铁路旅客列车开行方案决策模型_周立新

　第34卷增刊　2000年

上海交通大学学报

JOU R N AL O F SHA N GHA I JIA OT ON G U NI VER SIT Y

Vol.34S up.　

2000　

文章编号:1006-2467(2000)S 1-011-04

铁路旅客列车开行方案决策模型

周立新

(上海铁道大学运输管理工程系,上海200331)

摘　要:在分析传统运输模型不足的基础上,综合考虑旅行时间、旅行费用、旅行方便与舒适多因素对市场细分的影响,以及运输能力使用与需求转移的影响,构造了一个旅客列车开行方案决策模型.其应用分两步进行:通过预测客运需求和各类客流特征(如平均收入水平),确定不同旅客列车需求量的概率分布;用NLP 模型求解各类旅客列车开行方案(列数).模型中参数定性分析表明,不同种类旅客列车间速度、票价以及旅客特征之间比值变化对铁路客运量增减及分布有着较大影响.关键词:旅客列车;客运需求;决策模型中图分类号:U 292.91 文献标识码:A

Decision Model of Railway Passenger Trains Plan

ZH OU L i -x in

Dept .of T ransportation Management Eng .,Shanghai Tiedao Univ .,Shang hai 200331,China Abstract :After analyzing the disadvantages of co nv entio nal tr ansport model,a new m ath m odel(N LP)for decision of passenger trains operating plan was put fo rw ard ,w hich includes the influence of transpo rt re-source utility and the passeng er dem and chang e affected by train travel time and cost as w ell as comfort and accessibility.T her e are two m ain steps fo r g etting the solution of the m odel.First,the probability distri-bution of differ ent level trains was calculated thr oug h the forecast of all kinds passeng er demand and their characteristics (e .g .average income per capita ).T hen ,the model was applied to decide operating plan for different trains.At last,accor ding to qualitative analysis of so me factors included in the mo del,the ratio s of travel speeds,cost betw een different trains and chang e of passenger characteristics will make effects co nsiderably on the railw ay passeng er vo lum e and its distribution .Key words :passenger tr ain ;passeng er demand ;decision mo del

收稿日期:1999-12-28

作者简介:周立新(1958～),男,副教授.

进入90年代以来,在公路和民航异军突起的竞争下,铁路已退出了客运“老大”的地位.已启动的铁路客运发展战略,以铁路旅客列车全面提速为先导,以增开“双优”列车为手段,增加铁路经营的效益,增强铁路可持续发展的实力.然而,不同阶层的旅客(如公务员、商人、公司职员、学生、工人、农民等)对交通消费有不同的理念与需求,一味地通过提高列车等级、改善旅行环境,在某个时期不一定能达到预期目的,措施不当可能会事与愿违.如在全路旅客列

车上档次的高潮中,上海铁路局蚌埠铁路分局辖内“绿皮”低等级旅客列车却常常成为“抢手产品”.其最主要的原因是该分局的旅客构成中,农民(或称民工流)约占50%.因此,建立一个考虑市场客运需求成分影响的旅客列车开行方案决策模型,对实现旅客列车开行方案决策科学化具有重要意义.

1　传统模型分析

1.1　传统模型

设某铁路客运站的客流成分按职业或阶层大致划分为m 类,计划开行的旅客列车品种有n 种.传

统的运输模型[1]

是用线性规划方法来确定各种列车开行数量.按目标函数不同,有两种模型.

(1)以最小的运营成本支出完成旅客运输任务(LP1):

min f (X )=

∑n

j =1

c

j

x j

s.t.

∑n

j =1

a

ij

x j ≥b j

x j ≥0(整数)

其中:x j 为第j 种旅客列车日开行列数(列/d);c j 为第j 种旅客列车的平均运营成本(万元/(列・次));a ij 为第j 种旅客列车上第i 类旅客人数(人/列);b i 为第i 类旅客的铁路客运发送量(人/d )(i =1,2,…,m ).

