（系统工程专业论文）大型客运站城市交通客流到达分布模型与方法研究.pdf

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我论文中的数据调研研究工作给予了热情的帮助，在此向他们表达我的感激之情。 另外衷心感谢常成志及其实验室的同学朋友在我最困难时给予我及时的帮 助。 最后要特别感谢我的父母和家人，他们的理解和支持使我能够在学校专心完 成我的学业。 中文摘要 大型客运综合交通枢纽是客运交通网络的关键节点，其运营管理和客流组织， 对客运交通网络起着至关重要的作用。客流到达规律是确定枢纽规模、枢纽布局 和换乘设施规模的依据。通过对客流到达规律的研究，确定枢纽的具体流线配置、 设施规模等，在满足枢纽使用需求的同时避免枢纽设施资源的浪费，能够提高枢 纽整体的运行水平，从而带动客运专线( p l d ，p a s s e n g e rd e d i c a t e dl i n e s ) 和城市 综合交通的共同发展。客流到达的统计分布规律也是交通流理论的基础，在交通 仿真等领域有重要作用，对其展开系统研究具有柜当高的理论价值。但是目前对 铁路客运枢纽中各种交通方式的客流到达规律还没有进行过比较系统的研究。 本论文依托铁道部重点科研项目“大型客运站仿真系统研究与开发一客流组 织理论及分析技术研究的研究工作，以北京南站为背景，对大型客运站城市交 通客流到达分布模型与方法进行了研究。 本论文在对国内外发展及研究现状综述的基础上，首先对大型客运站的客流 特征进行分析，介绍了概率统计理论中的各种分布模型及检验方法，并分析了各 种数据采集方法的优缺点，然后通过对北京南站各种交通方式的客流到达数据进 行人工采集，运用s p s s 、m a t l a b 及e x c e l 分析软件对这些数据进行整理分析， 并运用数理统计方法和理论对其进行统计分析，运用z 2 检验法进行拟合优度的检 验。结果显示各种交通方式的客流到达规律均符合负二项分布。最后用a n y l o g i c 仿真软件对客流到达规律进行了仿真分析，为铁路客运站的实际客流组织管理提 供了科学依据。 关键词：大型客运枢纽；客流到达规律；离散分布；仿真分析 分类号：u 2 9 1 7 a bs t r a c t p a s s e n g e ri n t e g r a t e dt r a n s p o r th u b i st h ek e yn o d eo fp a s s e n g e rt r a n s p o r tn e t w o r k ，i t s p a s s e n g e ro p e r a t i o n sm a n a g e m e n ta n do r g a n i z a t i o np l a y sav i t a lr o l ei nt h ep a s s e n g e r t r a n s p o r tn e t w o r k p a s s e n g e ra r r i v a ld i s c i p l i n ei st h eb a s i st od e t e r m i n eh u bs c a l e ，h u b l a y o u ta n dt h es c a l eo f t r a n s f e rf a c i l i t i e s a c c o r d i n gt ot h es t u d yo f p a s s e n g e ra r r i v a ll a w , d e t e r m i n es p e c i f i cf l o wl i n ec o n f i g u r a t i o no ft h eh u b ，f a c i l i t i e ss c a l ea n ds oo na t d i f f e r e n tt i m e ，m e e t i n gt h en e e d so fh u bw h i l ea v o i d i n gw a s t i n gt h er e s o u r c e so fh u b f a c i l i t i e s i tc a ni m p r o v et h eo v e r a l lo p e r a t i o no fh u bl e v e l ，t h u sp r o m o t et h ec o m m o n d e v e l o p m e