（交通运输规划与管理专业论文）城市对外客运枢纽换乘系统规划方法研究.pdf

摘要 摘要 城市对外客运枢纽及换乘系统作为城市对外客运节点、各种客运交通方式衔接的纽带，以及 城市客运交通多种交通方式换乘组合的基地，其规划布局、功能定位、设施资源配置、衔接换乘 模式以及客流交通组织等因素将对城市综台客运系统的运输效益产生很大的影响。我国部分己建 成的对外客运枢纽及换乘系统存在种种缺陷的状况说明对其规划设计理论作前瞻性、整体性的研 究是十分必要的。本文主要针对现有规划设计理论与方法的空白点和薄弱点，在火量查阅相关文 献和研究成果的基础上，采用理论分析与国内外发展经验相结合的方法，从我国城市对外客运枢 纽及换乘系统的客流量预测、相关道路交通流影响分析、规划布局、配置设施设计调整方法、交 通设计等五方面开展研究，以期推动和完善城市对外客运枢纽及挠乘系统的规划设计理论。 本文首先从宏观层面分析城市对外客运量预测基本原则，具体阐明影响客运量大小的主要因 素，对以往常用的客运量预测模型进行回顾。在此基础上，本章通过详细讨论城市定位的相关概 念以及不同城市定位对城市对外客运量大小的影响，结台灰色预测模型，将关联树的修正方法应 用于客运量预测，提出了结台城市定位的修正方法。最后本文讨论公路、铁路、水运以及民航的 分担率研究方法，为下面章节的研究建立基础。 针对城市居民出行的四阶段法和城市对外客运需求在城市内部的出行有相通之处，但也有不 同的地方。本文根据实际项目，针对交通小区用地强度、不同人群的对外出行率等等对传统四阶 段模型进行了某种程度的修正以期更贴近城市对外客运的实际情况。在此基础上，本文通过举 例的形式，从空间和时问两个方面分析了城市对外客运枢纽及换乘系统的诱增交通量在城市道 路网上的分布特性。为下文的枢纽选址、公交线路设计等等提供了基础。 本文该部分首先从宏观上讨论对外客运枢纽及换乘枢纽选址的般性原则，在上一章研究的 基础上，本章对影响枢纽选址决策的几个主要影响因素( 枢纽的规模，枢纽建设对相关道路网络 的影响) 进行研究、量化。在此基础上本章建立选址决策的数学模型，以及模型的算法。 针对枢纽的交通衔接问题，本文结合常规公交线路布设现状，对基于对外客运枢纽的公交线 路规划方法进行了研究，讨论其布设的影响因素、优化目标、约束条件和优化算法，并进一步提 出基于对外客运枢纽的公交线路规划方法。 在枢纽客流需求及规模已经确定的情况下，结合国内外枢纽设计的经验与启示，本文对城市 对外抉乘枢纽的交通设计方法进行了理论及实践探讨。深入研究了铁路客运枢纽中以公交换乘为 重点及以公交换乘和综合开发为主的两种设计方法以及长途公路客运枢纽及换乘系统的设计方 法。 最后，论文对本次研究的成果进行了总结，并且对将来的研究方向进行了展望，为更加深入 的研究工作奠定了理论基础。 关键词：城市；对外客运枢纽；换乘系统：客运量预测；交通流影响分析；选址决策；交通设计 a b s t r a c t u r b a nc o m p r e h e n s i v ep a s s e n g e rt r a n s f e rh u bi st 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 ru r b a n t r a n s p o r tn e t w o r ks y s t e m ，t h et i e st oj o i n tv a r i o u su r b a np a s s e n g e rt r a f f i cm o d e sa n dt h eb a s et o t r a n s f e ra n dc o m b i n em a n i f o l dt r a f f i cm o d e so fu r b a np a s s e n g e rt r a n s p o r t a t i o n ag r e a td e a lo f f a c t o r sp l a yad o m i n a t i n gr o l ei nt r a n s p o r t a t i o ne f f e c t i v e n e s so fu r b a np a s s e n g e rt r a n s p o r tn e t w o r k ， f o re x a m p l e ，p l a n n i n ga n dl a y o u t ，f u n c t i o no r i e n t a t i o n ，f a c i l i t i e sa n dr e s o u r c e sd i s t r i b u t i o n ， t r a n s f e rp a t t e r n s ，a n dt r a f f i co r g a n i z a t i o no fp a s s e n g e rf l o w ap a r to ft r a n s f e rh u b sb u i l ti no u r c o u n t r ya r ei n c o n v e n i e n tf o rt r a n s f e ra n do fl o w l e v e lj o i