（交通信息工程及控制专业论文）公交枢纽客流特征分析及行人路径交通分配研究.pdf

摘要 摘要 大力发展公共交通，建立城市综合交通网络体系是解决城市交通出行难问 题的最有力措施之一。公共交通换乘枢纽是综合交通网络中各种交通方式的衔 接点，是锚固城市公共交通网络体系的基础，也正是乘客出行过程的“瓶颈”， 其布局规模、功能定位、设施配置、换乘布局模式以及交通组织与信息化管理 水平等因素将对整个网络的运输效率产生决定性的影响。以往对枢纽的换乘研 究更多的从工程的角度出发，缺乏从行人在枢纽中的行走特性与在枢纽内部行 人通道系统中的分配来考虑枢纽的布局、规模、换乘衔接等问题。 本文主要针对枢纽中运动的行人特征与分配原理进行研究，通过对枢纽客 流的预测以及客流分配情况的研究，进而对枢纽的换乘衔接布局、设施规模等 提出反馈与意见。 首先，论文对枢纽内部的行人运动特性进行了研究，分别从宏观和微观的 角度，对行人的交通流特性进行了阐述与探讨。此外，还对枢纽的客流特征以 及慢行交通语言对枢纽行人行为的影响进行了研究。 其次，对枢纽的类型及其所对应的客流进行了分类，并建立了一套枢纽客 流预测方法。引入了枢纽内部行人o d 的概念，描述了将预测得出的枢纽各交通 方式之间的换乘客流矩阵转换为枢纽内部行人o d 的基本步骤。 最后，论文对比了道路交通流分配与枢纽内部行人分配之间的异同点，对 枢纽内部行人路径选择的影响因素以及行人流在枢纽内部的分配原理进行了研 究，建立了路径选择模型以及枢纽分配基本流程框架系统，并对行人设施与客 流大小之间的反馈关系进行了研究。 论文较为全面的阐述了枢纽客流预测方法与枢纽内部客流分配的基本原理 与模型框架，并研究了枢纽行人设施与客流量大小之间的反馈关系，对枢纽的 设计与建设具有一定的指导和借鉴作用，也为枢纽服务能力的评价提供基础数 据。 关键词：公共交通枢纽，枢纽客流特征，客流预测，行人流分配 a b s t r a c t a b s t r a c t d e v e l o p i n gp u b l i ct r a n s p o r t a t i o na n de s t a b l i s h i n gt h eu r b a nt r a n s i tn e t w o r k s y s t e mi so n eo ft h em o s ti m p o r t a n tm e a s u r e sw h i c ha r es o l v e dt h eu r b a nt r a f f i c p r o b l e m p u b l i ct r a n s i tt r a n s f e r sa r et h ef u n d a m e n t a lf a c i l i t i e st oa n c h o rt h eu r b a n t r a n s i tn e t w o r ks y s t e ma n dt oc o n n e c tv a r i o u sp a s s e n g e rt r a n s p o r t a t i o nm o d e s t h e y a r ea l s ot h eb o t t l e n e c ko fp a s s e n g e r s t r i p s t h e i rl a y o u ta n ds c a l e ，f u n c t i o n a l l o c a t i o n ，f a c i l i t i e sl o c a t i o n ，t r a n s f e rl a y o u tm o d e sa n dt r a f f i co r g a n i z a t i o ne t c f a c t sh a v ea d e c i s i v ee f f e c t n 圮p a s ts t u d ya b o u tt r a n s f e rt r a n s i tw a sa l w a y st h o u g h ta b o u tt h ep r o b l e mf r o m t h ea n g l eo fp r o j e c t t h e r ea l el a c kt h a tt h ew a yo ft h i n k i n ga b o u tt h ep r o b l e mo ft r a m i t s l a y o u ta n ds c a l e ，t r a n s f e rf r o mp a s s e n g e rf l o wc h a r a c t e r i s t i c sa n da s s i g n m e n t t h er e s e a r c hd i s c u s s e st h ep a s s e n g e rf l o wc h a r a c t e r i s t i c sa n dt h et h e o r e ma b o u tp a s s e n g e r f l o wa s s i g n m e n ti nt h et r a n s i tp a s s