（交通运输规划与管理专业论文）基于城市轨道交通站点的换乘系统规划研究.pdf

华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 i 摘 要 摘 要 城市化的进程不断加快成为我国社会发展的一个趋势。纵观世界城市的发展历 程，机动化总是伴随着城市化进程而发展。在机动化高度发达的城市中，居民出行 是一个多种交通方式组合的过程，单纯依靠某一种交通方式是无法满足绝大多数居 民的出行需求的。因此如何取长补短,整合各种交通方式的优点,构建高效的换乘系 统就显得至关重要。 本文首先在对国内外基于城市轨道交通站点的换乘系统规划经验总结的基础 上，分析了我国轨道交通站点换乘系统规划所存在的问题，给出了换乘系统规划的 内容。然后利用多项 logit 模型，对轨道交通站点的换乘客流量进行预测，并提出 弱化预测误差所造成的负面影响的规划理念。 由于轨道交通站点的合理分级以及分级标准的科学制定，有助于轨道交通枢纽 系统的规划布局以及站点的交通换乘设施实施设计，本文通过对国内外站点分级体 系的分析，根据站点所在区位、换乘方式种类、换乘客流量三个指标，将轨道交通 站点分为综合枢纽站、枢纽站和一般换乘站三个级别。在对轨道交通站点进行合理 分级的基础上，从轨道交通之间的无缝换乘、轨道交通与其他交通方式之间无缝换 乘、地面常规公交的改善、无缝换乘的软件对策和人性化设施的推进、交通广场规 划和站点周边建设几个方面阐述了换乘系统的规划方法。 接着本文利用熵值法和广义效用函数法，采用运能匹配度、停车设施供给率、 平均换乘时间、单位时间客流周转率、换乘舒适度 5 个指标对换乘系统进行评价。 最后，利用本文所提出的换乘系统规划方法，对广州轨道交通站点客运一体化 的项目进行了具体的分析。 关键词：关键词：轨道交通站点 换乘系统规划 换乘量预测 站点分级 无缝换乘 评价 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 ii abstract the constant speeding up of urbanization course is a developing trend of our society .overview on development of global cities, the motorization development always accompanies with the urbanization. resident trip is a combination of multi-modal in the cities with highly developed motorization. it is difficult to meet travel needs of majority only by means of certain traffic mode. so much importance should be attached to taking advantages of every traffic mode. on the basis of summary on experiences of urban rail transit stations transfer system planning , the problems of our countrys transfer system are analyzed and the content of transfer system planning is brought forward .then the transfer passenger flow volume of rail transit station is predicted by multinomial logit model (mnl)and how to weak the negative affections of prediction error is discussed . the reasonable classification of rail transit station is helpful to transfer system planning. through the analysis of station classification system at home and abroad, rail transit stations are divided into