（交通运输工程专业论文）轨道交通客流预测方法的实证研究.pdf

j b 塞奎垣盘堂童些亟堂焦丝塞生塞垣噩 中文摘要 目前，我国的轨道交通建设发展迅速，在建设轨道交通之前，需要进行详细 合理的轨道交通建设规划。轨道交通客流预测是轨道交通建设规划的重要基础。 本文从轨道交通客流预测入手，深入研究轨道交通客流预测方法，在总结目前已 有研究的基础上，提出更为完善的轨道交通客流预测理论和方法，并且用于指导 实际工作。 首先，论文进行了国内外研究现状的综述，介绍了轨道交通客流预测的主要 理论和主要技术方法，并在此基础上分析了轨道交通客流预测技术所存在的主要 问题。 其次，论文提出了在对轨道交通周边研究区域进行了交通小区和交通网络的 细化的基础上重新标定北京交通模型从而进行客流预测的方法。 第三，论文将所提出的轨道交通客流预测方法应用于北京市地铁5 号线的客 流预测研究，详细地叙述和分析了预测模型的建立、标定、预测的过程，并分析 了客流预测的结果。 第四，论文在城市轨道交通线网建设进程、轨道交通票价、城市人口规模与 分布、小汽车出行比例四个因素上对轨道交通客流进行了敏感性分析。 关键词：轨道交通；客流预测；交通模型；北京地铁五号线 分类号：u 2 3 9 韭立銮煎太堂童些亟堂僮论塞基s 芏b ! a b s t r a c t n o wc o n s n l l c t i o no fr a i l 仃a n s p o r td e v e l o p sr a p i d ly b e f o r ec o n s t n l c t i o no fr a i l 订a 1 1 s p o 心d e t a i l e da n dr a t i o n a lp 1 枷n gi sn e e d c d ，p a s s e l l g e rf o r e c a s ti sa 1 1 曲p o n a i l c e b a s eo fp l 釉i n go fr a i l 仃a n 印o r t m e t h o do fp 硒s e n g e rf o r e c a s ti si l i l d e rr e s e a r c hi nt h e p 印e lo nt h eb a s eo f 跚m m a r i z a t i o no fr e s e a r c h e so np a s s e n g e rf o r c c 船t 印t 0n o w ，孤 枷e n d a t o r ym e m o di sp u tf o n a r da n di su s e di np r a c t i c e f i r s t ，t h ep a p e rs u m m a r i z e sm er e s e a r c h e so np a s s e i l g e rf o r e c a s tu pt on o w ， i n t r o d u c e sm em a i nm e m o d s 锄dt h e o r i e so np a s s e n g e rf o r c c a s t t l l e i lt h em a i ne x i s t e n t p m b l e m so f p 器s e i l g e rf o r e c a s tt e c h n i q u ea r ea i l a i y z e da n d d i s c u s s e d s e c o n d t h ep 印c rp u tf o r w a r dap 髂s c n g c rf o r e c 私tm e t h o d ，i nw h i c hb e i j i n g 仃a 伍cm o d e li sn e w l yc a l i b r a t e do nt h cb a s e do fd e t a i l i n go f 仃a m cz o n e 锄d 拓a m c n e t w o r k 孤u u n dr e s e a r c ha r c ao f r a i lt r a l l s p o r t t h i r d ，m ep 船s e n g e rf o r e c 鹤tm e t h o dp u tf o r w a r di sl l s e di np a s s e n g e rf o r e c 都to f b 刨i n gm e 仃ol i n en o 5 f o l l n d a t i o n ，c a l i b r a t i o na n df o r c c a s t i n go ff o r e c 船tm o d e la r e n a r r a t e da n dd i s c u s s e di nd e t a i l t h e l lt i l co u t p u to f f o r c c a s tm o d e li s 觚a l y z e d f o u n h l y m ep 印e ra l s op e r f o m l