e n g e rs y s t e m t h r o u g ht h er e s e a r c hw ec a nb r i n g u pt h ef e e d b a c ka n ds u g g e s t i o na b o u tt r a n s f e rt r a n s i t sl a y o u t ，f a c i l i t i e sa n ds c a l e a tf w s t , t h er e s e a r c hd i s c u s s e st h ep a s s e n g e rm o t i o nc h a r a c t e r i s t i c si nt h ei r a n s f e r t r a n s i t f r o mt h em a c r o s c o p i ca n dm i c r o c o s m i ca n g l e ，t h et h e s i sd i s c u s s e st h ep a s s e n g e rf l o w c h a r a c t e r i s t i c s b e s i d e s ，t h e t h e s i sd i s c u s s e st h ee f f e c tw h i c ht h e p a s s e n g e r t r a n s p o r t a t i o nl a n g u a g ei n f l u e n c et h ep a s s e n g e ra c t i o n s s e c o n d l y , t h et h e s i sd i s c u s s e st h e c l a s s i f i c a t i o no ft r a n s i tc a t e g o r ya n di t s p a s s e n g e mf l o w a n dt h et h e s i s a l s ob u i l d su pas e tm e t h o dw h i c hf o r e c a s tt h e p a s s e n g e rf l o ww i t h i nt r a n s i t t h et h e s i se x p a n d so nt h ec o n c e p ta b o u tp a s s e n g e ro d o f t r a n s i ti n s i d e ，a n dd i s c u s s e st h eb a s i cs t e p sw h i c hc h a n g et h et r a f f i cm o d et r a n s f e r m a t d xt ot r a n s i ti n s i d ep a s s e n g e ro dm a t r i x f i n a l l y , t h et h e s i sd i s c u s s e st h ef a c t o r sw h i c he f f e c tp a s s e n g e rr o u t ec h o i c e i n s i d eo ft r a n s i ta n dt h eb a s i ct h e o r e mw i t hp a s s e n g e ra s s i g n m e n ti nt r a n s i t ，a n db u i l d s u pt h e r o u t ec h o i c em o d e sa n dt h ef r a m e w o r ko fp a s s e n g e rf l o w a s s i g n m e n t p r o c e d u r e s k e yw o r d s ：p a s s e n g e rf l o wc h a r a c t e r i s t i c s ，p a s s e n g e rf l o wf o r e c a s t ， 学位论文版权使用授权书 本人完全了解同济大学关于收集、保存、使用学位论文的规定， 同意如下各项内容：按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版 本；学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并采用影印、缩印、 扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供目录检索以及提 供本学位论文全文或者部分的阅览服务；学校有权按有关规定向国 家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版；在不以赢利为目 的的前提下，学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活 动。 