comprehensive hub ,hub and general transfer station according to three indexes which are station location ,class of transfer mode and the transfer passenger flow volume. on the basis of reasonable classification of rail transit station, transfer system planning methods are elaborated from the following aspects: seamless transfer between rail transit and other traffic modes , improvement of conventional public transit, software measures , traffic square planning and construction of the station surroundings . then transfer system is evaluated by information entropy and generalized utility function in terms of transport capacity matching degree, parking facilities supply percent, average transfer time, passenger flow turnover per hour and transfer comfort. finally the integration project of rail transit station in guangzhou is analyzed specifically by the planning methods of transfer system introduced above. keywords: rail transit station; transfer system planning; transfer passenger flow forecast; station classification; seamless transfer; evaluation 独创性声明 本人声明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，除文中已经标明引用的内容外，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， 均已在文中以明确方式标明。 本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名： 日期： 年 月 日 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，即：学校 有权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。 本人授权华中科技大学可以将本学位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、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 本论文属于 (请在以上方框内打“” ) 学位论文作者签名： 指导教师签名： 日期： 年 月 日 日期： 年 月 保密，在 年解密后适用本授权书。 不保密。 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 1 1. 绪 论 1. 绪 论 1.1 研究背景 1.1 研究背景 近几十年来,人口向城市迁移成为我国社会发展的一大趋势。纵观世界城市的 发展历程， 机动化总是伴随着城市化进程而发展， 二者有时呈现出相互制约的关系， 更多的却是相辅相成的城市特性。从正面说，城市形态的向外扩张，将改变城市交 通集聚的特征，从而拓宽了机动交通工具的运行空间；反过来说，交通工具的升级 换代也对城市向外扩张产生了巨大的推动力 1。 机动化是城市拓展的重要原因，它在解决城市用地布局的同时，改变了人们的 生活模式。城市拓展将会给城市居民带来更大的生活空间，使大量市民从城市中心 搬迁到城市外围，导致许多人必须依靠公共交通或者小汽车完成长距离的出行，并 且不得不放弃使用自行车和步行等方式。