n t i ti si n d i c a t e dt h a ti t sq u i t en e c e s s a r y t os t u d yi n s i g h t f u la n di n t e g r a t i v ep l a r m i n ga n dd e s i g nt h e o r yo ft r a n s f e rh u b s i nv i e wo ft h ev o i d v a c u u ma n dw e a kp o i n t so fe x i s t i n gt h e o r i e sa n dm e t h o d so fp l a n n i n ga n dd e s i g n ，o i lt h eb a s i so f c o n s u l t i n g a l a r g e a m o u n to f r e l e v a n tl i t e r a t u r ea n dr e s e a r c ha c h i e v e m e n t s ，b ym e a n so f c o m b i n i n gt h e o r e t i c a la n a l y s i so fd o m e s t i ca n df o r e i g nd e v e l o p i n ge x p e r i e n c e ，a n df r o ms i x a s p e c t so fd e v e l o p m e n tt r e n do fu r b a np a s s e n g e rt r a n s f e rh u bi no n rc o u n t r y , p l a n n i n ga n dl a y o u t ， f o r e c a s t i n gp a s s e n g e rv o l u m e ，s c a l eo fd i s t r i b u t i n gf a c i l i t i e s ，t r a f f i cd e s i g na n de v a l u a t i o nm e t h o d o ft r a n s f e re f f e c t i v e n e s s ，t h es t u d yi sd e v e l o p e d ，s oa st op r o m o t ea n do p t i m i z et h ep l a n n i n ga n d d e s i g nt h e o r yo fu r b a nc o m p r e h e n s i v ep a s s e n g e rt r a n s f e rh u bi nt h i sp a p e r f i r s to fa l l ，b a s e do nc l a s s i f y i n gu r b a nc o m p r e h e n s i v ep a s s e n g e rt r a n s f e rh u b ，a n dt w of a c e t s o fp l a n n i n ga n dc o n s t r u c t i o no fh u ba n du r b a nt r a n s p o r t a t i o ns y s t e m ，t h eu b i q u i t o u sp r o b l e m so f u r b a nc o m p r e h e n s i v ep a s s e n g e rt r a n s f e rh u bi nc h i n ai ss u m m a r i z e d ，t h er e l e v a n ts o l u t i o ni sp u t f o r w a r d a n dt h e n ，b yc o m b i n i n gf o r e i g nd e v e l o p m e n tc i r c u m s t a n c e sw i t hd e v e l o p m e n tt r e n do f p a s s e n g e rt r a f f i cp a t t e r ni nb i gc i t i e si no u rc o u n t r y , o u rs t a t u sq u oi ss t u d i e da n dt h ed e v e l o p m e n t d i r e c t i o no fu r b a nc o m p r e h e n s i v ep a s s e n g e rt r a n s f e rh u bi sp r o b e di n t o t h ea n a l y s i so fc h a r a c t e r i s t i c so f e x t e r n a lp a s s e n g e rt r a n s f e rh u ba n du r b a n p u b l i c t r a n s p o r t