（交通运输规划与管理专业论文）城市轨道交通价格决策理论与方法研究.pdf

摘要 随着社会经济的发展，城市化进程的进一步加快，城市交通的供需矛盾进一步突出， 城市交通问题已经成为制约社会发展的主要障碍之一。在借鉴国内外大中城市交通发展 的经验和教训，运用可持续发展的观点认识城市交通的特性，剖析城市交通发展中遇到 的问题，使得我国一些大中城市纷纷选择以城市轨道交通为骨干发展城市交通。这符合 城市交通可持续发展的需求，有利于我国城市交通走向健康、可持续发展的道路。 建设城市轨道交通需要面对庞大的资金压力及激烈的客运竞争，同时还要兼顾城市 的发展水平及居民出行的可承受能力，以及城市交通的可持续发展战略。轨道交通票价 的制定是否合理已成为城市轨道交通发展的关键所在。因此，从我国的实际国情入手， 积极研究探索城市轨道交通票价的制定，对我国城市轨道交通健康良性发展具有重要的 现实意义。 本文从城市轨道交通的定义、分类及特点入手，进而分析了城市轨道交通的影响因 素，其中着重具体分析运输成本、运输需求、居民出行支付能力、政府管制以及竞争等 主要因素。同时通过对城市轨道交通需求的理论和影响因素的分析，以及城市轨道交通 价格对需求的调节分析。并通过相关模型对城市轨道交通的客流需求进行预测。在此基 础上，论文深入研究城市轨道交通的定价原则、不同发展时期的定价目标和策略。同时 分析了几种常用的定价模式。在充分肯定现有票价制定方法的前提下，论文运用多目标 规划的原理和方法，建立城市轨道交通定价模型。并运用计算机对定价模型进行运算， 结合西安地铁对模型进行实证研究，从而预测未来年度合理的票价水平。 关键词：城市轨道交通、价格决策、影响因素、可持续发展 a b s t r a c t w i t ht h ed e v e l o p m e n to fs o c i e t ya n de c o n o m y , t h ep a c eo fu r b a n i z a t i o na c c e l e r a t e s ， w h i c hl e a d st ot h ec o n t r a d i c t i o nb e t w e e ns u p p l ya n dd e m a n do fu r b a nt r a n s p o r t a t i o nm u c h w o r s e ，u r b a nt r a f f i cp r o b l e m sh a sb e c o m eo n eo ft h eo b s t a c l e sf o rf u r t h e rd e v e l o p m e n to f s o c i e t y u s et h eu r b a nt r a f f i c d e v e l o p m e n to fe x p e r i e n c e a n dl e s s o n si n l a r g ea n d m e d i u m s i z e dc i t i e sa th o m ea n da b r o a da sas o u r c eo fr e f e r e n c e ，f r o mt h ev i e w p o i n to f s u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n t ，a n a l y z et h ec h a r a c t e r i s t i c so fu r b a nt r a f f i c ，d o m e s t i cl a r g ea n d m e d i u m s i z e dc i t i e sh a v eb e e nc h o o s i n gu r b a nr a i lt r a n s i ta sm a i n s t a yo fu r b a nt r a n s p o r t a t i o n d e v e l o p m e n t t h i sc o n f o r m st ot h es u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n td e m a n do fu r b a nt r a f f i c ，h e l p f u l f o rd o m e s t i cu r b a nt r a f f i cd e v e l o p sh e a l t h i l ya n ds u s t a i n a b l y i nu r b a nr a i lt r a n s i tc o n s t r u c t i o n ，t h e r ea r eh u g ef u n d sp r e s s u r ea n di n t e n s ec o m p e t i t i v e o ft h ep a s s e n g e r , t h eu r b a nd e v e l o p m e n tl e v e la n dc i t i z e