交通机动化水平提高以后，人们的活动范 围以及出行的观念都会发生深刻的变化，过去不能接受的出行距离可能会变得习以 为常，人们对快速交通方式的依赖程度会越来越高。 虽然机动化改善了城市交通的运行方式，但是人们将要面临其与城市交通承受 能力的矛盾。事实上，世界上没有一座城市能无限制地满足机动车的增长，尤其是 在机动化的发展过程中，道路供应与交通需求之间的平衡往往难以保持，从而引发 了交通拥挤。所以机动化带给我们的不仅仅是交通运行的高速化，同时也引发了交 通拥挤，并且后者正在削弱前者的功效。 由于城市交通供需矛盾日益突出,传统的以公共汽车为主的常规公交已经无法 满足现代城市人们不断增长的出行需求。于是,许多城市都把具有大容量、快捷、 安全、高速等特点的城市轨道交通作为解决城市交通问题的长期战略和根本途径。 但是在机动化高度发达的城市中，可供人们选择的交通方式是多种多样的，居 民出行也是一个多种交通方式组合的过程，并且所有的出行方式都能够在各自适用 的范围内发挥优势。 因此一个城市客运交通体系的水平,在很大程度上不是取决于单个交通方式的 服务水平,而是多种交通方式的之间的换乘系统的服务水平,单纯依靠某一种交通 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 2 方式是无法满足绝大多数居民的出行需求的。所以如何取长补短,整合各种交通方 式的优点,构建高效的换乘系统和一体化的城市客运系统，使得整个客运系统的服 务水平最优,是一个值得研究的问题. 1.2 国内外研究现状国内外研究现状 1.2.1 国外研究现状 1.2.1 国外研究现状 城市轨道交通在国外发达城市的交通体系中占到了相当大的比重。以日本为 例，公共交通的运输量占全交通方式的 2050，而其中轨道交通运输量占公共交 通的 80左右，起到了骨干作用 2。高效的一体化的换乘系统使得这些城市的轨道 交通具有足够的客流吸引力。下面介绍几个比较典型城市的轨道交通站点换乘系 统。 （1）伦敦 3-5 在伦敦,完善的换乘系统有力地支持了城市轨道交通的发展。规划人员认识到， 在一个拥有庞大而又复杂的交通网络的特大型城市中，要发挥轨道交通的优势,就 要安排、组织、设计好一个良好的换乘系统，将各种交通工具以及各条线路有效地 连接起来，为乘客提供快捷安全舒适的服务。 伦敦一些重要的地铁车站几乎都融合在一栋站舍之内，出站就有公共汽车站和 小汽车停车场，有三分之一的地铁车站和小汽车停车场相结合，有些地铁出站口就 设置在人流相当集中的大型购物中心或者办公楼的底部，构成了一个十分方便的换 乘系统。这个系统既给城市中心区的人们换乘公交提供了方便，又有效地限制了私 人小汽车进入市中心，减轻了市中心的交通压力。 停车换乘系统的构建，使得私人小汽车变成了连接家庭与地铁车站的交通工 具，而地铁干线用来连接伦敦各组团、卫星城和市中心区，常规公交则把地铁车站 与目的地连接起来,从而形成了一个多层次的完善的交通换乘网络。 除此之外，伦敦还采取了以下策略来方便轨道交通与其他交通方式间换乘： 通过引人“运通卡”(travel card)和“一卡通”(smart card)，方便列车 与公交乘客的换乘付费； 开发“电话信息服务系统” ，向乘客提供最新的列车和公交运行动态，帮助 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 3 乘客合理选择交通方式与换乘 6。 （2）日本 日本的地铁建设虽然起步较晚,但是其成功的经验却值得借鉴。日本的轨道交 通建设在不同的城市发展阶段有不同的特点，期间也包含了不少的教训。但是经过 几十年的建设，在其狭长的带状国土上轨道交通的骨干地位已经确立。 东京地铁的换乘中心，如东京站、池袋站、新宿站等，往往是几条地铁与干线 铁路、市郊铁路的换乘中心。同时还将公共汽车站、出租汽车站、地下停车场以及 商店、银行、地下商业街等布置在同一建筑物内。或虽不在同一建筑物内，但用地 下通道联络在一起，从而可以形成地下、地面和地上立体换乘中心。地铁换乘中心 站都有若干进出口，多的达十来个。 以梅田车站为例来说明日本轨道交通站点的换乘系统的规划方法。梅田车站位 于大阪市的商业中心区，与 7 座车站相邻（jr 大阪站、jr 北新地站、阪神梅田站、 阪急梅田站、地铁梅田站、地铁东梅田站和地铁西梅田站） ，乘客数达到 223 万人, 居日本第 3 位。位于该站南侧的交通广场有市内最大的公交站场。各车站之间主要 依靠位于地下的商业街来连接，因此行人主要流线分布在地下 78。 