a t i o nt r a n s f e rh u bi np l a n n i n ga n dl a y o u ti ss h o w e d ，b a s e do nm a c r o s c o p i e a ll a y o u ta n d f o r m so fu r b a np a s s e n g e rt r a n s f e rh u b ，t h ei n f l u e n c i n gf a c t o r sa n dl o c a t i o np l a n n i n gp r i n c i p l e ， p r o c e s s ，a n dm e t h o di nl a y o u tl o c a t i o na r ed i s c u s s e d 。a f t e r w a r d ，t h el o c a t i o np l a n n i n gm o d e l so f e x t e r n a lp a s s e n g e rt r a n s f e rh u b ，w h i c ha p p l i e sf u z z yg r e yr e l a t i o n s h i pm o d e la n da l t e r n a n t l o c a t i o nm o d e lt o g e t h e r , a n dt h el o c a t i o np l a n n i n gm o d e l so fu r b a np u b l i ct r a n s p o r t a t i o nt r a n s f e r h u bt h a ti so nt h eb a s i so fm a r k i n gi ng r a d ea r ef o u n d ，n a m e l ys i n g l el o c a t i o nm o d e l ，i n d i r e c t i n t e r d y n a m i cl o e a t i o nm o d e l ，i n t e r d y n a m i cl o c a t i o nm o d e l ，a n dc o m p r e h e n s i v e1 0 c a t i o nm o d e l t h ep l a n n i n ga n dl a y o u tm e t h o d so fs u c ht w ok i n d so fh u b sa r ea l s op r o p o s e d t h i r d l y , b yw a yo fs t u d y i n gt h es p a t i a l t e m p o r a ld i s t r i b u t i o nc h a r a c t e r i s t i c so fp a s s e n g e rf l o w i nt h es t a t i o n so ft r a n s f e rh u ba n dt h ea r e ao fp a s s e n g e rf l o wg e n e r a t i o ni nt r a n s f e rh u b ，t h e c o n c e p t i o n so fr a t i o n a l a r e aa n di n f l u e n c i n ga r e ao fp a s s e n g e rt r a n s f e rh u ba r ed e f i n e d ，t h e n ， d i s c u s sh o wt of i xt h er a t l g eo ft h et w o o nt h eb a s i so fs u f f i c i e n tc o n s i d e r a t i o no fa l lk i n d so f f a c t o r s ，u r b a nl a n du s e ，u r b a nt r a f f i cn e t w o r ka n ds oo n ，p r o c e e d i n gf r o mt h es i t u a t i o nt a k e n s y s t e m i c a l l ya n dc o m p r e h e n s i v e l y , a n da p p l y i n gg e n e t i cn e u r a ln e t w o r k ，af o r e c a s t i n gm o d e lo f p a s s e n g e rv o l u m eg e n e r a t i o ni nas i n g l et r a n s f e rh u bi sp r e s e n t e d ，w h i c hi sf o u n d e do nh i s t o r i c a l d a t a m o r e o v e r , u n d e rt h ec i r c u m s t a n c e