n sp a y i n gc a p a c i t yn e e d st ob a l a n c e ， a n dt h es t r a t e g yo fs u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n to fu r b a nt r a f f i c w h e t h e rt h er a i lf a r ei s r e a s o n a b l eh a sb e c o m et h ek e yt ot h ed e v e l o p m e n to fu r b a nr a i lt r a n s i t t h e r e f o r e ，s t a r t i n g f r o mt h ea c t u a ls i t u a t i o no fc h i n a , r e s e a r c ho nu r b a nr a i lt r a n s i tf a r ei ss i g n i f i c a n tf o rt h e h e a l t h yd e v e l o p m e n to f r a i lt r a n s i t s t a r t i n gf r o mt h ed e f i n i t i o no fu r b a nr a i lt r a n s i t , t h ec l a s s i f i c a t i o na n df e a t u r e s ，t h ei n f l u e n c e f a c t o r so fu r b a nr a i lt r a n s i ta r ea n a l y z e d ，e m p h a t i c a l l ya n a l y z e dt r a n s p o r t a t i o nc o s t , t r a n s p o r t d e m a n d ，r e s i d e n t s t r a v e lp a y i n gc a p a c i t y , g o v e m m e n tr e g u l a t i o na n dc o m p e t i t i o n , e t c a n d t h r o u g ht h ea n a l y s i so ft h ed e m a n dt h e o r ya n dt h ei n f l u e n c ef a c t o r so f u r b a nr a i lt r a n s i t ，a n d t h ea n a l y s i so fh o wt h ef a r ea d j u s t st h ed e m a n d a n df o r e c a s tt h ed e m a n do fu r b a nr a i lt r a n s i t t h r o u g ht h er e l a t e dm o d e l b a s e do nt h e s ea n a l y s i s ，t h et h e s i sr e s e a r c h e so np r i c i n gp r i n c i p l e s o fu r b a nr a i lt r a n s i t , t h ep r i c i n gs t r a t e g ya n dt a r g e to fd i f f e r e n td e v e l o p m e n ts t a g e so fu r b a n r a i lt r a n s i t a l s os e v e r a lc o m m o np r i c i n gm o d e la r ea n a l y z e d f u l l ya c k n o w l e d g et h ec u r r e n t p r i c ef o r m u l a t i o nm e t h o d ，t h et h e s i su s em u l t i - o b j e c t i v ep r o g r a m m i n gp r i n c i p l ea n dm e t h o d t oe s t a b l i s ht h ep r i c i n gm o d e lo fu r b a nr a i lt r a n s i t u s ec o m p u t e rt or u nt h ep r i c i n gm o d e l ， c o m b i n a t i o n 、 ，i mx i a ns u b w a ym o d e lf o re m p i r i c a lr e s e a r c h , t h u st op r e d i c tr e a s o n a b l ef a r e l e v e l i nf u t u r ey e a s k e yw o r d s ：u r b a nt r a i lt r a n s i t , p r i c ed e c i s i o n s ，i n f l u e n c ef a c t o r , s u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n t 长安大学硕士学位论文 1 1 研究背景 第一章绪论帚一早绍y 匕 随着社会经济的快速发展，城市化的进程加快，自1 9 9 8 年以来我国城市化的水平 都保持着较高的增长。