（交通运输规划与管理专业论文）轨道交通与常规公交的竞争与合作.pdf

摘要 城市轨道交通与常规公交属于城市公共交通中不同层次的两种方式。随着轨道交通 的建设，轨道交通与常规公交争夺客流问题越来越明显，同时城市轨道交通效能的充分发 挥有赖于其他交通方式，尤其是常规公交的配合与衔接。城市轨道交通与常规公交的竞争 合作，就是研究如何通过一系列的协调、规划、预测手段，使两种交通线网达到紧密联结、 互补短长，使公交线网方便出行者换乘，为构建一体化的城市公共交通系统打下基础，最 终目的则是提高城市公共交通系统的整体运行效率，增强其在城市交通中的竞争力。 本文在国内大力提倡“以轨道交通为骨干，常规公交为主体”的公共交通政策的背景 下，首先分析了我国公共交通发展的外部环境及其内在规律和趋势，常规公交与轨道交通 的分类、特性，从三个方面对常规公交与轨道交通的特性进行了比较，总结了常规公交与 轨道交通的客流影响因素和适用范围。然后，论文从竞争与合作两个方面论述了常规公交 与轨道交通的关系。用生态位、耗散结构原理解释了常规公交与轨道交通的竞争与合作机 理，还讨论了两者的竞争区和合作区，从合作角度提出了协调轨道交通的常规公交线网的 调整方法。接着，在传统四阶段法基础上，基于竞争与合作机理提出了交通方式划分与路 网分配联合模型，用来预测常规公交与轨道交通客流量。最后，将联合模型用于南京地铁 2 号线东延线的客流预测。 关键词：竞争与合作轨道交通联合模型地铁 a b s t r a c t r a i lt r a n s i ta n db u st r a n s i tb e l o n gt od i f f e r e n tl e v e l si nu r b a np u b l i ct r a n s p o r t w i t ht h e c o n s t r u c t i o no f r a i lt r a n s i t ，b u st r a n s i ta n dr a i lt r a n s i tc o m p c t ef o rp a s s e n g e r sb e c a m eo b v i o u s a t t h es a m et i m e , t h ee f f e c t i v e n e s so f u r b a nr a i lt r a n s i tg i v e sf u l lp l a yt od e p e n do no t h e rm o d e so f t r a n s p o r t ，e s p e c i a l l yt h ec o o r d i n a t i o na n dc o n v e r g e n c eo fb u st r a n s i t as e r i e st o o l so f c o o r d i n a t i o n ，p l a n n i n g , f o r e c a s t i n gc o m p e t i t i o na n dc o o p e r a t i o no fu r b a nr a i lt r a n s i ta n db u s t r a n s i ts t u d yt w ot r a n s i tn e t w o r kt oa c h i e v ec l o s e l yl i n k e da n dc o m p l e m e n t a r ys h o r t ，t om a k e p u b l i ct r a n s p o r t a t i o nn e t w o r kf a c i l i t a t et h et r a v e l e rt ot r a n s f e r ，t ol a yt h ef o u n d a t i o nf o rb u i l d i n g a l li n t e g r a t e dp u b l i ct r a n s p o r ts y s t e m t h eu l t i m a t eo b j e c t i v ei st oi m p r o v et h eu r b a np u b l i c t r a n s p o r ts y s t e mo v e r a l lo p e r a t i n ge f f i c i e n c ya n db o o s ti t sc o m p e t i t i v e n e s si nt h ec i t yt r a f f i c f i r s t l y , i nt h eb a c k g r o u n do f p u b l i ct r a n s p o r tp o l i c yo f w h i l et h er a p i dr a i lt r a n s i tp l a y sa b a c k b o n er o l e ，g e n e r a lb u si st h ep r i n c i p a lp a r t ”，p u b l i ct r a