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行政院國家科學委員會專題研究計畫成果報告
高速鐵路運量預測模式之檢核與發展
計畫編號：NSC 88-2211-E-002-025
執行期限：87 年 8 月 1 日至 88 年 7 月 31 日
主持人：張學孔 台灣大學土木工程學研究所
e-mail:skchang@ccms.ntu.edu.tw
一、摘要 台灣地區決定以 BOT 方式進行高速鐵 路興建計畫，主管單位與民間先後進行了 十次以上之高速鐵路運量預測工作，其預 測值差異甚大，本研究經由檢核各研究在 假設、方法、模式、預測、結果等方面的 適當性與合理性後，根據高鐵計畫特性與 台灣西部走廊城際運輸之特性，結合時間 序列與個體運具選擇模式發展高鐵之運量 預測模式，同時依一般化成本變動特性修 正重力模式，推估高鐵發展後之衍生需 求。 關鍵詞：BOT、高速鐵路、運量預測模式、 模式檢核、衍生需求 Abstr actThe project of high speed rail (HSR) infrastructure in Taiwan will be implemented under the Build-Operate-Transfer (BOT) approach. The public and private sectors have conducted more than ten ridership forecast projects, however the results are dispersive. This study assesses all HSR ridership forecast projects in terms of the rationality on assumption, methodology, and forecast results, of every project. Additionally, this study develops a rational HSR ridership forecast model, which considers the needs of authority, operator, and research institute. Induced demand estimation models are also assessed and suggested for Taiwan HSR system.
Keywor ds: BOT, High Speed Rail(HSR),
Ridership Forecasting Model, Model Assessment, Induced Demand
二、緣由與目的 交通部預定於台灣西部地區興建高速 鐵路運輸系統，以紓解航空、鐵路、公路 之嚴重壅塞問題。為鼓勵民間參與重大交 通系統之建設與營運，在規劃設計階段， 運輸需求水準為場站、路線、與聯外系統 設計容量之主要影響因素；在營運階段， 營運者也必須依據需求水準研擬合適的營 運策略與系統擴充計畫；在經濟與財務可 行性分析方面，由於運輸需求為系統之主 要收入來源，因此正確之運輸需求水準之 預測非常重要。 為進行系統初步設計與營運策略規劃 等先期作業，高速鐵路工程局於 1991 年委 託法國 Sofrerail 進行高鐵運量預測(係設置 七個車站)，隨後為符合民間投資財務規劃 之需，再於 1992 年七月委請英國國鐵所屬 機構 Transmark 顧問公司對於 Sofrerail 之 運量預測結果進行檢討，並重新進行市場 調查與運量預測。1993 年高鐵局為融資需 要，委請具豐富國際融資經驗之香港 MVA 顧問公司進行運量預測與相關影響因素之 敏感度分析。1994 年高鐵局為評估高速鐵 路通車後之營運績效與社會效益，委託成 功大學進行研究，該研究中亦提出一套運 量預測結果。1996 年高鐵局因應社會經濟 條件之改變、重大配合交通建設時程之修 正、與 BOT 招標之需要，再度委託 MVA 公司進行運量預測之修正，並於 1996 年十 月提出修正結果。1997 年高鐵局綜合比較 前述各項運量預測結果，參照日本高鐵營 運之實際運量成長，提出高鐵運量修訂結 果，並推算高鐵設置十站後之運輸需求。 1997 年交通部運輸研究所委託鼎漢國際工 程顧問公司進行「第三期台灣地區整體運 輸規劃」，也針對高鐵設置十站情境下， 進行高鐵需求預測。 在高速鐵路 BOT 案備標階段，台灣高