据国家统计局发布的报告显示我国城市的数量已从新中国成立前 的1 3 2 个增加到2 0 0 8 年的6 6 5 个，城市化水平由7 3 提高到4 5 6 8 预计到2 0 1 1 年我 国的城市化水平将达到4 8 。但同时随着出现的城市交通拥堵的现象和空气污染问题也 日益严重，给人民的生活和城市的发展带来许多负面的影响。一方面我国的经济正在高 速发展，人民生活水平的不断提高，人们对出行的质量要求也不断提升，而当前的城市 交通设施和交通需求存在一定的差距，城市交通无法满足人们出行的要求；另一方面我 国城市既要承受着城市化的压力，还要受到生态环境保护和土地资源短缺的制约。尽管 各城市和政府部门都在大力新建或者改进城市交通的基础设施，虽然短时间内一定程度 上改善了交通的紧张情况，但是城市的交通建设用地毕竟相对有限，甚至有些城市本就 不足，所以不可能无限制增加交通基础设施。而且按照著名的当斯定律：一但政府对城 市交通不进行有效管制和控制，新的交通量必然会将随着新建的道路交通设施的出现而 出现，所以交通需求总是趋向于超过交通供给。该定律说明当一个城市经济发展、城市 居民的生活水平、人均收入水平到一定程度时必然会出现城市交通需求和城市交通基础 设施供给之间的竞赛，也就是说，如果政府不进行必要的管制，那么不管投入多少人力、 财力，城市交通基础设施的建设总也不能满足城市交通需求。因此，对居民出行的交通 需求进行管理，能够减轻道路交通堵塞状况。而且我国许多城市人口密度较高，客流量 集中。许多研究表明，优先发展城市公共交通是解决大城市交通问题的有效出路。 借鉴国外大中城市交通发展的经验和教训，在我国大部分城市发展城市轨道交通， 以城市轨道交通作为城市公共交通体系中的骨架。这有利于引导我国大中城市的城市交 通走向健康、可持续发展的道路，这同时也符合我国城市交通可持续发展的战略需求。 在这样得背景下，我国城市轨道交通经过多年的建设和发展，全国已开通运营城市 轨道交通的城市有上海、北京、广州、天津、武汉、长春、深圳、大连、南京、重庆等 1 0 个城市。2 0 0 6 年以来国家相继批准哈尔滨、沈阳、杭州、成都、西安、苏州等城市 快速轨道交通近期建设规划，尚有青岛、厦门、宁波、东莞、佛山、郑州、石家庄、兰 州、长沙等城市正在建设、筹建或规划中。2 0 0 7 年末全国城市拥有轨道交通运营车辆 第一章绪论 达3 4 8 0 辆，运营线路长度7 7 5 公里，客运总量2 2 0 5 8 2 万人次。我国城市轨道交通己进 入快速发展时期。 城市轨道交通是城市投资最大的基础设施，轨道交通项目是一项系统工程，建设周 期长、投资规模巨大、运营费用昂贵的特点。表1 - 1 列出了我国部分城市轨道交通的资 金需求情况。 表1 - 1 我国部分城市轨道交通资金需求 城市预计总投资里程( h n ) 名称( 亿元) 总规划需建设 已建成线路数( 条) 北京 1 7 0 07 0 05 0 02 0 01 9 上海1 5 0 07 8 03 8 04 0 01 8 广州 1 5 0 07 1 74 6 22 5 51 4 南京1 0 0 02 0 02 7 82 26 西安 1 0 0 02 5 22 5 26 从表中我们可以看到，轨道交通建设所需资金庞大，在轨道交通系统的建设决策时 不仅应从其社会效益的发挥的角度考虑，而且也应从持续发展的角度对其经济效益给予 足够的重视。在社会总资源一定的情况下，而且是国民经济处于高速发展时期，社会方 方面面都需要进行大量投资的情况下，必然需要注意城市的经济承受能力。如果过于超 前地进行轨道交通建设可能会导致交通设施不能充分利用，资源的浪费：而且会对国民 经济的其他部门产生“挤出 效应。同时仅仅依靠政府投资进行轨道交通建设还远远不 能满足目前的需求，应当把市场化的方式引入到城市轨道交通建设中来，吸纳满足条件 的社会资金投入到城市公共交通体系中，与政府共同完成建设目标。 轨道交通的票价是引导轨道交通需求和发挥其社会效益的重要经济杠杆，同时也是 吸引多元化社会投资与改善轨道交通的收益等多个方面经济手段。长时间以来，轨道交 通的票价都忽视投资者的利益偏向于社会效益。这不利于城市轨道交通的可持续发展。 所以有必要对城市轨道交通的定价与决策问题进行研究。马尔科姆沃纳主编的工商 管理大百科全书对定价问题就指出，价格的确定和发挥作用的环境是极其复杂的，定 价是市场营销决策中最难的领域之一。尤其是在涉及企业、乘客和政府的城市轨道交通 定价与策略就更是如此n ，。 在此背景下及如何在保障社会整体利益的前期下，根据城市轨道交通的特点、服务 特点，采用科学合理的方法，制定可以提高轨道交通企业的经营效益，减轻政府财政负 担，同时兼顾消费者利益的合理的票价。