so fb r i n g i n gp a s s e n g e rt r a n s f e rh u bi n t ot h ew h o l eu r b a n t r a n s i ts y s t e m ，s t u d ya n dd i s c u s sp a s s e n g e rv o l u m eg e n e r a t i o nf o r e c a s t , t r a f f i ci m p e d a n c e ，o d m a t r i xt r a n s f o r ma n dt r a f f i cm o d es p l i tf o r e c a s t t h e n ，s e tu pt h ef o r e c a s t i n gm o d e lo fp a s s e n g e r t r a f f i cm o d er a t i ob a s e do ns u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n ta n dt h et r a n s f e rm o d e sc h o s e nm o d e l a c c o r d i n gt of u z z yn e u r a ln e t w o r ka n df u z z yl o g i c f i n a l l y , c o m b i n a t i o nw i t ht h ec h a r a c t e r i s t i c so f t r a n s f e rh u b ，m u l t i - r o u t ep r o b i t b a s e dl o a d i n gm o d e lb a s e do us t a t i o ni nh u bi sm a d ea n dt h e c a l c u l a t i o nm e t h o d so fc o l l e c t i n ga n dd i s t r i b u t i n gv o l u m ea n dt r a n s f e rv o l u m ei n t h eh u ba r e d i s c u s s e d k e yw o r d s ：u r b a n ；p a s s e n g e rt r a n s f e rh u b ；v o l u m ep r e d i c t i o n ；f l o wi n f l u e n c i n ga n a l y s i s ；l a y o u t l o c a t i o n ；t r a n s p o r t a t i o nd e s i g n i i l 东南大学学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其 他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的 学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已 在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 东南大学学位论文使用授权声明 东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论 文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电 子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文 被查阅和借阅，可以公布( 包括刊登) 论文的全部或部分内容。论文的公布( 包 括刊登) 授权东南大学研究生院办理。 研究生签名：盎嗵导师签名：l 盔三让 1 日期：勿吐3 、，占 东南走荦硕士学位论支 第一幸绪论 1 1 研究背景 第一章绪论 随着我国经济改革的进一步深入，城市与城市之间的经济联系、文化交流逐步加强，各个城市 的对外客运量稳步上升，从而直接导致各城市对外客运枢纽的旅客周转量增加，使得与其直接相关 的城市道路网络负荷日趋沉重。 另一方面，随着我国城市交通机动化进程的迅猛发展，产生了越来越多的现有交通基础设施无 法承受的交通需求，这种城市交通需求总量的不断增氏与交通设施供应滞后之间的矛盾是制约我国 城市交通发展的主要矛盾。任何城市交通问题的解决方案必须以解决交通供需矛盾为前提，遵循城 市交通设施建设用地的制约。面对日趋尖锐的城市交通需求与交通供给之间的矛盾，越来越多的交 通工作者认识到解决我国大城市交通问题的根本出路在于优先发展公共交通，建立一个以轨道交通 系统为骨架，以常规公交为主体，多种交通方式相互协调的综合客运交通体系，同时必须采取与现 有城市土地资源供应、交通基础设燕及环境容量耜适应，又能在城市社会和经济生活中起着全局性、 先导性作用的客运交通运输方式【1 l 。 如何利用现有的公共交通网络快速、便捷地将城市对外客运需求输送到客运枢纽? 如何将到达 该城市的客运量通过公交网络迅速地扩散到城市每个角落? 