ss e n s 砸v i t y 觚a l y s i s 恤th o w t h ef o l l rf a c t o r ss u c h 如c o n s n l i c t i o nc o u r s eo fu r b a i lr a i lt 脚s p o r tn c t w o r k ，r a i l 仃a n s p o r tf | 盯e ，s c a l ea n d d i s 砸b u t i n go f u r b a i lp o p u l a t i o i l ，p r o p o n i o no f 仃i pb yp r i v a t ec a ri l l n u e i l c ep 硒s e l l g e ro f r a i ln 彻s d o r t k e y w o r d s ：r a i l 咖o r t ；p a s s 肌g c rf o r c c a s t ；1 m m cm o d e l ；b e i j i n gm e 仃o1 i n e n o 5 c l a s s n o ：u 2 3 9 致谢 本论文的工作是在我的导师邵春福教授的悉心指导下完成的，邵春福教授严 谨的治学态度和科学的工作方法给了我极大的帮助和影响。在此衷心感谢三年来 邵春福老师对我的关心和指导。 邵春福教授悉心指导我们完成了实验室的科研工作，在学习上和生活上都给 予了我很大的关心和帮助，在此向邵春福老师表示衷心的谢意。 邵春福教授对于我的科研工作和论文都提出了许多的宝贵意见，在此表示衷 心的感谢。 在实验室工作及撰写论文期间，孙壮志、邱续建、姚智胜等对我论文中的研 究工作给予了热情帮助，在此向他们表达我的感激之情。 另外也感谢家人，他们的理解和支持使我能够在学校专心完成我的学业。 a e 夏銮垣盔堂童些亟堂焦迨塞绪i 金 1 绪论 1 1 研究背景和意义 随着我国国民经济的迅速发展，经济社会现代化、城市化及机动化步入一个 新的快速发展期，为交通事业实现跨越式发展提供了机遇和条件。但同时，交通 需求的持续高速增长，也使交通发展面临十分严峻的挑战。城市边缘化规模不断 扩大，城市人口流通量急剧增加，交通拥堵现象日益严重，传统的公共交通工具 已经无法满足城市人群日常出行需求。因此运量大、速度快且污染小的轨道交通 成为了各大城市解决交通日益紧张问题的必由之路。 目前，我国轨道交通已经进入一个大发展的时期，为使轨道交通在城市交通 中发挥出应有的作用，应做好前期的规划、设计等工作。轨道交通客流作为线网 规划、建设规划、工程可行性研究和运营效益评估等阶段的定量分析依据，客流 预测贯穿于从规划、可行性研究、设计到运营的整个过程。 客流预测是规划轨道交通线网、安排工程项目建设顺时序、确定系统规模和 评估系统运营效益的基础，也是一系列其它重要问题决策的依据：选定轨道交通 制式和车辆选型；确定列车编组、行车密度和运行交路；确定车站基本规模、站 台长度和宽度、出入口通道和扶梯通行能力；确定机电设备配置水平和车辆配置 数量；选定售检票系统制式和终端设备数量，拟定票价政策；核算运营成本和经 济效益评价等等。因此，对规划目标年的客流量进行科学合理的预测，对于指导 轨道交通建设有着极其重要的意义。 1 2 研究内容 为了能将更多的精力投入到关键问题的研究上，本论文不会详细论述所有轨 道交通方式的客流预测方法问题，而是突出重点、有所取舍。 常用的轨道交通系统包括：地铁系统、单轨铁路、a g t 系统( a u t o m a t i c g u i d e w a yt r a l l s i t ) 、l r t 系统( l i g h tr a i lt r a l l s i t ) 、市郊铁路系统和橡胶轮轨铁路。 目前国内各大城市以发展地铁系统为主，因此本论文研究对象为地铁系统。 j b 夏童重盔堂童业亟堂焦诠塞绪j 垒 本文的研究目标是通过对目前客流预测方法的研究，提出更为完善的客流预 测方法，并应用到实际工作中，对北京市地铁5 号线进行客流预测。基于上述研 究目标，本论文对目前轨道交通客流预测方法进行了分析综述，归纳总结了目前 主要应用的客流预测方法。分析目前采用的轨道交通客流预测方法存在的主要问 题，将客流预测方法应用到北京市地铁5 号线客流预测中，并得出最终客流预测 结果，同时对客流敏感性进行分析。 1 3 研究方法和技术路线 本文采用理论研究和实例分析相结合的研究方法。首先开展系统性的轨道交 通客流预测方法现状研究，提出目前预测方法存在的主要问题。在此基础上结合 北京市地铁5 号线的实际情况，采用一种较为完善的客流预测方法，并提出预测 结果。 本文的技术路线如图1 1 所示。 图l l 技术路线图 2 a b 壅窑垣太堂童些亟堂焦论塞国内处硒塞埋丛绫述 2 国内外研究现状综述 科学研究总是循序渐进的，是建立在前人研究基础之上的。本论文的研究也 力求对前人的研究有所把握，本章就将对论文写作过程中了解到的相关领域的科 研成果进行综述。 2 1 国外典型大城市轨道交通客流成长的一般规律研究 2 1 1 东京地铁的客流变化趋势 东京于1 9 2 7 年建成第一条地铁，至今已有近8 0 年的历史，现在已形成了由 1 2 条线路组成、全长约3 0 0 l ( 1 i l 的四通八达的地铁线网。