（交通运输规划与管理专业论文）铁路客运枢纽市内交通需求预测方法研究.pdf

武汉理工大学硕士学位论文 摘要 铁路客运枢纽作为城市对外客运系统的重要组成部分，是城市对外客运交 通平稳顺利运行的关键节点，同时也是城市重要的公共设施，是城市的对外形 象门户，但是铁路客运枢纽区域交通的强聚散性、短时性以及组成复杂等特点， 往往导致枢纽所在区域交通的不断恶化。如何在保证铁路客运枢纽旅客安全、 快捷、舒适出行的同时，减少枢纽交通对城市日常交通的影响，成为当前各个 城市交通管理者亟待解决的难题。基于此，本论文对铁路客运枢纽市内交通需 求预测的理论和方法进行了研究。 论文在总结和分析了国内外对铁路客运枢纽的研究成果基础上，对铁路客 运枢纽进行了界定，根据枢纽包含客运站的数目和客运站之间的关系，将铁路 客运枢纽分为了4 类，将多客运站不完全竞争的型客运枢纽确定为本文的研 究对象。并对铁路客运枢纽的特性进行了研究，包括铁路客运枢纽的交通需求 特征、交通流特征和出行者特征等，指出铁路客运枢纽交通需求具有需求量大、 集散性强、组成复杂等不同于常规城市交通的特点。 在分析比较3 种常见交通需求预测理论的基础上，论文以集计模型中的四 阶段法为总体预测框架，对铁路客运枢纽市内交通需求预测进行研究，着重进 行交通生成、交通分布和交通方式划分的研究。在交通生成预测阶段，根据铁 路客流不同的运输属性，分集散客流和中转客流分别进行研究，并建立了各自 的需求生成模型。在交通分布阶段，分析了铁路客运枢纽市内客流分布的特性， 选取了最能够反映铁路客流市内分布特性的机会选择模型为理论基础，引入了 铁路客运站选择机会变量，建立了改进的铁路客运枢纽市内交通分布机会选择 模型。在方式划分阶段，首先引入了活动模式理论，定义了5 种铁路客运枢纽 旅客典型的出行活动模式，在此基础上进行方式划分研究，根据铁路客运枢纽 旅客的个体特性、交通方式特性、交通管制、铁路客运枢纽特性等宏观和微观 影响因素，结合非集计模型，建立了基于活动模式的交通方式划分模型，并对 预测模型的特征变量、参数估计、统计建议等理论进行了研究。 关键词：铁路客运枢纽；交通需求预测；交通分布预测；交通方式划分预 测：机会选择模型；活动模式 武汉理工大学硕士学位论文 a b s t r a c t a st l l em 萄o rc o m l 删o f 劬觚麟t 1 a lp 鹬s e i l g e rt r a n s p o ns y s t e l l l r a i l w a y p 嬲s e n g 叮劬n s p o r th l 】bi sm ek e y 玳) d ef 1 0 rm es m 0 0 t ：i l l y 删i 培o fm eu r b 强 e x t 锄1 a lp 鹪s e n g 所t r a n s p o r ts y s t 锄i ti s 觚i n 】邺吨m tp u b l i cf a d l i 垓w h i c hi sa l 也eg a 哦a yo fn l ec i 够b u t 也ec h 鼬c t 鲥s t i c so fn l e 仃a m co ft l l er a i l w a yp 弱s 姐g 盯 t r a n 唧r th u b ，跚c h 弱m c 锄i 伽圆i v cd i v c 稻时锄d 喇砸0 n ，也es h o n t a mn a t l 玳 觚d 吐l ec 锄p l e 虹呗a l w a y sc 鲫啪 t l l ew o 娼出go f l er e g i o n t s 蜥c h o wt 0 硼u c e m e 砌u e n c et 0 坨出龃d a i l y 蛔伍ca n da tt l l es 锄et i m cm a k e 血e 舰v e lo ft l l e p 嬲s e l l g e rf a 瓯s a f i e c o m f o r t d b l ei s 趾瑚墨，舶n yp 哟b l 锄f a c e db yt ：h e 仃a 伍cm a n g e 窍 i i lt l l ec i 缸融b 鹊e a b o v e t l l ep a p 盱托鼬c dt l l et l l e 0 哆趾d 也em e t h o do f l e u r b 孤劬：瞰曲舰伍cd 锄锄df o l 优a s to f 也er a i l w a yp 鹪s 饥g e f 仃a m s p o r th u b b a s e d0 nm e 纽a l y s i s 觚d 鲫m m a 巧o ft l l ed o m e s t i ca n da b r o a dr e s e 鲫c ha ：b 0 眦 屺r a i l w a yp a s s e l l g e r 仃趾s p o nh u b ，m i er a i l w a yp 勰s 既g 盱h l l bw 勰d e 丘n e df i r s t t h 铋t l l er a i l w a yp 弱s e l l g e r 仃锄s p o r th u bw 嬲d i v i d e di n t of o u rk i l l d sa c c o r d j n gt 0 l e 舢m b e ro ft l l em i l w a yp 嬲s 朗g e rs 谢。