学位论文作者签名：页脏圄 工g 年3 月3 o 日 同济大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进 行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位 论文的研究成果不包含任何他人创作的、已公开发表或者没有公开 发表的作品的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个 人和集体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的 法律责任由本人承担。 学位论文作者签名：夏胜国 工o o 年3 月9 0 日 第一章绪论 1 1 研究背景 第一章绪论 自从进入2 0 世纪9 0 年代以来，中国城市的城市化进程正逐年加快。在城市 规模增大、人口增多的背景下，城市的交通拥堵问题越来越受到人们的重视。 作为城市化的“副产物，城市交通问题由来已久，就中国的实际情况而言，通 过大力发展公共交通n 3 来缓解城市的“出行难”问题已经得到绝大多数人的认同。 中国现状的城市公共交通发展较为滞后，除了公共交通系统供需不平衡的矛盾 外，更多的则是在现有交通供给的条件下，交通一体化的水平较低，各种已有 的交通方式之间无法实现和谐的衔接，由此引发诸多问题。在整个城市公共交 通系统中，公共交通枢纽正是系统中的结点，也是乘客出行过程的“瓶颈 ，只 有在结点上的交通通畅了，整个网络才能有效的运行。只有加快城市公共交通 枢纽的建设，才能够有效的促进综合交通体系的形成，建立以人为本、布局合 理、分工明确、和谐协调、快捷安全、服务优质的综合交通体系。 在整个公共交通发展的环节中，如何提高“网络节点枢纽的服务能力 是需要解决的重要问题之一。公共交通枢纽作为锚固城市公共交通网络体系的 基础，其布局规模、功能定位、设施配置、换乘布局模式以及交通组织与信息 化管理水平等因素将对整个网络的运输效率产生决定性的影响。 然而从我国公共交通枢纽规划、设计、建设、运营管理的实际情况来看，还 存在以下几点薄弱环节曙。： 枢纽的设计与建设大多数沿用传统的工程设计模式，缺少针对不同换乘 功能要求、枢纽整体效率与人性化设计的技术标准； 枢纽建设前期缺乏对集散客流与各种交通方式的换乘客流进行深入的 论证分析，可能会造成枢纽设施规模与客流量的不匹配，致使各种交通 方式之间缺乏有效便捷的换乘； 缺乏专门针对枢纽内部客流分配情况的论证与分析，枢纽初步设计方 案，特别是涉及行人通道部分多数未经过严格定量的评价验证，缺乏人 性化设计的考虑。 第一章绪论 此外，作为本文的研究主要对象行人，就其在枢纽内部路径选择以及分 配的研究在国内起步较晚。交通流量分配的大部分研究都集中在道路交通流在 城市路网中的分配，而将行人作为研究分配的对象还比较少。本文针对行人本 身与车辆特性的不同，枢纽行人系统与城市道路网络系统的差异，通过研究导 致其分配上不同的原因，探讨枢纽内部行人的客流分配，来影响或评价枢纽本 身设计方案，对枢纽的布局、衔接、设施规模等等提出反馈意见。 本文拟针对上述城市公共交通枢纽规划设计方面的薄弱环节，在枢纽合理规 划布局及分类分级的基础上，研究枢纽客流特征与客流规模的预测，进而研究 行人在枢纽内部各路径上分配的原理与方法。 1 2 枢纽内部客流o d 概念的引入 1 2 1o d 的概念 o d 取自于英文o r i g i n 和d e s t i n a t i o n 的第一个字母，其中0 代表起点，d 代表讫点口3 。常规意义上的o d 包括居民个人出行o d 、车辆o d 以及货流0 d 三类。 出行o d 是指调查范围内各个交通小区的交通出行分布，其中的0 和d 分别表示 了各个交通小区的出行量和吸引量，一般用来建立各种交通预测模型，为中远 期交通规划提供依据。 o d 在交通上的主要作用是将人、车、货的出行活动视作交通形成的细胞， 据此研究交通的产生与分布。o d 调查作为交通运输规划研究最基础的调查，可 以全面的再现城市交通随机易逝、变化多端的特点，能揭示出城市交通症结的 原因，反映交通需求与土地利用、经济活动的规律。 1 2 2 枢纽内部客流o d 概念 在本文中，定义枢纽内部客流o d 的概念为：枢纽内部各个出入口与上下客 站台等客流集散点之间的行人交通流分布，用来反映枢纽内部行人的分布、集 散与流向。应该说，枢纽内部客流o d 与常规意义上的出行0 d 在基本概念与含 义上是相似的，其不同点在于：与普遍意义上的出行0 d 相比，枢纽内部客流o d 的范围局限于单个枢纽内部的整个交通系统区域，是属于微观层面的行人交通 第一章绪论 流分布，而非通常的宏观层面的出行0 d ；此外，枢纽内部客流o d 的0 点与d 点 都是指枢纽的出入口或上下客站台等枢纽行人的产生点或目的点，而不是出行 o d 中所常规意义上的交通小区。 表1 1 枢纽内部客流od 与其它类型od 的比较 特性枢纽内部客流o d 行人出行0 d 车辆0 d 利用层面微观宏观宏观 对象行人行人车辆 起讫点出入口或上下车站台交通小区交通小区 研究范围枢纽本身所研究地区( 城市区域) 所研究地区( 城市区域) 应用范围枢纽设计与评价相关交通规划相关交通规划 1 2 3 枢纽内部客流o d 的作用与意义 枢纽内部客流o d 的建立，有助于枢纽内部行人交通分布与枢纽交通设施能 力之间关系的研究，是枢纽微观行人仿真中重要的输入值，并以此应用在现状 枢纽或枢纽设计方案的评价之中。 