（交通运输规划与管理专业论文）铁路客运交通枢纽交通协调方法与模型研究.pdf

西南交通大学硕士研究生学位论文第1 页 摘要 随着我铁路路建设进程的高速推进，将设计和建成一批大中型的现代铁路客运站， 这些新建、改扩建的新型客运站集铁路、轨道交通、常规公交、出租车、私人与社会 车、长途汽车等多种交通方式为一体，形成了大型的铁路客运交通枢纽。铁路客运交 通枢纽的规划、设计、建设、运营合理与否，直接关系到城市客运交通系统的运输效 率乃至整个城市交通综合运输效率。铁路客运交通枢纽能否发挥其功效，很大程度上 取决于交通协调水平的高低。因此，采用科学的理论与方法对交通协调问题进行研究 具有非常重要的实际意义。 本论文在对国内外研究现状分析的基础上，引入协调理论、排队论、经济理论、 动态规划理论和方法，对铁路客运交通枢纽交通协调问题进行了深入的研究： 首先对铁路客运交通枢纽换乘方式及流线进行了分析，明确了交通协调的内涵， 重点分析了交通协调应实现的主要目标；然后，重点研究了铁路客运交通枢纽交通协 调的方法和模型，主要包括：建立了基于换乘衔接系统运营成本最小的交通方式分担 率协调模型：从衔接模式、运能、换乘时间及运营组织等四个角度分析了铁路与城市 交通的协调问题，建立了运能协调模型、换乘时间协调模型和运营组织协调模型，特 别是在铁路与轨道交通的衔接模式中对换乘大厅的布置形式提出了自己的设计观念； 在引入排队论的基础上，通过经济分析，提出了既达到一定的交通组织水平，又能最 大限度节省枢纽运营成本的服务设施配置协调模型；构建了铁路客运交通枢纽交通协 调综合评价指标体系，提出了基于云模型一模糊综合评价理论的交通协调综合评价方 法；最后，以武汉站为例，分析了它独特的规划布局模式，计算了交通方式客流分担 率，分别提出了铁路与轨道交通、常规公交的运能协调方案、出租车的运营协调状况 和售票设施合理配置方案，以及对交通协调水平进行了评价，得到良好的结论，并针 对交通协调出现的问题给出了具体的改善措施。 关键词：铁路客运交通枢纽；交通协调；衔接模式；排队论；云模型 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 i 页 a b s t ra c t a sc h i n a sh i g h s p e e dr a i l w a yc o n s t r u c t i o np r o c e s sf o r w a r d i tw i l ld e s i g na n db u i l da n u m b e ro fm e d i m na n dl a r g em o d e mr a i l w a yt e r m i n a l t h e s en e w l yb u i l to re x p a n d e ds e to f t h en e wr a i lt e r m i n a l ，r a i lt r a n s p o r t a t i o n ，c o n v e n t i o n a lb u s ，t a x i 。p r i v a t ea n ds o c i a lc a rc o a c h a n do t h e rm o d e so ft r a n s p o r t a t i o na saw h o l e f o r m i n gal a r g e s c a l er a i l w a yp a s s e n g e r t r a n s p o r th u b r a i l w a yp a s s e n g e rt r a n s p o r th u bi n t h ep l a n n i n g ，d e s i g n ，c o n s t r u c t i o n ， o p e r a t i o na n dr e a s o n a b l eo rn o ti sd i r e c t l yr e l a t e dt ou r b a np a s s e n g e rt r a n s p o r ts y s t e m t r a n s p o r te f f i c i e n c ya n dt h ew h o l eu r b a nt r a f ci n t e g r a t e dt r a n s p o r te 缅c i e n c y w er a i l w a y p a s s e n g e rt r a n s p o r th u ba b l et op e r f o n ni t se r i e c t i v e n e s sd e p e n d sl a r g e l yo nt h et r a n s p o r t c o o r d i n a t i o no rn o t t h e r e f o r e u s i n gs c i e n t i f i ct h e o r i e sa n dm e t h o d st ou n d e r t a k eas t u d yo n t h et r a n s p o r tc o - 0 r d i n a t i o nh a sv e r