璐c o n t a i n c di i l 也eh u b 觚d 圮他l 撕o n s h j p b e 魄e e n l es t a t i o n s ，a r l dn 地t y p eh l l b ，w h i c hc o n t a i l l sm u l t i p l es 锄。璐t l l a t c 0 i n p e t ei i l c o m p l e t e l y w 觞6 h o s e n 勰m er 岱e 疵ho b j e c ti n 伍ep a p e lt h e nt h e f e a t l l e r so f 吐l er a i l w a yp 勰s g e r 吣p o r th u b ，s u i h 勰m ec h 缸a c ：t e r i s t i c so f 仃a 伍c d e m 锄d ，舰伍cf l o w 锄dt l l e 缸a v e l e 璐，h a v eb 髓ns t u d i e d 舶mw 1 1 ic _ hc o n c l u s i o i 坞c a n b em a d e 吐l a t 舰伍co ft l l er a i l w a yp 勰s 既g 盯昀n s p o r th u bh 嬲s o m ed i 黝 c h a r a c t 嘶s t i c s 缸i m 廿l e 证b 柚d a i l y 舰m c ，w l l i c ha r ct l l el a r g ed c l l l a n d ，m ei n t c i l s i v e d i v e r s i 锣锄l da g g r e g a t i o n ，m ec 0 m p l e x i 坝e t c h l l ef o 啪d a t i o no f l e 锄a l y s i s 孤dc o m p 耐s o i l so fm em 嘲：m 旬o r 咖s p o r t d e i l l 锄df o r e c a s tm e o r i e s ，t l l ep a p e rs t u d i e dm eu r b a i li n t e m a l 仃a 伍cd 锄a i l do f 也e r a j l w a yp a s s e i l g e r 的n s p o r th u b ，w i 吐lm ef o 叶s t a g ef o r e c a s tm e 吐l o do ft l l ea g 乒e g a t e m o d e la st l l em 勾o rf o r e c a s t 丘a m e w o r k ，f o c l l s e d0 nt l l et r i pg e l l e r a t i o nf o r e c 嬲t ，n l e 旬r a 佑cd i s t r i b u t i o nf o r e c a s ta r l d 也e 仃。a m cm o d e - s p l i tf o r e c a s t i i lt l l es t a g eo ft l l et r i p g e l l e r a t i o nf 6 r e c a s t ，a c c o r d i n gt ot l l ed i 行b r e r l t 锄l s p o r t a t i o n 删b u t e s ，l ec o l l e c t i o n a 1 1 dd i s t r i b u t i o np a s s e n g e rn o wa i l dt l l ei n t e r c h a n g ep a s s e n g e rf l o ww e r er e s e a r c h e d h 武汉理工大学硕士学位论文 s 印a r a t e l y 锄d 吐l e i r 电邱舭l 贸a t i o n a s tm o d e lw e r e 鹪协b l i s h c dr e s p e c 垃ve ! 