本文是对我国城市轨道交通票价定价和方法分 2 长安大学硕士学位论文 析的几个问题进行研究。 1 2 研究的目的和意义 1 2 1 研究的目的 城市轨道交通票价的决策与制定对城市轨道的运营效益和城市轨道交通的可持续 发展都有着举足轻重的作用。根据资料显示，对于这一方面虽然已经展开一定的理论探 索和具体研究，但总体分析还是理论研究偏多，能应用到实践的则相对较少，而具有较 强可操作性的和对实际工作具有的指导意义研究更加缺乏。票价貌似是城市轨道交通体 系中一个简单的经济问题，但是因为城市轨道交通的投入资金庞大，所以它还关系到企 业的经营效益，政府的财政负担，乘客的承受能力，城市轨道交通的可持续发展等相关 问题，甚至会关系到城市能否实现合理有序的可持续发展的问题。由此作者以浅薄的知 识对城市轨道交通的票价决策与制定的相关问题进行研究。希望能建立一个相对合理得 轨道交通票价体系，为轨道交通的发展能进一份自己的微薄之力。 1 2 2 研究的意义 票务收入是城市轨道交通企业利益的主要收入之一，同时票务收入等于客流量与票 ：i 价这两方面的因素的乘积。如下公式所示： 票务收入= 客流量票价( 1 1 ) 从公式( 1 1 ) 中我们可以看出当客流量一定时，票务收入直接由票价的高低决定。票” 价高则票务收入就高，反之则低。但是当票价过高时，乘客就会产生抱怨抵制等各种负 面情绪，如若超出乘客的心理承受能力，乘客就会转而拥向其他的交通方式。这样不但 造成了轨道交通的资源浪费，还会增加城市道路交通的压力。另一方面，如果票价过低 则会造成轨道交通的运营困难，收支不平衡，投资者得不到相应的收益。这就会使得城 市轨道交通的运营陷入困境，这不利于城市轨道交通的稳定以及可持续发展，同时不利 于城市轨道交通运营和投资的市场化发展。从以上分析可以看出，城市轨道交通的价格 决策直接关系到城市轨道交通稳定、健康、有序的可持续发展。长时间以来，由于城市 轨道交通的准公共物品特性，其价格通常由政府制定或受到政府限价，我国城市轨道交 通一直实行的是福利性低价，而亏损部分都有政府进行补贴。以北京为例，北京地铁已 发展3 0 多年，可每年亏损至少3 亿元，保守估计每年每公里至少亏损2 5 0 万元。这就 给政府财政带来了相当大的压力。由于公共交通的公益性，使得公共交通的价格体系一 第一章绪论 直比较呆板，就算有所调整也明显没有科学依据。轨道交通也是公共交通的一部分，但 很显然他和一般的公共交通存在着很大的差异，我们不能套用公共交通的价目来制定轨 道交通的票价。目前尽管城市轨道交通的票价经过了几次的调价，但总体来说还是执行 相对较低的票价政策。目前我国城市轨道交通正在高速发展，因此积极研究城市轨道 交通的价格体系和价格决策的理论与方法，具有非常现实的意义。 1 3 国内外研究现状综述 1 3 1 国外研究概况 1 3 1 1 国外部分城市和地区现行票价政策1 2 j 自1 8 6 3 年伦敦开通世界上第一条地铁以来，至今，世界城市轨道交通的发展已有 1 4 7 年的历史，和我国相比已经有相当长的发展历史。因此我们可以通过对国外典型大 城市的轨道交通票价体系进行分析，研究国外典型大城市不同时期内的不同票价策略与 政策，总结国外城市轨道交通发展过程中的经验和教训，从而合理制定出一个相对合理 的我国城市轨道交通票价。 1 巴黎地铁票价的政策和策略 巴黎地铁的建设资金一般是企业自筹2 0 、当地政府出资4 0 、国家出资4 0 ，而 巴黎地铁的管理和运营则交与法国国家铁路局( s n c f ) 和巴黎公交总公司( r a t p ) 负责。 巴黎政府全面控制地铁的票价，同时对经营成本与票价之间的差额实行政策性补贴。其 中政策性补贴达到运营成本的6 0 ，而其票务收入一般仅占4 0 左右。在票价的制定上 面，巴黎整个地区被划分了8 个同心环，乘客支付票价的高低取决于乘客穿越同心环的 环数的多少，而不是其旅行的长度。同时巴黎所有的公交系统都采取相同的票价政策和 策略，而且采用了适用所有公交的季节性通用卡桔黄卡。从而提高了整个公交系统 的使用效率，并减少了换乘给乘客带来的经济损失。可以看出，巴黎政府通过控制票价 来确保社会效益的发挥，而地铁的建设和运营成本基本上都是由公共财政承担。同时政 府也承担了相应的责任，即补贴票务收入与经营成本之间的差额。 2 伦敦地铁票价的政策和策略 伦敦地铁的票价政策是采用交通旅行卡( ( t r a v e lc a r d s ) 和分区收费制度。采取这 种政策和策略可以促进人们对出行的交通方式进行自由选择，以及改善市区交通拥挤。 同时伦敦市内被分成了六个收费区，若地铁车站所在的收费区不同则票价也不同：而且 地铁为了吸引乘客，将交通旅行卡又分为家庭卡、日卡、7 日卡和周末卡，再按未成年 4 长安大学硕士学位论文 孩子( 5 - 1 5 岁) 与成人分类制定不同的收费标准( 如表1 - 2 ) 。据统计，采用这样的政策 进行收费，可以减少乘客1 3 交通费用，同时还能有效地提高了伦敦公共交通网络的服 务效率。 