表 1.1 梅田车站交通设施的规模 项目 规模 面积 25,000 市内公交 公交停靠站 31 个， 公交车待客区 8 台， 公交运行量 2741 辆/日 长途大巴 长途车上落点 2 个 交通广场 出租车 上落点 17 个，出租车待客区 50 台 地下停车场 2 个 340 台200 台 地下商业街 3 个 80,000 梅田站的轨道交通与地面交通换乘特点与问题整理如下表 1.2 所示。根据以往 经验，客流量增加或新建车站时，同时对交通广场进行改造或整修各种通道，以提 高换乘的便利性。但该站因实际交通量超出设计交通量，早高峰期间道路空间和步 行空间都显得十分拥挤。 大阪市中心地区的土地被高度开发利用，交通广场等交通设施的用地成为一个 重要问题。梅田站利用 jr 大阪站重建的有利时机，对车站北侧仓库进行再开发的 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 4 同时，重新规划相关换乘设施的布局，力争使换乘过程更便捷。 表 1.2 梅田站换乘特点与问题 接驳方式 特点 问题 接驳方式 特点 问题 公交、 出租车 jr 大阪站的南侧设有交通广场。靠近 车站出入口， 相互之间可以顺畅换乘。 交通广场内设有市区公交、长途客车 的始发站。其他轨道车站在出入口附 近设有公交港湾停靠站以及出租车上 落点。 因实际交通量超出设计交通量，早高峰时 道路、步行空间都显得很拥挤。另外因用 地紧张，交通广场内仅设置了公交站等设 施，没能确保行人等车、停留的空间。从 这一点上来讲，作为大阪市的中心车站并 不十分理想。 私家车 在车站出入口附近接送与换乘(k+r)。 自行车 在规划阶段基本未考虑自行车换乘， 因此在车站附近没有设置自行车停车 场。 但实际上利用自行车的乘客很多， 在人行道上违章停车的逐渐增加，应 对于此，梅田站周围被指定为自行车 禁停区。 由于人行道上的自行车违章停车，步行空 间并未能充分利用,并影响行人的通行。 与周边商业 设施的连接 各车站与周边的建筑物通过地下空间 （地下商业街）连接，行人的主要流 线在地下。另外，设置人行天桥，确 保了地面行人的流线。而且近几年为 了方便行人的移动，增设了电梯、扶 梯等设施，尽量减少行人的步行量。 由于实际交通量超出设计交通量，特别是 在早高峰时期，中央大厅附近的拥挤情况 特别明显。 1.2.2 国内研究现状 1.2.2 国内研究现状 目前国内有轨道交通的大城市的交通系统的建设往往还是局限在单一系统的 建设,而忽视了与其他交通系统的换乘和整个交通系统内部的协调与整合,因此良好 的换乘系统还比较少。 上海曾围绕地铁 1 号线的车站选址问题， 作过不少前期论证， 但由于各种原因， 公交站点规划方案未能实施，人民广场武胜路公交枢纽远离地铁出入口 200400 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 5 米，而地铁 1 号线延伸段与沪闵路公交换乘问题更为突出。随着认识的深化，上海 在地铁 2 号线和明珠线（3 号线）建设中，开展了“明珠线、地铁 2 号线与常规公 交、出租车换乘方案研究” ，以体现“以人为本，方便群众，为民服务”的思想， 换乘系统不仅包括轨道交通与常规公交，也包括自行车和出租车等方式。在有关部 门的协调下，成立了专题组，在明珠线 19 个车站规划了 11 个公交枢纽，调整公交 线路 33 条；在地铁 2 号线 12 个车站规划了 7 个公交总站，调整始发站 19 个，调 整公交线路 20 条，并于 98 年初完成 7 个典型枢纽站的概念性设计。 广州市建委于 1997 年 6 月组织规划、公交、地铁、交管等多方面专业人员， 对地铁 1 号线与地面交通衔接规划展开相当深入的研究，以提高公共交通整体服务 水平为目标，重点考虑 16 个车站与公交的接驳形式、线路布设、人流集散及交通 组织。广州市地铁 2 号线客流预测报告强调要规划不同规模不同等级的客运枢纽， 发挥各种交通的聚集效应，加强系统之间的有效衔接。后续又进行了三号线和四号 线的交通衔接专项规划，但许多规划难以完全实施。 北京西站地铁车站枢纽采取综合设计、有机结合的布局形式，地铁站呈双岛四 线双层结构，下层是车站站台，上层为地铁综合大厅，与铁路车站共用，综合大厅 上通地面铁路站台，下达地铁车站站台，出大厅即可直接换乘常规公交，地铁综合 大厅将地铁、铁路、常规公交有机结合在一起，加强各种交通方式之间的衔接。 这里特别值得一提的是我国香港的地铁。