惋i i l l es t a g eo ft r a 伍cd i s t r i b 嘶0 n 内r e c ：a s t ，a f b e fm eu 西觚硫e m a l 舰m cd i 矧b u 矗0 n c ：h 锄c t 砸s t i c so fm er a i l w a yp 嬲s e n g e r 缸如s p o r th l l bw e 佗趾a l y z e d ，m eo 讲) 0 r 嘶t ) r 鲥e c t i o nm o d e lw l ：l i c hc 锄r e n e c tm o s ec h 盯a c t 商s t i c sg r c a t l yw 勰c h o s 吼勰t h e f o u n d a t i o no fm es t l l d y a c c o r d i n gt 0n l o s ec h 黜疵舐s t i c s ，t l l eo p p 删锣s e l e 砸 v a r i a b l eo fn l eh l l bw 舔m o d i f i c d 勰d 姐i l n p f 0 v e d0 p p o r t l l n i t ) ，s e ：l e c t i o nm o d e lw 勰 懿讪l i s h e d 嬲n l eu 南跹i n t e n l a l 的伍cd i 删缸优a s tm o d c lo f 位r a i l w a y p 豁s e i l g c rt r a n s p o nh l l b hm es t a g eo f 仃a m ci n o d 争s p l i tf o l 嘲也e 删v i 啪弱e d 倘cd e m 觚df 0 】优a s t 删；也1 d dw 勰砷妇c da n d 丘v e 幼i 翻t r i pm o d 锱0 fm e r a i l w a yp 嬲s e n g e r 把蜘s p o nh l l bw e 出删f i i 吼a 规捌d i n gt 0t h em a c ：r o s c 0 恤c 锄d 瑚- i c m s c o p i ci n n u 印c i i 塔f a c t o 璐，s u m 私主n d 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武汉理工大学硕士学位论文 1 1 研究背景与意义 第1 章绪论 本研究题目是受硕士期间参与研究课题的启发，特别是温州市铁路新客 站交通影响分析和温州市铁路新客站运营初期交通保障措施研究两个课 题研究的启发，在此基础上进行思路扩展，改进并完善我国城市铁路客运枢纽 市内交通需求预测的方法体系。 随着我国国民经济的快速发展，工业化、汽车化及城市化进程不断深化， 人民生活水平日益提高，当前我国城市的交通呈现出内外交通同时恶化的局面： 一方面城市内部的交通需求快速增长，尤其是小汽车交通迅猛发展，使得各个 城市市内交通状况不断恶化；另一方面，城市与城市之间，区域与区域之间的 客货运联系也愈来愈紧密，城市对外客货运交通需求也迅速增加，城市的对外 客货运出入口及通道交通问题频发，也使得城市对外交通与城市对内交通的衔 接区域成为了城市交通系统健康运行的关键节点。 铁路客运枢纽作为城市综合运输系统的重要节点，是一个城市的交通形象 门户，集国铁运输、城市交通、行人流于一体，是各种运输方式衔接和中转的 主要基地，也是城市重要的对外交通客运枢纽之一。 伴随不断扩大的城市，我国许多城市原有的铁路客运站由最初建设时的城 市外围区域逐渐进入了城市的中心区域，不断增加的铁路客流与城市内部交通 流不可避免的发生重叠，更加剧了城市铁路客运站区域交通的恶化，不但使得 城市铁路客运枢纽的服务能力和水平大幅下降，同时也干扰了城市内部交通系 统的运行效率。可以说城市铁路客运交通枢纽在城市客运交通系统中的作用， 犹如交叉口在城市道路网中的作用，是城市客运交通系统的瓶颈，是解决城市 客运交通问题的关键之处。 面对铁路客运枢纽区域不断恶化的交通状况，各个城市纷纷采取各种措施 以改善铁路客流与城市交通的重叠恶化，这些交通措施主要包括两个方面，一 方面是增加城市交通基础设施的供给能力，包括新建改建道路、停车场以及枢 纽港站等；另一方面是适当引导控制交通需求的发展，即采取交通需求管理措 施，比如单双号，分时段限行等交通管制措施。其中不少城市规划了新的铁路 武汉理工大学硕士学位论文 客运枢纽，但是受到我国既有体制的制约，铁路客运枢纽所属的各级行政主体 立场不尽相同，多部门管理，协调难度大，使得城市铁路客运枢纽往往成为了 城市规划建设的薄弱环节，以至于城市铁路客运枢纽的建设往往缺少统一的规 划，布局零乱，换乘不便。随着我国城市和区域综合运输体系的进一步发展和 完善，城市铁路客运枢纽规划设计以及建设滞后所引起的问题，将暴露得越来 越明显。 因此，亟需开展铁路客运枢纽的选址规划、规模确定、换乘设计、与城市 道路系统的衔接、对城市道路的交通影响分析以及交通管制等方面的理论研究。 而铁路客运枢纽的站场规划、换乘设计、以及交通影响分析中最基础的内容就 是铁路客运枢纽的交通需求预测，虽然目前已经存在一些对外客运枢纽交通需 求预测的理论和方法，但是一方面针对铁路客运枢纽的交通需求预测还未形成 体系，另一方面具体的模型和方法有待进一步地改进和完善。