬高速鐵路開行400 km/h高速鐵路列車與民航市場(chǎng)分擔(dān)率均為50%。由此可見，如果京滬高速鐵路開行400 km/h 高速鐵路列車，票價(jià)低于662.3 元時(shí)，比民航運(yùn)輸方式更有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

目前京滬高速鐵路沿線地區(qū)旅客平均時(shí)間價(jià)值為102 元/h，該地區(qū)旅客愿意為每節(jié)省1 min 的旅行時(shí)間支付1.7 元的費(fèi)用[2]。京滬高速鐵路全線提速至400 km/h，壓縮運(yùn)行時(shí)間30 min 左右，旅客能夠接受的票價(jià)為604 元(既有二等座票價(jià)為553 元)。綜合競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)和旅客時(shí)間價(jià)值分析，京滬高速鐵路400 km/h 列車二等座票價(jià)取662.3 元與604 元的均值，即633.15 元，較為合適。

（3）各種交通方式分擔(dān)率。以北京方向客流特征為研究對(duì)象(為方便計(jì)算，假定各類型旅客客流特征相同)[8]，票價(jià)以12306 鐵路客戶服務(wù)中心公布票價(jià)為準(zhǔn)，其他交通方式以攜程旅行網(wǎng)官網(wǎng)公布票價(jià)為準(zhǔn)，室內(nèi)交通費(fèi)用以北京市出租車費(fèi)用為準(zhǔn)，室內(nèi)交通時(shí)間為六環(huán)內(nèi)到達(dá)車站和機(jī)場(chǎng)的平均時(shí)間，運(yùn)行距離以北京—上海高速鐵路距離為基準(zhǔn)，根據(jù)公式 ⑴和⑵ 計(jì)算北京—上海區(qū)間旅客經(jīng)濟(jì)性、快速性和舒適性特征值，方便性和安全性特征值參考以往研究數(shù)據(jù)[9]。北京—上海經(jīng)濟(jì)性、快速性和舒適性特征值取值如表3 所示。進(jìn)而利用Logit 模型分別計(jì)算提速后高速鐵路、民航、公路3 種運(yùn)輸方式的分擔(dān)率，計(jì)算結(jié)果顯示，鐵路分擔(dān)率為50.43%，民航分擔(dān)率為44.28%，公路分擔(dān)率為5.29%。

（4）京滬京滬高速鐵路客流預(yù)測(cè)結(jié)果。分別計(jì)算2022 年京滬高速鐵路沒有提速的趨勢(shì)運(yùn)量和提速至400 km/h 后的預(yù)測(cè)運(yùn)量。比較分析提速后京滬高速鐵路主要OD 區(qū)間客流的增長(zhǎng)幅度，可以得出京滬高速鐵路提速至400 km/h 可以有效促進(jìn)客流的增長(zhǎng)。2022 年京滬高速鐵路主要OD 區(qū)間開行400 km/h 高速鐵路列車客流日均增長(zhǎng)數(shù)據(jù)表如表4所示。

表3 北京—上海經(jīng)濟(jì)性、快速性和舒適性特征值取值Tab.3 Economic, speed, and comfort features calculation value of Beijing-Shanghai

3 研究結(jié)論

（1）通過市場(chǎng)分擔(dān)率模型計(jì)算，400 km/h 高速鐵路列車與民航的分擔(dān)率轉(zhuǎn)換點(diǎn)在1 400 km，運(yùn)距在1 250 km 以內(nèi)時(shí)高速鐵路占有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。結(jié)合350 km/h 高速鐵路網(wǎng)情況及區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展，京滬高速鐵路通道范圍內(nèi)開行400 km/h 高速鐵路列車效果較好，有利于提升高速鐵路旅客市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力。

（2）通過旅客對(duì)旅行時(shí)間的敏感度分析，以京滬高速鐵路為例進(jìn)行OD 客流預(yù)測(cè)。2022 年，在沒有開行400 km/h 高速鐵路列車情況下，主要OD日均運(yùn)量為61 003 人次；在開行400 km/h 高速鐵路列車情況下，民航轉(zhuǎn)移和誘增旅客日均增加13 888 人次、增長(zhǎng)率為23%，京滬高速鐵路旅客周轉(zhuǎn)量增加1 704 萬人公里。

（3）提高400 km/h 高速鐵路列車票價(jià)會(huì)對(duì)高速鐵路的競(jìng)爭(zhēng)力產(chǎn)生影響，應(yīng)結(jié)合高速鐵路競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)、沿線經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平，以及旅客消費(fèi)支付水平，制定合理的高速鐵路票價(jià)。

表4 2022 年京滬高速鐵路主要OD 區(qū)間開行400 km/h 高速鐵路列車客流日均增長(zhǎng)數(shù)據(jù)表Tab.4 Daily average growth data of passenger flow of 400 km/h EMU in Beijing-Shanghai corridor in 2022