n s i te x t e r i o re n v i r o n m e n t , i n h e r e n t l a w sa n dt r e n d s ，b u st r a n s i ta n dr a i lt r a n s i tc l a s s i f i c a t i o n , c h a r a c t e r i s t i ca r ea n a l y z e d b u st r a n s i t a n dr a i lt r a n s i ta r ec o m p a r e di nt h r e ea s p e c t s ，a n dt h e nd i s c o s s e s e dt h e i ri n f l u e n c i n gf a c t o r sa n d a p p l y i n gs c o p e i ns u c c e s s i o n ，t h et h e s i sd i s c u s s e st h er e l a t i o no f b u st r a n s i ta n dr a i lt r a n s i t 丘d m c o m p e t i t i o na n dc o o p e r a t i o n u s i n ge c o l o g i c a ln i c h et h e o r ya n dd i s s i p a t i v es t r u c t u r et h e o r y e x p l a i n sc o m p e t i t i o na n dc o o p e r a t i o np r i n c i p l e , a n dd i s c u s s e st h ec o m p e t i t i o nd i s t r i c ta n d c o o p e r a t i o nd i s t r i c t f r o mr a i lt r a n s i tc o o p e r a t i o np e r s p e c t i v e , b u st r a n s i ta d j u s t m e n tm e t h o di s p r o p o s e d f u r t h e r m o r e ，o nt h eb a s eo ft h et r a d i t i o n a lf o u rp h a s e s ，c o m b i n e dm o d d o fm o d a ls p l i ta n da s s i g n m e n ta r ep r o p o s e da n da r eu s e dt o f o r e c a s tt r a f f i c t h e n c o m b i n e d m o d e la r eu s e dt of o r e c a s tt h ep a s s e n g e rf l o wf o rf o rn a n j i n gm e t r ol i n en o 2i ne a s t e x t e n s i o n k e y w o r d s ：c o m p e t i t i o n & c o o p e r a t i o n ；r a i lt r a n s i t ；c o m b i n e dm o d e l ；s u b w a y 学位论文独创性声明： 本人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。与我一同工作的同事对本研究所做 的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。如不实，本人负全 部责任。 论文作者( 签名) ；釜盘，盈l 盘，掘弓月w 日 学位论文使用授权说明 河海大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆、中国学术期刊( 光 盘版) 电子杂志社有权保留本人所送交学位论文的复印件或电子文档，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。论文 全部或部分内容的公布( 包括刊登) 授权河海大学研究生院办理。 论文作者( 签名) ：空壑叠! 至l 爿矽缉弓月埠日 第一章绪论 1 1 研究背景 第一章绪论 近年来，随着城市人口规模的扩大和小汽车数量的迅猛增长，交通有效供给能力的不 足，结构性矛盾突出，体制机制的不完善，交通设施的相对匾乏、规划和管理水平的相对 落后，使交通问题日益严重。一般来说，道路的“生产”速度始终跟不上汽车的生产速度。 在承担相同出行量的情况下小汽车要占用6 8 9 的道路资源，而公交车只占用1 0 2 。 东京、巴黎、伦敦等国际大城市公共交通出行比例已经达到了6 0 甚至8 0 ，而2 0 0 3 年 北京公共交通承担的出行比例仅为2 6 ，小汽车的出行比例却高达2 3 。 