yi m p o r t a n tp r a c t i c a ls i g n i f i c a n c e t h ep a p e ra n a l y z e st h es t a t u sq u oi nt h ed o m e s t i ca n df o r e i g nr e s e a r c h ，b a s e do nt h e i n t r o d u c t i o no fc o o r d i n a t i o nt h e o r y , q u e u i n gt h e o r y , e c o n o m i ct h e o r y , d y n a m i cp r o g r a m m i n g t h e o r ya n dm e t h o d so ft h er a i l w a yp a s s e n g e rt r a n s p o r th u bi nt h et r a f f i cc 0 0 r d i n a t i o n c o n d u c t e di n - d e p t hr e s e a r c h ： f i r s to fa 1 1 t h er a i l w a yp a s s e n g e rt r a n s p o r th u bt r a n s f e rm e t h o da n da n a l y s i so ff l o w l i n e si nac l e a rc o n n o t a t i o no ft r a n s p o r tc o - o r d i n a t i o n ，f o c u s i n go na n a l y s i so ft h et r a n s p o r t c o o r d i n a t i o nt ob ea c h i e v e dt h em a i no b j e c t i v e ；a n dt h e nf o c u so nt h er a i l w a yp a s s e n g e r t r a n s p o r th u bi nt r a n s p o r tc o o r d i n a t i o no ft h em e t h o d sa n dm o d e l s m a i n l yi n c l u d e ：t h e e s t a b l i s h m e n to fa ni n t e r f a c es y s t e mo p e r a t i n gc o s t sb a s e do nt h et r a i l s f e rm o d eo f t r a n s p o r t a t i o nl e a s tc o n t f i b u t i o nr a t ec o o r d i n a t i o nm o d e l ；f r o mt h el i n km o d e l t r a n s p o r t c a p a c i t y , t r a n s f e rt i m ea n do p e r a t i o n a lp o i n to fv i e wo ft h ef o u ro r g a n i z a t i o n s ，r a i l w a ya n d u r b a nt r a n s p o r tc o o r d i n a t i o n ，t h ee s t a b l i s h m e n to fac o o r d i n a t i o nm o d e io ft r a n s p o r tc a p a c i t y , t r a n s f e rt i m ec o o r d i n a t i o nm o d e la n do p e r a t i n gm o d e lo fo r g a n i z a t i o na n dc o o r d i n a t i o n p a r t i c u l a r l yi nt h er a i l w a ya n dr a i lt r a f f i co nt h et r a n s f e rm o d ei n t e r f a c el a y o u to ft h eh a l l m a d ei t so w nd e s i g nc o n c e p t ：i nt h ei n t r o d u c t i o no ft h eb a s i so fq u e u i n gt h e o r y , t h r o u g h e c o n o m i ca n a l y s i s ，m a d en o to n l yt h et r a f f i cr e a c h e sac e r t a i nl e v e lo fo r g a n i z a t i o n b u ta l s o t om a x i m i z eo p e r m i n gc o s ts a v i n g so