表1 - 2 伦敦地铁收费标准( 英镑) 家庭卡日卡7 日卡 周末卡 卜2 区非高峰高峰 成人1 9 3 04 1 05 3 06 1 0 1 9 3 0 儿童7 9 02 0 02 6 03 o o 7 9 0 卜6 区 成人3 6 9 05 0 0l o 5 07 5 03 6 9 0 儿童1 5 7 02 0 05 2 03 o o 1 5 7 0 3 东京地铁票价的政策和策略 东京地铁早期是由政府投资，但新线建设资金大部分则是由企业自行筹措的。因为 伴随地铁网络的形成，地铁经营开始走向民营化。而企业自行筹措资金的渠道主要包括 政府无息贷款、政府长期贷款、政府补助金和民间资金。虽然东京地铁的价格决策受到 日本政府的严格控制，所有得线路都必须采取相同的标准。但是在制定票价的过程中同 时还要考虑向用户提供优质服务以及企业高效经营所必需的总成本。一般在实际中执行 过程中的票价是低于总成本的，其票价的收入大约占地铁总成本成本的8 5 。同时日本 政府也会对地铁企业实行政策性补贴。补贴金额约是总成本与实际票价的差额。但值得 注意的是，企业利润也被视为总成本的一个必要组成部分。企业的利润主要是根据企业 资本回报率来确定。此外，日本政府还规定在不亏损的情况下公交企业不允许涨价，即 使因亏损而需要调价，其调价幅度也是以社会物价增长指数为标准，而不是因企业赤字 而定。正常情况下公交企业是四年调价一次，且调价的幅度不得超过2 0 。另外公交企 业的调价不但要经当局认可，而且最后还要由运输大臣批准方能实施。从这我们可以看 出东京和巴黎政府都对地铁票价实行严格得控制，来确保轨道交通社会效益得发挥。同 时政府也都进行了一定程度得补贴。但是，东京与巴黎政府在对地铁企业的政策上也有 不同，日本政府在制定地铁票价的过程不仅考虑企业的经营成本同时还考虑了企业的利 润。 综上所述，我们可以看出目前各国城市轨道交通票价政策基本上都是在保障社会效 益的最大前提下兼顾企业的经济效益，同时通过政府财政及政策的支持，实现的票价一 般都不高于城市轨道交通的总成本。而且通过对国外典型城市的轨道交通票价政策的研 究我们发现：城市轨道交通票价存在着客观的数值并且这个数值有规律可循，成本定价 的方法是票价制定的最基本的方法之一。城市轨道交通价格决策也可以根据其来制定， 5 第一章绪论 但是，成本定价的方法考虑的因素都仅考虑成本这一种因素，而城市轨道交通价格决策 时社会公益性项目，其价格制定不仅需要考虑成本因素还需要站在全社会的高度考虑整 个社会的综合效益。因此，城市轨道交通价格决策必须考虑社会效益、成本、居民承受 能力和政府管制等多方面的因素，再尽量结合相关的市场的规律，提出相关解决的方案 和政策。 1 3 2 国外的理论研究情况 t a b u c h i 1 m ( 1 9 9 3 ) 是研究在以地铁为代表的公共交通方式和小汽车为代表的私人 交通方式的竞争系统中，在公共交通中存在规模经济现象的基础上，地铁的价格决策对 乘客选择交通方式的影响。但是，t a b u c h i 的研究忽视了出行者本身的属性差异、不同 交通方式中的箱内拥挤以及两种交通方式之间的行驶差异。我国学者黄海军等在上述三 个方面对t a b u c h i 的研究进行了拓展4 5 1 。 m a r v i nk r a u s 和y u i c h i r oy o s h i d a 阳3 ( 2 0 0 2 ) 提出了城市轨道交通优化服务的票价 的相关模型。该模型与限制公路通行能力的模型相似，都将用户在车站的候车时间作为 瓶颈处的排队时间，仅在轨道交通运输能力的间歇性存在着不同。结果表明乘客的增加 导致平均用户成本也相应增加，总载客量和服务频率之间的关系不符合通常所说的平方 根原则。 p e t e rn e l s o n 口3 ( 2 0 0 7 ) 是为了解决如何运用有限的运输资金，利用调整后的效用理 论与区域运输模式来推算减少拥堵给小汽车使用者带来的好处以及地方公交系统给公 交使用者带来的好处。研究结果表明：轨道交通和公共交通的联合效益远高于当地总的 交通补贴，轨道交通减少拥堵带来的效益超过对其的补贴。 1 3 2 国内研究概况 1 3 2 1 国内现行票价方案 6 长安人学硕上学位论文 表i - 3 我国部分城市轨道交通票价一览表 城市费率票价票制 最低费率6 一1 6 公里0 1l 号线6 公里起价2 元，6 - 1 6 公里 上海 元人公里，1 6 公里以加l 元，最高为6 元，2 号线观光分区段计程票制 上，0 1 6 元人公里票为5 元，3 号线分区段计价，起 价2 元，全程5 元。 广州最低费率0 2 7 元人公2 元起价，每3 站位一段，每进入分里程、分区段 里下一段加收1 元，全程票价6 元。 计程票制 按北京平均乘距2 0 公l 号线和环线普票3 元，八通线票 北京里计，最低费率为o 1 5价2 元，换乘1 号线4 元，1 3 号单一票制 元人公里 线普票3 元，换乘票5 元。 2 元起价，相邻两站为一区间，起分区段计程票制 南京始7 个区间为一段，以后每4 个区 间为一段，每进入下一区间增加1 元，全程收费4 元。 2 元起价，相邻两站为一区间，4分区段计程票制 深圳个区间为一段，每进入下一段加收 1 元，全程5 元。 从表中我们可以看出，国内现行的城市轨道交通的票价都是比较低的，部分长途线 路中甚至低于公交票价。