2 鐵聯盟委託 MVA 公司進行共計二次之運 量預測工作，並委託國內外交通顧問進行 運量預測結果之檢核，而中華高鐵聯盟則 委託鼎漢公司進行運量預測工作，也委託 國內外交通顧問進行運量檢核與調整工 作。 經初步統計，國內相關單位總共進行約 10 次以上之高速鐵路運輸需求量預測，預 測結果之差異相當之大，經由上述分析可 以發現產、官、學、研各界對於高速鐵路 之運輸需求並未有一共同之認知，在此一 情況下也將造成各界對於政府主管機關與 高鐵經營單位提出之營運、財務、設計、 費率等計畫之不信任，影響高速鐵路建設 計畫之推動。 鑑於台灣地區高速鐵路運輸需求水準 相關預測結果之差異甚大，因此實有必要 針對各項研究在假設、方法、模式、預測、 調查等方面之適當性與合理性，據以歸納 並提出合適之運量預測程序與方法。此 外，也必須並歸納各研究對於相關影響因 素之預測結果，整理出一套相關影響因素 如社經條件、市場範圍、經營策略、費率 變化等因素之合理預測與估計值。 本研究之具體研究目的可以歸納為六 點，說明如后： 1.由學理觀點檢核國內目前已完成之各項 高鐵運量估計研究成果，檢測項目包含引 用之資料、假設條件、趨勢預測模式與結 果、運具分配模式或邏輯、運量預測結果 等。 2.由類比方式檢核國內目前已完成之各項 高鐵運量估計研究成果，蒐集日本、法 國、德國等國家高速鐵路營運前後之運輸 市場結構與社會經濟資料，如各競爭運具 運量變化、國民所得、人口分佈、車輛持 有等資料，以檢核國內高鐵運量預測之合 理性。 3.發展合理的高速鐵路運量預測模式與程 序，並考慮監理、規劃、營運單位之需求， 引進相關決策變數，俾便相關策略評核之 敏感度分析使用。 4.針對傳統高速鐵路運量預測模式忽視聯 外交通系統重要性之缺點，研提改善方 法。 5.檢核國內外有關城際運輸衍生需求之各 類預測方法，研提適當的城際運輸衍生需 求預測模式。 6.蒐集各城際運輸營運業者之最新營運策 略，進行高鐵運量預測與相關敏感度分 析。 三、結果與討論 在國外高速鐵路運量預測模式之發展 與應用方面，1993 年 7 月 Marwick(1993) 進行佛羅里達高速鐵路市場分析與運量預 測工作，採用之分析方法類似於總體直接 運輸需求模式。該研究並進行若干營運策 略假設情境之敏感度分析工作，在分析過 程中 Marwick 發現聯外交通之影響程度過 輕，亦提出改善方法。 Hensher 於 1997 年提出符合實務作業 要 求 的 高 速 鐵 路 運 量 預 測 模 式[Hensher, 1997]，並應用於雪梨－坎培拉運輸走廊高 速鐵路規劃之運量預測，但文獻中對於旅 次產生部份之著墨較少，其運具選擇模式 採用多項羅吉特(Multi-Logit)形式，校估資 料為敘述性偏好問卷調查。同時也透過敘 述偏好調查之情境分析估計雪梨高鐵之衍 生需求；Stopher, Metcalf 等人則於 1996 採 用總體直接模式進行泰國高速鐵路之運量 預測[Stopher 等人, 1996]。 在台灣高鐵運量預測結果檢核方面，分 別針對以下相關研究進行運量預測結果與 相關變數： 1. 1991 年高速鐵路工程籌備處委託法商 Sofrerail 公 司 進 行 運 量 預 測 工 作 [Sofrerail, 1991]，該公司採用一般化成 本無異曲線觀念，建立不同所得水準群 體之運具轉換曲線，整合對於目前各運 具未來成長趨勢預測模式，藉以推估未 來各目標年之高速鐵路運輸需求。 2. 高鐵局另於 1993 年委託英商 Transmark 檢 討 Sofrerail 運 量 預 測 結 果 之 檢 討 [Transmark, 1993]，並且提出新的運量 預測結果，該公司係採用都市運輸需求 預測模式來進行高鐵運量預測。 3. 1993 年高鐵局同時委請香港商 MVA 公
3 司協助檢核 Transmark 之運量預測相關 參數之合理性，該公司採用之預測方法 與 Transmark 類似。 4. 1994 年高鐵局委託成功大學評估高鐵 營運之可能效益，該研究中亦提出其高 鐵需求預測結果[姜渝生，1994 年]，該 研究係採用都市運輸規劃程序結合敘 述性偏好調查方法來推估高鐵運輸需 求。 5. 1993 年中旬，交通部針對國家建設六年 計畫進行通盤評估，經過相關部門研究 之後提 出其高 鐵運量預 測結果[ 交通 部，1993 年]。 6. 1996 年高鐵局再度委託香港商 MVA 公 司進行運量預測之修正工作，採用之預 測方法與 1993 年時相同，惟引用政府 相關運輸規劃與經濟評估報告，修正相 關影響變數[MVA, 1996]。其中提出之 運量預測結果區分為「無運能限制狀況 下之運輸需求」(Unconstrained Demand) 與 「 運 能 限 制 狀 況 下 之 運 輸 需 求 」 (Constrained Demand)，所謂運能限制與 營運者採用之排班與停站策略有關，但 該研究並未能進行運量與運能之回饋 分析。 7. 1997 年高鐵局針對歷次委外進行之運 量預測結果進行檢討分析，經彙整各項 研究成果後提出運量修正結果，並推估 高鐵停 十站狀 況下之運 輸需求[ 高鐵 局，1997 年]。 8. 交通部運輸研究所於 1997 年進行第三 期台灣地區整體運輸規劃計畫，分析之 基年定為 1995 年，該研究採用姜渝生 教授所校估之城際運具選擇模式，配合 都市運輸規劃軟體進行城際運輸運具 分配，並採用階段性交通量指派與運具 分配方法，經反覆運算求得收斂結果。 