东京地铁线路平均站距 1 6 l ( i i i 左右，平均运营时速2 5 4 5 k m 。东京地铁线路分别由都营地铁( 简称都营， 是东京都政府全额出资的地铁公司) 和帝都高速度交通营团( 简称营团) 共同经 营，其中营团地铁线路8 条，都营地铁线路4 条。 地铁线路主要位于j r 山手线以内的城市中心区域( 参见图2 1 ) 。 银座线、丸之内线、日比谷线、东西线、千代田线、浅草线、三田线等建设 年代相对较早的地铁线路在1 9 5 5 年1 9 8 7 年期间，日均客流均呈现总体上升趋 势，其中开通以后的最初1 0 年左右时间内上升幅度较大( 参考表2 1 ) ，而从 1 9 8 8 年开始日均客流均呈现总体下降趋势；都营浅草线和三田线则在1 9 5 5 年 1 9 9 5 年期间，日均客流均呈现总体上升趋势，其中开通以后的最初1 0 年左右时 间内上升幅度较大，而从1 9 9 6 年开始日均客流均呈现总体下降趋势；1 9 7 4 年开 通的有乐町线，在1 9 7 5 年1 9 9 5 年期间，日均客流均呈现总体上升趋势，其中 开通以后的最初1 5 年左右时间内上升幅度较大，尤以1 9 8 7 年1 9 9 0 年期间上 升幅度最大，而从1 9 9 6 年开始日均客流均呈现总体缓慢下降趋势；而1 9 7 8 年开 通的半葳门线和新宿线及1 9 9 1 年开通的南北线和东京都1 2 号线由于开通时间相 对较晚，开通以后日均客流均一直呈现总体上升趋势，并在开通以后的最初l o 年左右时间内上升幅度较大。 从负荷强度的变化趋势来看，除半蒇门线、有乐町线、都营1 2 号线有差异 外，基本上与日均客流的变化趋势一致，差异的主要原因是各修建阶段的线路长 j e 立銮亟太堂童些亟堂僮迨塞鱼由处盟荭现丛堡整 度变化较大。 综上所述，东京早期建设的地铁线路在开通运营之后的3 0 年左右时间内， 日均客流均呈现总体上升趋势，而且开通以后的最初1 0 年左右时间内上升幅度 最大。 由于东京地铁线路主要位于j r 山手线以内的城市中心区域，由此可见，东 京地铁线路的上述客流变化趋势基本上反映了“客流追随型轨道交通线路”客流 成长的一般规律。 图2 1 东京地铁运营线路示意图 表2 一l 东京地铁各线客流量平均增长率 客流平均增长率( ) 线路名称 1 9 5 5 1 9 6 5 1 9 7 5 1 9 8 5 1 9 9 5 1 9 6 5 1 9 7 51 9 8 51 9 9 52 0 0 0 交通营团银座线 6 8 3 21 81 1o 1 2 ( 1 9 2 7 年1 2 月开通) 交通营团丸内线 3 31 9o 20 30 8 3 ( 1 9 5 4 年1 月开通) 4 客流平均增长率( ) 线路名称 1 9 5 5 1 9 6 5 1 9 7 5 1 9 8 5 一1 9 9 5 1 9 6 51 9 7 51 9 8 51 9 9 52 0 0 0 交通营团日比谷线 6 81 20 5一1 7 6 ( 1 9 6 1 年3 月开通) 交通营团东西线 3 5 2 3o 6一o 3 3 ( 1 9 6 4 年1 2 月开通) 交通营团千代田线 4 5o 9一1 4 6 ( 1 9 6 9 年1 2 月开通) 交通营团有乐町线 1 0 83 90 3 7 ( 1 9 7 4 年1 0 月开通) 交通营团半蒇门线 8 3o 7 4 ( 1 9 7 8 年8 月开通) 交通营团南北线 4 9 0 4 ( 1 9 9 1 年1 1 月开通) 东京都浅草线 1 1 2 0 72一o 7 7 ( 1 9 6 0 年1 2 月开通) 东京都三田线 2 40 70 7 6 ( 1 9 6 8 年1 2 月开通) 东京都新宿线 4 7一o 1 6 ( 1 9 7 8 年1 2 月开通) 东京都1 2 号线 4 9 9 8 ( 1 9 9 1 年1 2 月开通) 2 1 2 首尔地铁的客流变化趋势 首尔地铁线路示意图如图3 2 所示。从日均客流的变化趋势来看，1 号线 在1 9 7 4 年1 9 9 5 年期间，日均客流呈现总体上升趋势，其中开通以后的前3 年 日均客流上升缓慢，第4 6 年日均客流上升幅度很快，第7 1 4 年臼均客流变 a e 瘟至垣苤堂童些亟堂僮迨塞鱼由处婴壅堡迭绽述 化幅度又很小，第1 5 年之后的1 0 年间日均客流上升幅度很快；而从1 9 9 6 年开 始日均客流均呈现总体下降趋势，特别是1 9 9 5 1 9 9 6 年下降幅度特别大。 2 号线在1 9 8 0 年1 9 9 6 年期间，日均客流呈现总体上升趋势，1 9 9 7 年1 9 9 8 年间日均客流出现下降趋势，而1 9 9 9 年之后又出现总体上升趋势。 3 号线和4 号线自1 9 8 5 年开通以来，日均客流均呈现总体上升趋势，与1 号线不同的是，线路开通以后没有出现日均客流缓慢上升的过程，在前1 0 年左 右日均客流上升速度均较快。 从负荷强度的变化趋势来看，基本上与日均客流的变化趋势一致。 