fah u bs t a t i o nc o n f i g u r a t i o nc 0 0 r d i n a t em o d e lo f s e r v i c e sa n df a c i l i t i e s ；t ob u i l dt h er a i l w a yp a s s e n g e rt r a n s p o r th u bt r a n s p o r tc o o r d i n a t i o n c o m p r e h e n s i v ee v a l u a t i o ni n d e xs y s t e mi sp r o p o s e db a s e do nc l o u dm o d e l t h et h e o r yo f f u z z yc o m p r e h e n s i v ee v a l u a t i o nt r a n s p o r tc o o r d i n a t i o nc o m p r e h e n s i v ee v a l u a t i o nm e t h o d ； f i n a l l y , w u h a ns t a t i o na sa ne x a m p l e a n a l y s i so fi t su n i q u el a y o u tm o d e l c a l c u l a t e dt h e s h a r eo ft r a n s p o r tm o d e s p a s s e n g e rf l o wr a t e ，r e s p e c t i v e l y , t h a tr a i l w a ya n dr a i l t r a n s p o r t a t i o n ，c o n v e n t i o n a lp u b l i ct r a n s p o r ta n dt a x io p e r a t i o n sc o o r d i n a t i o ns i t u a t i o nc a n b er e c o n c i l e dw i t ht h ep r o g r a ma n d t i c k e t i n gf a c i l i t i e s ar e a s o n a b l ec o n f i g u r a t i o n a sw e l la s t h et r a f n cl e v e lo fc o o r d i n a t i o nw a se v a l u a t e dt ob eag o o dc o n c l u s i o na n dg i v e sac o n c r e t e t r a 简cc o o r d i n a t i o nm e a s u r e s k e yw o r d s ：r a i l w a yp a s s e n g e rt r a n s p o r th u b ；t r a n s p o r tc o o r d i n a t i o n ；l i n km o d e l ；q u e u i n g t h e o r y ；c l o u dm o d e l 西南交通大学 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并 向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授 权西南交通大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用 影印、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。 本学位论文属于 1 保密口，在年解密后适用本授权书； 2 不保密区使用本授权书。 ( 请在以上方框内打“”) 学位论文作者虢嘶 日期：如矽岁刁 指导老师签名 日期：知，吃- 刁 西南交通大学硕士学位论文主要工作( 贡献) 声明 本人在学位论文中所做的主要工作或贡献如下： ( 1 ) 在交通流线分析的基础上，引入协调理论，阐述了铁路客运交通枢纽交通协 调的基本内涵，重点分析了交通协调应实现的主要目标。 ( 2 ) 建立以换乘衔接系统运营成本最小为目标的交通方式分担率协调模型，计算 出各交通方式的合理分担率，从而对交通方式运能的合理配置。 ( 3 ) 详细研究了铁路与轨道交通、常规公交、出租车之间的交通协调，总结了各 种换乘衔接模式，特别是在铁路与轨道交通的衔接模式中对换乘大厅的布置形式提出 了自己的设计观念；从运能匹配、换乘时间衔接、运营组织方式的角度研究了两两之 间交通协调时的换乘衔接问题，建立了协调优化模型。 ( 4 ) 基于枢纽内铁路客流交通组织优化的考虑，提出了设施能力配置协调的思想， 在排队论和经济分析的基础上研究了售票设施配置协调问题。 ( 5 ) 建立了更为科学的铁路客运交通枢纽交通协调评价指标和评价体系。在指标 权重的确定中采用基于云模型标度判断矩阵的改进型层次分析法，具有很大的客观性。 ( 6 ) 以武汉站为实例对交通协调问题进行了全面的分析。 