n to fp a s s e n g e rd e d i c a t e dl i n e sa n du r b a nt r a n s p o r t a t i o n n es t a t i s t i c a l d i s t r i b u t i o no fp a s s e n g e ra r r i v a li st h eb a s i so ft r a f f i cf l o wt h e o r y , i nt h ea r e a so ft r a f f i c s i m u l a t i o np l a y sa ni m p o r t a n tr o l e ，s y s t e m a t i cs t u d yw i mi t sv e r yh i 曲t h e o r e t i c a lv a l u e b u tn o wt 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 b si nt h ew a yo fp a s s e n g e rt r a f f i ct or e a c h t h ev a r i o u sl a w sh a v en o tb e e nm o r es y s t e m a t i cr e s e a r c h t l l i ss t u d yr e l i e so nt h em i n i s t r yo fr a i l w a y sk e ys c i e n t i f i c ”l a r g et e r m i n a l s i m u l a t i o ns y s t e mr e s e a r c ha n dd e v e l o p m e n t - p a s s e n g e ro r g a n i z a t i o nt h e o r ya n d a n a l y s i st e c h n i q u e s ，i nt h ec o n t e x to fb e i j i n gs o u t hr a i l w a ys t a t i o n ，s t u d y i n gu r b a n t r a n s p o r tf o rl a r g ep a s s e n g e ra r r i v a lt e r m i n a ld i s t r i b u t i o nm o d e l sa n dm e t h o d s t l l i ss t u d yf i r s t l ya n a l y z et h ep a s s e n g e rf l o wf e a t u r e so ft h er a i l w a yp a s s e n g e r l a r g e s c a l ec o m p r e h e n s i v ep a s s e n g e rh u bb a s e do nt h er e v i e ws t u d yo ft h ed o m e s t i ca n d i n t e r n a t i o n a ld e v e l o p m e n t ，n e x ti n t r o d u c e v a r i e t yo f d i s t r i b u t i o nm o d e l sa n dt e s tm e t h o d i nt h et h e o r yo fp r o b a b i l i t ya n ds t a t i s t i c sa n da n a l y z ev a r i o u sm e t h o d so fd a t ac o l l e c t i o n a n di t sa d v a n t a g e sa n dd i s a d v a n t a g e s t h e nb yc o l l e c t i n gp a s s e n g e ra r r i v a ld a t ao f v a r i o u sm o d e so ft r a n s p o r t a t i o ni nb e i j i n gs o u t hr a i l w a ys t a t i o nb ya r t i f i c i a l s p s