因此，在当前情 况下，开展针对铁路客运枢纽的交通需求预测方法研究就显得非常必要了。 1 2 国内外研究现状 1 2 1 对外客运枢纽相关研究 1 2 1 1 对外客运枢纽与城市交通的关系 目前国内外现有文献中，对外客运枢纽与城市关系有一定的研究，金明东【l 】 在对国内外铁路枢纽与城市交通系统整合发展研究的基础上，运用系统动力学 原理分析整合的内外部动力机制，从系统论和控制论的角度对整合流程进行剖 析，对铁路枢纽与城市交通系统整合的模式、总体目标以及原则等进行了研究。 张发才【2 】对铁路客运与城市铁路客运与城市交通的功能定位与发展趋势，铁路客 运与城市交通的关系演变，以及铁路客运与城市交通的衔接关系进行了研究。 陈大伟【3 】在其博士论文中，对城市对外交通枢纽的含义进行了界定，较深入地分 析了对外交通枢纽的形成机理、发展过程与形态以及城市的互动关系，同时研 究了外客运枢纽的特征、等级划分以及发展趋势。 1 2 1 2 对外客运枢纽客运量预测研究 虞明远【5 1 较早地构建了公路主枢纽运输量及适站量的预测框架和方法。赵建 理【6 1 利用历史数据，通过公路客运运输量，运输组织量以及适站量的预测模式对 2 武汉理工大学硕士学位论文 汽车客运站规划中公路客运需求的预测进行了研究。熊巧【。7 】在其硕士论文里，对 公路客运需求预测按照对外客运总量、分方式客运量、公路枢纽组织量、公路 枢纽适站量以及分方向适站量的思路进行了研究，并在此基础上对公路枢纽布 局与城市交通评价进行了探讨。张发才【8 】在分析大城市对外交通枢纽客运需求特 征的基础上，提出客运需求量由初始需求量、增长趋势量和假日变化量3 部分 构成，通过选用时间序列法中的静态方法建立了客运枢纽客运需求量的预测模 型。陈大伟【4 】按照对外客运总量预测、对外客流分布预测、各方式客运量预测和 各对外客运枢纽客流预测分配的四阶段预测思路，对城市对外客运枢纽的客运 需求进行了较为全面地研究。朱顺应，王红掣9 】把运输费用( 时间) 最小作为目标 函数，以交通小区发生量和交通枢纽容量为约束，建立了线性规划预测模型，探 讨了无现状o d 情形下的各种类型交通枢纽分布预测问题。 1 2 1 3 对外客运枢纽换乘客流预测研究 张发才【3 】分析了铁路客运与城市交通的功能定位及发展趋势，在此基础上先 从铁路站点位置变化、城市交通构成变化和铁路客运与城市交通的相互促进这 三个方面来研究了两者的关系演变，然后又从铁路车站站点变化引起的衔接变 化、衔接规划的原则和未来一体化整合这三个方面来研究了两者的衔接关系。 同时，分析了影响铁路车站客流需求的因素及发展趋势，在历史数据分析的基 础上，建立了大城市铁路车站客运需求量和换乘客流量预测的集计模型，并用 实例验证了预测数学模型的可行性。 黄伟【l o l 在其发表的期刊中提到在客流构成分析的基础上，分城际交通相关 的客流、枢纽内城市公共交通所诱发的客流、枢纽周边用地诱发的客流部分采 用不同的计算方法分别计算，最终通过数据综合得到枢纽各方式的换乘矩阵。 陈大伟【3 】根据对外客运枢纽换乘机动性、可达性和生态性目标，建立了对外 客运枢纽换乘方式优化模型，该模型为标准的线性规划模型。 文雅，晏克非【1 1 1 等基于出行链的客运枢纽客流构成构建了一个虚拟三维网 络模型来描述多方式交通系统，提出了将方式划分与路径选择联合的客流预测 模型，将客运枢纽多种方式间的两两换乘需求预测简化为求解换乘弧上流量的 问题。 1 2 1 4 对外客运枢纽衔接换乘研究 k i 仕is u b p r 觚o m ，s 饥e 们功蜘e 等【1 2 】通过对换乘服务水平的研究以及通过对换 武汉理工大学硕士学位论文 乘设施建设、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。s e t t i ，j o r c 蛐a l d 0 掣h 】【1 4 j 通过仿真分析研究乘客流在枢纽内的流 动，发现影响交通行为的瓶颈，通过减小这些影响因素来提供客流换乘的效率。 1 9 9 9 2 0 0 0 年同济大学道路与交通工程系做的广州市交通衔接实施方案提出 了客运交通衔接换乘方案的评价指标体系和评价方法【1 5 1 。张学尽【1 6 】以城市轨道 交通枢纽为平台，探讨城市轨道交通与常规公交接驳换乘的规划原则、程序及 方法，并对轨道交通枢纽换乘效率评价进行了研究。郭志勇【1 7 】，覃商【1 8 】等对以 轨道为核心的市内交通枢纽衔接进行了研究，包括衔接设施资源需求研究和衔 接设施在枢纽的布局等方面。郭掣叼对城市对外交通综合枢纽衔接换乘的内容、 站场布局、方案评价指标体系等进行了研究。此外，王国辉【2 0 】，张殿业【2 l l ，李 锐瞄】等铁路客运枢纽与城市交通的衔接与换乘进行了多角度的探索和研究。 