改善大城市交通状况，紧紧依靠增加道路面积是不够的，在新建、拓宽道路的同时， 还必须调整城市交通结构。世界上许多发达国家在进入“以小汽车为导向”发展模式之后， 最终都在大城市实施“公交优先”的交通管理模式。公共交通是一种高效利用道路资源的 交通方式，切实可行的“公交优先发展”战略就成了各国解决交通问题力推的办法。 在我国国家标准城市道路交通规划设计规范中己将公共交通明确列为优先发展事 业。在“公交优先”的前提下，还要贯彻在公共交通中实施“以轨道交通为骨干，常规公 交为主体”这一原则，才能根治大城市交通堵塞这一顽疾，尤其是百万人口以上的大城市， 要改变交通拥挤的混乱状况，满足市民的出行需求，必由之路是发展公共交通。东京大力 实旌以轨道交通为中心的公共交通优先发展战略，使公共交通成为绝大多数东京市民的首 选，有效缓解了交通拥挤现象。东京大都市圈轨道交通总运营里程在2 0 0 0 千米以上，每 天运送旅客2 0 0 0 多万人次，担负了东京全部客运量的8 0 左右。 我国是世界人口大国，百万人口以上的大城市有4 9 个之多，而且城市人口密集，人 均道路占有率和国外城市相比更少，尤其需要优先发展以“轨道交通为骨干，常规公交为 主体”的公共交通体系。世界第一条地铁线于1 8 6 3 年在英国伦敦诞生后，我国第一条地 铁线于1 9 6 9 年1 0 月在北京建成通车，滞后1 0 6 年。从1 8 6 3 年至今的世界城市轨道交通 发展的历程来看，上个世纪是世界大城市的轨道交通发展期，而本世纪开始我国的城市轨 道交通进入了高速发展期。不久将来我国将成为世界上城市轨道交通拥有里程最多的大 国，从第一轮1 5 座城市远景规划网络总里程将接近6 0 0 0 k m ，再加上第二轮的6 座城市和 正在筹划的其他十多座城市，远景总里程将有可能达9 0 0 0 k m 。我国人口为世界之最，随 河海大学硕士学位论文轨道交通与常规公交的竞争与合作 着经济实力的不断提高，地铁、轻轨大国也应在情理之中。如果按照第“十一五”计划的 轨道交通建设速度每年2 0 0 多公里计，那再花上二、三十年就有可能达到全国累计总里程 9 0 0 0 k m 目标”。 国外经验，一条轨道交通建成后，将吸引沿线常规公交客流的6 0 , - - 7 0 * , ，北京地铁在 规划新线时曾经做过乘客意愿调查，其结果是将有7 3 4 的公交乘客转入轨道交通【3 l o 轨 道交通与常规公交共同承担城市内部客运交通，竞争不可避免。大量研究结果表明，随着 出行距离的增长，居民对出行时耗越来越敏感。对长距离出行而言，出行者往往倾向于选 择那些运行速度较快的交通方式，以求缩短出行时间。轨道交通的优势主要表现在长距离 出行上，对于出行距离小于2 k m 的出行并没有什么特别的优势，轨道交通与常规公交主要 的争夺区也就是针对出行距离范围大约在2 7 k m 的居民出行。 轨道交通建成后，设想如果有7 0 的公交乘客被轨道交通吸引，而原有公交线网不进 行调整，则该区段的公交线路将处于吃不饱的状态，而轨道交通由于原公交线网未进行相 应调整，其运输能力也将不能充分发挥。在轨道交通建设顾及不到的道路上，如常规公交 运输能力不能随客运需求的增长而相应增加，其“交通难”将愈发严重。 许多大城市的轨道交通建设运营过程出现了一些问题，投入运营的新线路客流量往往 达不到规划时预测的客流量，造成了轨道资源的闲置。例如北京地铁复八线未建成通车前， 轨道日均客运量为1 2 7 万乘次，开通后则反而下降为1 2 2 6 万乘次，地铁客流不仅没有因 为新线路的投入运营和线网规模的扩大而上升，相反却呈现了下降的趋势。新开通的地铁 1 3 号线也存在公交衔接不力，导致客流不足，运输能力浪费的现象。针对此类问题探究其 原因，其中一个重要的方面是忽视了轨道交通与其他交通方式，尤其是地面常规公交的换 乘接驳协调研究，导致轨道交通最有效的接驳方式常规公交接驳轨道客流低。其次， 在轨道交通线路建成以后，对于影响区内常规公交线网的调整，缺乏成熟的理论和方法， 使轨道交通客流无法快速、方便的集散，乘客感到换乘不便。轨道交通投资昂贵，技术要 求高，建设周期长，要形成系统的运营网络，需要一个长期的发展过程。轨道交通特殊的 结构形式、空间形态和资源占用情况，也决定了其在线网密度和覆盖程度方面都难以与常 规公交相比。在这种情况下，轨道交通客流的吸引与疏散需要常规公交及其他交通方式的 有力衔接。也可以说，城市轨道交通效能的充分发挥有赖于其他交通方式，尤其是常规公 交的配合与衔接。因此，随着轨道交通的投入运营，应有计划地适当调整原有公交线网格 局，从系统角度重新规划常规公交运输能力的分配，使之符合客运需求的需要。 随着轨道交通的建设，轨道交通与常规公交争夺客流问题将越来越明显，常规公交需 第一章 绪论 要调整线网，才能最好的发挥公共交通的优势；同时轨道交通的低密度要求常规公交为其 做客流的二次吸引，两者的合作功能亟需加强。轨道交通由于其投资大、建设周期长，轨 道网一实施，在长时间内很难改变；而常规公交线路的组成比轨道交通具有更多的灵活性， 线路的构成可以根据不同时段及不同客流需求进行适当的调配。因此，研究轨道交通与常 规公交的竞争与合作具有现实意义，对实现公共交通一体化和实现公交优先战略提供了很 好的支撑。 