这与轨道交通前期采用低价策略吸引与培植客流的策略有着直 接关系，同时目前以上海、北京和广州为代表的轨道交通城市轨道交通客流量都已超过 了i 0 0 万人次天。这也为今后提高票价从而增加票务收入奠定了良好的基础。我们可 以在制定其他城市轨道交通票价过程中直接参考和借鉴这种做法。 1 3 2 2 国内理论研究情况 近年来，国内在城市轨道交通价格决策理论与方法的研究方面取得了一些成果，主 要有如下所示： 、王殿海陋3 分别在典型公交线路财务分析与交通调查的的基础上，建立运量与成本关 系模型以及票价与交通需求的关系模型。综合考虑公交的社会效益和企业经济效益，确 定票价的制定范围，并提出盈亏平衡、最大社会效益、最大利润三种不同的定价方案。 全允桓阳3 ( 2 0 0 1 ) 通过建立乘客的时间价值模型来确定最优票价水平，不过他仅以票 务收入为最大目标。 黄海军n 们( 2 0 0 2 ) 从交通方式选择行为入手，研究了弹性需求以及运输价格形成机 制，比较了三种不同的定价方案，并利用一个例证说明了这一问题。 王勇1 ( 2 0 0 3 ) 通过分析目前我国铁路客运业务的排斥性和竞争性，指出了价格听证 中存在的弊端，合理的票价体系需要客运市场化来完成。 7 第一章绪论 闰小勇n 2 3 等( ( 2 0 0 3 ) 提出一种计算城市轨道交通最优票价的方法，通过对多种交通 法师竞争条件下的客流量、票务收入以及票价的分析，从而建立建立概率选择模型。因 此而得出最优票价。 兰恒友n 3 1 ( 2 0 0 4 ) 通过建立城市轨道交通票价预测模型，、从而推测运量，进行价格 决策，为乘客选择不同的交通方式提供依据。 赵良杰等n 钔( 2 0 0 5 ) 通过确定界于盈亏平衡点和边际成本之间的最优票价，并估算城 市轨道交通的运营成本以及价格需求的弹性系数，从而确定了分段计程制的票价方案。 朱玲玲等n 司( 2 0 0 5 ) 给出了一个双层规划模型来描述弹性需求下城市间各种交通运 输方式在相互竞争的条件下的票价优化模型，给出了具体算法。这为票价的制定提供了 合理方法。 杨军n 6 1 ( 2 0 0 4 年) 提出利用广义出行费用模型，得到了公共交通的最优票价，通过 分析常规公交与轨道交通的比价关系，得出了城市轨道交通系统的最优票价。 陈宽民教授n 7 1 ( 2 0 0 5 年) ，利用博弈论以及非集计l o g i t 模型，分析了常规公交与 城市轨道交通之间，各自利用票价的不同所形成的价格竞争关系，研究了在这样的关系 下，如何使得城市轨道交通收益最大化。 戚宇杰等n 明( 2 0 0 5 ) 分析了影响城市轨道交通票价制定策略的因素，描述了轨道交通 定价的过程，以及各个因素与票价之间的因果关系，构造了相应的定价模型。 汤薇等n 钔( 2 0 0 7 ) 从乘客出行的角度出发，分析了公平性问题及乘客出行所承担的成 本，提出了基于生命周期客流分摊成本的城市轨道交通定价方法。该方法是将城市轨道 交通生命周期中全部的成本分摊到对应的客流上。 这些研究成果是从不同的角度分析了轨道交通票价制定的理论与方法，为实际生活 中合理制定票价提供了借鉴。但是这些研究结果在考虑影响票价决策的因素和制定方法 上都有着一定的缺陷。更全面的分析应该站在全社会的角度，综合考虑社会公益性，乘 客出行的时效性，公共交通运营企业的经济效益，以及具有竞争关系交通工具票价的变 化和处于不同的收入阶层的居民出行对票价制定的影响。正是对于这些问题的思考，引 发了本文研究的思路和方法。 1 4 研究思路 本文具体研究思路如图1 1 所示。 8 长安大学硕士学位论文 1 5 研究的主要内容 图1 1 研究思路图 根据本文研究的思路，本文的主要内容主要有六章，如下所示： 第一章绪论。通过对研究的背景的阐述，分析了研究的目的与意义，以及对国内外 目前对城市轨道交通价格决策的研究现状进行了分析与归纳，从而提出本文的研究思路 与内容。 第二章城市轨道交通的影响因素分析。从城市轨道交通的概念和特点出发，城市轨 道交通票价的受到多个方面的因素的影响。着重分析了城市轨道交通运输的运输成本， 运输需求，居民承受力，以及政府管制。 第三章城市轨道交通需求特征分析。分析了城市轨道交通需求特征与影响因素，并 利用l o g i t 模型求出了城市轨道交通的需求。 第四章城市轨道交通定价理论与方法。首先分析了城市轨道交通定价的原则与策 略。接着引出多目标规划的定价方法，并进行了一定程度的探讨。 第五章实证研究。以西安市为例，实证分析西安城市轨道交通的价格决策。 第六章总结与展望。总结本文所取得的研究成果，并提出论文有待改善的相关内容。 9 第二章城市轨道交通的理论基础分析 第二章城市轨道交通的理论基础分析 2 1 城市轨道交通概述 城市轨道交通为采用轨道结构进行承重和导向的车辆运输系统，根据城市交通总体 规划的要求，设置全封闭或部分封闭的专用轨道交通线路，以列车或单车形式，运送相 当规模客流量的公共交通方式。城市轨道交通是属于集多专业、多工种于一身的复杂系 统，通常由轨道线路、车辆、通信信号、供变电、车站、维护检修基地、指挥控制中心 等组成。城市轨道交通的运输组织、功能实现、安全保证均应遵循有轨交通的客观规律。 