轨道交通枢纽的规划与建设是香港轨 道交通与城市土地利用协调开发的最为核心的内容。在香港机场铁路、将军澳支线 及西铁规划建设中，轨道交通枢纽的规划与建设都充分考虑了与新市镇发展及城市 土地利用的结合与协调，使轨道交通站点成为集商业、住宅、交通及娱乐休闲为一 体的综合交通枢纽和社区中心 911。 香港十分重视轨道之间以及轨道与常规公交、 的士、 旅游巴士等的换乘与接驳， 使各轨道交通站点都成为综合交通的枢纽。尤其在新建成的机场铁路和地铁将军澳 支线上，各站点都考虑了高效率的公共交通接驳设施，使轨道交通乘客平均步行时 间不超过 5 分钟，方便乘客使用大运量轨道交通工具。在枢纽设置上，公共交通接 驳换乘场站的规模至少在 4000 平方米以上，可满足 5 条以上公共巴士线路的停站 和发车需要。 在公交接驳换乘设施的规划上，香港很注重枢纽内合理的行人交通组织和公交 车辆便捷的对外交通联系。 在布局中实行人车分离、 公共交通与其它车辆交通分离、 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 6 轨道交通换乘客（车）流与站点上盖物业客（车）流的相互分离。 为了控制自备车急速增多，对车辆实施了征收赋税制度，且因面积小、停车费 昂贵等因素制约下，香港很少建设 p+r 的设施。即使因隧道较长、站间距离比较远 的地方，不得不在郊区的车站里布置 p+r 设施时，利用率也不高。 另外在交通换乘系统的规划方面,香港还具有以下一些可资参考的特点： （1） 关于铁路线路之间的换乘，采用同一站台换乘的理念，建设自动步道等 设施，提高乘客使用的方便性。 （2）导入所有公共交通系统通用的 ic 卡，提高乘客使用的方便性，尽量免 去对继续乘车票价上涨的担忧。 1.3 课题研究意义课题研究意义 换乘系统是城市客运交通系统的重要的一个子系统，是公共交通优先的保证， 也是城市客运交通整体化的关键。据研究换乘需要得不到满足是乘客不喜欢公共交 通的一个因素。50 万人口规模以上的城市，50的乘客都需要换乘。在伦敦，46 的地铁乘客每次出行需要换乘一次，7的乘客需要换乘两次 1213。 按系统的观点，城市轨道交通系统作为城市交通骨干，其单独存在发展是不经 济和效率不高的， 它应该与地面公交、 小汽车、 自行车和步行等交通方式密切配合。 建立高效合理的换乘体系，协调各种交通方式之间的运能配置，实现不同交通 方式之间的便捷换乘，才能提高整个公共交通系统的服务水平和对客流的吸引力， 对于体现出公交优先的优越性、充分发挥轨道交通的优势及其骨干作用、确保 tod 战略的实施具有极其重要的意义。 1.4 研究内容与技术路线研究内容与技术路线 1.4.1 研究内容研究内容 基于轨道交通站点的换乘系统的规划就是要以轨道交通车站为核心，整合各种 交通资源，合理布局各类换乘设施，在车站周边形成高效的交通换乘系统，促进客 运交通一体化的形成。具体来说，主要包括规划层面和运营层面。 规划层面：以轨道交通车站的换乘功能等级划分为前提，在城市总体规划及综 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 7 合交通规划指导下，结合轨道交通线网、常规公交站场等各类规划成果，在轨道交 通车站周边规划与其交通衔接功能等级相符的设施。 。 运营层面：以交通换乘服务为中心，提高换乘设施的服务水平，促进各方式协 调运行、合理分工和紧密换乘。 本文主要是以上面两个层面为主线，在对国内外城市轨道交通站点换乘系统规 划经验进行总结的基础上，分析我国的目前大多数轨道交通站点换乘系统所存在的 主要问题，建立换乘客流量的预测模型，对城市轨道交通站点进行功能分级。阐述 如何协调轨道交通之间的换乘、轨道交通与其他交通方式之间的衔接、地面公共交 通的改善的一般思路，并提出了支持无缝换乘的软件对策。各种换乘设施一般都是 通过交通广场的形式予以合理安排，所以本文介绍了交通广场规划以及轨道交通站 点周边建设的方法。接下来运用广义效用函数法对换乘系统予以综合评价，最后以 上述理论为基础，结合广州轨道交通站点一体化的项目进行分析。 1.4.2 技术路线技术路线 查阅大量国内外相关研究资料，并进行实地调研，将理论研究和项目实践相结 合，综合运用系统工程、交通工程、数学建模等方法开展本课题研究。研究的技术 路线如图 1.1 所示。 