1 2 2 交通需求预测理论 1 2 2 1 集计模型 集计模型2 0 世纪5 0 年代开始在国外的大中城市得到广泛的应用，6 0 年 代开始用于主要道路的基础设施投资决策，其代表模型就是目前应用最广泛的 “四阶段交通需求预测模型【2 3 】【2 4 】【2 5 1 。国内外无论是理论上还是实践方面，对 “四阶段的研究已经非常成熟。 1 2 2 2 非集计模型 1 9 5 9 年l u c e 首次对l 0 西t 模型进行了推导，此后，m a r s c h a i 【和s u p p e s 【2 6 】【2 7 】 等人相继对l o 西t 模型进行了理论研究。b e n - 崩v a 和l e 咖觚【2 8 】总结了以往经验， 证明了非集计选择模型在交通系统规划和预测中的可行性。d a g a i l g 和d e b o t a l l 通过采集p l e a s a i l t o n 和c a l i 南n l i a 【2 9 】等地实行t d m ( 1 r a n s p o r t a t i o nd e m 锄d m a i l a g 锄e n t ) 的数据，提出了一种评价城市郊区t d m 政策成本效益的非集计 方法，通过输入给定工作地点的数据，模型就能评价相关的1 8 项t d m 政策 的效用。这对于管理部门正确估计将要执行的t d m 措施的成本和效益非常有 用。2 0 0 0 年，w a l l a c e 【3 0 】等人研究了影响居民出行链的因素，目的是确定是什 么因素影响居民出行链中出行的数量，通过估计与t d m 有关的影响变量，评价 了t d m 对居民出行链的影响。 目前国内许多学者对m n l ( m u l t i n o m i a ll o 百t ) 、n l ( n e s tl o 西tm o d e l ) 、p r o b i t 和m i x e dl 0 西t 模型等模型的基本理论，即效用最大化理论及建模和标定方法 4 武汉理工大学硕士学位论文 都有所研究。陆化普，殷亚峰【3 l 】等较早地对非集计模型与集计模型在交通需求 预测方面进行了对比分析，并对非集计模型的一种基本模型l 0 9 i t 模型进行了分 析。王正【3 2 1 ，李辰【3 3 】等先后l 0 西t 模型在交通方式划分方面进行了研究。曾松， 史春华【蚓等对非集计模型用于出行路径选择问题进行了研究。严季，李东根【3 5 1 等将非集计模型在客流预测方面的应用进行了研究。 1 2 2 3 基于活动的出行需求预测模型 d 锄m ，g o l o b 、飚t a 鲫1 均，e t t i 髓a 在基于活动的出行理论方面做了较为全 面的论述。p 弱和k 0 p p e l l i l 姐调查了出行方式的逐日变化情况，p 鹬在出行者一 周内的各次活动安排中寻求了具有代表性的活动和出行方式。硒t a l 姗腿确定了 出行链中目的地选择的相互依赖性。k i t a m u 均等人建立了基于时间和距离的活 动效用方法。b h a t 和k o 础趾脚】考察日常出行模式的变化，提出了在时间为 一周的活动模式中活动和出行选择表达的框架。b o w m 跹和m a r kb r a d l c y 【”】等 学者根据p 0 n l a n d 地区的具体交通状况建立了一个日活动计划预测，该系统可 以预测出行者一天的活动安排、出行目的地、出行方式、出行时间和中途驻停 等一系列居民活动信息系统。b 即a k i v a 和b o w m 觚【3 8 】提出了日活动计划模型， 它能模拟个人一天的活动计划，把一天中所有出行连接起来，作为活动链，解 决了基于往返行程模型存在的问题。 国内在基于活动的出行需求预测理论方面，2 0 0 3 年吉林大学的隽志才【3 9 】 教授开始了这方面的研究，并在建模方法和一体化出行需求预测模型体系的基 本结构的确立等方面取得了一定的研究成果。 后续研究者中，李民【钟】，李志瑶【4 i 】对基于活动的出行需求预测模型进行了 较为系统地研究，并建立了基于活动的方式选择模型，时间选择模型，活动安 排模型。宗芳【4 2 】对基于活动的出行时间与方式选择模型进行了研究。杨敏，陈 学武【4 3 l 等对基于活动的交通需求预测方法与传统方法进行了比较分析，并指出 基于活动的交通需求预测模型在短期、微观交通政策方面具有优势。陈园】在 活动模式的基础上，对交通需求预测中交通方式划分进行了更加深入地研究。 1 2 3 研究评价 ( 1 ) 城市对外客运枢纽( 包括铁路客运枢纽) 的交通需求预测目前主要集 中于对外客运枢纽客运量的预测和枢纽内部换乘流量的预测两方面，即研究范 围主要在枢纽城市之外以及枢纽节点内部，而对外客运枢纽市内的交通需求预 5 武汉理工大学硕士学位论文 测，包括生成预测，分布预测，方式划分研究很少而对外客运枢纽的市内交 通需求预测对了解对外客运枢纽对城市道路系统的影响，提高枢纽区域以及城 市交通系统的管理服务水平也是非常重要的。 ( 2 ) 目前铁路客运枢纽市内交通需求预测方面研究较少，包括铁路客运枢 纽的特性，枢纽交通需求特征的研究，以及交通需求预测研究方法方面，尤其 是多个同类枢纽的交通生成预测，分布预测以及方式划分预测模型未能与铁路 枢纽的特性紧密联系，需要将二者结合并深化，提出一套具有针对性、描述准 确、整体性强的预测体系。 1 3 研究内容及技术路线 本题目以铁路客运枢纽市内交通需求预测方法研究为主，研究内容和章节 设置如下： 第l 章绪论 对本文的研究背景及意义进行介绍，对国内外铁路客运枢纽的研究成果进 行了总结和分析，并指出本文的主要研究内容。 第2 章铁路客运枢纽的分类和特征分析 研究铁路客运枢纽基本特征，对铁路客运枢纽进行界定并分类，根据本次 研究需要进行分类并确定本文的研究对象，研究铁路客运枢纽的交通需求特性、 交通流特性、客流构成特性。 第3 章交通需求预测理论分析 对3 种典型的交通需求预测理论进行系统总结和分析，着重研究每种理论 的基本思想、研究方法、已有模型的特点和适应性，在此基础上对三种模型进 行比较分析。 第4 章铁路客运枢纽市内交通生成和分布预测 确定铁路客运枢纽市内交通需求预测的基本框架，分析铁路客流市内交通 生成和分布的特性，确定影响因素，建立铁路客运枢纽市内交通生成模型和交 通分布模型。 第5 章铁路客运枢纽市内交通方式划分预测模型研究 研究铁路客运枢纽市内交通方式的种类和特点，分析影响铁路客运枢纽市 内交通方式划分的因素，结合活动模式理论，定义典型的铁路客运枢纽旅客出 行活动模式，建立基于活动模式的铁路客运枢纽市内交通方式划分预测模型。 6 武汉理工大学硕士学位论文 第6 章主要结论与展望 对本文的研究成果和结论进行总结和分析，并对进一步需要研究的问题进 行探讨和展望。 本文的技术路线如图1 1 所示。 铁路客运枢纽分类与特征分析 0 铁路客运枢纽定义与分类 l 系统特堑 ij 交叠需事特藿i | 客澎特征 il 客蠢组成特征l l ll 交通需求预测理论分析 ， 基于精研日可出付 集计模塑菲集计模型 需求预测理论 铁路客运枢纽市内交通需求预测体系 研究范围与前提假定 1 1 铁路客运枢纽市内交通生成预测模型 集散客流生成模型中转客流生成模型 图1 1 技术路线图 7 武汉理工大学硕士学位论文 第2 章铁路客运枢纽的分类和特征分析 2 1 铁路客运枢纽的定义 2 1 1 枢纽相关概念辨析 为了明确本文的研究对象和范围，首先需要对铁路客运枢纽进行概念界定 并进行定义，而以下几个概念是与铁路客运枢纽关系密切且容易混淆的几个概 念，因此在理清这些概念之间的相互联系和区别之后，铁路客运枢纽的界定和 定义也就明晰了。 ( 1 ) 交通枢纽与运输枢纽 交通枢纽是实现交通工具集散或不同交通线路间车辆流向转换的设施，其 服务对象为交通工具( 特别是车辆) ；而运输枢纽由多个站场及其衔接配套设施 设备组成，服务对象不仅仅是运输车辆，而且还有旅客及货物，并以旅客及货 物为主【4 5 】。而本文所说的铁路客运枢纽属于运输枢纽范围。 ( 2 ) 客运枢纽与货运枢纽 对于运输枢纽，根据业务服务的对象可以分为客运枢纽和货运枢纽两类。 客运枢纽是指以客运业务占主导地位，枢纽内站场主要为旅客的出发、到达、 中转换乘提供服务；货运枢纽是指以货运业务占主导地位，枢纽内运输站场主 要为货物的集散和中转服务。而本文所说的铁路客运枢纽属于客运枢纽范围。 ( 3 ) 综合客运枢纽和公共客运枢纽 对于客运枢纽的基本概念，目前广泛使用的有“综合客运枢纽 和“公共 客运枢纽两个名词。其中，综合客运枢纽沿用了前苏联的命名思路，是“国 家统一运输体系的组成部分 m 】属于大交通范畴；后者指“多条公交线路的汇 集点，属于城市公共交通范畴【4 7 】。本文研究的铁路客运枢纽介于二者之间，是 城市对外客运以及市内客运交通的衔接点。 ( 4 ) 客运站和客运枢纽 客运站是指专门为旅客( 行包) 的上、下车和车辆到、发提供作业和相应 服务的场所，具有单一完整特点，是客运枢纽的实体单元。而客运枢纽作为运 输枢纽，是指在运输网络节点上依托于城市所形成的能够提供运输组织、运输 8 武汉理工大学硕士学位论文 服务、运输作业的综合性基础设施，其一般包含一个或多个客运站。本文研究 的铁路客运枢纽指的是客运枢纽。 2 1 2 铁路客运枢纽的定义 根据以上的分析，本文对“铁路客运枢纽 的定义如下：铁路客运枢纽是 城市综合客运交通体系的重要组成部分，是由铁路客运交通方式与城市内部客 运方式所联结的固定设备( 固定位置或固定换乘设施) 和活动设备组成的整体， 包含一个或多个铁路客运站场，共同完成旅客运输的集散和中转服务，是联结 城市对外客运和市内客运、私人交通和公共交通的重要环节。 2 2 铁路客运枢纽的分类 按照不同的标准，铁路客运枢纽可以有多种分类方法，主要有以下几类： ( 1 ) 按照枢纽的等级分，铁路客运枢纽可以分为国际性( i n t 删伽a 1 ) 枢 纽、国家级枢纽( n a t i o n a l ) 枢纽、区域性( r e 西胍1 ) 枢纽和地域性( l | 0 c a l ) 枢 纽。 ( 2 ) 按照枢纽的功能分，铁路客运枢纽可以分为集散性枢纽；中转性枢纽； 和综合性枢纽。 本文从交通管理者的角度出发，从铁路客运枢纽市内交通需求预测的实际 出发，考虑铁路客运枢纽包含的客运站的数量以及客运站之间的相互关系两个 属性，将铁路客运枢纽分为四类，如表2 1 所示： 表2 1 铁路客运枢纽分类 ：淤三 垄断完全竞争不完全竞争 客运站数量 单一客运站 i 多个客运站 i ii i i i 型客运枢纽：指铁路客运枢纽包含一个铁路客运站，该铁路客运站本身 就是枢纽本身，并完全垄断客运站所在城市铁路对外客运的集散和中转服务。 i i 型客运枢纽：指铁路客运枢纽包含多个铁路客运站，多个铁路客运站共 同完成所在城市铁路对外客运的集散和中转服务，且各铁路客运站在业务分工， 上完全独立，各自垄断专门线路和方向的铁路客运市场。 9 武汉理工大学硕士学位论文 型客运枢纽：指铁路客运枢纽包含多个铁路客运站，共同完成所在城市 铁路对外客运的集散和中转服务，且各铁路客运站之间属于完全竞争关系，各 自提供所在城市所有线路和方向的铁路客运服务。 型客运枢纽：指铁路客运枢纽包含多个铁路客运站，共同完成所在城市 铁路对外客运的集散和中转服务，但各铁路客运站之间属于不完全竞争关系， 即客运站之间既提供相同线路和方向的铁路客运服务，存在竞争，又各自拥有 专门的铁路客运线路，存在垄断。 表2 2 我国部分城市铁路客运枢纽类型 本文标准 瀑 枢纽等级枢纽功能 枢纽名称 包含客运站客运站关系枢纽类型 北京站 北京西站 北京国家级综合性枢纽 不完全竞争 型 北京南站 北京北站 上海站 上海国家级综合性枢纽不完全竞争型 上海南站 广州站 广州国家级综合性枢纽 广州东站不完全竞争 型 广州南站 武汉站 武汉国家级综合性枢纽汉口站不完全竞争型 武昌站 包头站 包头区域性综合性枢纽包头东站不完全竞争型 包头西站 温州站 温州 区域性 综合性枢纽不完全竞争型 温州南站 郑州 区域性 综合性枢纽郑州站垄断i 型 孝感区域性综合性枢纽孝感站垄断i 型 数据来源：中国铁道出版社 表2 2 给出了我国当前部分城市铁路客运枢纽在三种分类标准下的不同类 型，可以看出，实际中，型铁路客运枢纽( 多个铁路客运站，站与站之问为 不完全竞争关系) ，是当前我国城市最常见的铁路客运枢纽类型，此外i 型客运 枢纽也比较常见，尤其在中小城市。因此本文将重点以型铁路客运枢纽为研 究对象，进行铁路客运枢纽市内交通需求预测方法的研究。 l o 武汉理工大学硕士学位论文 2 3 铁路客运枢纽特性分析 研究铁路客运枢纽，首先应该对其本身的特征进行分析和比较，因为所有 与铁路客运枢纽相关的研究与分析必然与铁路客运枢纽本身的特性关系密切， 铁路客运枢纽市内交通需求预测也不例外。 铁路客运枢纽对城市背景交通的影响包括两个方面：一方面诱增了出行， 指铁路运输枢纽吸引产生了新的对外交通出行以及市内日常出行；另一方面减 少了供给，指铁路运输枢纽所在城市区域以及城市本身的交通供给增加了对枢 纽运输服务的需求。为了研究铁路客运枢纽对城市交通的影响，制定有效的交 通管理政策，首先需要了解铁路客运枢纽的特性以及这些特性是如何影响城市 交通的。表2 3 给出了对铁路客运枢纽的几个主要属性。 表2 3 铁路客运枢纽的主要属性 序号属性描述 1 枢纽类型决定枢纽的功能、交通特性、服务特性等 2 枢纽规模决定枢纽的容纳能力和承载能力 3枢纽布局 决定枢纽客流市内的分布和流向特性 4 城市类型决定枢纽的外部交通设施特性、背景交通特性 5 服务范围决定枢纽集散、中转客流的分布范围 6 常规客流量决定枢纽日常集散、中转客流的规模和相关特性 7 节假日客流量决定枢纽节假日客流的规模和相关特性 8 运输安排决定枢纽客流集散的时空特性 2 3 1 铁路客运枢纽的基本特征 分析铁路客运枢纽的基本特征是研究铁路客运枢纽交通需求预测的基础， 如图2 1 所示，在本文给出了铁路客运枢纽六个基本特征：枢纽类型、枢纽规模、 枢纽布局形态、日常旅客流量、节假日旅客流量和枢纽运输安排。 武汉理工大学硕士学位论文 图2 1 铁路客运枢纽基本特征 ( 1 ) 枢纽类型 指枢纽的运输功能类型、包含客运站的数目以及各客运站之间的关系等方 面的特征。此特征对分析铁路客运枢纽客流的组成以及分布具有重要意义。不 同类型的枢纽在客流组成以及交通分布方面是不同的。 ( 2 ) 枢纽规模 指枢纽规划的旅客运量水平和容纳旅客以及车辆的水平。此特征对分析铁 路客运枢纽的客流生成，以及枢纽与市内交通的换乘具有重要的意义。枢纽的 规模决定了铁路客运需求的边界特性。 ( 3 ) 枢纽布局形态 指铁路客运枢纽各个客运站在城市的布局位置。此特征决定了铁路客运枢 纽客流在市内的基本分布和方向特性，对分析铁路客运枢纽客流市内分布具有 重要意义。 ( 4 ) 日常旅客流量 指铁路客运枢纽日常的旅客集散和中转流量特征。