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作所得的成 果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰 写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明。 本人完全了解违反上述声明所引起的一切法律责任将由本人承担。 一躲7 研 日期咖纪f 刁 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 页 1 1 研究背景与意义 1 1 1 研究背景 第1 章绪论 根据中国铁路中长期发展规划，到2 0 2 0 年，为满足快速增长的旅客运输需求， 建立省会城市及大中城市间的快速客运通道，规划“四纵四横”铁路快速客运通道以 及3 个城际快速客运系统，建设客运专线总里程达1 2 万公里。随着我铁路路建设进 程的高速推进，将设计和建成一批大中型的现代铁路客运站，这些新建、改扩建的新 型客运站集铁路、轨道交通、常规公交、出租车、私人与社会车辆、长途汽车等多种 交通方式为一体，形成了大型的铁路客运交通枢纽，如规划新建的新武汉站、广州站、 北京南站、成都沙河堡站、郑州站，改建的武昌站、汉口站、南京站、天津站，已建 的上海南站等。 随着铁路客运交通枢纽的发展，人们开始意识到铁路客运交通枢纽己经发展成为 城市综合交通枢纽的重要组成部分，它的规划、设计、建设、运营合理与否，直接关 系到城市综合客运交通体系内各种交通方式的换乘衔接、换乘设施能力的配置与整合 设计以及各种交通方式特性与功能的充分发挥，影响到城市综合客运交通体系的运输 效率乃至整个城市交通综合运输效率，铁路客运交通枢纽逐渐成为业内的重点研究对 象。 另一方面，随着经济的发展和生活水平的不断提高，人们对铁路交通的需求日趋 旺盛，对出行水平和服务水平要求也逐步提高，这都对铁路客运交通枢纽提出新的挑 战，不仅要具有较快的换乘速度，较高的换乘效率，完善的、人性化的换乘服务，还 要与当地经济发展水平相适应，既满足人们出行需求，又不造成资源和投资的浪费。 因此，必须保证枢纽内各种交通方式能够在时间和空间上与客流有效的协调性，而现 代大型铁路客运交通枢纽规划设计向立体化、综合化、复杂化、多功能化的方向发展 趋势，更加剧了这种协调的重要性和迫切性。 1 1 2 研究意义 目前国内外有关大型铁路客运交通枢纽的研究主要集中在枢纽布局、以城市轨道 交通为基础的客运枢纽相关课题研究以及相关技术在客运枢纽中的应用等方面的内 西南交通大学硕士研究生学位论文第2 页 容，对铁路客运交通枢纽内交通方式综合协调问题研究较少。本文在交通协调理论分 析的基础上对铁路客运交通枢纽交通协调方法与模型及评价方法进行深入研究，具有 以下的研究意义： ( 1 )明确铁路客运交通枢纽交通协调的内涵，实现各种交通方式之间的衔接配 合与运能匹配，建立整体与均衡的铁路客运交通枢纽换乘衔接系统，发挥各种交通方 式的特长，缩短换乘时间距离，减少换乘次数，提高换乘效率，提高整体的运输效能， 满足客流需求的增长，改善各种交通方式尤其是公共交通的服务水平及形象。 ( 2 ) 铁路客运交通枢纽交通协调是一个动态过程，贯穿于枢纽规划、设计、建设、 运营的各个方面。在规划阶段，要对交通整体布局协调优化；在设计阶段，要运用先 进的技术指导交通换乘衔接系统的设计；在建设阶段，通过方案的优化对交通方式的 运能与交通设施能力进行协调配置；在运营阶段，通过不断对交通方式进行综合协调 选择更好的运营模式、服务方法和服务水平。从而达到有效地节约占用土地，减少建 设成本，提高整体运行效率，节约总的社会时间，创造更多社会价值的目的。 ( 3 ) 建立铁路客运交通枢纽交通协调模型和评价方法，为新建和改扩建枢纽规划 与设计方案以及具体的交通运营组织方案提供理论参考和评价依据。 1 2 国内外研究现状 国内外众多专家学者、研究人员在协调理论以及铁路客运交通枢纽站的规划、布 局、设计、建设、运营相关方面进行了相关的研究，主要包括以下方面： ( 1 ) 协调理论应用方面 协调理论由波士顿麻省理工大学协调科学中心的托马斯马龙( t h o m a sm a l o n e ) 和他的团队于2 0 世纪9 0 年代初期发展。 c a r l o sl u a i om a r t i n s 等建立了以成本( 同时考虑乘客和运营者的利益) 最小化为 目标，同时满足资源约束和需求约束，设计接运公交线路和发车频率的优化模型。针 对模型的非线性、非凸的整数规划性质与常规方法难以求解的特点，提出了一种结合 改进的启发式程序的组合求解方法；s h i o m i ，m 和n a k a m u r a ，y 从审美和建筑学的角 度，介绍从羽田机场在设备的布置、空间建筑结构、空间衔接等方面达到的协调幢1 。 刘长新，石云明，梁石清等对“协调”做出了定义后分析了协调的特性，建立了 反映不同系统间综合比例关系的系统协调发展模型眵3 。白华和袁旭梅给出了复合系统及 其协调的基本概念、理论和定量描述，对复合系统及其协调机理进行了系统分析，建 立了复合系统协调管理的概念模型，并对复合系统协调发展进行数学描述的同时提出 了协调发展的定量判定方法h 引。