其具体意义如下： 可以应用在计算机上模拟现状枢纽内部行人客流的分布情况，为发现主 要的交通症结与阻塞点，调整和改善枢纽内部交通系统设施提供定量的 依据； 客观的分析评价枢纽内部行人慢行系统的服务水平，研究行人在枢纽内 部的分布规律与原则。 为枢纽的评价提供数据上的支撑，用以评价枢纽的行人慢行系统与交通 设施、交通空间的利用率。 1 3 研究目的与意义 本文的研究目的：本文通过对枢纽客流类型与特征的研究，建立枢纽内部客 流o d 预测的基本技术与方法，研究行人在枢纽内部路径选择的基本原理，建立 枢纽内部客流o d 分配的基本模型，为枢纽的设计与评价提供定量上的依据，从 第一章绪论 而提高枢纽的利用效率，减少行人与乘客的换乘和步行时间，增强公共交通的 竞争力，发挥公共交通系统的优势，促进城市公共交通的快速发展。 本文的理论意义：关于枢纽内部的行人问题研究国内还没有建立较为系统完 善的理论体系，本文建立了枢纽内部客流o d 的概念，通过对枢纽客流特征分析 和枢纽客流预测方法的研究，研究客流在枢纽内部通道的行为规则、路径选择 及分配的原理，对枢纽设施规模与客流大小的关系进行研究。 从枢纽客流的类型与特征出发，通过对行人宏观与微观特性的研究分 析，依据枢纽内部客流在时间上以及空间上的变化，为枢纽客流o d 的 预测打下基础； 以城市公共交通o d 矩阵为基础，研究各种交通方式的效用，应用非集 计模型，建立了枢纽客流o d 预测的基本方法； 通过分析研究行人出行的考虑因素，建立枢纽内部的行人路径选择模型 与枢纽内部客流的分配模型。 本文的实际应用价值：本文通过研究枢纽内部客流o d 的预测与分配问题， 有助于对实际工程中枢纽设计提出有意义的借鉴，实现设计上与预测客流的相 互匹配，从而体现布局上的人性化设计。此外，也对现状枢纽中存在问题进行 剖析，有利于枢纽服务能力的改善。方便行人在枢纽内部的流动与换乘，提高 城市公共交通的竞争力，更好的体现公共交通优先的思想。 1 4 研究内容与技术路线 1 4 1 主要内容 本文的主要研究内容如下： 第一章绪论 提出本文研究的目的、背景、意义和技术路线，提出枢纽内部客流0 d 系统 的概念。城市枢纽作为整个城市的交通系统的节点，内部的行人衔接换乘以及 行人通道慢行系统的功能设计都非常重要，并且直接影响枢纽的整个服务水平， 研究枢纽内部客流o d 的预测与分配，成为评价与改善现状枢纽的重要定量依据。 第二章文献综述 通过查阅相关文献，对当前国内外相关领域内研究成果与理论的优缺点作 4 第一章绪论 对比分析和论证，通过对交通流分配理论研究的描述来引出行人客流分配的相 关特性。 第三章枢纽客流特征分析 对枢纽客流特征进行分析：包括行人流的宏观与微观特征、枢纽内部行人 的时空特性以及枢纽内部的慢行交通语言系统对行人路径选择的影响等。 第四章枢纽内部客流o d 预测 对枢纽内部客流o d 的预测方法进行研究，剖析行人交通方式选择的影响因 素，建立交通方式选择模型，设计调查表格，结合调查数据标定模型参数； 第五章枢纽内部客流路径交通分配 对枢纽内部行人客流分配进行研究：与道路交通流分配理论与原则进行比 较，解析行人路径选择行为的影响因素，研究枢纽内部客流分配的原理，建立 枢纽内部行人分配的基本模型。 第六章结论与展望 总结全文的主要结论与成果，提出有待进一步研究的问题。 1 4 2 技术路线 基于上文的研究目标，本论文从枢纽客流的特征分析出发，对枢纽内部客 流o d 预测与客流分配进行研究，其中枢纽的客流分配充分借鉴道路交通流分配 的原理及特性，对比二者的异同点，总结出枢纽内部客流分配的基本原理与模 型，研究的技术路线如下： 第一章绪论 枢纽客流特征分析 第一章 第二章 第三章 二三：三：三e ：三j 一二一一一一一一 枢纽内部客流0d 预测 第四章 枢纽内部客流分配 - - - - - r 结论与展望 图1 1 论文技术路线与章节安排 6 第五章 第六章 第一章国内外研究综述 第二章国内外研究综述 2 1 行人特性与交通流研究概述 2 1 1 行人交通流研究 行人交通流的研究可以追溯到1 9 3 7 年，前苏联的建筑研究院( v a k i - i ) 的 p r e d t e c h e n s k i i 和m i l m s k i h l 对行人交通流做了探索，这是公认的行人流研究的最 早尝试，他们通过观测和调查发现行人的速度u 与密度k 成反比。 行人交通流理论的系统研究始于上世纪的5 0 年代末，其主要阶段性成果是 h e n d e r s o n 对不同年龄和性别的行人进行了交通调查，并在7 0 年代初首次采用流 体力学模型来研究行人交通，把行人运动与气体或流体质点运动进行类比，用 气体动力论和流体动力学模型来模拟行人交通。 1 9 9 2 年，h e l b i n g 晦刀陋1 对h e n d e r s o n 晦1 的模型进行了修正，建立新的宏观模型。 但从总体来说，行人交通的宏观模型，特别是在行人交通流体力学模型方面， 前人在这一方面的工作并不是很多。进入上世纪9 0 年代，越来越多的人发现行 人交通研究的迫切性和重要性，在行人交通流的微观模型方面也取得了较大的 成果。