(2)铁路争取最大运输效益(LP2):

max f (X )=

∑n

j =1

( j

-c j )x j s.t.

∑n

j =1

a

ij

x j ≥b j

x j ≥0(整数)

其中: j 为第j 种旅客列车的平均客票收入(万元/(列・次)).

1.2　传统模型缺陷分析

(1)列车产品的不可完全替代性.模型LP 1、LP2都假定每一种旅客列车对旅客可实现相同的运送功能,即可以相互替代.然而客运需求市场上旅客是多样化的,缺少相对应的旅客列车品种,这类需求就存在转移的问题,不可能完全流向其他档次旅客列车.

(2)模型LP1、LP2仍属以企业内部生产管理为目标的模型.这种“以我为主”未考虑市场需求影响的经营策略,不可能是最优策略,甚至会导致部分旅客列车能力过度虚糜,而经营亏损.

(3)传统模型的约束条件中旅客在不同档次列车中的客流分布a ij 是一个重要参数.在传统模型中设定为常数项.实际上a ij 受不同列车品种间客票价格比、旅行时间比,服务的方便与舒适程度和不同种类旅客收入水平差距(反映选择出行旅客列车心理与经济承受能力)等多种因素交叉影响.它应是一个概率值.

因此,传统模型不适应新的运输市场条件下旅客列车开行方案决策的要求.

2　NLP 模型提出

2.1　模型的建立

在通有铁路的城镇(车站),开办客运业务会诱发当地的铁路旅客运输需求.这种需求能否形成客运量与旅客列车开行的数量、种类(品种)、去向和运行时刻有关.旅客选择出行交通工具无外乎从安全性、旅行费用、旅行时间和购票、乘车方便性和舒适

性方面考虑[2]

.对于一定起讫点的客运需求来说,如果将各类旅客列车视作为“出行交通工具”,不同类别的旅客对旅客列车的选择,可类比为对交通工具的选择.铁路旅客列车之间,安全性与方便性相差无几,而舒适性已由车票价格高低予以体现.因此,影响旅客选择列车的最主要因素是旅客旅行时间和票价.综合这两个因素,对于某起讫点的客运需求,可构造一个旅客列车选择的效用函数:

U ij =-t j +p j

i F

i

(1)

式中:U ij 为第i 类旅客选择第j 种旅客列车的效用

函数,其值越小,该列车被选中可能性也越小;t j 为该起讫点间第j 种旅客列车的运行时间(h ); i 为第i 类旅客的时间价值系数,取决于旅客的收入水平和对时间价值的认识;p j 为该起讫点间第j 类旅客列车的票价(元/(人・次));F i 为第i 种旅客平均小时收入率(元/(h ・人)).

由于对各种旅客列车的选择是相互独立的,按照离散运输需求的分析方法,在市场竞争的条件下,第i 种旅客选择第j 类旅客列车的概率a ij 可借用Log it 模型计算[3]:

a ij =exp U ij /∑J ∈n

ex p U ij i =1,2,…,m (2)

对于不同类别的客运需求b i (i =1,2,…,m ),由式(2)可以得到第i 类旅客在第j 类旅客列车的概率分布y ij =a ij b i .从而第j 类旅客列车的概率需求量y j =

∑m

i =1y ij (j =

1,2,…,n ).

客运需求能否转化为运量取决于旅客列车开行方案.一般而言,在额定列车载客量的条件下,列车满员率越高,旅客对能否有坐(卧)席乘车把握越小,其结果旅客对该列车的选择造成一定负面影响.对于市场潜在的客运需求,应确定一个合适的旅客列车开行方案,既能满足不同层次旅客出行的需求,又实现最大的运输效益.设完全满足y j 相对应的第j 类旅客列车需要开行数量为x 0

j (列),若客运站开行能力X N 总体上可以满足旅客出行要求,即:X N ≥

∑n

j =1x 0j ,则随旅客列车开行数量x j (x j ≤x 0

j )的减少

(列车满员率上升),对客运需求转移影响可用下式计算,即

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