如何充分发挥城市公共交通的运输效 益，吸引更多的私人交通方式的客流，实现城市综合客运交通体系的优化目标? 如何结合城市的用 地结构布局、基础设施现状选取客运枢纽的地点、确定其用地规模、结构形式? 如何分析对外客运 换乘枢纽的建设对城市道路交通体系的影响? 如何使城市铁路、公路等对外客运交通方式与城市内 部的交通相协调，提高城市对外客运枢纽的服务效率? 如何运用“个别分析，系统集成”的方法对 每一个问题统筹安排? 要解决以上问题，除了进行公共交通线网的优化设计和公交站点的合理布局以协调城市内部交 通体系与对外交通换乘枢纽的衔接，有必要结合实际情况、工程经验，研究与制定城市对外客运枢 纽换乘系统规划方面的一整套方法。 欧美许多发达国家为解决交通拥挤的问题，从上世纪5 0 年代就陆续开始进行城市交通换乘系统 的规划、设计及政策研究，并探索出很多适合各自城市特色的换乘系统规划设计的经验和方法，取 得了较为良好的效果。我国虽然在近些年也加强了城市客运枢纽换乘系统的设计及管理，但在实施 中由于缺乏理论技术的支持，改善的效果并不十分明显，换乘设施不舒适、换乘距离长的情况屡有 发生鲫。 论文拟从系统的角度出发，通过研究城市对外客运场站的客流发生特点及其对换乘设施产生的 影响，对城市客运枢纽换乘系统规划及设计技术进行分析和研究，为合理规划、设计城市客运枢纽 换乘方案提供决策依据，这将对进一步提高城市交通运行效率、解决对外客运枢纽建设以及决策中 的一系列问题、促进城市交通可持续发展无疑具有重要的意义。 1 2 国内外研究概况 1 2 1 国外研究概况 国外交通、土木方面的许多学者结合当地的实际情况，针对客运枢纽及其换乘系统进行了许多 研究，其规划方法及其理论已经日趋成熟。 东南大学硕士学位论文 第一章绪论 美国学者m d s h a o a i b c h o w d h u r y 对多方式交通网络的换乘优化理论进行了研究。他认为，在公 交需求，。泛的市区，乘客的出行需求由各种交通方式共同满足，包括轨道交通、快速公交、常规公 交等。在多运输方式集成的换乘枢纽进行时刻表的同步优化，可以显著减少在枢纽的换乘时间。由 于车辆是随机到达的，安排松散的时亥表有助于换乘等候的时间更少。该文章构建涵括车辆运营商 和使用者的费用函数，针对换乘线路的优化车头时距进行了求解。文章还结合公交一轨道交通换乘 优化实例提出了一个两阶段的优化方法1 4 j 。 香港学者c w y i p 研究了香港国际机场乘客换乘交通工具问题。香港国际机场主要有三种公共 交通方式与市区连接：机场捷运、机场大巴、外部大巴。这三种交通方式每天的客流量达1 6 0 0 0 次。 香港特区政府对巴士服务有费率限制，但是对机场捷运却没有相关规定。该文章分析了费率的不同 对交通方式分担的影响，并且评估了取消费率限制的后果。虽然其研究仅仅局限于机场换乘系统， 但是该文章对换乘方式分担方面的分析对我国换乘系统也有一定的启示作用。 美国的资深交通分析专家j o h nga l l e n 对区域公交进行了研究。美国的区域公交( r e g i o n a l c o m m u t e rb u s ) 还没有广泛应用的定义，它在实际应用方面类似于我国的农村公交，结合了普通公 交调度的弹性和轨道交通的舒适。美国大部分区域公交主要运营郊区一市区、市区一郊区以及郊区 一郊区的服务，其服务覆盖面比轨道交通要广泛。与普通公交不同的是，区域公交主要满足长距离 出行，给每个乘客都提供座位。由于它舒适快捷的服务，区域公交通常和私人小汽车一起成为长距 离出行的选择。该文章结合从b r i d g e p o r t 到s t a m p f o r d 的c o n n e c t i c u t ss o u r t h w e s t 交通走廊对其区域 公交进行了研究。其研究方法对本论文有一定的指导价值p i 。 美国学者d u d l e y e w h i t n e y 对费城东部的f r a n k f o r d 交通中心( f r a n k f o r d t r a n s p o r t a t i o n c e n t e r ) 进 行了仿真研究。该仿真系统用一个综合模型涵括了公共汽车、无轨电车、小汽车、轨道交通以及行 人的各种行为【6 】a 另外，西方发达国家在实际应用方面也做出了许多范例： 伦敦最重要的火车站和地铁基本上都设在一栋建筑物内，著名的应数朱比利延长线 w e s t m i n g s t e r 站与新议会大厦的整合建设。朱比利延长线始建于1 9 9 3 年，1 9 9 7 年底全面竣工。新地 铁线共设有1 1 座车站，其中6 个重要车站的建筑设计展示了交通建筑在结构、建筑设计和建筑技术 等方面的新成就。 w e s t m i n s t e r 站位于伦敦城市核心的新议会所在地。同时该地区也是重要的旅游地，这里有著名 的犬本钟、西斯敏大教堂和伦敦桥等。地铁站设在新议会大厦的底部。建筑师将新议会大厦和车站 设计成一个整体，严密到与之无关的任何一点东西都难以加上去。地铁站的其中一个出口设在新议 会大厦的大厅内，乘客可以不出地铁站而乘自动扶梯便可进入新议会大厦。新议会大厦内集教人流 也可以利用地下一层地铁站的步行通道，穿越新议会大厦四周的大街而到达西斯敏大教堂等地点。 