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 8 图 1.1 研究技术路线 基于城市轨道交通站点的换乘系统规划 换乘量预测 轨道交通站点分级 轨道交通间的 换乘 轨道交通与其他 交通方式的换乘 无缝换乘的 软件对策 综合评价 实例分析 总结与展望 地面公交的 改善 交通广场规划 站点周边建设 国内外成果调研 换乘系统现状分析 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 9 2. 城市轨道交通站点换乘系统规划概述城市轨道交通站点换乘系统规划概述 2.1 换乘系统现存的问题分析换乘系统现存的问题分析 （1）常规公交线网缺乏调整 我国的轨道交通线路很多都是依托城市主干道建设的。而公交路线一般也是经 过主干道，所以轨道交通往往与公交线网存在一定的重叠情况。在这样的情况下， 为了发挥轨道交通大运量的优势，缓解地面交通的拥挤状况，必须对现有的常规公 交线网进行优化调整。为了在时间上与轨道交通进行衔接，常规公交的发车时刻表 也需配合轨道交通的时刻表进行必要的调整。 （2）换乘距离过长/不平衡 1112 城市轨道交通枢纽的换乘距离过长主要指乘客在换乘过程中行走距离较长，这 是我国目前城市轨道交通枢纽中比较突出、普遍的问题。例如：上海轨道交通网络 中，上海火车站站的1号线和3号线的换乘，中山公园站的2号线与3号线的换乘，人 民广场站的1号线和2号线换乘，都属于这种情况。这主要是由于在线网规划时没有 将轨道交通枢纽的换乘问题统一考虑，没有充分估计换乘距离的增加所造成的社会 负面影响，导致了不能对换乘设施的功能提出明确的要求；在具体实施时，由于技 术上的问题或资金问题，不能正确处理投资与设计的矛盾，造成了车站枢纽设计的 不合理及换乘功能的不协调；另外，受条块分割体制的影响，在交通换乘枢纽的建 设中因涉及多家单位的利益时由于没有一个总体协调来平衡有关方的利益，造成了 一些合理的方案不能被采纳。 另外一个问题就是换乘距离的不平衡。例如，有一些枢纽车站的换乘通道是单 向的(目的是减少客流在走行中的相互干扰，提高换乘速度和流量)，但在设计中有 时往往只对换乘的平均距离进行考虑，却忽略了同方向来回换乘距离的不平衡，导 致了两个方向的来回距离有较大的差异。即在换乘中，虽然去的方向换乘距离较短， 但回来换乘的距离很长，造成该方向乘客在换乘时需要步行较长的时间。来回换乘 距离的不等，还会产生部分乘客的逆向行走，引起管理上的混乱，导致其他的问题 出现。北京复兴门车站的换乘问题就是典型的例子。 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 10 （3）换乘时间增加 由于种种原因，轨道交通车站内的乘客不能快速、有效地疏散，导致乘客在车 站内的滞留和拥挤。这种现象在有多条线路相交的枢纽站尤为突出。这主要表现为 换乘通道设计不合理以及进出站用的检票机布置不当等。换乘通道设计不合理，往 往会造成客流的双向流动；或者是在两个通道相交汇成为一个通道的区间内，由于 没有一个合理的过渡段，在交汇处形成了客流的拥挤，影响乘客的快速通过。检票 机布置不合理也会严重影响客流的快速疏散。在车站设计中，检票机是根据客流预 测进行布置的。而我国目前大部分的城市轨道交通进站和出站检票机数量基本上是 相同的，这在设计上是不合理的。因为它没有充分考虑进站和出站客流的分布特征。 一般说来，在轨道交通车站内，出站的客流分布情况与进站的客流分布情况是不一 样的：进站的客流按时间的分布相对比较均匀，而出站的客流相对比较集中。进出 站的检票机布置应该按单位时间内通过检票机的客流来设置，这样才能保证乘客能 够快速地通过，又达到合理使用检票机的目的。因此进站的检票机布置数量与出站 的检票机布置数量应该是不相等的，通常进站的数量要比出站的数量少。在有多条 线路交汇的大型枢纽车站，由于客流通过的分布更为复杂，检票机布置所考虑的因 素也更多。在国外，有的车站将部分检票机设置成可以双向通过的设备，以适应不 同时段客流变化的需要。 （4） 换乘站设置不合理 轨道交通枢纽车站换乘的形式主要有三种：通道换乘、平行换乘和相交换乘。 通道换乘方式的换乘距离较长，占地不合理，一般作为弥补车站之间规划设计不合 理的一种补救措施。目前在我国已建成的轨道交通车站换乘中较多采用通道换乘方 式，这主要是因为2条线路在规划时没有充分考虑车站间的换乘。这种换乘方式由于 乘客走行距离长，给换乘带来了极大的不方便，在许多地方已经造成了难以挽回的 损失。 平行换乘方式换乘距离短、换乘量大，在国外的枢纽车站中采用较多。但这种 换乘方式对地形要求高，设计和施工的难度大，且对线路的局部走向有一定的要求， 需要在线路规划时统筹考虑。我国城市轨道交通中，采用平行换乘方式的不多。