一般而言，造成運量預測差異之主要因 素可以歸納為下列三項： 1.影響運輸需 求之因素眾 多， 如 社 經 變 數、聯外交通服務水準、營運策略、競爭 運具營運策略、票價等，而各項因素實不 易掌握與預測，所以不同的預測單位因對 於各項因素之認知與預期之差異，因此運 輸需求之預測結果也就差異甚大。 2.採用之預測方法是否正確，經初步審視 各項研究報告，發現各研究所使用之預測 方法皆不盡相同，但大部份皆引用傳統 「都市運輸需求預測方法」於城際運輸需 求之預測，本研究亦發現每個研究亦提出 不同之運具選擇模式形態與參數校估結 果。 3.市場競爭範圍之劃分也會影響高鐵需求 之水準，經初步審視各項研究報告，亦發 現各研究所界定之高鐵市場範圍與各車 站服務範圍皆不盡相同。 由檢核結果可知，運量預測結果與其使 用之預測方法有相當密切的關係，一般而 言，仍以個體需求預測模式所推估結果較 為合理，然而台灣西部走廊之城際運輸需 求相當龐大，本研究之運量預測模式整合 時間序列預測模式與個體選擇行為理論： 在運輸需求成長方面採用時間預測方法， 依據個運具歷年來之發展趨勢，預測該運 具之需求成長狀況，並據以估計整體運輸 需求之成長趨勢。在個體需求模式之建立 方面，本研究依據 1995 年之家戶調查資料 與運輸路網屬性資料，採用巢式羅吉特模 式理論，校估模式之參數值，假設高速鐵 路之服務特性與航空運輸同質，在台灣西 部走廊運輸系統中加入高速鐵路為新運 具，以需求成長推估結果進行運具選擇與 分配，以推估高鐵在整體城際運輸系統之 運輸需求。 在衍生需求預測方面，審視各國高速鐵 路運量規劃報告中，高速鐵路衍生需求量 值從 0 至將近 50%，因此可以知道其衍生 需求推估方法目前未有定論，理論發展亦 不完整。而道路交通衍生交通量之量值較 小，介於 0%至 8%，其推估方法如交通計 數、家戶調查，通常適合小區域運量預測 或事前事後驗證、評估使用，因此推估道 路交通衍生量的方法對於城際運輸系統加 入後，整體城際運輸衍生運量之推估較不 適宜。
4 綜合衍生需求相關研究可知，城際運輸 系統衍生需求推估方法，利用修正式重力 模式以一般化成本變動比例推估方法，本 研究之衍生需求推估模式可分為三個程 序：(1)修改應用於旅次產生之重力模式， （2）計算各分區間之一般化成本，（3） 依一般成本變動比例推估衍生需求。其衍 生需求推估結果顯示，衍生需求量約佔高 鐵推估總運量之 6%~10%。 四、計畫成果自評 本研究計畫主要針對台灣地區之高速 鐵路運量預測、城際運輸需求、總體經濟 變數等資料搜集，並經由各項研究需求預 測模式的檢核，對於台灣高速鐵路與城際 運輸需求預測方法與結果有相當程度的瞭 解，再根據高鐵運輸特性，提出時間序列 預測需求與個體選擇行為理論整合之高速 鐵路運量預測模式，可獲致較為合理之運 量推估結果。 就內容而言，本研究結果可提供台灣地 區高速鐵路系統規劃時之參考，對於接駁 系統影響的分析，亦可作為高鐵承建廠商 評估接駁系統投資之重要依據。本研究在 運量預測模式方面的研發，對於新建城際 運輸系統之運量預測有較合理之推估能 力。本研究與原計畫書所研提之工作內容 大致相符，研究結果亦能達成預期目標， 惟國外高鐵運量資料與相關社經變數分析 方面，因資料取得較為困難，且資料繁多， 尚未在此計畫中獲得具體結果。 整體而言，在時間、人力與經費的限制 下，本研究針對目前所有之台灣高速鐵路 運量預測相關研究進行詳盡的檢核，並提 出較為合理之推估方法，突破以往直接引 用都市運輸規劃方法進行高鐵運量預測工 作，對於城際運輸需求預測方法，應是一 項重要的變革。往後對於城際運輸需求預 測方面，可依本研究內容為基礎進行更深 入之學術探討。 五、參考文獻 1. 張學孔、張堂賢，高速鐵路運量預測與營運計 畫，台灣高速鐵路企業聯盟委託專題研究，1997 年 9 月。 2. 鼎漢國際工程顧問公司，第三期台灣地區整體運 輸系統規劃－旅運特性及交通調查分析評估，交 通部運輸研究所委託研究計畫，1996 年。 3. 鼎漢國際工程顧問公司，第三期台灣地區整體運 輸系統規劃－整體運輸系統供需預測與分析，交 通部運輸研究所委託研究計畫，1997 年。 4. Sofrerail 顧問公司，台灣西部走廊高速鐵路綜合 規劃，交通部高鐵局委託研究計畫，1991 年 6 月。 5. MVA, Transmark，高速鐵路運量預測細部檢討研 究，交通部高鐵局委託研究計畫，1993 年 6 月。 6. 姜渝生，高鐵營運績效之研究，交通部高鐵局委 託研究計畫，1994 年 3 月。 7. 交通部，國建交通建設計畫期中檢討，1993 年 6 月。 8. 張學孔、張堂賢，台灣高速鐵路營運與車站規 劃，台灣高速鐵路企業聯盟委託專題研究，1998 年 1 月。
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