德国慕尼黑卢尔广场地铁车站也是一座具有代表性的现代化交通轨道综合体。车站设于地下， 共5 层。地下第一层为商业、花坛、假山的地下街，面积一万多平方米，用自动扶梯与地面联系： 地下第二层为商店货场和带有货车通道的仓库以及高速铁路通过的检查站：第三、四层为高速铁 路车站，站台长2 0 0 米，宽3 4 米，并设有可停放8 0 0 辆汽车的停车场；第五层为地下铁道、通风、 排水设施，地面则与有轨电车和公共汽车衔接，并设有一个小型自行车停车场。 日本九州铁路转运中心采用跨站式布置，但它并非是一个单一的火车站，其建设计划和设计开 发首先是将它作为一个高效的城市内外交通的换乘枢纽中心。选择不同交通工具的旅客、快线交通 和慢线交通、市际交通和市内交通都可以在转运站内完成转换，从而实现紧凑、高效、便捷的转运 体系。位于四层平面之上的公共通道贯穿南北。城市地面激动交通的人流在站前地面层通过自动扶 梯直达二层入口的平台广场，进入南北公共通道。市际火车站站台位于公共通道之下，公共通道的 尽端通向日本高架新干线站台，市内高架轻轨线直达中心的南北公共通道的四层平台。转运中心为 洲际高速铁路、市际铁路、城市高架轻轨及地面机动车流之间建立起一个简明高效的立体网络。该 转运中心的另一个特色表现在其职能组织组织的整体性方面。站前二层入口步行平台向城市延伸与 2 东南大学硕士学位论文 第一章绪论 下站配套公建相连接，从而形成完整的步行系统。九州转运站自身也是集多种功能于体，主体建 筑两侧为商业中心和办公中心，主体建筑上部为一个大酒店，停车场则设在建筑的地下层，各层之 问通过自动扶梯、楼梯、电梯和步行通道相连【7 j 。 1 2 2 国内研究概况 我国对城市客运尤其是对外客运枢纽换乘系统规划与设计技术的研究起步较晚，氏期以来，铁 路、公路、城市公交、地铁建设往往由各自的部门负责，彼此之间缺乏联系与协调，另外，城市中 的换乘枢纽的规划与设计由城市规划师、建筑师和土木工程师来承担，缺乏专业的交通工程师介入。 这种各自为政、自成体系且非理性的决策与建设产生了一系列问题，并且在我国汽车拥有量经过长 达2 0 年的高速增艮唇，逐步暴露、显现，从而成为造成城市交通问题的瓶颈之一。例如，北京从 1 9 6 5 年开始修建地铁，当时修建地铁的目的并非完全出于交通考虑，而是更多地考虑了战备因素。 所以对于地铁与地面交通的配台，地铁之间的换乘没有能够进行深入研究，造成目前地铁站的选址 不当，交通换乘不便等诸多问题。 近年来同济大学晏克非教授对城市综合客运体系换乘进行了宏观分析及技术评价，这对推动 在这一领域的研究起到了积极的促进作用，但其研究主要是基于宏观层面，未能从详细设计及布局 层面进行探讨；在客运枢纽中地铁与其他交通方式的换乘，国内也有一些论文对其进行了研究，如 华中科技大学郭志勇的硕士论文“城市轨道交通枢纽换乘协调研究”，西安建筑科技大学王秋平教授 也对其他客运交通换乘轨道交通的协调进行了探讨；此外，东南大学、同济大学的几位老师也都对 城市公交的换乘与接驳进行过研究。 这些研究填补了这一领域的一些空白，对城市对外客运换乘系统的规划及设计在我国的应用和 推广起到了促进作用。但一些方面还有待进一步研究和探讨，如对外客运枢纽建设对相关道路交通 流的影响分析模型、不同规模的客运枢纽和不同客流量下对外客运枢纽选址决策方法、客运枢纽中 各种方式换乘有效衔接以及换乘系统的详细设计方法等等，这些方面还缺乏理论体系的建立和实用 技术的开发。 1 3 研究目标、主要内容 1 3 。1 研究目标及研究重点 1 ) 适合我国城市特点的对外客运枢纽换乘系统的布局规划研究。由于我国城市之间客运交通主 要由长途汽车、火车担当，与国外状况大相径庭，不能照搬国外换乘系统布局规划的研究成果，因 此，在研究过程中要充分考虑我国国情，分析国内外城市交通的差异，将理论分析与我国城市交通 特色紧密结合，提出符合我国城市交通情况的实用技术方法。 2 ) 城市对外客运枢纽换乘系统的详细设计涉及附属停车场、常规公交、轨道交通等等，因此是 一个牵涉面较宽的系统工程。怎样结合当地实际情况，将各种交通方式衔接起来，提出适合当地的 对外客运枢纽及换乘系统的规划方法，是一个比较棘手的问题。 3 ) 建立交通影响分析模型，需要大量的基础数据支撑，但由于枢纽换乘数据庞杂，难以采集， 因此，本文在撰写过程中，拟采用辅助模拟手段，以具有普遍意义的客运枢纽场站为原型，给出假 设条件，建立模型。 1 3 2 主要研究内容 1 1城市对外客运枢纽客流量预测研究。 城市对外客运枢纽建设满足了城市之间居民出行的需求，然而其客流量是随着城市经济的发展、 东南大学硕士学位论文第一章绪论 城市的地区影响力变化而呈现出动态性变化，这些变化，影响着枢纽的空间布局、规模及多样化设 计。因此，城市对外客运枢纽的客流量预测是其规划及设计的重要内容。主要找出城市经济、城市 定位等变化与对外客运需求量之间的潜在关系，并在此基础上，运用合适的模型对这种关系进行描 述。 2 )对外客运枢纽建设对相关道路交通流的影响分析。 对外客运枢纽建设及其规模必将对相关道路交通流产生正相关的影响。本文将从区位、大小、 时间三个方面研究对外客运枢纽对相关道路交通流的影响形成机理、影响方式以及影响大小。 3 )对外客运枢纽选址决策方法研究。 对外客运枢纽及其换乘系统的建设要占用大量土地。