s ， m a t l a ba n de x c e la n a l y s i ss o f t w a r ew e r eu s e dt oa n a l y z et h e s ed a t a , a n du s e ，2 m a t h e m a t i c a ls t a t i s t i c sa n dt h e o r ys t a t i s t i c a la n a l y s i si t s ，u s e z m e t h o do fi n s p e c t i o n f o rg o o d n e s so ff i tt e s t t h er e s u l t ss h o wr a i l w a yp a s s e n g e rh u bp a s s e n g e ra r r i v a ll a w b yv a r i o u sm o d e so ft r a n s p o r t a t i o nm e e tn e g a t i v eb i n o m i a ld i s t r i b u t i o n f i n a l l y , a n y l o g i cs i m u l a t i o ns o f t w a r ei su s e do nf l o wd i s t r i b u t i o na n a l y s i sw h i c hp r o v i d e sa s c i e n t i f i cb a s i sf o ro r g a n i z a t i o na n dm a n a g e m e n to ft h er a i l w a y p a s s e n g e rh u b k e yw o r d s ：c o m p r e h e n s i v ep a s s e n g e rh u b ；p a s s e n g e ra r r i v a ll a w ：d i s c r e t e d i s t r i b u t i o n ；s i m u l a t i o na n a l y s i s c i a s sn o ：u 2 9 1 7 目录 中文摘要i i i a b s t r a c t i v 1 绪论1 1 1 研究背景及意义1 1 2 国内外研究发展现状2 1 2 1 国外研究现状2 1 2 2 国内研究现状3 1 3论文主要研究内容6 1 3 1 论文研究的目标6 1 3 2 论文研究的主要内容6 1 3 3 研究的技术路线7 2大型客运枢纽站的客流分析9 2 1铁路客运枢纽站的交通结构分析9 2 1 1 铁路客运枢纽的定义9 2 1 2 铁路客运枢纽站的功能1 0 2 1 3 铁路客运枢纽站的交通结构分布一1 1 2 2大型客运站客流的构成及影响因素分析1 3 2 2 1 客流形成机理13 2 2 2 客流的影响因素分析1 4 2 3大型客运站客流的特征分析1 6 2 3 1 客流的基本特征1 6 2 3 2 北京南站客流到达时间分布特征分析1 6 2 4本章小结l8 3大型客运站客流到达分布模型及数据采集方法研究1 9 3 1概率统计模型1 9 3 1 1 离散型分布1 9 3 1 2 离散型分布拟合优度检验一z 检验2 3 3 2数据采集方法2 5 3 2 1 数据采集的目的和意义。2 5 3 2 2 交通量计数方法2 5 3 3本章小结2 8 4北京南站客流到达分布规律的实例分析2 9 4 1北京南站交通结构分析2 9 4 2客流调查时段和区域的选取3 0 4 3北京南站客流到达分布规律的建模及参数标定3 0 4 3 1 出租车客流到达分布规律数据分析及模型验证3 0 4 3 2 公交客流到达分布规律数据分析及模型验证3 3 4 3 3 地铁客流到达分布规律数据分析及模型验证3 6 4 3 4 总客流到达分布规律数据分析及模型验证3 9 4 4本章小结4 3 5大型客运站客流到达分布规律的仿真分析4 4 5 1 大型客运站规划对仿真的需求：4 4 5 2 行人交通微观仿真平台选择及a n y l o g i c 行人仿真方法4 4 5 2 1 行人交通微观仿真软件的选择4 4 5 2 2 a n y l o g i c 软件的功能4 5 5 3客流到达分布规律的仿真分析4 6 5 3 1 仿真技术路线4 6 5 3 2 建立仿真模型4 6 5 3 3 仿真结果检验4 9 5 