o k a z a k i 阳1 等建立了磁力模型，随后1 9 9 5 年h e b l i n g f f ：l l m o l n a r n 提出了支配 行人运动的社会力模型，用来描述行人的自组织行为，如在地铁通道内的相向 运动的行人自动成行的现象。h o o g e n d o o m 1 帅钔1 5 1 1 6 1 和d a a m e n 1 2 1 删( 2 0 0 2 ，2 0 0 3 ) 等人进来对行人交通进行了更深入的研究，如n o m a d 模型、宏观的s i m p e d 等等。 ( 1 ) 宏观模型研究 h e n d e r s o n 的宏观模型 最早的行人流的宏观模型是i 主i h e n d e r s o n n 刀n 踟n 州列建立的，他把行人交通流 类比为流体的流动。他假设一个行人系统中排除行人重叠的情况，即系统中每 一个粒子都表征为一个行人，每个行人具有其特征速度和运动方向，速度 v = y + 1 ，其中，y 是平均速度，v 是随机脉动速度。当系统达到某种平衡状 态时，系统中的粒子数为常量刀t ，每一个粒子对应有速度向量( k ，破) ，对于特 定条件下的行人系统，有以下守恒式： 第二章国内外研究综述 质量守恒： 动量守恒： 能量守恒： 聊仃v = 常量 ，、i n k y 2 2 矿+ 1 2 聊劢) m 孤= 常量、 e + m 孑v z + z m 万2 ：常量 2 ( 2 1 ) ( 2 2 ) ( 2 3 ) 其中，仃为粒子密度，即单位面积上的粒子数，为通道宽度，e 为势能。 h e n d e r s o n 指出，如果行人流满足以上守恒条件，那么就可以作为建立行人 流动力学的必要条件，行人流就可以类似地看成是液体或气体的流动。 h e l b i n g 的气体动力论模型 在h e n d e r s o n 的基础上，h e l b i n g 在1 9 9 2 年对h e n d e r s o n 的模型进行了修正，将 行人意l 訇( t h ei n t e n t i o n ) 、期望速度( d e s i r ev e l o c i t i e s ) 和单个行人间的相互作用加以 考虑，建立了一个新的宏观模型哺1 ，但h e l b i n g 同时指出，这种数学模型的解析解 很难求得，为了让模型更具实用性，他还做了进一步的数值模拟工作。h e l b i n g 的气体动力论模型的详细描述可参见相关文献哺1 。 行人宏观模型只需要求解描述行人集体行为的少数几个参量构成的偏微分 方程，其模拟时间与行人具体数目基本无关，因此，计算耗时相对较少，与微 观模型相比更为经济且处理方便。 ( 2 ) 微观模型研究 元胞自动机模型 元胞自动机( c e l l u l a r a u t o m a t o n ) ，简称c a ，是时间和空间都离散的动力系统。 元胞自动机采用离散集来描述研究对象，而就行人运动等交通流现象在本质上 是离散的，用来研究交通就避免了像连续介质模型那样所采用的“离散一连续 一离散 的近似过程。行人元胞自动机模型旨在模拟行人运动，既能捕捉微观 行人运动，又得到接近现实的宏观运动。用元胞自动机模拟一个物理过程的优 点在于：不用建立微分方程而直接通过一些运动规则和迭代规则( 或称更新规则) 来模拟非线性的物理现象。 行人元胞自动机交通流模型瞳妇的基本思想是：采用离散的时间、空间和状 态变量，并且给定行人运动的演化规则，然后通过大量的样本平均来揭示交通 规律。在元胞自动机模型中，行人通道与空间被划分为等距的格子，每个格点 表示一个元胞。在任一时刻t ，元胞是空的抑或被一个人所占据。在t t + 1 的时 第章国内外研究综述 问步长里，根据给定的规则对系统的状态进行更新。 磁力模型 o k a z a k i 9 1 2 2 3 2 副，m a t s u s h i t a 2 钔和y a m a m o t o 矧一起建立了磁力模型。 图2 1 磁力模型受力分析图 行人由于磁场作用而产生运动，每个行人为正极，墙壁和其它障碍物亦为正 极，将目的地设为负极。行人避免碰撞向其目的地运动，每个行人在行走时被 目的地，即负极吸引，但同时又要避免和其他行人和障碍物发生碰撞。行人受 到磁力作用时会加速，直到到达最大速度。采用库仑原理计算磁力，受磁极影 响的磁力即为： 一f ：生垡! ：兰2 ： ( 2 4 ) ，。 这里，f 为磁力( 矢量) ；k 为常数； g 。表示行人的磁力强度，g ：表示磁极的磁力强度； ；为行人指向磁极的向量；r 为，的长度； 另外，受其他行人和障碍物影响的加速度为： 口= y c o s t 卸 二为行人a 的加速度，从天矿方向调整至a c 方向； 芡矿为行人a 对于b 的相对速度。 社会力模型( s o c i a lf o r c em o d e l ) 9 第二章国内外研究综述 h d b i n g 嘶3 等建立了社会力模型，属于多粒子自驱动模型，是一种多主体模 型，把作用在行人上的作用力相叠加得n - 所掣：聊型_ 螋+ 7 f ( 确) ，x 巾) ) + 兀( 珈) ) ( 2 4 ) 衍f怠叫、 这里，x 以) 表示行人i 在t 时刻的位置； v i ( t ) 表示行人i 在t 时刻的速度，等于d v ，( t ) l d t 。 