此特征可用于分析枢纽 日常客流到发、分布规律，确定与市内交通的换乘量，分析枢纽对城市背景交 通的影响，也可以对交通管理措施和方案的效果进行分析。 ( 5 ) 节假日旅客流量 指铁路客运枢纽在节假日期间旅客集散和中转的流量水平。此特征可用于 分析枢纽节假日客流到发、分布规律，确定与市内交通的换乘量，分析枢纽对 1 2 武汉理工大学硕士学位论文 城市背景交通的影响，也可以对交通管理措施和方案的效果进行分析。 ( 6 ) 枢纽运输安排 指铁路客运枢纽日常客运车辆的到发时刻表。此特征对分析枢纽客流每日 到发时间特性，以及分析对对城市交通的影响具有重要意义。枢纽的客流运输 应尽可能避免客流到发出现较大的峰值，尤其应避免与城市背景交通的峰值发 生重叠。 2 3 2 铁路客运枢纽的系统特性 铁路客运系统是一个由多个要素及子系统组成的完成特定功能的系统，它 不仅具有系统的一般特征，同时还具有区别于其它系统的特性。铁路客运枢纽 的系统特性表现在以下几个方面： ( 1 ) 功能与目标的一致性 铁路客运枢纽在组成上，除了包括主体的铁路客运交通子系统之外，还包 括旅客换乘系统及市内交通方式的子系统，这些子系统虽然各自担负着不同的 分工，不同的功能和目标，但是这些功能目标最终统一于铁路客运枢纽这个大 系统的基本功能和目标上，即完成枢纽内旅客的中转和集散，保证出行全过程 的实现和连续。 ( 2 ) 系统结构的复杂性 铁路客运枢纽作为城市对外旅客运输的节点，连接着铁路运输方式和多种 交通方式的交通线路，是实现交通方式转换、交通性质变换的场所，而每一种 客运交通系统又按一定的布置原则和技术要求统一配置而成。为了实现各种交 通方式或线路的相互衔接和协调，必须从总体上对各种交通方式线路和运输设 各的布局和配置进行统筹安排，也就构成了城铁路客运枢纽的复杂性。 ( 3 ) 系统的层次性 铁路客运枢纽从系统论的角度出发，是由许多不同功能子系统组成的大系 统，可同时它也是更大范围内交通运输系统的子系统，比如铁路客运系统就是 城市对外客运系统的一个子系统，而城市对外客运系统又是城市综合运输系统 的子系统；而从区域运输的角度看，城市综合运输系统又是区域运输体系中的 一个子系统。这些向上及向下的系统层次，对于界定铁路客运枢纽的外部环境 并用系统的观点进行铁路客运枢纽的规划具有重要作用。图2 。2 给出了铁路客运 枢纽与外部环境的关系。 武汉理工大学硕士学位论文 图2 2 铁路客运枢纽与外部环境的关系 ( 4 ) 系统的自适应性和自组织性 铁路客运枢纽作为城市对外客运系统的重要组成部分，与区域及城市交通 系统具有密切的联系，当城市客运系统的运输网络和城市社会经济系统等外部 环境发生变化时，铁路客运枢纽的功能和目标会发生变化，而铁路客运枢纽的 系统结构和特征可以做出相应的调整。这种伴随铁路客运枢纽外部环境变化体 现出的相应调整，即为铁路客运枢纽系统的自适应性和自组织性。 2 3 3 铁路客运枢纽交通需求特征 ( 1 ) 交通需求总量大、时间集中 铁路客运枢纽作为城市对外客运的重要节点，在枢纽区域每天会引发大量 的到达客流和出发客流，单位面积聚散的交通量较城市一般用地高出很多倍。 而客运枢纽一日之内车辆到发的时间确定，也使得铁路客运枢纽的交通需求在 时间分布上存在着到达客流和出发客流的高峰时段，此外节假日期间，尤其是 春运期间，铁路客运枢纽的交通需求会呈爆炸式增长态势，交通需求不仅总量 更大，更集中，而且具有持续性长等特点。 ( 2 ) 交通需求组成复杂 铁路客运枢纽作为城市对外客运的重要节点，在枢纽区域同时存在着各种 类型的客流、物流和车流，客流包括到达客流、出发客流以及枢纽区域本身的 各类型客流；物流是指与铁路旅客出行相关的货物运输活动；车流则包括与铁 路客运枢纽衔接的各类型市内交通方式的车流，包括公交车、出租车、私家车、 自行车等。高度集中且组成复杂的客流、物流和车流造成铁路客运枢纽及周边 区域的交通管理组织的复杂性。 1 4 武汉理工大学硕士学位论文 ( 3 ) 可达性、准时性要求高 由于铁路客运枢纽服务线路到发车的时刻是确定的，因此铁路旅客必须在 列车出发之前到达铁路客运站，说明了铁路客运枢纽交通需求对可达性和准时 性的要求较高，也对铁路客运枢纽周边路网的交通管理组织和服务水平提出了 更高的要求，以保证旅客准时、顺利地达到铁路客运枢纽。 ( 4 ) 安全性要求高 一方面铁路客运枢纽作为旅客和市内客流高度集中的区域，保证旅客的出 行安全是铁路客运枢纽的基本要求，另一方面铁路客运枢纽及客运站是城市的 对外形象和门户，具有较大的社会影响，因此对旅客运输以及枢纽本身的安全 性要求较高，而进站乘客的安全检查程序也就成为了铁路客运枢纽服务环节重 要的一环。因此铁路客运枢纽交通需求具有安全性要求高的特点。 2 3 4 铁路客运枢纽客流特征 研究铁路客运枢纽客流的交通特征，包括客流的日分布特征，客流的月分 布特征以及枢纽客流与城市交通客流的叠加特征，对于研究铁路客运枢纽的换 乘规划与设计、枢纽客流的组织、客流对城市交通的影响等具有重