综上所述，首尔地铁线路在开通运营之后的2 0 年左右时间内，日均客流均 呈现总体上升趋势，除1 号线初期3 年日均客流增长缓慢外，总体上开通以后的 最初1 0 年左右时间内日均客流上升幅度较大。由此可见，首尔地铁1 4 号线主 要位于市区范围，其客流发展趋势与东京地铁线路的客流发展趋势比较一致，从 而也反映了“客流追随型轨道交通线路”客流成长的一般规律。 图2 2 首尔地铁线路图 6 j t 塞銮垣盔堂童些亟堂僮迨塞国凼处婴童熟丛簦蕉 表2 2 首尔地铁1 4 号线各规划阶段客流平均增长率 客流平均增长率( ) 时间区段 线路 初期 近期远期 1 9 7 4 1 9 7 61 9 7 6 1 9 8 31 9 8 3 1 9 9 5 1 号线 3 21 54 1 9 8 0 1 9 8 21 9 8 2 1 9 8 91 9 8 9 2 0 0 3 2 号线 1 9 84 9 73 9 1 9 8 5 1 9 8 7 1 9 8 7 1 9 9 41 9 9 4 2 0 0 3 3 号线 l o 2 1 0 52 7 1 9 8 5 1 9 8 71 9 8 7 1 9 9 419 9 4 2 0 0 3 4 号线 8 8 9 7 82 2 2 2 国内主要理论综述 目前国内轨道交通客流预测的主要理论有：土地利用决定交通需求、客流转 移理论和客流规划理论。 2 2 1 土地利用决定交通需求 土地利用决定交通需求理论主要体现为土地使用决定交通源的产生和分布， 土地使用决定交通流的空间分布，同时，土地使用决定交通方式的选择。 首先，人口与就业岗位的分布与规模、对外交通场站规模与布局等决定了交 通源的的产生和分布。在客流预测时主要体现了出生产生量的预测。 交通小区出行产生量中常住人口的出行产生与人口规模有关，吸引量产生与 用地类别、就业岗位规模有关，而流动人口的出行产生则与对外交通场站规模、 宾馆饭店用地有关。 其次，土地使用决定了不同用地性质、决定了人口与就业岗位的空间分布， 进而决定了交通流的空间分布，因此，在出行分布中，不管是采用什么样的模型 与方法，其结果是由土地使用决定的。 最后，不同的用地性质、不同的城市形态、不同城市密度会有不同的方式选 7 a e 丞窑垣太堂童些亟圭堂焦途塞亘由处监塞班丛绫适 择，城市用地性质、城市形态对方式划分有影响。在进行客流预测时，方式划分 有预划分和后划分，在预划分中，交通方式结构往往是基于城市用地性质、城市 形态等而提出的交通战略模型。 土地利用决定交通需求理论是我国城市轨道交通客流预测普遍采用的预测 理论。我国城市轨道交通客流预测中应用的“四步骤”过程中，第一步出行生成 中出行产生量与吸引量模型都是直接与土地使用中人口与岗位有关的。 如广州交通所的出行生成就采用以人口与就业岗位为参数的回归分析模型： g 。= n p 叩，么r = c + p 叩，+ 莩反+ e 叩辟 其中： g i 叫交通小区的出行发生量 内1 交通小区的出行吸引量 b 常数 a ，b k c 一偏回归系数 p o p j _ i 交通小区的人口数 e n l p j k j 交通小区的第k 类就业岗位数 上海交通所出行生成模型采用出行率模型，也与土地使用中人口与岗位有 关，基本公式为： t 一砭c n d 其中：t i i 区的出行产生量或吸引量， q c q 类出行者的出行率， n 一 内的c 类人口数或工作岗位数。 北京地铁所在对八通线客流预测时采用的“土地利用法”更是基于轨道交通 车站周边土地使用与交通生成之间的关系而进行预测。其基本原理中考虑了不同 土地使用的，形成了不同的出行强度和吸引率。 上海在进行轨道交通线网规划时，由法国“s y s ”公司运用的“蛛网” 技术是基于土地使用下的交通小区之间的出行分布，如图2 3 。 上海在制定交通发展战略时就借鉴了国际经验，结合自身的状况提出了不同 区域的交通方式结构模型，北京、广州、深圳、天津、南京等城市也有自身的特 j e 基銮道盔堂童些亟堂焦迨塞国囱筮盟宣现达绽逵 殊情况，在交通发展战略中也提出了相应的交通模式。这些交通模式对轨道交通 客流预测发生了影响。 图2 3 上海轨道交通线网规划的“蛛网”技术 2 2 2 客流转移理论 客流转移是轨道交通客流预测的一个重要理论。当一种新的交通方式、交通 线路实施后，客流将在不同交通方式之间、不同交通线路之间重新进行分布，原 有的客流将在总量上、分布上发生变化，原来的交通方式、交通路线上的客流将 会发生转移。 由于交通预测技术不发达、我国早期的轨道交通客流预测采用了这种方法， 9 e 基銮堑丕堂童些亟堂焦论塞垦由处盟盔埋丛绽蕉 主要是考虑现状公交客流与轨道的转移，城市轨道交通的第一条线路一般会位于 城市的主要客流走廊上，这条客流走廊本身的公交客流比较大，在我国机动化水 平不发达( 小汽车拥有水平低) 的情况下，轨道交通的竞争客流主要是自行车、 公交车客流。轨道交通凭借其自身优势使原地面公交客流、自行车客流发生转移。 早期的上海地铁一号线、厦门轨道交通一号线等采用的是客流转移法。 上海最早的地铁一号线客流预测，由于当时还没有线网规划，客流预测的技 术手段相对比较简单，客流预测只考虑了一条线路的情况，因此采用了客流转移 法。该方法根据公共交通的客流现状( 年运量观测资料) ，选择1 6 条公交线路， 根据各自与地铁一号线走向相关程度，推算出地铁一号线1 9 8 3 年客流资料，作 为基本年客流预测值，再根据各区域增长倍数来预测各年份客流。 