i t l 表示行人质量；m r 可以近似看成为摩擦系数； 为初始速度； e i ( o ，1 ) ，( 1 ，o ) ) 表示运动的方向； 磊( f ) 表示个体速度的脉动；f 。表示i 和j 之间的相互作用力； 兀表示边界的作用力。 人们认为，社会力模型是迄今为止比较好的微观行人交通模型之一。模型中 的参数和变量并不是任意的，它们有物理意义。该模型可以重现现实中的自组 织现象，还展现了疏散过程中的人员堵塞现象，并指出行人流所表现出来的各 种集体效应和自组织临界性是由于行人个体之问的非线性作用引起的。 2 1 2 行人交通流特性研究 行人交通流特性表现在行人的速度、对个人空间的要求、步行时的注意力等 方面。交通流的基本特征参数是密度、速度和流量。美国学者j t f r u i n 乜铂( 1 9 7 1 ) 在其博士论文行人规划与设计中详细描述了行人流的速度、流量、密度及 行人占有空间等特征要素及其相互关系，提出了人行道服务水平的划分建议值； 1 0 第二章国内外研究综述 表2 1 人行道流量、行人占有空间与服务水平 服务 行人流量q占有空间p 行人交通情况 水平 p e d ( m * m i n ) 1( m 2 * p e d - 1 ) a3 0 2 3 自由流 行人步行速度和超越行动受到限制， b3 伊5 02 3 _ o 9 有行人方向和横穿时极感不便 步行速度受到限制，需频繁调整步幅很难超越， c5 0 一7 00 州5 反向走和横穿特别困难 偶尔向前移动，无法避免与行人相挤； d7 0 泊松分布 最( f ) ：盟e 一刀 a 是到达率， ，1 ，2 (36)i-! k = - 0 泊松输入的过程有如下特点： 平稳性：在一个时间段内，顾客到达数只与时间区间长度有关5 无后效性( 独立性) ：不相交的时间区间内所到达的顾客数是独立的； 普通性：在a t 时间内到达一个顾客的概率为他+ o ( a o ，到达两个 或两个以上顾客的概率为o ( a t ) ；即两个顾客不可能同时到达。 泊松输入过程的到达时间间隔为负指数分布，间隔时间f 的分布为 p r 口= l p 一朋，t 0 爱尔朗分布 f ( t ) = 繁簪，f o ( 3 7 ) 期望值为1 g ，方差为1 础2 ，又称为k 阶爱尔朗分布，当k = l 时，退 化为负指数分布，当k 一时，趋向确定型分布。 2 7 第三章枢纽客流特征分析 3 3 枢纽内部交通语言对行人行为与路径选择的影响 3 3 1 交通语言的基本概念 交通语言系统h 门是交通管理者与出行者之间进行信息交流的工具，是以颜 色、符号、文字和声音为基础的符号体系和规则体系的集合体。枢纽内部交通 语言系统包括地面开放空间的导向信息与建筑物内部的导向信息，是属于慢行 交通语言系统的一部分，服务于枢纽内部乘客各种交通活动的标识系统，一般 包括各种方向导向标识、交通管理信息标志、公共服务标识等等。 3 3 2 枢纽内部交通语言分类 枢纽内部的交通语言系统一般包含广播、指示牌、电子信息屏、区域地图、 语音短信查询等等几种方式h 扣。 广播：通过广播获取车辆的进站和等待时间等信息； 指示牌( 板) 、区域地图：这类信息提供方式是目前在枢纽站内广泛使 用的静态信息提供方式。能够提供导向、换乘等信息、客观上能够组织 客流流向。 电子信息屏、触摸屏和网络 人工导乘在城市对外交通枢纽内，一般会有专门提供人工导乘的部门或 由问询台来提供此项服务。 语音查询、手机短信。 3 3 2 枢纽内部交通语言对行人的影响 根据枢纽内部出行者的出行特征，将乘客分成以下两类h 别： 有固定出行方向和目的地的出行者，如工作出行、上学等等； 无固定出行方向和目的地的出行者，如休闲娱乐、旅游和业务出行等等； 对于通勤交通的出行者，一般对其每天出行路线及在途中所需的步行路线和 换乘方式都非常熟悉，因而从他们长期的出行经验中，已经为找到了最短费用 的出行路线和换乘方式。因此，枢纽内部交通语言的设置都是以无固定出行路 线和目的的出行者为主要服务对象，使这类出行者以最短的时间或路径到达目 第三章枢纽客流特征分析 的地。这部分出行者对出行区域的交通状况是陌生的，他们也同样是导向系统 设计所面向的主要用户。 以枢纽内部选择轨道交通方式为例，出行者在枢纽内部受到交通语言指导下 的出行步骤、乘车流程以及信息需求和影响。 图3 8 枢纽内部行人乘车流程及信息影响 在以上的出行乘车流程中，行人在枢纽内部会受到由连续的导向信息组成的 导向链的引导，按照交通组织者设计的客流流线进行活动。在枢纽内部行人经 过的每个节点处的各种地图、导向标识与文字标识都对行人的路径选择，特别 是无固定出行方向和目的地的出行者，有着直接或间接的影响。对枢纽内部结 构不熟悉的行人往往都需要花费一定的时间来接收和判断各种标识、地图中的 导向信息，通过对信息的解读来减少选择的不确定性，因此往往比普通通勤者 第三章枢纽客流特征分析 耗费更多的时间才能到达目的地。设置良好完善的交通语言导向系统在含有对 外交通方式的大型枢纽或地下行人通道系统结构复杂的大型轨道枢纽尤为重 要。 良好完善的交通语言系统可以使人安全、便捷的到达目的地，从而有效提高 出行的效率。