叶效鹏首次在交通规划的基础上提出了“协调规划” 的概念，以“功能定位”为协调规划的基本出发点，对综合交通枢纽所要达到的目标 西南交通大学硕士研究生学位论文第3 页 进行了比较深入的分析，建立了一个比较完整的目标集。并在此基础上提出协调管理 的概念，指出协调管理是实现总目标的保障隋1 。张国伍对交通运输通道能力的协调和交 通运输枢纽内各种运输方式的相互协调进行了一定程度的探讨姻1 。毛保华从多设备协 调发展的角度提出了现代运输规划的基本原理( 包括供需匹配原理与能力分解、最优配 置原理与协调运营以及动态优化原理与设备最终规模) ，建立了充分考虑到设备间的藕 合关系的最优配置问题模型，还直接而定量地研究了与运输系统分阶段协调发展相关 的一系列问题旧。k h 斯卡洛夫在城市交通枢纽的发展中提出了枢纽内能力的协调， 主要从组织管理上分析，给出了各种运输系统作业相互协调的条件n 引。 ( 2 ) 枢纽及枢纽规划设计方面 国外很重视城市客运交通枢纽的建设，欧美许多发达国家为解决交通拥挤问题， 从2 0 世纪5 0 年代就陆续开始进行城市交通换乘枢纽的规划、设计及政策研究，并探 索出很多适合各自城市特色的换乘枢纽规划设计的经验和方法。如在航空方面有日本 东京成田空港、关西国际机场、德国法兰克福机场、法国戴高乐国际机场等，在火车 站方面有日本铁路东京新宿站、东京车站、法国巴黎里昂站以及美国华盛顿区与纽约 市的联合车站等，均为典型的以人为本的立体式无逢接驳的现代化换乘枢纽。这些换 乘枢纽的共同特点是布局集中紧凑、多层次衔接、立体化换乘、机械化设施完善、各 种交通分流互不干扰、标志清楚明显、换乘距离短，方便舒适、换乘枢纽内各种服务 设施完善等等。这些都为本文提供了值得借鉴的经验。 另外，国外在枢纽及设施理论上也有十分丰富的理论和成果，如d a y i s ，d e n n i sg a n db r a a k s m a ， j o h np 对换乘枢纽步行设施服务标准进行讨论得出城市综合交通枢纽 中，通道设施人群步行服务标准1 1 ；s e n e v i r a t n e ，p na n dm o r r a l l ，j f 通过对换乘 服务水平的研究以及通过对换乘枢纽设施建设、维护、运行总成本和乘客的期望值研 究得出各种条件下的乘客最优占有空间u 羽；a f a r z a d e h ，m ；b a n d r a ，s ；l e m e r ，a n d r e w c ；o d o n i ，a m e d e or ；t o s i cv o j i n 等以实现乘客换乘步行距离最小为目标，开展了一 系列有关机场换乘枢纽最佳几何形状的研究，其研究的思路和方法对于火车站枢纽的 客流换乘研究具有很好的借鉴意义3 4 1n 5 6 邶3 ；g a t e r s l e b e n ，m i e h e lr ；l i n ，y - d ； s e t i ，j o s er e y n a l d o ；t a k a u w a ，s o e m o n 等，通过仿真分析研究人群在枢纽内的流动， 发现并消除影响交通行为的瓶颈，提高客流换乘效率n 踟n 邮晗；b a t e s 探讨了既有交通 系统换乘设施的改善，提出建立更有效率的换乘设施以鼓励乘客使用换乘；d i c k i n s 通过对欧洲和北美5 1 个都市的调查，分析各大城市轻轨运输换乘设施的使用情形与潜 在性，并提出换乘设施效率和影响现有各大城市换乘实施的诸多因素。 近年来，国内不少研究人员在借鉴国外枢纽规划设计理论和经验的基础上从不同 角度对综合客运交通枢纽进行了一些专题研究，如欧阳展结合参加铁道部科研项目“铁 路枢纽规划及能力配置研究一大型现代化综合交通枢纽运营管理方案研究”的实际工 西南交通大学硕士研究生学位论文第4 页 作，以新北京南站为背景，对大型综合客运枢纽交通协调模型与评价方法进行了选题 研究心引；隋晓波在换乘站的各种设施布设基本原则的基础上，研究了换乘站基本设施 规模确定和设计的基本方法，论文将协调基本理论弓l 入到城市轨道交通换乘站设施与 客流协调中，建立了换乘站设施与客流协调评价指标体系晗孤；姚凤金的博士论文在分 析枢纽、旅客、协调的基础上，研究枢纽旅客运输协调问题，内容包括旅客综合枢纽 运输协调理论、旅客综合枢纽规划和选址分析、旅客综合枢纽设施和技术装备协调、 旅客综合枢纽运输组织管理协调和旅客综合枢纽运输组织协调综合评价5 个方面硷引； 邹晖根据枢纽包含的各种交通方式确定了铁路客运交通枢纽能力的组成，给出了各单 项能力的计算方法，研究了单项能力间的换乘衔接问题和一体化换乘能力问题，建立 了铁路客运交通枢纽换乘能力评价体系和模糊综合评价法比钉。 ( 3 ) 协调评价方法及模型方面 在换乘衔接、协调组织评价方面开展的研究很多，主要包括换乘衔接设施的规模、 场站面积确定、平均换乘时间、换乘效率等，并建立相关评价指标体系进行评价 8 2 鲫3 ；如张学尽根据交通衔接的内涵和协调性的系统条件，从运能协调性、枢纽 运行效率、换乘设施用地和功能、换乘衔接舒适性等四个制约因素方面对枢纽衔接方 案进行评价，相应地提出运能匹配度、换乘时间、人均换乘设施面积和衔接舒适度四 个具体的量化指标，并采用d e a 的分析评价方法对换乘协调性进行评价曙川；陈刚等通 过对城市外围停车换乘设施运行特点的分析，建立了输入输出指标体系，利用d e a 方 法的c z r 模型建立了停车换乘设施换乘效率评价模型，并对利用模型对停车换乘设施 换乘效率进行相对评价和停车换乘设施换乘效率的影响因素诊断及提高换乘效率的方 向和措施进行了阐述引。 