由上海铁路局福州勘测设计院完成的厦门轨道交通一期工程，其预可行性研 究报告中客运量预测也采用了转移法。即采用转移公交客运量和趋势外延的方法 进行预测，以满足预可阶段客流预测需要。分析与轻轨相关的公交线路，相关公 交线路现状客流和市区中长距离自行车流量，部分向轨道线路转移，得到虚拟年 轨道客流。按照相关公交线路的历史资料和增长规律，采用指数平滑法，确定轨 道客流的增长率，即采用趋势外延法推算初期轨道基本客流，再考虑促进沿线未 建成区土地开发强度提高产生一定比例的诱增量，即得出初期客流。转移率通过 综合平均法确定。 2 2 3 客流规划理论 客流规划理论是指轨道交通线路与站点规划时，对其站点的客流量提出规划 预测目标，通过站点周边土地开发来实现规划客流目标，实际上是“t o d ”模型 将交通与土地利用相结合的一种理念。 客流规划理论比较适合于单一线路的客流预测，尤其比较适合于城市外围 区、郊区站点客流的预测。广州、上海等城市的某些轨道线路站点的客流预测采 用了这一方法，广州地铁二号线北段、上海轨道交通1 1 号线嘉定段的客流预测 就是部分采用了客流规划理论。 2 3 主要技术方法 l o j 峦套遵鑫堂童些亟堂焦诠塞国豳处盟塞现丛堡整 目前国内轨道交通客流预测的主要技术方法有：时间序列法、客流转移法、 “四阶段”交通模型法、三次吸引法和趋势外推法。 2 3 1时间序列法 时间序列法就是根据历史发展趋势分析，结合现状，通过各种回归分析计算 增长系数，从而确定规划年的客流规模。我国早期的城市轨道交通客流预测采用 过该方法，先通过分析公交客流增长趋势，通过时间序列法计算出走廊上的公交 客流，从而以此来预测轨道交通走廊客流。 时间序列法一般适用于城市第一条轨道交通单线客流的预测，尤其是城市规 模比较小、客流走廊比较明显，或者城市形成呈带状、组团式分布。我国最早的 许多城市轨道客流预测时采用了该方法。另外许多城市对目标年与规划年之间其 他年份的轨道客流预测也往往采用时间序列法进行推算。 时间序列法预测轨道交通客流分两步，第一步根据现状公交客流推算预测基 本年轨道客流，第二步就是进行目标年客流预测。上海早期的地铁一号线客流预 测采用了此方法。首先根据公共交通的客流现状( 年运量观测资料) ，选择1 6 条公交线路，根据各自与地铁一号线走向相关程度，推算出地铁一号线1 9 8 3 年 客流资料，作为基本年客流预测值。然后，根据地铁走向，在划定区域图上，确 定各车站相关区域划分；根据土地使用资料，居民出行目的概率分布计算出基年 和估计年的每个车站相对应区域中的出行产生量和吸引量；根据各区域增长倍数 及基准年、估计年出行量作加权平均计算，求得一号线平均增长倍数，预测目标 年客流量。 2 3 2 客流转移法 客流转移法主要思路是将相关公交线路的现状客流和自行车流量等向轨道 线路转移，得到基年轨道线路客流。然后按照相关公交线路的历史资料的增长规 律确定轨道线路客流的增长率，推算远期轨道线路的客流需求；或者从公交预测 资料出发，直接预测远期的轨道线路客流。这类方法主要是趋势外推法。在确定 轨道客流需求增长率时可采用指数平滑法、多元回归等方法。 j e 立銮壅玉兰童些亟堂位途塞国内处班究理丛绽述 此方法适用于单一条公交走廊轨道交通客流预测，如上海、厦门等城市均先 后采用过这一方法。 2 _ 3 3“四阶段”交通模型法 “四阶段”交通模型预测方法是将与交通产生、吸引量、出行分布、出行 方式划分等相关的因素等为因子，建立数学模型，通过交通网络分配来进行预测 的方法。与其他预测方法相比，交通模型预测方法更具有系统性、全面性。 “四阶段”交通模型预测方法按照出行生成、出行分布、方式划分以及交通 分配四个步骤进行客流量预测的。出行生成包括出行产生量和出行吸引量。产生 量是指基于家的出行中全部家的端点以及非基于家出行的起点的出行量。由于基 于家的出行占了全部出行的大多数，因此住户的特性与出行产生之间有着非常密 切的关系。住户的人口特性、收入水平以及交通工具的拥有情况都直接决定了产 生量的大小。吸引量则是指基于家出行中的全部非家的端点以及非基于家出行中 的终点的出行量。影响出行吸引的主要因素则是建筑面积及用地性质。 出行产生量和吸引量一般通过人口数、出行产生率、岗位数和吸引率之间的 数学公式计算获得。 出行分布是指出行量在交通网络上的分布，四阶段模型中我国大多数城市是 采用重力模型法来预测出行分布。两个交通小区之间的出行量与该两区的出行产 生量、吸引量、两点之间的阻抗决定。阻抗函数与两点之间的距离、时间、费用 等因素有关。 方式划分是指出行量在不同交通方式之间的分配，采用概率模型法和转移曲 线法计算，许多城市方式划分均采用的是l o 西t 概率模型法。 在轨道交通客流分配中目前国内较成熟的方法是最佳战略法，该分配方法对 公交出行消耗的时间度量进行了综合加权，这些时间度量包括候车、上下车、步 行和车内等多个方面。 我国大部分城市如北京、上海、广州等地采用四阶段模型预测法来进行轨道 交通客流预测。