在我国己投入运营的地铁线路中，北京、上海、广州等城市建成运营的轨道交通线路， 实际客流量比规划研究预测的客流量低很多，有的甚至低一半左右。客流预测与公交客运 结构比例、轨道交通分担率等因素相关，这两个因素又与票价水平、常规公交的衔接模式 等有关。实际上，客流预测结果与实际运营客流有差距，是因为公交客运结构比例、轨道 交通分担率并没有达到预测的水平。一般来说客流预测技术方法存在问题，预测精度较低 o 轨道交通和常规公交作为城市公交系统中不同层次的两种方式，各自所承担的责任， 所适合运送的出行距离都有所不同，合理的协调城市轨道交通和常规公交，可以使两者避 免不良竞争，而做到扬长避短、优势互补。 在上述背景下，本文选题为城市轨道交通与常规公交的竞争与合作研究，旨在通过系 统的方法，研究城市轨道交通与常规公交竞争与合作的机理，分析影响城市轨道交通和常 规公交竞争与合作的因素和规律，从而探寻预测城市轨道交通和常规公交客流量的理论与 方法，提高预测精度。 1 2 国内外研究现状 1 2 1 国外研究现状 城市轨道交通与常规公交的竞争与合作属于城市公交一体化的研究范畴。国外发达国 家在经历完大规模修建交通设施阶段以后，已经开始普遍重视交通一体化的研究，但轨道 交通与常规公交竞争与合作方面的研究很少，这方面的研究多散见于一些相关文献，还没 有形成系统的理论。 ( 1 ) 关于常规公交与轨道交通竞争与合作机理研究 国外在公共交通管理体制方面，提出了一系列实现和推进公共交通多方式协调的宏观 政策，如美国俄亥俄州运输局发布“ah a n db o o kf o rc o o r d i n a t i n gt r a n s p o r t a t i o ns e r v i c e s ”， 规定了多公共交通部门之间实现协调服务的具体步骤和方法；俄勒冈州运输局公共交通分 3 河海大学硕士学位论文轨道交通与常规公交的竞争与合作 局在报告“t h ec o o r d i n a t i o nc h a l l e n g e ”中，系统阐述了公共交通多方式协调的体制、效益、 障碍等方面相关的政策。 s n k u a n ，h l o n g + ，k m n g ( 2 0 0 6 ) 在“s o l v i n g t h e f e e d e r b u s n e t w o r k d e s i g n p r o b l e m b y g e n e t i ca l g o f i t h m s a n d a n t c o l o n y o p t i m i z a t i o n ”1 5 】一文中提出了启发式的遗传算法和蚁群 优化方法，使用此算法来解决接运公交的网络规划设计问题。 m d s h o a i bc h o w d h u r y ( 2 0 0 1 ) 在“o p t i m i z a t i o no ft r a n s f e rc o o r d i n a t i o nf o ri n t e r m o d a l t r a n s i tn e t w o r k ”嘲一文中探讨了以车头时距和发车时刻表为要素，在换乘站点实现一条轨 道交通线和多条常规公交线运营协调的控制技术。 c h c h e w ( 1 9 9 9 ) 在“i n t e g r a t e d b u s r a i ls t a t i o n ”【刁中，分析了一体化轨道站点的作用和 设计方式。 s t e v e nc h i e n 和p a u ls c h o n f e l d 于1 9 9 7 年对轨道交通与其接运公交系统的优化问题进 行了研究，假定所有轨道交通线路位置已知，将轨道交通走廊分为长度不同、宽度相同的 若干交通小区，并假定每个交通小区内出行密度相同，且每个轨道站点只有一条接运公交 线路，接运公交的发车频率都相同。在上述条件下对接运公交站点间距、发车频率和轨道 线路长度、发车频率进行确定阎。 d i c k i n s ，s j i a n 通过对欧洲和北美的2 1 个城市进行调查，说明各大城市轻轨运输换 乘设施的使用情况和潜在性，并提出了换乘设施的效益和影响现有各大城市换乘设施的诸 多因素，对于换乘设施的位置、配置以及规模大小也给出了适当的建议【9 】。 ( 2 ) 关于常规公交与轨道交通竞争与合作客流预测研究 国外许多学者研究了四阶段预测组合模型，m u r c h l a n d t l 0 】和t o m l i n t n 】等学者首先进行了 尝试，e v a n s 在1 9 7 6 年提出了交通分布与交通分配的组合模型，并给出了求解算法【1 2 】，1 9 9 2 年h u a i l g 和l a m 等人对该算法进行了优化改进】，重点研究了运量分布与交通分配的联合 模型，给出了相应的算法和最优性条件，用以反映由于出行者在进行交通方式选择时也完 成对出行路线的选择，即方式划分和交通分配是同时进行的，这为方式划分和交通分配联 合模型的提出提供了可能性。 1 2 。2 国内研究现状 ( 1 ) 关于竞争与合作机理研究 马超群，王玉萍，陈宽民在城市轨道交通与常规公交之竞争模型【1 4 1 中在分析了轨 道交通与常规公交客流吸引影响因素的基础上，利用不同出行方式下的出行时耗和出行距 4 第一章 绪论 离，确定了轨道交通与常规公交之间的客流争夺区域。 