怎样在客流量预测、交通流影响分析的基 础上，结合城市的用地布局，研究枢纽选址的决策方法，是本文的一个重要内容。 4 1对外客运枢纽与现有公共交通及道路网络的衔接研究。 从动态和静态两个方面研究城市对外客运枢纽换乘系统的宏观布局及其与现有公交服务之间的 组织协调，结合实际调查结果，找出其中内在的关系模型，针对不同规模的客运枢纽给出不同的参 数值。 5 ，对外客运枢纽换乘系统的设计方法研究。 针对换乘系统的总体布局与衔接情况，引入国外成功的换乘系统设计实例，结台我国目前城市 客运枢纽换乘的现状及客流枢纽内人流集散的特点，对换乘系统的概念设计及详细设计进行探讨。 图1 - 1 为本文各章之间的联系关系。 图i - i 本文结构关系 4 东南大学硕士学位论文第二章城市对外客运枢纽客流量预测研究 第二章城市对外客运枢纽客流量预测研究 城市对外客运枢纽的客流量大小直接影响枢纽及换乘系统的空间布局、建筑形式、多样化设计、 周边配套设施的规模等等。规划对外客运枢纽及换乘系统的基础和关键之一，是预测城市对外客流 量的大小。其预测方法是否科学、是否符合实际将直接影响到枢纽及换乘系统的效益。 2 1 预测的基本原则 城市对外客运交通需求预测通常要遵循以下几条原则，即： ( 1 ) 系统分析原则。具体体现在四个方面要将城市社会经济系统与国家社会经济系统、周边 地区社会经济系统联系起来；要将城市对外客运交通与城市社会经济系统联系起来；要将城市对外 客运的各种运输方式联系起来；要将城市对外客运系统中各个要素联系起来。 ( 2 ) 政策协调原则。城市对外客运交通需求预测必须建立在与国家、地区社会和城市经济发展政 策相协调的基础上，以政策为导向来进行交通需求预测。 ( 3 ) 定性与定量相结合的原则。预测无法回避社会经济发展中带有规律性和偶然性的矛盾，因此， 既要充分应用科学的定量分析手段寻找交通需求发展的规律性，也要充分考虑未来发展中的偶然性 ( 不确定性) ，充分利用政策、专家经验和领导决策等定性分析手段把握预测的方向。 ( 4 ) 弹性原则。既然未来社会经济发展带有偶然性，那么预测结果不能是唯一的、不变的，应充 分考虑未来交通需求的多种可能性，预测结果应留有必要的弹性范围。 f 5 ) 历史与未来发展相结合的原则。这是上述四原则的自然延伸，我们只能从城市以及区域社会 经济与交通运输历史发展、演变中探索出城市对外客运交通需求发展的规律，而对城市未来的对外 客运交通需求预测则既要考虑城市的历史和现状，又要根据城市以及区域未来社会经济发展政策、 条件、制约因素的分析，作出合乎逻辑的判断、决策h j 。 2 2 对外客运交通的主要影响因素 城市对外交通客流量大小是由许多相关因素决定的，如该城市的经济发展水平、城市定位、产 业结构、资源分布、自然地理条件、人的行为因素、政策因素、用地规划、发展规划、建设规划等。 这些因素又可概括成经济因素，政策因素和其它因素。以下就经济因素、政策因素、其它因素对交 通生成影响进行总体分析。 经济因素：任何一个城市或地区的交通变化与发展都是服务于国民经济发展和人民生活水平的 提高这一根本目的的，因此国民经济与客流量生成之间有着密切的关系。对外交通是城市的经济命 脉，一方面经济的发展会刺激商务客运需求大幅度提高，城市产业结构的变化、经济体制的改革与 完善等都会影响交通的发生和吸引量：另一方面，经济水平的提高也使对外交通设施的改善成为可 能。 政策因素：国家的某些政策。如经济政策和交通政策等，对城市对外交通发展所产生的影响同 样不可忽视。经济政策会影响到城市生产力的发展和布局，从而影响城市对外交通发展。例如我国 制定了在局部地区修建高速公路的政策，高速公路的发展会形成区域的高速公路网络，又会改变城 市在整个区域运输网络中的交通作用。其它如运输收费和投资政策也将在一定程度上影响对外交通 的发展。 其它因素：包括地理区位、自然条件、气候条件，历史因素技术的改进等。地理环境及所处区 位在很大程度上决定了城市的对外交通结构。临江或傍海的城市凭借得天独厚的条件，对外交通中 5 东南太学硕士学位论文第二章城市对外客运抠纽客流量预测研究 便有了水运这一组成部分。而城市所处区位及地理位置上的特点同样也对城市对外交通的发展产生 重要影响。例如，天津市在全国来看，是重要的经济、文化和科技中心，国内外交流都十分频繁。 但因其毗邻首都北京，虽有一级机场，但客运量相当小。旅游业是一项投资少、见效快、创收多的 重要行业，被称为“无烟或白色：f ，业”。一个城市颇具特色的旅游资源，不仅吸引国内人民还会迎来 众多国外游客。随着人民生活水平的提高，国际交流日益增多，城市的旅游人数会逐年增加，旅游 带来的消费，必将刺激和促动城市对外交通的发展。 了解这些影响因素之后，才能够对城市对外客运量进行准确的预测。 2 3 客运量预测模型研究 2 3 1 常用模型概述 常用来进行客运量预测模型有时间序列法、原单位系数修正法、回归分析法、灰色模型以及人 工神经网络模型。各种方法都各有短长。而新的模型必须在分析旧有模型缺点与长处的基础上进行 创新。以下是各种常用模型的概述。 时间序列分析法又可细分为几种不同的模型：年平均增长率法，年平均增长量法、弹性系数法。 其中年平均增长率法又有几何平均、代数平均与对数回归模型。