其中北京规划院为代表的四步骤方法，首先对交通小区产生、吸 引量与人口、土地利用指标进行回归分析，建立回归模型，进行交通吸引分析， 1 2 j e 夏窑垣太堂童些亟堂焦迨毫国内处受究塑丛绽整 其次，采用重力模型，综合阻抗中公交了败坏综合费用相关因素有：到站时间、 站点候车时间、乘车时间、上车惩罚时间、换乘惩罚时间。然后，采用两次应用 l o g i t 模型方式，第一步应用其完成公交、自行车与出租车之间的方式划分， 第二步应用其完成地面公交、轨道交通及地面公交与轨道交通换乘出行之间的方 式划分。最后，采用公交方式、乘车和下车三个子模型进行多路径客流分配。 上海交通所轨道交通客流预测流程如图2 4 所示。在出行生成模型中对出 行进行分类，定义一次交通出行由出发点( o 点) 和到达点( d 点) 组成。出行的出 发点和到达点有一点是家庭所在地，这种类型的出行定为“基于家的出行”，其 他类型的出行定为“非基于家的出行”。出行生成量由出行产生量和出行吸引量 两部分组成。 j e 立銮遁叁堂童些亟堂焦迨塞宦囱处班壅丑丛绫述 幻堡垒 图2 4 上海交通所轨道交通客流预测路线 上海的出行分布模型采用重力模型法为主。按出行目的和出行方式两次分 层。出行目的分：基于家工作出行，基于家其他出行和非基于家的出行。出行方 式分步行、自行车、公交和客车。 方式划分模型一般分为三种：分对数计算法( l o g i t ) 、转移点法、转移曲 线法，建立不同出行时耗下各种方式出行量的比例关系。上海居民出行方式共分 为公共交通、自行车、步行及客车四种方式。常规计算出行方式的方法有两种， 预划分方式和后划分方式。早期模型中采用过全预划分和全后划分的模型，而在 后期改进模型中采用了预划分和后划分相结合的模型。首先从全方式居民出行生 成量中预划分出步行方式和小汽车方式的生成量，最后用a l o g i t 模型对公 交和自行车车的组合分布模型进行出行方式的划分，从而得到公交分布o d 表。 1 4 j b 宝銮道盔堂童些亟堂焦途塞国内处硒塞理丛绽蕉 一上海公交模型客流分配采用的是最佳战略选择法。在公交客流分配模型中， 采用了加权的综合时间度量，它们包括候车、上下车、步行、乘车等多个因素。 广州交通所四步骤方法，首先在小区人口就业规模预测的基础上，按照出行 发生和吸引率预测小区的交通发生和吸引强度，并对具有特殊活跃性的地区采用 特殊的强度系数。采用回归分析法进行出行生成预测。然后，采用双重约束重力 模型获得出行分布结果。方式划分则采用先宏观控制后微观模型的分析思路。宏 观因素主要考虑社会经济发展、车辆保有量水平、交通政策等方面的影响因素。 研究区域内各种交通方式总体上的方式比重，用来控制各种方式的出行总量。微 观因素主要考虑出行目的、出行距离、交通条件等方面，采用l o g i t 模型。 交通分配阶段，通过预测社会经济发展和人口、就业规模，构筑出行产生吸 引矩阵( 按目的、时段、用车情况等形成7 5 个矩阵) ，建立交通供给设施网络， 对各种交通方式进行分配和平衡，产生交通方式结构与分布矩阵。 2 3 4 三次吸引法 “三次吸引法”以一条规划线路为研究对象，以各站为中心，划出各站的 三次吸引范围，其中乘客在出发点可步行直接到地铁车站的范围为一次吸引范 围；出发地需通过自行车或公共汽车换乘地铁的范围为二次吸引范围；需通过其 他轨道交通线路换乘到达的范围为三次吸引范围。 “三次吸引法”认为出行量是受人口数量和人员出行强度控制的，在各站吸 引范围内，由于居住人口的不同，产生的总出行量是不相同的。另外，在各站吸 引范围内产生的客流总量，由于距地铁站点的远近不同，被地铁吸引的系数是不 一样的，由此可确定地铁各站的进站量。“三次吸引法”是从对客源的研究入手， 首先研究人员全方式的总出行量，然后采用剔除法，逐段筛选，最终提出城市轨 道交通的客流量。 北京市政院在“三次吸引法”基础上，针对城市范围内各种用地性质特点和 规律，在研究车站吸引范围内现状和规划居住人口的同时，研究各个不同时间段 用地性质变化、利用程度变化等，形成“土地利用法”。该方法运用于八通线可 行性研究客流预测，于1 9 9 3 年完成。 a e 立窑道盔堂童些亟堂僮逾塞巨囱处鲤塞现丛绫述 土地利用法基本原理如下： ( 1 ) 从地铁客流本身讲，其出发地，不论其是从家、工作地、商店等到地 铁车站，都是在地铁沿线一定范围内产生的，这就引出了地铁客流吸引范围。 ( 2 ) 从土地利用性质分析，沿线每一地区都是城市的缩影，但由于各地土 地使用的不同，形成了不同的出行强度、吸引率。 ( 3 ) 从预测角度讲，未来地铁客流应该是由人口、出行强度构成出行量， 再由出行量、吸引率构成地铁进站量，而从规划角度讲，人口、出行强度、吸引 率均应呈增长趋势。 2 3 5 趋势外推法 趋势外推法是分析与轨道交通相关的地面公交线路现状客流和市区中长距 离自行车流量，部分向轨道线路转移，采用趋势外延法推算初期轨道基本客流。 由上海铁路局福州勘测设计院于2 0 0 0 年1 2 月完成的厦门轨道交通一期工程 预可行性研究报告中客运量预测采用了趋势外推法。按照相关公交线路的历史资 料和增长规律，采用指数平滑法，确定轨道客流的增长率，即采用趋势外延法推 算初期轨道基本客流，再考虑促进沿线未建成区土地开发强度提高产生一定比例 的诱增量，即得出初期客流。 