4本章小结5 2 6结论与展望5 3 6 1主要研究结论5 3 6 2 研究展望5 3 参考文献5 5 作者简历5 7 独创性声明5 8 学位论文数据集5 9 图目录 图1 1 研究技术路线图8 图2 1 铁路客运枢纽的作用9 图2 2 铁路客运与城市交通的衔接与换乘体系1l 图2 3 公交客流到达分布17 图2 4 地铁客流到达分布17 图2 5 出租客流到达分布18 图2 6 客运站总体客流到达分布18 图4 1 出租车客流到达分布拟合图3 3 图4 2 公交客流到达分布图3 6 图4 3 地铁客流到达分布图3 9 图5 1a n y l o g i e 仿真流程图4 6 图5 2 建立p e dg r o u n d 环境4 7 图5 3 北京南站高架层行人仿真流程图4 8 图5 4 北京南站高架层乘客仿真效果图5 0 图5 5 高架层北侧区域仿真效果图51 图5 6 高架层西侧售票窗口仿真效果图5 1 图5 7 高架层东侧售票窗口仿真效果图5 2 图5 8 出租车乘客西进口仿真效果图5 2 表目录 表2 12 0 0 1 2 0 0 7 全路发送量对比统计( 万人) 1 5 表3 1 常用离散型分布的约束数q 及d f 2 4 表4 1 出租客流到达数的描述统计3 0 表4 2 出租车客流到达数观测值整理表3l 表4 3 公交客流到达数的描述统计，3 3 表4 4 公交客流到达数观测值整理表3 4 表4 5 地铁客流到达数的描述统计3 7 表4 6 地铁客流到达数观测值整理表3 7 表4 7 总客流到达数的描述统计4 0 表4 8 总客流到达数观测值整理表4 0 表5 1 a n y l o g i e 行人库建模方法4 9 1 绪论 1 1研究背景及意义 根据2 0 0 4 年国务院审议通过的中长期铁路网规划，我国到2 0 2 0 年全国铁 路营业里程将达到1 0 万公里，形成总长1 2 万公里，联结3 0 多个大城市的客运专 线网和环渤海地区、长江三角洲地区、珠江三角洲地区三个城际快速客运网。在 我国宏大的快速客运网建设规划中，将要新建、改建1 0 0 0 多座客运站，因此未来 2 0 年我国客运站建设在铁路工程中占有举足轻重的地位。将大型客运站建设成为 城市综合交通枢纽是国内外的普遍趋势。 由于城市的发展，过去在城市边缘的火车站随着城市规模的扩大逐步被包在 城市内部，有的甚至处于城市的中心地区，如南昌火车站、北京西站、武昌火车 站、西安火车站等。过去我国对城市铁路客运枢纽没有给予充分重视，存在着重 线路( 道路、轨道交通等) 建设，轻枢纽设计的误区，造成枢纽内部布局不合理， 枢纽资源没有得到充分利用。 综合交通枢纽是集铁路、地铁、公交等交通设施为一体的大型系统。各种交 通方式的客流在枢纽集散，交通构成与行为多样且复杂，这对综合交通枢纽规划 设计提出了更高的要求。 新北京南站是我国重要的基于客运专线的综合交通枢纽，是集京津城际铁路、 京沪高速铁路、普速铁路和城市地铁、公交、出租车等多种交通方式与一体的综 合交通枢纽站。2 0 0 8 年8 月随着京津城际铁路的开通北京南站正式投入运营，2 0 0 9 年9 月地铁4 号线将投入运营，2 0 1 0 年京沪高速铁路也投入运营，预计日客流量 将达到2 0 余万人。预计到2 0 1 5 年北京南站每年的运量将超过1 5 亿，到2 0 2 0 年 将超过1 9 亿。新北京南站将成为客运专线与城市综合交通衔接的重要枢纽，其运 行效率的高低，将直接影响客运专线的效益和城市综合交通的整体水平。其规划 建设和运行效率对实施基于客运专线的旅客联合运输、对城市综合运输系统的建 设具有重要意义，同时对日后国内其它城市见识客运专线枢纽站具有借鉴意义。 大型客运站，汇集了从城市外部进入城市市区的客流及城市内部通过各种交 通方式到达铁路客运站的客流。据统计，大城市铁路客运站每日到发旅客流量平 均达到5 万人左右，高峰时间还会增加2 0 - - 5 0 之间不等，这些客流将通过地面 公交、轨道交通、出租车、私人小汽车等交通方式中转换乘，汇集到客运站或从 客运站分散到城市各个角落。因此客流是系统决策、设计和运营的主要定量依据， 研究客流到达规律对综合交通枢纽的规划设计至关重要，是确定枢纽规模、枢纽 布局和换乘设施规模的依据，在满足枢纽使用需求的同时避免枢纽设施资源的浪 费，能够提高枢纽整体的运行水平。特别是随着经济的发展、产业结构的优化、 人口城镇化进程的加快、人均乘车次数的增加，出行旅客的时间价值观念也会相 应的增值。所以旅客对出行舒适度、安全性、方便性等服务制定方面的要求也在 逐步的提高。