年平均增长量法侧重于一定时期客 运量年均增长量，该法忽视了时间段内的波动起伏情况，仅反映了初期到终期的平均增长状态。这 两种方法都比较粗糙，短期内预测尚可运用，长期预测则差强人意。弹性系数法即根据客运量的增 长率与国民经济增长率之间的比值，通过比照经济增长来预测客运量增长状况。弹性系数法又包括 水平法和对数回归法。使用弹性系数法，一方面，预测的结果依赖于经济增长的预测准确性，一方 面，依赖于弹性系数的选择。 原单位系数修正法的公式形式为： q - 魏- 晶 ( 2 - 1 ) 式中：q f 第t 年的货运量和客运量 q o 初始年的货运量和客运量 c 第t 年的人口( 万人) 只初始年的人口( 万人) 与人均g n p 有关的人均出行次数的修正系数 口，自一，口t ，6 t 选取如表2 - 1 吼 一0 。+ 巩- 只) 白。+ 晶) ( 2 2 ) 表2 1 原单位系数法参数表 人均g n p ( 美元) 参数口“口b 1 0 0 9 2 2 6 1 3 0 04 6 2 1 6- 0 0 9 6 72 6 0 6 回归分析法又包括一元线性回归、多元线性回归以及多元逐步回归。 6 东南大学硕士学位论文 第二章城市对外客运枢纽客流量预测研究 一元线性回归的数学形式如下 = b 。+ b x 以一篷并；誓一石。一x 。厶) 睦x ? 一晓j ，f j ( z 一3 ) b o5 丫n 叫b 置序 其中：x 最主要的影响因素 一客运量 一元线性同归的数学形式相对简单，运用方便。但是其预测的准确性与主要因素的选择有密切 的相关性。当预测目标城市在规划年限内有重大转型等变化时，预测精度难以保证。 多元线性回归是基于多个自变量的基础上对某应变量的回归。数学形式为： - b o + b i x ，+ 6 z z 2 + a + 6 x i ( 2 - 4 ) 为简便起见，将其以矩阵的形式表示如下： b 。kt m ) m r y( 2 - 5 ) 式中： y - ( ) | y ，a ，y ) b 一曲。，b ，a ，6 j 1x 。z 。：ax 】 f 1x “x 2 2 a x 2 。 m 1 1x3 lx ，za 工h i mmmam j 1x x ：az ， ( 2 6 ) 所谓多元逐步回归就是将变量逐一引入回归方程，先建立与y 密切相关的变量的一元回归方程， 再找出第二个变量，建二元线性回归方程如此下去，直至所有变量都考虑进去。在每一步中都对 引入变量的显著性检验，当其显著性高时引入，而每引入一个新变量后，对前面的变量又要进行检 验，一旦发现某变量不显著时就将它剔除。当引入的变量均显著而又没有新变量引入时，就结束变 量选择工作，利用所选变量建立多元回归方程p j 。 多元线性回归和多元逐步回归的数学形式都相对复杂，在以往的预测中较少用到。 对于灰色系统预测模型，所谓灰色系统，是部分信息已知，部分信息未知的系统。而社会系统、 经济系统、生态系统等抽象系统，因为没有物理原型，所以信息是否完全难以判断，建立的模型也 非唯一，且模型与原系统只是同构关系，系统行为数据一般是离散，不是连续，更不是函数型的： 人们对系统的认识具有意识性，观念性，这样的系统显然是灰的。敌对社会经济系统的预测可采用 灰色预测模型n 灰色预测模型的形式很多，其中最为简单实用的为g m ( 1 ，1 ) 模型。o m ( 1 ，1 ) 表示一阶的，一 个变量的微分方程型的灰色预测模型。 其建模和求解流程为：序列生成一一次累加( - a g o ) 序列生成一紧邻均值生成序列一建立灰 微分方程。灰微分方程中a ，b 的确定_ 建立白化方程，又称为影示方程。求解盖忙+ 1 l 。 由于g m ( 1 ，1 ) 次模型具有微分、差分、指数兼容的陛质，并且对于研究系统每次增加的新信 息，都可加入原始数列中，然后按补充了新信息的全数列模，使得模型所反映的信息不会因时间的 变动而滞后。所以g m ( 1 ，1 ) 模型在包括社会经济系统在内的许多灰色系统的预测方面，得到了广 泛的应用 s l 。 7 东南太学硕士学位论文第二章城市对外客运枢纽客流量预测研完 人| = 神经网络是以工程技术手段模拟人脑神经网络的结构与功能特征的一种技术系统。它用大 量的非线性并行处理器来模拟众多的人脑神经元，用处理器间错综灵活的连结关系来模拟人脑神经 元间的突触行为。因此，人 神经网络是一种大规律并行的非线性动力系统，它具有许多引人注目 的特点：大规模的复杂系统，有大量可供调节的参数；高度并行的处理机制，具有高速运算的能力； 高度分散的存贮方式，具有全息联想的特征；高度灵活可变的拓扑结构，具有很强的适应能力；高 度冗余的组织方式，具有很好的坚韧性；高度的非线性运算，具有自学习、自组织的潜力；高度的 集体协同计算，模拟处理与数字处理并存。 正是因为具有上述特点，人工神经网络得到了广大学者的高度重视。在上述特点中，具有全息 的联想学习能力及很强的容错能力，是能进行交通需求预测的基础。因为，对于交通需求预测问题， 数据的采集是不精确的，甚至可能有较大误差，而且只有当预测模型参数的选取值随着预测环境的 不同而改变，才会得出较好的预测结果，这些问题对于传统的交通需求预测方法都是难以解决的】。 2 3 2 结合城市定位的模型研究 以上介绍的时间序列分析法、原单位系数修正法、回归分析模型、灰色系统预测模型、人工神 经网络模型都能考虑交通生成与其主要影响因素间较为