1 3 研究的内容和技术路线 本论文共分为五部分，研究主要内容如下： 第一章，绪论：介绍了论文研究的背景和意义，对国内外的研究现状作了一定的 分析，确定研究内容，制订技术路线； 第二章，在铁路客运交通枢纽交通换乘方式及流线分析的基础上，引入协调理论， 明确了交通协调的内涵，重点分析了交通协调实现的主要目标； 第三章，论文的核心部分，提出了基于换乘衔接系统运营成本最小的交通方式分 担率合理分配模型，从换乘衔接模式、运能协调、换乘时间协调、运营组织协调等角 度对铁路客运交通枢纽交通协调协调方法和模型进行了深入的研究，并引入排队论， 以售票设施配置协调为例研究了为铁路交通服务设施能力匹配问题。 第四章，建立了基于云模型的枢纽交通协调模糊综合评价方法，该评价方法考虑 西南交通大学硕士研究生学位论文第5 页 到了指标权重的模糊性和随机性，评价结果具有较强的客观性。 第五章，以武汉站为例，对交通协调问题进行了具体分析，并对交通协调效果与 水平进行评价，最后针对武汉站交通协调存在的问题提出了具体的对策和措施。 结论部分主要是对论文进行总结，指出论文的主要工作及成果和今后研究工作的 展望。 全文的技术路线如下图1 1 ： 图卜1 论文的技术路线图 西南交通大学硕士研究生学位论文第6 页 第2 章铁路客运交通枢纽交通协调基础理论 2 。1 铁路客运交通枢纽的内涵 2 1 1 铁路客运交通枢纽的界定 关于交通枢纽的概念，一般认为是在一种运输方式的两条及以上运输线路或两种 及以上运输方式的运输线路交汇、衔接处形成的，具有交通组织、中转换乘、装卸仓 储、信息服务及辅助服务等多功能的综合性设施。交通枢纽按枢纽内交通方式的多少 可分为单式交通枢纽和综合交通枢纽。本论文的研究对象铁路客运交通枢纽属于城市 综合交通枢纽范畴，在城市综合客运交通体系中具有对外交通客运的集散和市内交通 的中转换乘两个不同层次的作用。 铁路客运交通枢纽的界定如下：铁路客运交通枢纽是以铁路为主导交通方式，集 铁路、城市轨道交通( 地铁、轻轨等) 、公交( 常规公交、快速公交等) 、出租车、私 人交通、长途汽车、自行车等多种交通方式为一体的现代化综合客运交通枢纽，是由 各种交通方式所联结的固定设备( 交通场站和换乘设施) 和移动设备组成的整体，共同 完成旅客中转换乘和集散功能，是衔接城市对外客运和市内客运、私人交通和公共交 通以及公共交通内部转换的重要环节，是城市综合客运交通体系的重要组成部分。 2 1 2 铁路客运交通枢纽的功能 铁路客运交通枢纽的主要功能是交通功能，即对枢纽的到、发客流，按不同的目 的和方向，实现“换乘、停车、集散、引导”四项基本功能，其中核心功能是换乘功 能。 ( 1 ) 换乘 利用良好的交通位置、完善的交通设施以及现代化的交通管理手段，为旅客提供 不同交通方式之间、不同交通线路之间的换乘服务，实现“零换乘”目标。 ( 2 ) 停车 对于来自不同方向、路线、不同的车辆，提供固定的停车位置和上下客位置，并 以不同性质的车辆分区停放，配置合理的场站和周边道路。 ( 3 ) 集散 对于到达或出发的乘客和车辆，实现聚集和疏散分流，提供客流和车流组织的相 关措施，保证畅通、安全。 西南交通大学硕士研究生学位论文第7 页 ( 4 ) 引导 引导市内交通与铁路接驳换乘，向多层次、一体化发展，对充分发挥各种交通方 式的优点，改善城市客运结构有导向功能。 ( 5 ) 信息服务 及时准确地采集、处理、分析、存储、传输客流转换过程中所产生的各种信息， 使乘客在出行中了解何种交通工具可乘和如何选择最佳的交通工具组合方式，为旅客 提供合理的行车时间与路线，方便乘客换乘。 2 2 铁路客运交通枢纽交通换乘方式及流线分析 ( 1 ) 铁路主导交通方式 铁路是铁路客运交通枢纽的核心主导交通方式。铁路客运站乘客进、出站交通流 线如下图2 - 、2 - 2 ： 图2 - 铁路客运站旅客进站交通流线 西南交通大学硕士研究生学位论文第8 页 皇 一 。 一m i。 一m l 一一m m m 一一一一 - - - - - ! 幽整叱圃 i r 一一一一一j 一一一一一一1 il 图2 2 铁路客运站旅客出站交通流线 ( 2 ) 铁路与城市轨道交通的换乘 城市轨道交通主要包括地铁和轻轨，是城市公共交通的主导。近年来，我国城市 轨道交通网逐步完善，并直接引入铁路客运交通枢纽提供便捷的换乘，这必将会吸引 更多的旅客采用这种方式出入枢纽站。因此，城市轨道交通应该作为铁路客运交通枢 纽最主要的交通换乘方式，从而尽可能的减少地面交通，避免枢纽周边衔接道路的交 通拥挤。铁路与轨道交通换乘交通流线如下图2 3 ： 彗自 一一一一一一 薰训 一一一一 l 西南交通大学硕士研究生学位论文第9 页 圈冀燃囫酱熬 一一一一一一一一一一囤一一一一一一一一一一j 图2 - 3 铁路一轨道交通换乘交通流线 ( 3 ) 铁路与常规公交间的换乘 城市公交作为第二位的城市公共交通工具，对客流的聚散疏导具有重要作用，在 城市轨道交通线路和线网还不完善的情况下，承担着铁路客流主要的集散任务。