马荣国在其博士论文城市公共交通系统发展问题研究d s 中用系统科学的自组织理 论( 耗散结构) 、混沌理论和博弈论的有关方法等，研究了公共交通与其他客运方式之间生 存与竞争模式，找出实现城市公共交通可持续发展的理论方法。 有些文献提出城市轨道交通提供快捷的“站到站”服务，但不能提供“门到门”服务， 它的集疏能力往往与所衔接的交通工具的特点和周围的道路系统疏散能力密切相关。轨道 交通的建设也会给常规公交吸引一部分客流，只要轨道交通与常规公交合理衔接，换乘方 便，达到时间与空间上衔接的融合，就会增加公共交通的吸引力，建立常规公交与轨道交 通之间良好合作关系。相关研究成果如下： 吴友梅，张秀媛在其论文城市轨道交通的公交换乘问题与对策分析d 6 中介绍了轨 道交通与常规公交换乘应注意的几个方面：换乘时间、运能匹配度、换乘客流、人均换乘 设施面积，以及地面常规公交换乘线路调整的建议。 林国鑫，陈旭梅在其论文城市轨道交通与常规公交系统协调评价探讨【1 7 】中对城市 轨道交通与常规公交系统协调的内涵、层次、 调体制、技术、效益三方面评价指标的定义， 了各指标的权重。 评价方法进行了深入的分析，探讨了系统协 建立评价指标体系，并利用层次分析法确定 林世生在其论文城市轨道交通与常规公交衔接探析【1 8 j 中阐述了城市轨道交通与其 他各种交通方式形成一体化的交通系统，才能充分发挥其优势。对城市轨道交通与常规公 交的衔接进行了初步的研究，提出了轨道交通与常规公交的衔接与换乘的一般原则。 谢玉洁等在论文城市轨道交通与地面常规公交的客运一体化 1 9 1 中探讨了基于城市 轨道交通的地面常规公共交通线路布局、城市轨道交通与地面常规公共交通客运一体化的 换乘布局、无缝换乘和票制协调。 甘勇华在其论文城市轨道交通与其他交通方式衔接规划 2 0 j 中以广州轨道交通一 三号线交通衔接规划为例，从轨道交通客流吸引范围特性、站点交通功能等级划分以及站 点交通衔接规划等方面，系统探讨了城市轨道交通与常规公交、小汽车交通、自行车交通 和步行交通等其它交通方式的衔接。 王玉萍，马超群在其论文公共交通特性分析与发展对策研究【2 l 】中指出优先发展公 共交通是解决大城市交通问题的基本途径。主要从线网布局、公交车拥有量、公交客运量、 公交出行者特性、公交客流空间布局等各方面对西安市目前公共交通特性进行了研究分 析，确立了公共交通“在不断完善常规地面公交的基础上，积极发展轨道交通”的战略方 河海大学硕士学位论文轨道交通与常规公交的竞争与合作 向，逐步构筑一个“以轨道交通为骨架，快速公交和常规公交为主体，出租车为辅助补充， 干支结合，城乡一体化发展”的城市公共交通体系。 ( 2 ) 关于常规公交与轨道交通竞争与合作客流预测研究 有些文献提出了轨道交通的建设，会对常规公交造成一定的冲击，提出了轨道交通与 地面常规公交的竞争模型，有的探讨了公共交通与自行车的竞争机理和模型。 张成在其论文城市轨道交通客流特征分析 2 2 1 中提出了自行车和公共交通竞争模型， 通过比较两者的效用值来确定交通方式的划分。 方吉祥在其论文城市轨道交通客流预测及运输组织方案的研究 2 3 1 中提出了预测轨 道交通客流的方法，首先计算非竞争类步行的出行比例，接着计算行车交通方式的出行比 例，由步行的出行比例、自行车交通方式出行比例，得出个体交通方式和合作竞争类( 地面 常规公交、轨道交通、接运自行的总的出行比例，由改进后的l o g i t 模型，计算出合作竞 争类( 地面常规公交、轨道交通、接运自行车) 的出行比例，再次利用改进的l o 鲥模型，计 算出轨道交通的出行比例。 吴倩在其论文城市轨道交通客流预测模型研究 2 4 1 中提出了时间价值模型和竞争策 略交通方式划分，采用分担率曲线模型和l o g i t 函数模型来确定各个交通方式客流量分担 比例。建立了常规公交和轨道交通的竞争模型，b n l 模型及效用最大化模型。 陆化普在城市轨道交通规划的研究与实现【2 5 1 中介绍了方式划分和交通分配联合模 型，但并未深入探讨，通过构造合理的广义旅行费用函数和路段阻抗函数，利用该联合模 型实现轨道客流量的预测。 陈义华，吴红兵在其论文方式划分与路网配流联合模型【2 6 】中利用方式划分和交通 分配联合模型将公交o d 在轨道交通和普通公交路网形成的广义路网上进行分配。 吴红兵，陈义华在混合交通方式划分与交通分配联合模型叨中重点研究对称混合 交通条件下方式划分与交通分配联合模型。在对称混合交通条件下，证明该联合模型的最 优性条件与w a r d r o p 用户均衡原则等价，以及路段流量最优解的唯一性，得到了b 鳓形 式的分担率模型。 陆化普，王建伟在综合交通网络整合规划的必要性与联合模型在轨道交通客流预测 中的应用渊( 2 0 0 4 ) 中提出了进行轨道交通客流预测的基本思路和工作流程，建立了实 现综合交通网络整合规划的数学模型及方式划分和路网分配的联合模型，为整合交通规划 方案的制定提供了模型与方法。 