如果这些导向设施系统设置不当就会给出行者带来“不确定性 的心理反应等一系列的问题。这种心理在某种程度上会加重行人的心理负担， 使出行者精神处于紧张的状态，甚至产生烦躁情绪，进而可能对出行者的安全 性与效率性产生负面影响，增加出行的时间成本。此外，在建筑物内部特别是 地下空间的通道内，由于导向信息的设置不当，行人为获取信息而降低步速或 者停顿下来询问别人，从而会长时间的占用人行公共空间，降低这些通道的通 行能力和服务能力，甚至带来阻塞引发安全隐患。 第四章枢纽内部客流o d 预测 第四章枢纽内部客流0 d 预测 公共交通枢纽客流预测“4 1 是确定枢纽设施规模及衔接换乘布局的主要依据。 枢纽的建设规模和换乘布局模式不仅要适应乘客集散和换乘的需要，而且要适 应枢纽周边土地利用的要求，因此，在分析枢纽客流规模和特征的基础上，进 行公共交通枢纽客流预测是十分必要的。文本的枢纽内部客流o d 预测建立在已 经完成城市公共交通预测的基础上，利用公共交通o d 来推算目标枢纽的客流。 4 1 枢纽类型及其客流分类 城市公共交通枢纽主要分为三种类型：综合型对外枢纽、轨道为主导的市内 换乘枢纽、常规公共汽车为主导的市内换乘枢纽，见图4 1 。 图4 1 枢纽类型及其客流分类 综合型对外枢纽 综合型对外枢纽作为城市对外交通的“窗口一，是集多种交通方式于一身的 综合型枢纽，各种交通方式都以对外交通为首要服务对象。有些处于城市内部 的综合型对外枢纽也承担较大市内客流的运输。 轨道为主导的市内换乘枢纽 快速大容量的轨道交通构成了城市综合交通运输体系中的干线与环流骨架， 第四章枢纽内部客流o d 预测 因而轨道交通换乘车站不但可以实现干线与环流交通问的换乘，而且也为与其 它交通方式之间所构成的集散交通的换乘提供了据点，所以在轨道交通换乘枢 纽中往往存在多种交通方式的换乘需求。轨道交通换乘枢纽一般为独立的多层 建筑结构，由一系列的换乘设施引导乘客完成换乘过程，故系统性的换乘设施 布局及相应导向信息服务设计是满足乘客换乘需求的关键。在轨道交通换乘枢 纽中，两种公共交通方式的作用也有不同，公共汽、电车交通作为轨道交通的 一种接驳工具，它的疏散功能比集结功能更为重要。 常规公共汽车为主导的市内换乘枢纽 常规公共汽车为主导的市内换乘枢纽通常为多条公交线路的交汇处和集散 点，承担城市市内客运、私人交通和公共汽、电车交通以及不同公共汽、电车 线路间转换的一种或多种联接功能。常规公共汽、电车换乘枢纽一般为开放式， 直接与城市道路资源相连或为道路资源的一部分。在公共汽、电车换乘枢纽中， 支线线路为干线线路承担客流的集散功能。 综合型对外枢纽包括城际客流、市内换乘客流以及枢纽周边直接影响地区集 散客流这全部的三种类型的客流，市内换乘枢纽则只包括枢纽内城市公共交通 所诱发的客流和枢纽周边用地诱发的客流两部分。 城际交通相关的客流：主要包括进出火车站、长途客运站、飞机场、客 运码头的旅客及其接送人员，同时还应包括上述场站、码头相关工作人 员和服务人员的出行。 枢纽内城市公共交通所诱发的客流：包括地面常规公共交通和城市轨道 交通所诱发的两部分客流。 枢纽周边用地诱发的客流：枢纽周边的大型公建和居住设施，如酒店、 写字楼、商场、公寓等都是枢纽客流的直接来源，除使用枢纽内城际交 通和城市公共交通设施的资源外，这部分客流还可能共享使用枢纽内机 动车和自行车的停车设施。 4 2 枢纽客流预测基本思路 公共交通枢纽客流分析与预测时，应以枢纽的总体功能定位为指导，综合考 虑枢纽周边的土地开发模式与地块功能，并将枢纽周边的道路交通等外部交通 环境作为约束条件，利用容量限制法等对枢纽的交通需求进行弹性预测。 3 2 第四章枢纽内部客流o d 预测 针对不同的客流类型，采用不同的预测思路，其基本思路为： ( 1 ) 首先，考虑枢纽的类别及等级，对其承担作用及影响范围进行分析， 确定枢纽可能的客流类型； ( 2 ) 针对不同类型的客流，分别在理想条件下进行分析与预测，各类型预 测客流之和即为枢纽的初始客流预测值； ( 3 ) 计算各交通方式之间的预测换乘客流； ( 4 ) 计算枢纽规划年已确定的各项交通方式的输送能力，例如计算规划年 轨道交通的送达能力，并对相应的交通方式预测值进行反馈约束校正； ( 5 ) 根据现状枢纽周边道路网流量调查及规划年枢纽周边路网情况，预测 规划年的枢纽周边道路段面流量，以规划路网的通行能力为约束条件，对枢纽 的其它交通方式的客流预测结果进行校正； 7 ( 6 ) 最后得到枢纽各交通方式之间换乘的最终预测值。 基本的技术路线如下图4 2 所示： i 砷f 飘i i 遵盘洒脯l ! 拢，尘等! ：等一删u ： ：蚵帕蹙酒： i 一沈1 器t 逼玎j 2 1 日帕腥趔 蹙熏梦 l 椭 定的 童逼 b 武 呐输 强能 力盼 啦 舡耋f l j 爿如 路h 通卜 能力 内柬 图4 2 枢纽客流预测的技术路线 3 3 步骤一 步骤二 步骤三 步骤四 眦一撇掀 一一一一 第四章枢纽内部客流o d 预测 4 3 公共交通o d 转换研究 由于轨道系统的网络与城市道路网络的相异性，在第一层次中公共交通预测 部分的居民交通小区的划分主要考虑城市路网结构、行政区域划分、天然障碍 阻隔( 如河流、山脉等等) ，土地利用性质等等，对于交通，特别是公共交通的 影响因素考虑较少。