2 4 轨道客流预测技术存在的主要问题 2 4 1 轨道交通客流预测精确度相对较低 ( 1 ) 近期预测往往远大于与实际运行客流 我国几乎所有城市的轨道交通客流预测与实际运行均存在很大差异。大部分 线路的预测客流比实际客流误差在5 0 以上，有的则超过8 0 。如上海轨道交 通五号线2 0 0 5 年规划预测值为3 5 万乘次日，实际至2 0 0 6 年上半年仅为5 5 万 乘次，日。天津津滨快速轨道预测2 0 0 6 年客流为1 2 7 万乘次日，而实际仅2 7 万乘次日。 1 6 j b 豆窑适叁堂童些亟堂焦迨塞亘凼处受窒塑然蕴适 从预测来看，已经有轨道交通线路投入运营的城市，由于对现有轨道交通客 流特征有较好的把握，因此客流预测偏差相对较小，如上海的一号线和二号线在 后来的预测中其预测结果与实际偏差均不大。 对于轨道交通从无到有的城市或区域( 如郊区) ，轨道交通客流预测的精确 度相对较差，如表2 3 所示。例如，上海最早的地铁一号线预测r 均客流曾突 破l o o 万乘次，上海第一条郊区线路五号线实际客流只有预测客流的七分之一， 北京八通线实际客流则不到预测客流的五分之一，南京、深圳地铁一期工程实际 客流也不到预测客流的一半。 表2 3 主要城市地铁线路客流预测与实际比较 线路现状客流预测客流预测研究时间 ( 万乘次年份客流( 万乘误差 日) 次日) 上海一号线 8 l2 0 0 69 41 3 8 2 0 0 4 北延伸工可 上海二号线 4 92 0 0 55 25 8 1 9 9 8 工可 上母= 号线 2 6 22 0 0 51 1 57 7 2 1 9 9 8 工可 上海五号线 5 5 2 0 0 73 5 8 4 3 2 0 0 0 工可 北京1 3 号线 1 2 2 0 0 53 7 3 6 7 8 北京规划院1 9 9 9 年 北京八通线 52 0 0 52 78 1 5 地铁所预测 广州一号线 4 22 0 0 77 6 74 5 2 1 9 9 0 西南交大规划 南京一号线 1 82 0 0 84 7 46 6 2 1 9 9 9 南北线预测 深圳一期 2 32 0 0 34 7 65 1 7 1 9 9 8 年铁三院预测 天津滨海线 2 7 2 0 0 6 1 2 77 8 7 2 0 0 l 铁三院预测 注：现状客流中北京是2 0 0 5 年数据，其他城市是2 0 0 6 年上半年的数据 ( 2 ) 远期预测值的国际比较 与目前世界上人口密度、城市规模等与我国比较接近的日本相比较。表2 4 表明，从远期客流预测结果来看，北京、上海两大城市与东京相比其地铁系统 的客流运输效益是比较低的。北京、上海地铁线路普遍比东京地铁线路长，但承 担的客流却低于东京。 1 7 j e 丞銮垣盔堂童些亟堂位迨塞国噍处婴五班丛绽整 同样穿越城市中心区、长度接近的东西向径向线，上海地铁1 0 号线远期预 测客流强度仅为2 2 万乘次日，是东京东西线的5 6 。虽然上海地铁一号线穿越 城市核心区域，是客流强度最高的地铁线路，但与同样穿越城市核心区的东京银 座线相比，其客流强度并不高，反映了我国特大城市轨道交通规划客流效益并不 高。 表2 4 京沪两市与东京地铁线路客流比较 线路年份曰均客流线路长度客流强度( 万乘 ( 万乘次) ( 公里) 次公里) 上海一号线2 0 1 61 6 23 84 3 上海十号线 2 0 1 97 83 5 72 2 上海十二号线 2 0 2 27 1 13 2 32 2 北京五号线2 0 2 08 8 5 2 7 6 3 2 北京六号线 2 0 2 0 8 3 1 3 8 7 2 1 北京七号线 2 0 2 05 7 12 5 52 2 东京地铁 银座线 2 0 0 21 0 11 4 37 1 日比谷线 1 0 62 0 35 2 东西线 1 2 l3 0 83 9 千代田线 1 0 62 44 4 有乐町线 7 52 8 32 7 半藏门线6 01 6 83 6 新宿线 6 02 3 52 6 浅草线 5 91 8 33 2 南北线 3 l2 1 3 1 5 三田线5 0 2 6 5 1 9 大阪是日本第二大城市，其地铁客流强度最高的是一号线( 御筋堂线) ，全 日客流高达1 2 0 万乘次，客流强度接近5 万乘次公里。而其他线路的客流强度 则相对较低。与大阪相比较，广州、天津、深圳地铁的客流强度低于大阪一号线， 高于其他线路。其他城市的地铁客流强度则与日本第三大城市名古屋的地铁线路 比较接近。 