常规公交与轨道交通的竞争与合作关系研究最为深入的是王玉萍，在其硕士论文常 6 第一章 绪论 规公交与轨道交通之间的竞争与合作1 2 9 1 中对常规公交与轨道交通的特性进行了比较，由 常规公交与轨道交通的合作角度，提出了运能匹配计算方法及调整措施，基于门到门时间 最少确定了常规公交与轨道交通合作下的各自最优站间距，并对合作过程中的线网配合、 换乘通道、换乘枢纽及时间衔接等各个方面内容及目的作了详细设计。 总的来说，国内对城市轨道交通与常规公交竞争与合作的研究尚处于起步阶段，没有 形成系统体系。 1 3 研究的目的及意义 城市轨道交通与常规公交属于城市公共交通中不同层次的两种方式。城市轨道交通 与常规公交的竞争合作，就是研究如何通过一系列的协调、规划、预测手段，使两种交通 线网紧密联结、互补短长，使公交线网方便出行人员换乘，为构建一体化的城市公共交通 系统打下基础。最终目的则是提高城市公共交通系统的整体运行效率，增强其在城市交通 中的竞争力。 公共交通客流预测是指在一定的社会经济发展条件下科学预测城市各目标年限公交 线路的断面流量、站点乘降量以及站间o d 、平均运距等反映轨道公交需求特征的指标。 公交线路客流量是公交可行性研究和设计的重要依据。在规划线网时，不同的轨道交通线 网方案的客流分析结果是进行线网优选的主要内容，如发现有不当之处，要重新调整布线 方案，并重做客流分析，如此反复直至满意为止；在工程可行性研究阶段。客流量是工程 修建必要性和可行性分析的主要依据；在工程设计中，系统的运输能力、车辆选型及编组、 设备容量及数量、车站规模以及工程投资和经济效益分析等，都要依据预测客流量的大小 来确定。因此，公交客流预测在城市公交规划中占据相当重要的地位。 本文研究的意义主要有以下4 点： 随着轨道交通规划与建设的实施，为处理常规公交与轨道交通之间的竞争问题， 提供理论支撵。 轨道交通与常规公交合作的机理，为常规公交与轨道交通运能匹配设计、站间距 配合设计、组合线网的优化设计、换乘枢纽的合理设计与布局提供了理论依据。 为公交的客流预测提供了预测方法，将此方法运用到南京地铁2 号线东延线的客 流预测，具有实际应用的价值，为国内其他城市轨道交通客流预测提供一个理论基础。 常规公交与轨道交通是城市公共交通的主体，研究两者之间的关系是城市可持续 发展的需要，是优先发展公共交通的需要。 河海大学硕士学位论文 轨道交通与常规公交的竞争与合作 1 4 研究的主要内容和技术路线 1 4 1 主要内容 本文主要分析了轨道交通与常规公交的特性，竞争与合作机理，轨道交通的吸引范围， 竞争区、合作区，基于竞争合作理念的公交线网调整原则；建立了轨道交通与常规公交竞 争与合作联合模型，并建立了南京地铁2 号线东延线客流预测合作联合模型，进行参数的 标定。采取理论研究与实证分析相结合的方法，对城市轨道交通与常规公交的竞争与合作 提供了科学的理论依据。 1 4 2 技术线路 论文由六个部分组成，相互之间存在各种有机的关系，各部分的内容在叙述和结构上 有着相互承接的关系，具体技术线路如下： 制定研究大纲，基础资料收集 i i 理论梳理il 方法探索i 上j r 轨道交通与常规公交特性分析 上 轨道交通与常规公交竞争与合作机理 上 l 竞争争合作 轨道交通的常规公交站常规公交线网 i 夺区区吸引范围 点的优化 的调整 i 上 轨道交通与常规公交竞争与合作联合模型的建立 上 南京地铁2 号线东延线客流预测的联合模型的建立 上 结论、屠单 图1 - 1 论文研究的技术路线 第一章绪论 1 4 3 创新点 利用生态位原理与耗散结构原理分析了轨道交通与常规公交的竞争与合作机理，讨 论了轨道交通和常规公交的竞争争夺区和合作区。 建立了轨道交通与常规公交竞争与合作完整的理论体系。 建立了南京轨道交通与常规公交竞争与合作的联合模型，进行参数标定；并运用于 南京地铁2 号线东延线的客流预测。 9 河海大学硕士学位论文轨道交通与常规公交的竞争与合作 第二章轨道交通与常规公交特性分析 我国作为一个经济持续高速增长的发展中国家，城市公共交通的建设和发展一直滞后 于社会经济和居民生活的需要。8 0 年代以来我国政府制定了一系列的产业政策和技术政 策，确定了以公共交通为主的城市交通发展方针，城市公共交通事业取得了长足的发展， 从公交车辆的增加到客运量的增长及运营服务水平的提高，城市公共交通在城市经济与社 会发展中发挥了重要重用。 2 1 公共交通与城市发展 雅典宪章明确了城市的四大功能：居住、工作、游憩和交通。城市的交通功能依 靠交通运输系统来实现，交通运输系统的最主要组成部分是客运交通系统。城市客运交通， 根据人们自发的意愿大致可分为步行交通，单独使用私人交通工具的自行车交通、摩托车 交通、小汽车交通以及使用公共交通系统的公共交通。公共交通系统，作为城市客运交通 的主要载体，与城市的形成、发展和兴衰紧密相连。 2 i 1 城市公共交通发展的外部环境因素 ( 1 ) 城市规模 决定城市规模的主要因素是人口数量年，其次是城市建设用地。而城市人口的数量、 空间分布和密度是确定城市客运交通设施规模与结构的重要依据。 在城市化进程中，大城市由于社会经济发展的吸引力，城市人口除了自然增长外，人 口的机械增长率大大高于中小城市，因而大城市人口规模增长和用地规模增长的不平衡性 表现得十分突出，大城市人口的增长总是高于城市用地面积的增长。