铁路 与常规公交换乘的交通流线如下图2 4 ： 叵母旦蛾圃素瓣 出塑虬圃j 图2 - 4 铁路一公交换乘交通流线 ( 4 ) 铁路与出租车的换乘 出租车作为一种准时、快速、舒适的公共交通工具，对于铁路客运交通枢纽的作 用相对较大，同时出租车发达与否是城市交通环境和水平的晴雨表，发达的出租交通 对于缓解城市机动化带来的无休止的城市拥挤和交通阻塞具有重要的作用。同时，初 次到达的铁路客流大多会选择出租车换乘。铁路与出租车换乘的交通流线如下图2 5 ： 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 0 页 回旦蛾一 一一 囱 一一- j i 一一一圃一一一一： 【，一 图2 5 铁路一出租车换乘交通流线 ( 5 ) 铁路与私人和社会交通的换乘 随着我国私家车保有量的不断增加和和铁路运输服务质量的不断提高，将会有更 多的私人与社会车辆进入车站。相关研究认为私人与社会车辆( 包括小汽车、大中型 长途客车) 对铁路客运交通枢纽的交通疏解具有一定的作用。 ( 6 ) 铁路与自行车的换乘 公共自行车的概念是指以政府为主导的，提供给市民免费或者低偿使用的，并允 许异地归还的自行车交通系统，它最早起源自荷兰、丹麦等欧洲国家，并在美国的许 多城市得到了普及。在我国，这种环保、便捷的交通方式尚属新生事物。最近，武汉、 杭州等城市已经开始推行自行车公交系统。 2 3 铁路客运交通枢纽交通协调分析 2 3 1 协调的基本理论 协调是一个在学术研究和应用领域中使用十分广泛的概念。“协调”是指为达到共 同目标，有关系统、现象或事物之间的相互协作、相互配合、相互促进，所形成的良 性循环的发展态势，也就是协同动作、相互配合的意思口1 。 系统协调的基本思想是，通过某种机制和某种方法来组织和调控所研究的系统，寻 求解决矛盾或冲突的方案，使系统从无序转换到有序，达到协同或和谐的状态。系统 协调的目的就是减少系统的负效应，提高系统的整体输出功能和整体效应。协调除了 作为一种调节手段或一种管理和控制的职能之外，有时也作为一种状态表明各子系统 或各系统因素之间、系统各功能之间、结构或目标之间的融合关系，从而描述系统整 体效应。 系统协调的理论眵引基础是自组织理论、协同学和控制论等。自组织和协同学理论， 是通过序参量和控制参数来支配和控制系统以某种方式进行演化和发展，是一种软控 制和间接控制，或称为不确定控制。控制论是从外界以特定的或明确的方式对系统 施加控制，是一种硬控制和直接控制，或称为确定控制。应用系统协调原理处理社会 系统或人工系统时，往往需要同时采用软控制和硬控制原理，在组织和自组织以及硬 西南交通大学硕士研究生学位论文第11 页 控制和软控制之间寻找一种折衷和平衡。 2 3 2 交通协调内涵 基于交通换乘方式及流线的分析，引入协调理论，铁路客运交通枢纽交通协调的 内涵及研究内容主要包括以下几方面： ( 1 ) 交通方式分担率协调 交通方式分担率的合理分配是交通协调的基本条件，交通方式分担率是指导枢纽 规划布局、确定交通方式运能及设施规模的重要参考指标。交通方式分担率合理与否 直接关系到枢纽交通方式间的换乘协调性以及整个枢纽的运营效率和服务水平。 ( 2 ) 交通方式换乘衔接协调 铁路客运交通枢纽的主要功能是实现对外交通客运的集散和市内交通的中转换 乘。因此，在铁路客运交通枢纽内必然存在着各种交通方式之间的换乘衔接，其中以 铁路与城市交通各种交通方式的换乘衔接为主要内容。换乘衔接协调是实现枢纽内各 种交通方式间无缝换乘和高效换乘的保证。换乘衔接协调主要包含交通衔接模式协调 以及交通方式运能协调两个方面。 ( 3 ) 铁路交通服务设施的配置协调 为了提高交通换乘效率和乘客服务水平，枢纽内有必要设置一些辅助乘客服务设 施，如车票相关服务设施( 售票设施、检票设施和验票设施等) 和信息导向服务设施。 这些服务设施的合理配置一定程度上能提高乘客的交通换乘的满意度和舒适度。 ( 4 ) 组织、制度与管理协调 随着我铁路路客运交通枢纽设计向一体化、综合化、多功能化的方向发展，建立 一体化的运营管理体制和协调的运营调度方案意义重大。比如对于铁路与轨道交通之 间的换乘，同站台一票制换乘是实现这种换乘模式的最佳方式，旅客从列车或者轨道 交通下车后不用出站或进站经过排队购票、检票等一系列繁琐的手续，只需凭手中既 有的车票就能换乘一种交通方式，充分体现“以人为本和“一体化 的思想。在国 外很多大型综合枢纽都己经实现了一票换乘，如日本东京和德国柏林的火车站。同站 台一票制换乘是铁路与轨道交通换乘协调的必然趋势。 2 3 3 交通协调主要目标 2 3 3 1 乘客需求 铁路客运交通枢纽交通功能的实现落实在乘客上，乘客在交通方式间的换乘过程 西南交通大学硕士研究生学位论文第12 页 中具有特定的心理特征、交通行为、空间感觉和时间价值要求。本着“以人为本”的 交通协调和交通服务理念，交通方式的协调应尽量满足乘客需求： ( 1 ) 安全性 安全是旅客出行首先考虑并希望得到保障的心理需求，是衡量运输服务质量好坏 最首要的标准。交通协调必须要能够保证乘客在发生紧急状况下安全疏散。 ( 2 ) 舒适性 这是旅客出行心理的高级阶段。随着人们生活水平和生活质量的提高，旅客对出 行舒适性的要求也越来越高。自动检票机、自动扶梯等现代化的换乘设施的设置可提 高乘客服务的舒适性，场站的建筑环境和空间导向设计也影响乘客的舒适感。 ( 3 ) 便捷性 便捷性体现在换乘交通工具的衔接之上。