因此，研究大型综合交通枢纽的客流集散特性和分布规律等问题， 可以为枢纽的建设、布局等提供数据依据；同时又是提高客运服务质量、运输组 织效率和经济效益的有效途径；对实现客运快速化、节省建设投资具有极其重要 而深远的意义。 同时客流到达的统计分布规律是交通流理论的基础，在交通仿真等领域有重 要作用，对其展开系统研究具有相当高的理论价值。 1 2国内外研究发展现状 1 2 1国外研究现状 l 、国外铁路枢纽站客流组织研究 ( 1 ) 巴黎北站 巴黎北站地处闹市中心，每天的客流量达6 0 万人次，其中市郊客流占4 0 万 人次。北站能承担如此大的客流量，关键是整个站区的铁路交通与城市公交及轨 道交通有机地结合在一起的结果。 北站地区的综合交通分为多层，有上至下为铁路和公交、换乘大厅、地下商 场、轻轨和地铁。旅客可非常方便地在地面换乘公交、出租车，换乘轻轨或地铁 的旅客可通过便捷和宽敞的自动扶梯、楼梯到达下一层的换乘大厅、商场，再进 入轻轨或地铁。通过这些四通八达轨道交通，旅客可以便捷地到达城市的每一个 角落。 ( 2 ) 黎蒙帕纳斯( m o n t p a m a s s e ) 车站 该车站也是处在城市中心，与城市的换乘四通八达。该车站共分为四层，依 次向下为：铁路站台、夹层、换乘广场、地铁层。车站的另一端为高层旅馆、办 公楼。铁路车站可方便地与城市地铁( 共有四条线) 、公交、出租车等方便地换乘。 ( 3 ) 马赛的圣查理斯( s a i n t - c h a r l e s ) 车站 马赛站为尽头式车站，车站内t g v 快速列车与普通列车并列设置，车站大厅 内设有自动扶梯的地铁出入口，但是还不能与市内其他公共交通很好的衔接。为 此，目前马赛政府正在对车站进行改造、扩建，占地达3 0 0 公顷，改造费用l 亿 欧元，将形成铁路、停车场、城市道路、地铁多层立体交通格局。该站与马赛港 口临近。 2 、国外客流规律研究 g u g l i e l m ol u l l i 和a m e d e oo d o n i 在“t h ee u r o p e a n a i rt r a m cf l o wm a n a g e m e n t p r o b l e m 【l 】一文中在研究欧洲航空流时提及旅客密集到达情况，但并未对其规律 进行深入探讨。 t a n a k a m i u o 等在研究中【2 】利用铁路信息化客流数据，结合数据挖掘技术 研究日本的铁路客流规律和特征。 国外的经验表明【3 川，旅客集散行为具有十分突出的地域性和非线性动力特性， 李得伟掣8 1 在既有研究的基础上1 1 ，通过计算机仿真，模拟大客流在复杂车站环 境中的群集运动和活动行为，获得有关客流集散效率和车站设施利用等方面实用 可靠的结果，从而为合理安排车站设施，科学制定客流组织方案和应急疏散预案 提供可靠的技术手段和决策支持。 叶霞飞等在东京、首尔轨道交通客流成长规律与特征分析【1 2 】一文中为研 究大城市轨道交通客流发展趋势及线路高峰小时断面客流特征，选取东京地铁、 私铁及首尔地铁的多条线路，调查了从运营初期至2 0 0 0 年的客流数据。通过趋势 图分析，总结并验证了位于建成区范围的轨道交通线路遵循“客流追随型 成长 的一般规律；而位于外围新开发区域的轨道交通线路遵循“客流引导型 成长的 一般规律。对比分析东京典型轨道交通线路断面客流资料，得到该市轨道交通线 路高峰小时高断面客流位于环线及大型换乘枢纽附近，高断面高峰小时系数在 2 4 3 5 的结论。 文献 1 3 1 7 】以实现乘客换乘步距最小为目标，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 有很好的借鉴和参考。g a t e r s l e b e n m r 等【1 8 】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高客流换乘的效率。 l e e k k t 和s c h o n f e l d p 【1 9 】通过对交通方式换乘关系的研究提出优化各交通方式 间松弛时间即缓冲时间来提高衔接的效率。 1 2 2国内研究现状 l 、国内铁路客运枢纽站客流组织研究 ( 1 ) 武昌站 武昌火车站是华中地区重要的铁路枢纽之一，分为东、西两个站房。西站房 为主站房，共三层( 地下层，站台层，天桥层) ，建筑面积为4 9 0 0 0 平方米，可同 时容纳八千多名旅客。东站为子站房，建筑面积6 3 0 0 平方米。