城市规模两种形态增 长的不一致，不仅导致城市人口密度上升，而且是产生城市问题特别是城市交通问题的根 源。 ( 2 ) 城市布局形态 城市布局形态对城市公共交通系统有着重要的影响，不同的城市布局形态需要不同的 交通系统与之相适应。我国多数大城市的布局形态采用单中心结构，即只有一个城市中心， 而且大都位于市区地理中心位置，城市以“摊大饼”式扩展。市中心建筑密集、商业繁华、 岗位集中，导致公共交通负荷极大。实践证明，调整和采取新的城市布局形态是缓解城市 1 0 第二章轨道交通与常规公交的特性分析 中心交通紧张状况的一条重要途径，同时，新的城市布局形态的形成又依赖于城市交通的 发展。城市形态向多中心结构发展是现代城市发展的一个方向。 ( 3 ) 城市土地利用结构 城市土地利用决定了城市不同社会经济活动在不同区域的集聚程度和分布特性，也决 定了城市公共交通发生、吸引源的分布特性，对城市公共交通需求、公共交通网络布局具 有决定性的影响。合理的用地结构有利于客运交通系统的发展，而公共交通系统的发展将 促进用地结构的调整。 ( 4 ) 城市经济发展 在影响城市公共交通的诸多因素中，城市经济是最密切相关的因素之一。城市经济的 繁荣发展，加快了城市化的进程，城市辐射力上升，商品经济交流加快，带来人流、物流 的大辐射上升，从而产生大量的交通需求。一般来说，城市经济的增长与城市就业岗位成 线性关系，大批就业人员上下班的交通出行，使城市公共交通成为扩大社会生产的必要条 件。另一方面，随着城市经济的发展、生活水平的提高，人们对交通出行的要求越来越高， 势必选择迅速、便捷、舒适的交通工具。 ( 5 ) 城市土地资源 土地资源是城市发展和公共交通发展的基础。社会发展是无限的，而土地资源是有限 的。为缓解这一矛盾，最行之有效的方法是提高单位土地资源的使用效率，即优化城市布 局和交通结构。在交通设施供应和使用上，充分发挥每种交通设施的优势，以最少土地资 源占用满足尽可能多的交通需求。同时优化组合城市布局与公共交通土地占用的级配。显 然，在一定的土地资源条件下，用于城市布局安排各产业部门与居民居住的土地越多，给 予交通设施的建设空间就越少，而客观上却需要更多的土地来建设交通设施，以保障城市 的社会生产与生活。这样，城市土地资源和公共交通系统就成为供应和需求矛盾的双方， 土地资源成为公共交通发展的制约条件。 综上所述，城市客运交通与城市发展中的人口密度、布局形态、用地结构、经济水平 和土地资源等要素有着密切的关系。城市发展中的各个因素促进或制约着城市公共交通的 发展；同时，公共交通也有能动的反作用，它必须在城市各种环境中不断交革和迸步，从 而促进城市的可持续发展。 2 1 2 城市公共交通发展的内在规律和趋势 ( 1 ) 城市公共交通发展的历史轨迹 河海大学硕士学位论文轨道交通与常规公交的竞争与合作 1 6 0 0 年，第一辆出租马车出现在伦敦街头，经过了2 6 0 多年后，至1 8 6 3 年第一条地 铁又在伦敦运营，是公共交通的卡刀级阶段。此时公共交通运量不大。 从1 8 6 3 年至1 9 5 5 年，是公共交通的成熟阶段。其间先后出现了公共汽车和无轨电车， 人们把这些交通工具称为常规公共交通，它们对城市发展起了相当的促进作用。但后来又 受到私人小汽车的冲击，在很多国家的城市中开始衰退。 从1 9 5 5 年第一辆现代化铰接式电车( 轻轨) 出现在德国的杜塞尔多夫街头至今，称为公 共交通的现代化阶段，也可以说是复苏阶段，由于现代新技术引入公共交通，使公共交通 发展成快速轨道公共交通和全自动无人操作的公共交通系统。这样城市发展又离不开公共 交通而存在，相对来讲，小汽车交通量就受到一定遏止。 ( 2 ) 城市公共交通的发展趋势 公共交通工具在满足中发展 城市发展的不同阶段、不同形态，要求有不同的交通方式与之相适应，为满足这种要 求，公共交通工具不断更替和变化。城市经济的发展，城市人口的增多，城市用地的扩大， 使出行的需求量不断增长。人们为减少出行时间消耗，要求交通工具能不断提高运载能力 和运送速度。而蒸汽机、电动机的发展和科学技术的进步，使交通工具得以不断更新。交 通工具的发展十分清楚地提示人们，每一种交通工具的技术性能是一定的，只能适用于城 市发展的一定时期、一定水平的交通需求，当旧的交通工具不能满足新的需求时，必须要 有新的交通工具来代替，否则城市交通必定出现供不应求和交通紧张状况，以致阻碍整个 客运系统的发展。 公共交通与私人交通相互竞争中提高 在城市客运交通发展中，公共交通在发展，私人交通也在发展，并相互竞争。城市的 正常运转需要公共交通的支持，但是当公共交通不能达到应有的服务水平时，私人交通就 会过量发展而损害城市的整体效益，除了采取各种措施限制私人交通外，主要是大力发展 公共交通。公共交通与私人交通强化乘客观念以满足乘客的需要为出发点，不断提高服务 水平，从而增强与私人交通竞争的能力。在这一竞争中，除了交通工具的进步外，整个城 市客运交通系统的服务也达到了一个新的水准。 公共交通将在城市客运交通中占主导 公共交通是一种高效利用道路资源的交通方式人均占用道路面积较小，约为小汽车 的1 1 5 1 1 0 ，自行车的1 6 1 5 ，因此切实可行的“公交优先发展”战略就成了 各国解决交通问题力推的办法f 3 0 1 。 