在轨道网络逐渐成形的大城市，这种针对居民出行o d 研究 的交通小区划分方式显然不能满足公共交通枢纽的客流预测，特别是含有轨道、 b r t 等多种交通方式的综合枢纽的客流预测。需要将原来的交通小区o d 转化 成以轨道网络站点为核心的公共交通系统o d h 列以便进行下一步的计算预测。 按照轨道系统沿线两侧5 0 0 , - - 1 0 0 0 米的范围为直接影响范围，其他为间接影 响范围，主要把直接影响范围内的交通小区转换成轨道交通系统的o d 矩阵。以 每个轨道交通站点为中心，5 0 0 1 0 0 0 米为半径，建立新的轨道交通小区a i ，将 轨道交通站点a j 直接影响范围内的交通小区进行统计，对每个交通站点所包含 的各交通小区出行量的权重进行计算，得出下表4 1 。 表4 1 轨道小区与交通小区转换矩阵 淤 4a 2 彳f 彳。 交通小区 0 0 1 0 0 2 0 0 3 设定权重弓计算公式： 七，m 咖 弓= l 屯帆 ( 4 1 ) 其中， m 弘f 交通小区包含于车站某相关区的各类型土地x 的建筑面积； m 扭f 交通小区的各类型土地x 的建筑面积； t 土地类型x 的出行生成系数，土地类型包括住宅、商业、工业等。 第四章枢纽内部客流o d 预测 这样计算出每个交通小区在轨道交通小区 彳。) 的出行量与吸引量的分布情 况，统计得出各个轨道交通小区的总吸引量与出行量。 再分别计算每对新的轨道交通小区之间的出行量与吸引量。比如有4 与4 两个轨道交通小区，其含有的交通小区分别如下图4 3 与图4 4 所示： ii 一- 图4 。3a l 站相关地区交通小区示意图 图4 4 么2 站相关地区交通小区示意图 o d 4 ，如的子矩阵构成为表4 2 所示， 表4 。2 轨道交通小区_ o d 4 ， 的子矩阵 0 0 10 0 30 0 4 0 0 2 0 0 5 0 0 6 则小区彳，到小区a ，的出行量即为原交通小区0 0 1 、0 0 3 、0 0 4 所在4 内部分 的出行到原交通小区0 0 2 、0 0 5 、0 0 6 的出行量， o d 4 ，如= q 夥x p ， ( 4 2 ) x， ( g l ，2 + g 1 5 + g l ，o ) p l ， + ( q 3 ，2 + q 0 0 3 5 + q 0 0 3 , 0 0 6 ) xp 3 + ( q 0 0 4 ，0 0 2 + 9 0 0 4 。0 0 5 + 9 0 0 4 6 ) p 0 0 4 ， 其中，g 脚原交通小区x 与y 之间的出行量 p 。原交通小区x 的所属轨道交通小区的权重值 同理，计算出其它轨道小区之间的出行吸引量，形成下表4 3 。 第四章枢纽内部客流o d 预测 表4 3 轨道交通小区出行吸引矩阵 八 a ia 2 彳f 爿。 a l 么2 a 3 4 4 枢纽各类型客流预测方法 城市公共交通枢纽，就客流类型上而言，都至少包括4 1 节所描述的三种类 型客流的一种，分别对应于步骤二计算中的三类客流的初步预测。以下三节分 别就三种客流的预测方法分别进行研究分析。 4 4 1 枢纽城际客流需求预测 在一定的运力配备下，铁路客运和长途客运一般都具有较为稳定的客流。一 般情况下，其客流量主要与站场的发车、班次数线性相关。因此，分析时根据 该站场历年的数据资料和规划年运力配备的情况，可以采用回归分析的方法对 规划年的客流进行预测分析。 以此确定规划年枢纽的城际客流集散量，并根据现状的换乘关系调查及国内 外其它同类型城市的相关数据，确定未来枢纽各种交通方式承担的对外客流量 的换乘比例，最终确定对外交通与其它交通方式的高峰小时换乘量。 第四章枢纽内部客流o d 预测 图4 5 枢纽城际客流预测技术路线 4 4 2 枢纽周边地区集散客流需求预测 对外枢纽中包含常规公交、地铁等多种交通方式，同时也承担着市内客流的 运送任务。我们以目标枢纽为中心，1 0 0 0 m 半径的地区范围作为步行和自行车直 达区，对这些地区的人口、就业和用地情况进行分析，预测出枢纽承担的市内 客运的直接送达量。 在进行客流分析时，周边用地按其性质主要分为两大类g 一类是居住用地， 如居民小区、公寓等；另一类是具备商业和商务办公性质的公共用地，如商场、 餐饮、酒店、商务写字楼、行政管理机关等等。二者具备明显不同的交通出行 特征，前者以居民本身的出行为主，加上少量的探亲访友的出行，时间分布上 呈现“早出晚归的特征；后者的出行由两部分组成，包括公共建筑员工本身 的上下班出行以及诱发的商业、娱乐、办公出行，从时间特征上来说，早晚高 峰较为平缓，工作时间的出行吸引比较平均。 3 7 第四章枢纽内部客流o d 预测 图4 6 枢纽周边用地客流预测技术路线 周边用地的客流按上述分类可采用原单位法m 1 进行计算，即主要依据居住建 筑的居民人数和公共建筑的建筑面积，按不同的出行生成系数，计算其客流的 出行值。 ( 1 ) 周边地区高峰小时出行产生量计算 p = r p 口( 4 3 ) p 一高峰小时出行产生量； r 周边地区居住人口； r 人均日出行次数； 口居民出行产生高峰小时系数。 ( 2 ) 周边地区高峰小时出行吸引量计算 4 = 置。y + m + 五) ( 4 4 ) a 高峰小时出行吸引量； 6 i 第i 种公共建筑的建筑