全站设有1 9 台手 扶电梯、6 台直升电梯，方便旅客进站、出站、候车、购票。现车站日办理旅客列 车1 5 4 列，日均发送旅客3 5 万人，办理旅客7 万人，最高发送旅客人数为8 1 万 人。 ( 2 ) 北京西站 北京西客站分为南北两个站前广场，进站口和主要的售票处位于北广场。从 南广场进站需要通过地下通道往北广场方向行走后进站。北京西站在地下二层有 两个出站口，东侧为北一出站口，西侧为北二出站口。北京西站北广场和南广场 有许多公交线路的起点站。将来还要修建连接北京站到北京西站的轨道交通系统。 ( 3 ) 南昌站 南昌火车站西广场用地为3 8 公顷，扣除道路和停车用地，行人广场面积为 1 3 公顷。在平面布置上，地面一层站房正前方规划步行集散广场，便于人流集散； 南北两侧分别布置公交枢纽；广场南北西三侧仅靠广场处设置出租车及社会车辆 落客区；北侧二七路东调整为社会停车场和行包停车场。地下一层正对出站通道 规划出站大厅。大厅南北两侧布置出租车上客区、社会停车场以及通向地面公交 枢纽，同时规划适量商业设施。 2 、国内客流规律研究 徐良杰等【2 0 】在对城市铁路客运站枢纽交通衔接过程的仿真研究中，认为根据 旅客到达密集程度，可用泊松分布和二项分布来描述旅客到达规律。 张天伟【2 l 】在论文中研究客运站最高聚集人数与其影响因素的关系，依次分析 车站旅客的到达规律、出发规律、聚集规律，然后给出聚集规律表达式和最高聚 集人数算式，最后通过算例对算式的使用进行说明。 朱永明【2 2 】在论文中介绍了在道路上某一地点，每个时间间隔到达的车辆数是 不规则的，有时多，有时少，且任何一个时间间隔到达的车辆数与其它任何时间 间隔内到达车辆数也无任何必然关联。这就是交通流的一种随机现象。描述它可 采用概率论中离散型分布和概率论中的连续型分布的两种方法来处理。 胡明伟【2 3 】在论文中运用柯尔莫哥洛夫一斯米洛夫非参数检验( 1 卜s 检验) 方 法检验车辆到达交叉口的统计分布，利用s p s s 和e x c e l 软件分析处理数据，掌握 了车辆到达的统计分布特性，发现，泊松分布能较好的拟合交叉口车辆到达，具 有较广泛的适用性。 钱大琳等【2 4 】在运用数理统计方法分析实际数据的基础上，结合国内外的已有 研究结果，初步认为在自行车流量小的情况下，泊松分布比较适用于描述自行车 到达量的统计分布；而当自行车流量很大时，负二项分布比较适合描述一定条件 下的自行车到达量的统计分布。根据卡方检验结果，选定显著水平为0 0 5 ，确定 大部分调查周期的自行车到达量服从负二项分布。文中借鉴知识推理的一些概念 和方法，非精确地描述了自行车到达分布规律。 陈吉发【2 5 】对交叉口处主路到达的混合交通流到达时距分布规律进行研究，得 到主路到达机动车流车头时距服从m 3 分布，行人及非机动车流按“群统计到达 空隙服从移位负指数分布，并结合实测数据对模型进行了验证。 彭丽英【2 6 】研究了信号控制交叉口行人的到达规律，选取行人到达量较多的交 叉口进行数据采集，并运用s p s s 软件对样本数据进行统计分析，确定信号控制交 叉口行人的到达规律为负二项分布模型，并且进行拟合优度检验，分析了影响行 人到达的因素。 曲昭伟等【2 7 1 在交通调查的基础上，利用数理统计方法分析城市信号交叉口自 行车及行人的到达与释放规律，提出了城市信号交叉口自行车及行人的到达分布 模型。 金东明【2 8 】通过对国内外铁路枢纽与城市交通整合现状研究，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， 得出如何使铁路枢纽更好和城市交通整合的流程，并分析出整合的具体研究内容 及评价指标和原则。 张发才【2 9 】通过结合铁路客运站的客流预测来确定枢纽内换乘量，并以此为依 据分析铁路客运站客流特征，分析了铁路客运站如何和城市交通衔接，并提出具 体措施及铁路客运站的优化换乘的基本原则。 马波涛等【3 0 】从旅客和社会需求的角度，对传统的l o g i t 模型特征函求解进行改 进：以安全性、快捷性、票价水平、舒适度、开行间隔、方便性、服务水平和环 境友好性等8 个参数确定运输产品的效用值，代替传统的l o g i t 模型求解特征函数 值。在市场调查和参考专家建议的基础上，确定参数效用值，并利用改进的l o g i t 模型，计算出广深间旅客市场中铁路的需求分担率。 邬琦夫【3 l 】研究了新型铁路交通枢纽在功能上从以前的“等待式 的候车空间 而转变为现在的“通过式 的换乘空间的必然性，并提出了适合我国国情的枢纽 换乘复合体的设计对策。 