1 2 第= 章轨道交通与常规公交的特性分析 从城市的整体利益看，公共交通是一种耗费少、效能高的交通方式，具有私人交通不 可替代的长处。城市用地是有限的，现在和未来都是制约城市发展的主要因素，为保持城 市的聚集经济效益，对城市土地必须注重集约化的使用。人均占用道路面积多的私人个体 交通工具的盲目发展，必然市城市交通陷入瘫痪，这已被发达国家的交通发展史证明。目 前世界各大城市纷纷采取扶植公共交通的措施，其中快速轨道交通具有运量大、速度快、 无污染、舒适准点的优势，使其成为许多发达国家大城市的优先选择和发展主流。 2 2 公共交通方式划分及城市公共交通工具的选择 2 2 1 公共交通方式划分 从广义来讲，城市公共交通包括了公共汽车、轻轨、地铁、快速公共交通( b r t ) 等 多种空间的、地面的、地下的方式，按规定线路行使，具有一定站距和行车间隔的客运交 通体系。但一般情况下，主要指以下几种【3 l 】： 常规公交。公共汽车是目前世界各国使用最广泛的公共交通工具。它起始于1 9 0 5 年的美国纽约，当时用公共汽车代替原有的公共马车，到了3 0 年代得到迅速的发展。 地铁。地铁是当今世界上流行的公共交通方式之一。地铁始建于1 8 6 3 年的英国伦 敦，由于建设投资大、工期长，直n - - 次世界大战结束时，全世界只有1 8 个百万以上人 口的大城市开发地铁。近5 0 年来，由于城市人口增加、地面交通饱和、技术进步、经济 实力增强等因素，地铁系统迅速增加。 轻轨。轻轨是一种在有轨电车基础上革新而成的新兴交通工具，各项指标均介于 常规公交与地铁之间。 快速公共交通( b r t ) 快速公共交通( b u sr a p i dt r a n s i t ，b r t ) 系统是一种界于常规公交与轨道交通之间的 交通方式，具有常规公交的灵活性和轨道交通的功能性( 包括大运量量、快速度、准点性 服务等性能) ，是一种高等级、高服务水平的巴士交通，具有一定的政策优先支持和一定 的时空优先权( 包括公交专用道和公交信号优先) 。世界上最早实行b r t 的城市是巴西的库 里蒂巴市。库里蒂巴在上个世纪7 0 年代就提出了这个思想，并于9 0 年代成功地建成了巴 士快速交通系统。该城市的巴士快速交通运营后，以地铁成本的6 8 投入，承担了 6 0 7 0 的地铁运输能力。 河海大学硕士学位论文轨道交通与常规公交的竞争与合作 2 2 2 城市公共交通工具的选择 我国国标( g b 5 0 2 2 0 9 5 ) 城市道路交通规划设计规范中明确规定，选择公共交通 方式时，应使其客运能力与线路上的客流量相适应，常用的公共交通方式单向客运能力宜 符合表2 - 1 的规定【3 2 1 。 表2 - 1公共交通方式单向客运能力 运送速度单向客运能力( 千人次 公共交通方式 发车频率( 车次h ) ( k m h ) m 1 公共汽车1 6 2 56 0 9 08 1 2 无轨电车 1 5 2 05 0 6 0 8 1 0 有轨电乍1 4 1 84 0 6 0l o 1 5 中运譬快速轨道交通2 0 3 54 0 6 01 5 3 0 大运餐快速轨道交通 3 0 4 02 0 3 0 3 0 6 0 城市公共交通规划应使9 5 的居民在客运高峰乘用下列主要公共交通方式时，单程最 大出行时耗符合表2 2 的规定。 表2 - 2不同规模城市的最大出行时耗和主要公共交通方式 最大出行 城市规模主要公共交通方式 时耗( m i n ) 2 0 0 万人6 0 大、中运量快速轨道交通，公共汽车，电车 大1 0 0 万人2 0 0 万人5 0 中运鼙快速轨道交通，公共汽车，电车 2 0 万一5 0 万人4 0公共汽午，电车 中 2 0 万5 0 万人 3 5 公共汽车 小 8 万人3 5 4 5 术上更容易实现、服务范围广、可用其连接市中 心与郊区 2 4 2 轨道交通的特性 轨道交通的特性，总体概括地讲就是：快速、准时、安全、舒适、无污染、运量大、 运输效率高。这些特点比较适应现代城镇化的发展需要，能够解决高密集度客流的出行问 题，具有良好的社会经济效益，是一种大容量运输服务的交通方式。 1 6 第= 章轨道交通与常规公交的特性分析 城市轨道交通的运营特点是运输能力大，在不同的系统技术条件下，其小时单向运输 能力分别为2 3 万人次至5 6 万人次。因此，城市轨道交通是解决城市道路上大客流 需求的有效交通工具。城市轨道交通路网的多条运营线路之间的联系则相对比较紧密：从 其运营管理、经营核算到业务管理，均是以运营网络为中心的管理形式，各条运营线路虽 然是独立运营，但整个路网的管理是统一的，有时其核算系统也是统一的，线与线之间通 过结点，联系相当密切。城市轨道交通路网，仅可对规划线路和规划区段进行调整，对已 开通运营或正在开工建设的线路是不具有调整可能的，因此城市轨道交通路网的规划应更 具有预见性f 3 5 】 地铁作为公共交通工具，但其运量大、速度快、污染少、安全可靠、不占用或少占用 城市用地等优势，使之仍然得到稳步发展。轨道交通建设投资大、建设周期长，短期内难 以形成一定规模的网络。然而其客运能力十分强大，系统效率高；因此速度高、系统稳定、 受天气等外界因素干扰小、安全性高：清洁、绿色、环保，符合人竹j 对环境质量不断提高 的要求【3