在运输组织上要实行集中调度、统一指挥、按运行图组织行车。在功能实现方面，各有 关于专业如线路、车站、隧道、车辆、供电、通信、信号、机电设备及消防系统均应保 证状态良好，运行正常。在安全保证方面，主要依靠行车组织和设备正常运行，来保证 必要的行车间隔和正确的行车线路。 2 1 1 城市轨道交通的定义及分类 根据建设部于2 0 0 7 年颁布的城市公共交通分类标准，城市轨道交通包括地铁系 统、轻轨系统、单轨系统、有轨电车、磁浮系统、自动导向轨道系统和市域快速轨道系 统。本文的研究对象主要为地铁系统，其线路技术经济特征如表2 - 1 所示汹1 。其主要技 术参数如表2 - 2 所示。 表2 - 1 地铁的相关技术特征 客运能力( n ) 小类车辆和线路条件备注 平均运行速度( v ) 车长：2 2 0 m a 型 车宽：3 0 m 定员：3 1 0 人n ：4 5 - - 7 0 万人次l l高运量适用于地 车辆 线路半径：3 0 0 mv ：量3 5h l l下、地面或高架 线路坡度：- - 1 ，运输需求量变动率大于票价变动率：( 3 ) 日 1 时，票价 与总运输收入成反方向变动，我们可以采取降价策略，从而能带来需求量及运输总收入 的增加：当易 0 这时模型可描述为： 粤了2 删，正( x ) ，厶( x ) 版+ ( 咖，石( x ) ( 4 3 ) i ( x ) g 4 4 基于多目标规划的城市轨道价格决策模型 4 4 1 城市轨道交通定价目标及约束条件 l 、目标层的相关函数 ( 1 ) 居民出行费用最小化 居民的出行费用也就是居民使用交通方式的相关成本，因此我们可以根据式2 7 得 第网章城市轨道交通价格决策理论与方法 出居民出行费用最小化的目标函数可表示为： m i n u ( p ) = p + ( 1 厂+ 2 ，) + 九( ，峰) ( 4 4 ) ( 2 ) 城市轨道交通企业利益最大化 城市轨道交通企业的利益应为其收益和成本的差，而其中城市轨道交通的收益主要 来自于票务收入，这样我们可以根据式2 3 及式3 9 ，可得城市轨道交通企业利益最大 化目标函数为： m a x v ( p ) = q ( p ) p - c = q ( p ) - c o + q ( p ) c l 】 ( 4 5 ) ( 3 ) 社会效益最大化 根据相关经济学原理，社会效益是指服务与产品对社会所产生的后果及影响，社 会效益一般有消费者剩余、生产者剩余和产品和服务的负外部效应组成h 0 1 。城市轨道交 通的消费者指的是乘客，生产者是轨道交通企业。消费者剩余是指消费者为购买一种商 品愿意支付货币量与其实际支付货币量的差额，根据城市轨道交通的经济特性，政府对 城市轨道交通每位乘客的补贴额度可表示为城市轨道交通的单位乘客的消费者剩余，这 里用s 。表示单位乘客消费者剩余。城市轨道交通的负外部效应e 在上文已有阐述，这里 直接代用式2 2 。要使社会效益能够最大化，则需要建立以下的目标函数： m a x s ( p ) = s o q ( p ) + 矿( p ) 一e = s o q ( p ) + q ( p ) p 一【c o + q ( p ) c j 卜+ 厶+ 厶 ( 4 6 ) 2 、约束层的相关约束条件 ( 1 ) 政府对城市轨道交通价格的限制 根据前文政府管制对城市轨道交通价格决策影响的分析，政府通常对城市轨道交通 票价都有价格下限和上限的约束，假设价格下限为，上限为，则政府的限价约 束条件可表示为： p ( 2 ) 居民出行支付能力的限制 根据前面对居民出行支付能力的分析，参照我国其它城市相关经验，居民城市轨 道交通支出占可支配收入比例一般为2 - - 4 较为合理。因此，可假设居民出行支付能 力的约束为： 长安大学硕士学位论文 o 0 2 s z 0 0 4 z 当地居民月平均可支配收入 假设一月为3 0 天，且居民平均每天乘坐地铁两次，早晚各一次。则居民平均交通费- 厂可 表示为： j = p x 2 x 3 0 则居民出行支付能力的约束可表示为： o 0 2 p x 2 x 3 0 z 0 0 4 ( 3 ) 客运量约束 假设城市交通出行需求总客运量为q ，根据前文对城市轨道交通需求量的分析与 预测，地铁客运量受到以下条件的约束及式3 9 ： 胁阳趔袁嚣桊端 4 4 2 多目标规划下的城市轨道交通价格决策模型建立 将城市轨道交通价格决策所需要达到的各项目标即目标层以及各影响因素的约束 条件即约束层相结合，建立基于多目标规划下的城市轨道交通价格决策模型。因此地铁 价格决策模型可表示为： m a x s ( p ) = s o q ( p ) + q ( p ) p 一 c o + q ( p ) c l 卜+ 厶+ 厶 m a x v ( p ) = q p ) p c = q ( p ) 一 c o + q ( p ) c l 】 m i n u ( p ) = p + ( 1 + 2 ，) + t ( f v 车) 巳。p 己戡 出e e x 面p ( - 习( 3 1 两xp 再+ 3 面2x 7 瓦, , + 再3 ax 孓, 丽) ) 0 0 2 p x 2 x 3 0 z 0 0 4 4 4 3 模型处理 ( 4 7 ) 前文提到对于多目标规划问题的模型我们可以用效用最优化模型和最小乘除法等 方法进行处理。