张海、波【3 2 】通过研究铁路运输与城市轨道交通的换乘，提出了换乘枢纽的换乘 模式、换乘枢纽的布局规划和换乘枢纽的信息系统构建三方面的内容。 霍亮【3 3 针对铁路旅客乘车选择行为进行了分析，设计了时间、费用和舒适度 的关系图直观描述出了三者的关系，并建立了拥挤条件下的随机用户平衡配流模 型机算法对客流进行分配。 综上所述，大型客运枢纽客流到达规律可以借鉴城市交通的已有研究成果， 并在其基础上结合大型客运枢纽自身的特点而进行。 本文将分析大型综合客运枢纽中各种城市交通方式客流到达规律，借鉴国内 外相关的研究成果、经验，同时结合实例，利用概率论统计方法和相关软件对大 型客运综合枢纽的到达客流进行分析和研究。 1 3 论文主要研究内容 1 3 1 论文研究的目标 集散特性是客流分布规律的重要内容之一，客流的集散规律主要指旅客到达 和离开客流集散系统的时空分布规律。本文通过对大型客运站客流到达规律分布 模型方法的研究，实例分析北京南站各种城市交通方式客流到达规律，为大型客 运枢纽规划布局及客流组织仿真提供依据。 1 3 2论文研究的主要内容 概率统计方法是最早应用于交通流理论的数学方法，为解决交通中具有随机 性现象的问题提供了有效手段【3 4 1 。大型客运站客流到达统计分布描述了定时间 间隔t 内到达客运站的客流人数，其规律对大型综合客运站组织管理和列车发行 方案的设计有重要意义。 本文以北京南站为背景，通过对大型综合枢纽客流到达分布相关理论的研究， 结合综合交通枢纽的客流特点、运输组织模式以及我国城市交通的实际情况，在 调研北京南站各种交通方式到达客流的基础上，分析得到的各种交通方式客流到 达的分布模型。 本文对北京南站各种交通方式客流到达规律开展了实证研究，设计了周密的 交通调查方案，采集了大量的实际客流到达数据，运用拟合优度检验方法检验客 流到达的统计分布，利用s p s s 、m a t l a b 和e x c e l 软件分析处理数据，深入研究 了客流到达的统计分布特性。 本论文主要包括以下几方面内容： ( 1 ) 介绍本文的研究背景、选题意义以及大型综合交通枢纽研究的国内外发 展概况。 ( 2 ) 对铁路客运枢纽的定义，功能及交通结构分布进行详细分析，并对客流 的构成及影响因素等进行分析整理，通过调研数据描述出各种交通方式客流随时 间到达的规律。 ( 3 ) 详细介绍了概率论统计中的各种分布模型，包括离散型分布及连续型分 6 布等，另外介绍了离散型分布的拟合优度检验方法。 ( 4 ) 通过了解各种交通量的数据采集方法，确定数据调研提纲，并利用s p s s 、 和e x c e l 软件对调研所得数据进行整理，然后运用m a t l a b 软件和数理统计理 论与方法对数据进行分析运算，得出结论。应用a n y l o g i c 仿真软件对其进行仿真 研究。 1 3 3研究的技术路线 在综合国内外大型客运站发展及研究综述的基础上，确定本文的技术路线为： 7 图1 1 研究技术路线图 f i g 1 - 1d i a g r a mo f t e c h n i c a la p p r o a c h 8 2 大型客运枢纽站的客流分析 2 1铁路客运枢纽站的交通结构分析 2 1 1铁路客运枢纽的定义 交通枢纽是具有这样一种功能的场所，当运输对象使用某种交通工具，沿特 定线路到达枢纽换乘或转运时，该枢纽能满足其改用其他交通工具或沿其他线路 运行的要求。铁路客运枢纽的主要功能就是为进出城市的客流提供接驳换乘并驻 有各种交通工具的场所，当然也有满足市内交通换乘的作用。铁路客运枢纽其实 是一个范围，这个范围以站前广场为核心，包含周围各种服务设施，场站的统称。 铁路枢纽在城市综合客运交通体系中具有两个不同层次的作用【3 5 j ： ( 1 ) 对外交通客运的集散 铁路客运枢纽作为城市重要的对外交通设施是为整个城市服务的，城市的进 出客流很大一部分是通过铁路客运枢纽来实现的。大量的来往客流都将通过枢纽 站前广场进行集散。通过有效组织各种交通方式来达到客流的及时集散，提高接 驳换乘效率，使对外交通最终归宿于城市交通。 ( 2 ) 市内交通的换乘 城市对外交通与城市内交通相互交织成为一张有机结合的城市网络。铁路客 运枢纽在满足对外交通服务的同时，由于其聚散了各种交通方式、提供多种交通 换乘手段，往往是大量市内交通客流实现中转换乘的理想之处。铁路客运枢纽所 起的作用如图2 1 所示： 匦令 i 轨道交通i l 公共汽车l l 出租车。