表2 5 穗津深三市与大阪地铁线路客流比较 日均客流线路长度客流强度( 万乘 线路年份 ( 万乘次)( 公里)次公里) 广州一号线 2 0 2 05 71 8 53 1 广卅i 二号线 2 0 2 05 42 6 52 0 天津一号线2 0 1 51 0 22 6 23 9 深圳二号线 2 0 2 07 3 2 7 42 7 大阪地铁 一号线 1 2 02 4 54 9 二号线 2 0 0 25 02 8 11 8 四号线 1 91 5 5l2 表2 6 其他城市与名古屋地铁线路客流比较 日均客流线路长度客流强度( 万乘 线路年份 ( 万乘次)( 公里)次公里) 南京一号线 2 0 2 0 1 0 93 8 52 8 雨泵= 号线 2 0 2 0 7 23 0 82 3 沈阳一号线 2 0 2 06 l4 1 61 5 名古屋地铁 东山线 4 92 0 62 4 鹤舞线 2 0 0 22 62 0 41 3 樱通线 2 11 51 4 苏州一号线 2 0 1 66 1 71 8 63 3 长春一号线远景年 9 63 7 82 5 重庆= 号线一别 2 0 l l3 22 0 4 1 6 杭州四号线 2 0 5 05 61 53 7 1 9 j e 瘟窑道左堂童些亟堂僮论塞国凼处婴荭瑰丛堡蕉 2 4 2 预测理论仍不完善 大多数城市轨道交通客流预测是基于需求引导下的客流预测，基于现有城市 总体规划下的人口与岗位分布、用地性质等决定的交通需求总量与需求分布。对 经济增长与交通、综合交通体系、出行者个体与出行行为、轨道交通车站辐射区 域与客流吸引、出行组合方式链、服务水平与客流增长、票价水平与客流等还缺 乏相应的理论分析与应用。预测理论相对单一，缺乏综合性、系统性，个性。 根据国内城市轨道交通客流预测报告的分析，我国城市轨道交通客流预测的 理论方面存在两大关键问题： 1 ) 交通与土地利用之间的互动不够 在线网规划阶段，几乎我国所有的城市轨道交通线网客流预测都是以城市总 体规划为基础，而往往城市总体规划在编制、上报和审批过程均比较漫长，等到 总体规划被批准后，城市用地结构已发生了不少变化，甚至出现重大变化。 总体规划编制年限一般为2 0 年，而我国许多城市的实际发展往往突破了总 体规划，因此大部分城市不得不重新对总体规划进行修编，甚至重新编制。 我国城市轨道交通的大规模发展是上世纪九十年代开始，在此之前许多城市 的总体规划编制还没考虑到轨道交通的出现。因此对轨道交通与城市用地之间的 关系还没有足够的认识。我国大部分城市的总体规划编制中土地利用规划基本是 依赖于道路系统规划，在道路系统规划形成的网格基础上对每个网格的土地利用 标准进行规定。 轨道交通与道路交通是两种不同的系统，轨道交通与城市用地之间的关系与 道路系统与城市用地之间的关系差异很大。轨道交通是运送人流，而道路交通主 要是运送车流。轨道交通快速化、大容量的特征要求土地利用的高强度，轨道交 通以基础的土地利用标准应该是以轨道车站为中心而制定，而传统的道路系统为 基础的土地规划标准则是以距离城市中心距离远近、道路网络密度高低等为参 考。 轨道交通的建成使用使得我国城市用地空间布局、用地规划发生了重大改 变，如上海地铁一号线的建成使城市中心城区往西南方向拓展，形成一个很大的 j b 塞銮亟盔堂童些亟堂焦丝塞垦臼处婴窥丑丛堡蕉 人口导入区。与此相反，上海轨道交通五号线沿线相对空旷的用地格局导致了这 条线路通车后运营效益十分低下。 交通与土地利用之间的互动之所以没有得到充分运用，关键在于我国城市规 划对交通规划的重视程度不够，往往把交通规划作为城市规划的一个配角和补 充。 2 ) 综合交通系统规划理论应用不够 轨道交通是城市综合交通体系的一个组成部分，往往有些城市在进行轨道交 通规划时，过度的强调轨道交通系统本身，因此在进行客流预测时对综合交通体 系的分析预测不够。主要体现在以下几方面： ( 1 ) 关于轨道交通与小汽车交通的关系 世界大城市交通发展的经验表明，轨道交通与小汽车是大城市( 尤其是特大 城市) 交通体系的两大核心。小汽车拥有量、小汽车的使用与轨道交通是密不可 分的。我国城市在进行轨道交通线网规划预测时，对小汽车交通的发展缺乏深入 的系统性研究，小汽车与轨道交通有各自的优势和适用范围，不同规模、不同用 地结构的城市会有不同的选择。 ( 2 ) 关于轨道交通与地面公交 在所有进行轨道交通线网规划的城市都意识到，轨道线路、线网建成或发展 变化后，地面公交之线网应该进行相应调整，地面公交应该为轨道交通接驳客流， 而不应该产生竞争。但往往在实际的轨道交通规划与客流预测中，对地面公交线 网调整规划的研究不够。 ( 3 ) 关于出行方式链 轨道交通的出现会使出行方式发生变化，尤其是在特大城市，会出现以轨道 交通为核心的多方式组合出行方式链，也就是人们的出行从原先的单一方式发展 为多方式组合。出行方式链的形成与换乘枢纽规划、票价票制等有很大关系，目 前在进行轨道交通规划及客流预测时这方面的研究并不多。 2 4 3 技术方法比较单一 2 l j e 塞窑逼态堂童壁亟堂焦迨塞国内筮盟盔堡丛绫蓬 技术方法相对单一，大多数城市是基于总体规划为边界条件、现状分析为基 础、“四阶段”交通模型为手段的客流预测方法。不能适应多种参数变化下的客 流预测。对不同规模城市、不同用地结构城市、不同经济水平城市、不同功能轨 道线网等没有相应的技术路线。由于是基于城市总体规划下的客流预测，预测结 果缺乏弹性，不能很好地应对城市用地规划发生变化的各种情况，导致客流预测 的精确度差。 概况起来，我国城市轨道交通客流预测技术方法主要存在以下几大问题。 1 ) 多方案比较 预测本身是多种因素综合影响下的结果，而往往影响预测结果的这些因素本 身是在不断变化的，也需要进行预测判断。这就决定了预测结果应该是多方案， 而不是一个单一的数值。客流预测的年限短的四、五年，长的2 0 年、3 0 年甚至 更长，这就决定了影响因素的不确定性。我国目