交通协调体系必须围绕旅客便捷换乘， 顺畅连接各种交通工具，使不同运输工具之间的换乘距离最小化，换乘冲突最低，以 及旅客能够全面、准确、方便地获取交通信息。 ( 4 ) 高效性 基于时间价值，乘客要求尽可能的减少不必要的中间环节，缩短换乘距离，节省 换乘时间，提高换乘效率。 ( 5 ) 人性化 步行是交通换乘协调系统的核心，行人步行环境的质量和安全性必须给予最优先 的考虑，各类换乘通道应舒适，换乘流线应清晰，各种标识设计规范，行人流向简单、 明确，并尽量与车流分离，保障行人安全，真正做到“以人为本。 2 3 3 2 能力需求 铁路客运交通枢纽的客流量、乘客交通特性和到达规律等均对枢纽交通方式的能 力协调提出了适应性的要求，各种交通方式之间的能力值也必须相互适应，保证整体 能力的协调。 具体的交通协调应满足如下能力： ( 1 ) 输送能力 有序、便捷、高效地输送到站旅客和出站旅客。 ( 2 ) 换乘能力 交通换乘衔接需保证换乘过程的连续性和畅通性。 ( 3 ) 集散能力 在特定的时空环境下完成乘客安全、有序的集散。 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 3 页 第3 章铁路客运交通枢纽交通协调方法与模型 3 1 交通方式分担率的合理分配 对枢纽内各种换乘交通方式客流分担率采用传统的l o g i t 方式选择模型进行研究， 通过计算选择换乘各种交通方式的比例，进一步分析各种交通方式的能力和需求。但 l o g i t 模型是基于出行者出行的最大效用来计算出行者选择某种交通方式的概率，在 反映交通系统最优以及公共交通优先的理念时存在困难，而本文提出的基于换乘衔接 系统运营成本最小的交通方式分担率协调模型能弥补那些不足。 3 1 1 模型影响因素分析 影响各种交通方式客流分担率的主要因素包括换乘该种方式的客流量、交通方式 的运送能力以及运营成本。影响客流量的因素主要包括交通方式的时间可靠性、出行 者的收入水平。 ( 1 ) 时间可靠性( 时间距离f ，置) 旅客选择的换乘方式应满足他的时间要求。旅客居住地与车站之间的时间距离是 指旅客选择不同的集散方式从居住小区到达车站所耗费的时间。通常，可以通过调查 的方式得到各种交通方式出行的时间距离。例如，北京站、广州东站、深圳站的旅客 出行的时间距离如表3 - 1 所示： 表3 1 旅客出行时间距离表瞳8 1 从表3 - 1 可以看出公交车的时间距离较其它方式大，说明距车站远的乘客乘坐公 交的比例较大。由于地铁站点较少，多数旅客无法直接乘坐地铁，因而地铁的时间距 离值一般包含了一部分乘坐公交的时间。而出租车和社会车的时间距离接近，符合两 种集散方式比较相似的特点。 ( 2 ) 出行者收入水平及交通方式的费用 乘客的收入水平与交通方式的费用对旅客选择交通方式有很大影响。出租车和社 会车辆的使用费用较高，同时舒适度也高，因而一般收入较高的旅客更加倾向于采用 这两种方式。但社会车辆需要有人接送，故而使用率相对较低。公交车和轨道交通因 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 4 页 其较低的费用而被收入较低的旅客广泛选择。 ( 3 ) 运输能力 各种交通方式根据其规模和自身特性，具有不同的运输能力( c 。) 。轨道交通具有 强大的运输能力，以铁路客运交通枢纽为例，按铁路列车硬座定员1 1 8 人，编组1 2 辆 计算，乘客约1 2 0 0 人，地铁列车定员约2 5 0 人，编组6 辆，1 列车能够运输约1 5 0 0 人，即使在不考虑地铁列车超员的情况下基本上，1 列地铁列车接运1 列铁路列车是可 以实现的。而公交车、出租车和社会车的运输能力根据调度站和停车场的规模确定， 同时公交车的运输能力还受发车频率的影响。 ( 4 ) 运营支出 各种交通方式的运营支出( s ，) 包括燃油、耗电、管理费用、维修费用等。由于 能耗量、管理维修方式以及安全性等不同，各种方式的运营支出存在较大差异，在考 虑集散系统能力分配时，必须重点考虑，以降低集散系统的费用支出。 3 1 2 基于换乘衔接系统运营成本最小的交通方式分担率协调模型 以各种交通方式的分担率i 为变量，假设其它参数已知，建立以换乘衔接系统运营 成本最小为目标的交通方式分担率协调模型： m i ns ：尸产i 选( 3 1 ) 智d 定，l ， 约束条件： i = 1 ，宅1 0 p ，；p c ， ，i 公 吒孰 厂商收入口吩 厂车。，：i 厂车 ( 3 - 2 ) ( 3 - 3 ) ( 3 - 4 ) ( 3 - 5 ) ( 3 - 6 ) ( 3 - 7 ) 式中：p 一铁路客运交通枢纽集散总的客流量( 人h ) ； 一_ 一常规公交、轨道交通、出租车、私人与社会车辆分担的客流比例； t 一第衍中集散方式单位运营成本费用( 元m ) ； ，缸一第f 种集散方式的时间距离( h ) ： 西南交通大学硕士研究生学位论文第15 页 d 宦，一第f 种集散方式的定员( 人) ； 从一第f 种集散方式的实载率； c ，一第i 种集散方式最大集散能力( 人m ) ； p ，一第f 种集散方式能力的预留系数； 公、厂临轨一旅客中临近或方便换乘公交、轨道交通的旅客比例； 墙收入一高收入旅客比例； ，奎一旅客中私人与社会车辆拥