l l 私人小汽车l 互 图2 1 铁路客运枢纽的作用 f i g 2 1e f f e c to fr a i l w a yp a s s e n g e rt r a n s p o r th u b 铁路客运枢纽的界定如下：铁路客运枢纽交通是城市综合客运交通体系的重 9 要组成部分，是由城市轨道交通和其它若干种客运交通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，共同完成旅客运输的中转和集 散服务，是联结城市对外客运和市内客运、私人交通和公共交通以及公共交通内 部转换的重要环节。 2 1 2铁路客运枢纽站的功能 铁路客运枢纽的功能可分为交通功能和商业功能，客运枢纽是多种交通功能 建筑或是集交通功能和商业开发功能于一身的建筑综合体，在对铁路客运枢纽的 功能定位时首先确保交通功能的实现。铁路客运枢纽由于自身交通功能势必带来 周边区域交通状况的改善，便捷的交通与大量的客流使客运站及其周边区域具有 巨大的商业价值，往往随着铁路客运枢纽的建设，其周边区域内必然形成高密度 的商业区、办公区等，这也是城市发展的一个必然规律。 尽管商业功能在枢纽的设计中占重要地位，但是仍属于交通枢纽的从属功能。 重点仍是交通功能，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 对来自不同方向、路线、不同交通方式的乘客，需要转乘其他交通方式而发 生的行为成为换乘。大多数旅客需要在枢纽站经过换乘才能到达最终目的地。 ( 2 ) 停车 对于来自不同方向、线路、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，配置合理的道路和场地。 ( 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。 ( 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。依托枢纽的作用，可实现各种交 通方式在城市客运交通中的合理分工，有目的的引导个体交通向公共交通的转移。 ( 5 ) 信息服务 通过对计算机和通信技术，依托互联网，使客运枢纽与上级主管和各种不同 方式的运输枢纽有机联系起来，并为枢纽站的组织运营、内部管理、内外联络、 旅客出行提供先进的手段和及时、准确的信息，满足旅客出行和中转换乘的要求。 ( 6 ) 城市功能 l o 拥有一定的城市功能，提供各种方便的服务，站场与周边用地融为整体，可 以是地区发展的核心，城市副中心。 铁路客流具有到发量大而集中、多向集散和换乘、各小时客流不均衡性等特 征。因此必须做好客流组织和衔接管理工作，将换乘客流和到发客流分开，将车 流和人流分开，既能各行其道，又能相互贯通、互相转换，构筑为一体化的客运 交通枢纽集散中心。 2 1 3铁路客运枢纽站的交通结构分布 城市铁路客运与城市各种交通方式换乘客流按照旅客身份可以分为工人、农 民、商人、学生、军人等几类，按照换乘客流选择交通工具的类型可以分为铁路 轨道交通、铁路地面公交、铁路出租车、铁路客运汽车、铁路 私人小汽车、铁路自行车( 摩托车) 、铁路步行等。下面详细分析这 几类换乘方式及客流的特点。 图2 2 铁路客运与城市交通的衔接与换乘体系 f i g 2 - 2c o h e s i o na n dt r a n s f e rs y s t e mo fr a i l w a yp a s s e n g e rt r a n s p o r ta n d t r a f f i c ( 1 ) 铁路轨道交通间换乘 这种换乘方式是随着城市轨道交通发展而发展的，由平面换乘方式向立体换 乘方式发展，近年来又提出同站台换乘方式发展。这两种交通方式间换乘客流多 少要以轨道交通与铁路客运站换乘衔接的便捷程度，以及轨道交通在整个大城市 中的辐射程度来决定。当轨道交通在整个城市中已经形成交通网络，或深入到居 民市区，这种换乘对客流的吸引较大。另外，由于轨道交通具有舒适、准点、速 度快、安全等特点，大部分客流喜欢选择这个换乘方式。 轨道系统的相对封闭、相对独立，轨道交通方式的运输几乎不受外界因素的干 扰，调度的改动较小，到站的时间相对固定。对换乘客流来说等候的时间较短。 轨道交通方式如地铁、轻轨等在客流密集处设站，线路沿线要设多个上下车站点， 类似城际列车的站站停开行方式，尤其是交通枢纽站点换乘客流较多，对换乘设 备的要求较高，主要是考虑快速疏散客流的需要。为了提高服务质量需在硬件设 备下功夫，如通过设置安全门做成封闭式的站台，避免车辆到站时乘客拥挤或是 不小心被通过