而对于城市轨道交通价格决策的模型我们可以使用效用最优化模型的方 第四章城市轨道交通价格决策理论与方法 法进行标准化处理。首先在城市轨道交通模型的三个目标中，社会效益以及城市轨道交 通企业的利益他们都要求达到晟大化，而相反乘客的出行费用则是要求最小化。因此我 们可以通过将乘客出行费用最小化的目标转化为出行者效用最大化的目标来处理。同时 模型中只含有票价p 以及与票价p 相关的变量，因此模型的结果只于票价p 相关，所以 我们可以剔除与票价p 无关的部分。从而根据效用优化模型的处理方法，将社会效益最 大化目标和轨道交通企业利益最大化目标以及乘客出行效用最大化目标加权合并为一 个目标函数，则多目标规划的轨道交通价格决策的目标函数如下形式所示： m a x ( a l s ( p ) + a 2 v ( p ) + a 3 u ( p ) ) = 4 + 4 + 4 4 = 口l s o q ( 尸) + q ( p ) p 一【c o + q ( p ) c 1 一( + 厶+ 厶) 4 = 口2 q ( p ) x p 一 c o + q ( 尸) g 】 以= a s p ( 4 8 ) 口l ，a 2 ，a 3 为相应目标的权重值。 则转化后的多目标规划模型可表示为： m a x ( a l s ( p ) + q 矿( p ) + a 3 u ( p ) ) = 4 + 4 + 鸣 p 圪瓤 q 泰器等怒揣 0 0 2 p x 2 x 3 0 z 0 0 4 4 4 4 求解方法 ( 4 9 ) m a t l a b 是一种内嵌有大量优化算法及函数的功能强大的数学规划软件，多目标规 划问题一般都可以借助m a t l a b 软件进行解决，基于多目标规划的轨道交通价格决策问 题同样可以依靠它来解决。求解过程如下： ( 1 ) 设定模型的初始数据，求出约束层和目标层的相关数据和表达式； ( 2 ) 将城市轨道交通多目标规划模型的约束条件以及目标函数等转化为m a t l a b 语言输 入，同时输入相应的内嵌函数； ( 3 ) 调用输入的内嵌函数，同时编制相应的m a t l a b 程序； ( 4 ) 调试运行，运行成功从而最终解得结果。 长安大学硕士学位论文 第五章实证研究一一西安市轨道交通价格决策 5 1 西安市轨道交通需求与供给分析 5 1 1 轨道交通出行特征分析。 1 出行的目的构成 根据常规出行的调查分类方法，我们可以将城市居民的出行目的分为外出办事、上 下班、探亲访友、上下学、生活购物等。西安市居民轨道交通出行目的构成如表5 - 1 所 一 。t 7 j - ； 表5 - 1 西安市居民轨道交通出行目的构成比例 l 出行目的外出办事上、下班探亲访友上、下学生活购物其他 l 全是总量2 7 3 9 8 1 3 1 2 1 从表中我们可以看出，在各种出行目的中，市民上、下班出行比例为3 9 ，是所有 出行目的中比例最高的。接着就是外出办事出行达到2 7 ，因西安的高校较多，上、下 学出行比例也较高达到1 3 ，生活购物出行比例达到1 2 ，探亲访友出行比例达到8 ， 这两种生活型出行比例之和为2 0 。 2 轨道交通出行耗时与出行范围 根据城市居民轨道交通的出行耗时，可以得出城市居民出行距离的长短，经调查， 西安市民轨道交通出行的耗时结构，如图5 1 所示 图5 1 西安市城市居民轨道交通出行耗时 从图5 1 可以看出，其中有1 6 的城市居民轨道交通出行耗时超过一个小时，有 近1 8 的城市居民轨道交通出行不超过2 0 分钟，同时约有一半的城市居民轨道交通出 行耗时超过3 0 分钟。参照北京地铁的运行时速，以4 0 公里每小时的时速计算，西安 市民平均出行距离如表5 2 所示。 3 9 第五章实证研究西安市轨道交通价格决策 表5 - 2 西安市城市居民轨道交通出行距离( 单位：k m ) 距离 3 6 k m 以上1 8 3 6 k m1 2 1 8 k m6 1 2 k m6 k m 以内 全市 1 6 0 4 3 0 0 9 3 1 5 3 1 7 8 1 4 5 4 5 1 2 轨道交通需求预测 1 、市民对轨道交通价格的可接受度 从西安市来看，有2 市民认为地铁的价格偏低，有6 3 2 的市民认为地铁的价格 适中，只有7 6 的市民认为这种交通方式的价格很高，还有2 7 2 的市民认为这种交 通方式的价格有点高。从这些数据我们可以看出，西安市民对轨道交通的价格还是比较 接受的。如表5 - 3 所示： 表5 - 3 西安市民对轨道交通价格的评价 偏低适中 高偏高 地铁 2 6 3 2 7 6 2 7 2 2 、西安轨道交通的便捷性 从西安市来看，分别有3 0 和1 6 1 的市民认为轨道交通出行是很不方便与不太方 便的，同时有3 7 1 ，3 9 2 和4 6 的市民认识轨道交通出行时一般方便，比较方便与 非常方便的。如图5 2 所示。从这些数据我们可以看出西安市民对轨道交通的出行便捷 性的整体评价还是尚可的。 0 0 薯 1 0 0 2 0 0 x3 0 0 x1 0 0 5 0 o s 搬夺疗俚 口l j 穴矗使 口- ，