在 我国现有的城市轨道交通车站换乘枢纽中，绝大部分是双线枢纽，目前采用相交式 换乘方法的比较普遍。车站的十字相联换乘设计比较紧凑，较容易实现，对线路的 要求也不高。但是一般认为，相交换乘的能力有限，特别是对于有3条以上线路的复 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 11 杂换乘枢纽，会受到一定的限制。 在实际的车站设计中，因受线路条件和周边地理环境等各种因素的影响，车站 的布置是千变万化的。尤其对2条线路以上相交的枢纽车站结构，其最终的布置往往 是一种综合性的方式，在设计中机械地强调某一种方式都是不科学的。这一点在我 国大城市的一些重要枢纽车站设计中，特别是在有多条线路相交的车站规划设计时 要引起足够的重视。 随着轨道交通线路间交叉点不断地增加，一些复杂的枢纽也逐步形成。纵观国 外的轨道交通车站枢纽设计，一个非常重要的原则是：车站和线路应作为一个整体 来考虑，在一定程度上，与车站设计相关联的线路走向应该服从车站布置要求。实 践证明，这一设计原则是科学合理的。在我国目前城市轨道交通车站和线路设计中， 由于考虑工程成本造价等诸多因素，往往是在线路完全确定以后，再考虑车站枢纽 设计，这样留给车站设计的空间就比较小了。造成的后果是既影响了轨道交通大容 量、快速等特性的发挥，又不利于整个城市公交的效率提高，影响将是长远的。 （5）缺乏支持零换乘的软件对策 在我国，不同的交通方式有着不同的运营主体，即使是同为公交的一部分，常 规公交和轨道交通的运营主体也不一样。这样各种规划的换乘设施往往很难实施。 而且由于没有统一的协调结构，不同运营主体之间的票价的差异，造成换乘费用高， 交通实时信息不能共享。 （6）停车设施供给严重不足 13 一方面由于设计者最初对城市交通发展的预测过于保守，导致现状换乘枢纽内 停车泊位的容量不够。停车场地不足带来的最直接的问题就是枢纽周边道路停车场 化，交通状况进一步恶化。另一方面，一些停车设施根本没有规划，如自行车停车 场。由于长期以来对公交与自行车之间的换乘缺乏重视，绝大部分公交中转站点均 没有设置自行车停车场，自行车基本上停放在人行道上，挤压人行道空间，迫使行 人走入机动车道，造成安全隐患。 （7）行人组织混乱 火车站、客运站等交通换乘枢纽一般都面积庞大，但若广场的视野不好，又缺 乏有效的指示标志、标牌，将增加对当地情况陌生的乘客在站前停留的时间，甚至 会导致部分乘客迷路。另外，国内的大部分换乘枢纽均没有针对残疾人专门设计的 无障碍通道，即使个别城市有，也还不完善。 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 12 2.2 换乘系统规划的目标与原则换乘系统规划的目标与原则 2.2.1 规划目标规划目标 建立基于城市轨道交通站点的换乘系统就是要实现提高换乘效率、增大换乘客 流、减少出行总时间、降低出行总费用等目的。 （1）换乘效率最高化 通过站点周边科学合理的换乘设施布局， 缩短换乘距离， 力争实现各种方式 与轨道交通之间的“零换乘” ，提高轨道交通及其换乘系统的整体服务水平和效 率。 （2）换乘客流总体最大化 通过换乘规划，尽可能扩大轨道交通的辐射范围，增强轨道交通客流吸引力。 通过交通换乘，提高轨道交通出行总量，改善走廊内出行结构，从而促进公共交通 客流分担率的提升。 （3）出行总时间最短化 通过高效的“零换乘”设施，缩短换乘距离，减少不同方式之间的换乘时间， 实现出行总时间的最短化。 （4） 出行总费用最优惠化 建立以轨道交通为主体的客运出行系统，系统内出行费用相比其他出行方式最 小化，一方面要提高换乘效率，减少出行时间费用，另一方面要尽可能实现收费系 统化，减少换乘费用。 2.2.2 规划原则规划原则 （1）符合交通政策：以城市交通管理政策为指导，以轨道为中心引导公交线 网及设施布局，加强城市外围区轨道交通站点与私人交通（小汽车和自行车等）的 换乘。 （2）合理满足需求：尊重城市土地利用和交通发展的实际情况，满足不同的 换乘方式，分析轨道交通站点周边客流的方向性，合理规划其交通换乘设施（公交 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 13 站场、公共停车场和自行车停放场等） ，确保设施与客流主方向相符。同时满足换 乘客流需求，合理确定设施规模。 （3）方便乘客换乘：一方面，结合轨道交通站点的出入口合理布局交通换乘 设施，缩短乘客换乘时空距离，尽可能形成立体换乘系统；另一方面，加强乘客的 引导， 在城市轨道交通站点对步行乘客吸引的有效范围内及在站点与其他主要换乘 设施之间设置交通指引标志，引导乘客方便、快捷换乘。 （4）合理组织交通：结合地区的交通特点，合理组织与轨道交通站点换乘的 各种交通方式，确保交通组织方案与地区道路交通相协调、机动车交通与行人交通 相协调。尽可能在轨道交通沿线的主要公交走廊上设置港湾式公交停靠站，减少公 交车停靠时对道路交通的影响。充分利用站点的地下或高架行人通道作为行人过街 设施，尽可能使道路实现人车分离。 2.3 换乘系统规划的内容换乘系统规划的内容 要规划出一个高效的换乘系统，就必须消除影响换乘系统的各种因素。这里不 妨把影响换乘系统效率的各种因素定义为换乘阻抗，主要包括物理阻抗（上下移动 次数过多、水平移动距离过长等） 、时间阻抗（换乘的等车时间等） 、经济阻抗（换 乘次数多造成费用增加等） 、心理阻抗（交通线网、换乘方法不够了解等） 。 换乘系统的规划就是要规划出具体的策略，来消除或者减弱换乘阻抗，具体来 说，本文主要着眼于以下几个方面：轨道交通之间的无缝换乘、轨道交通与其他交 通方式之间的换乘、支援无缝换乘的软件对策、地面常规公交的改善以及人性化设 施的推进。在此基础上，提出交通广场规划的思路。 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 14 表 2.1 减弱换乘阻抗的策略 减轻公共交通利用阻抗的种类 减轻公共交通利用阻抗的种类 策略 具体措施 策略 具体措施 物理阻抗时间阻抗经济阻抗 心理阻抗物理阻抗时间阻抗经济阻抗 心理阻抗 多种交通工具集于一处的 综合交通枢纽的建设 (站前广场建设型) 轨道交通与其他公 共交通方式的无缝 换乘 不建站前广场的情况下，提 高轨道交通与地面公共交 通换乘的便利性（街道空间 活用型、简易地面公交换乘 型） 配置移动距离最短的站台 轨道交通之间的无 缝换乘 不同轨道线路的相互进入 （共轨运行） 公共交通运营和票价制度 的一元化 支援无缝换乘的软 件对策 公共交通信息系统的构筑 引入城市轨道交通 的同时改善地面交 通 地面公交线网的重组 公共交通车辆的优先通行 车道、专用通行车道的设置 交通枢纽的人性化设计 公共交通车辆的人性化设 计 人性化设计的推进 构筑简明易懂的指南显示 系统 注： “”表示该策略所能减弱的换乘阻抗 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 15 3. 交通换乘量的预测交通换乘量的预测 3.1 预测目的预测目的 轨道交通在城市公共交通系统发挥着骨干的作用。一个轨道交通系统效率的发 挥，有待于起着集散客流作用的其他交通方式的配合。没有其他交通方式的配合， 轨道交通很难发挥最大效益。轨道交通与其他交通方式有机结合，相互补充，共同 发展，对于提高城市交通运输的整体水平，起到至关重要的作用。 我国城市轨道交通建设时间和建设期较短，许多大城市在轨道交通的规划和建 设过程中，对轨道站点的客流缺乏深入的论证分析，忽视了轨道交通与其他之间的 换乘客流分析。为充分发挥轨道交通的优势，有必要对轨道交通与其他交通方式的 换乘客流进行深入研究，科学地分析和预测轨道交通与其他交通方式之间的换乘客 流量，为确定交通枢纽建设的合理规模、各种交通工具在枢纽中的布局分布等提供 依据 14。 3.2 预测框架预测框架 轨道交通与其他交通方式换乘客流量预测是城市轨道交通客流量预测中重要的 组成部分。客流量随着交通状况、路网建设、不同交通方式的竞争而呈现出动态性 变化。这种动态性变化，不仅影响着轨道交通枢纽的分布布局，而且影响着枢纽的 内部空间布局。轨道交通枢纽内各种交通方式间以及线路间的换乘量是确定轨道交 通枢纽规模、功能与布局的主要依据。换乘客流量是指枢纽内各种交通方式的旅客 集散量及相应总和。 目前对于公交客流预测，主要有集计模型和非集计模型两种，这两种模型经过 改进，也都适用于交通枢纽客流量的预测。对于换乘量的预测，集计模型的主要思 路是 14：在四阶段法进行交通预测时，出行分布的预测就是将各交通小区产生和吸 引的交通量转换成各交通小区之间的出行交换量，出行分布的结果为0d表。从以 上分析可以看出枢纽换乘量分析与出行分布预测有一定的相似之处。根据枢纽交通 换乘的这一特点，引入交通分布分析原理与方法对换乘量进行分析与预测，将各种 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 16 交通方式的换乘量组成一换乘矩阵。通过现况调查得到现状枢纽区域范围内各种交 通方式的换乘矩阵，再利用出行分布的计算方法得出未来的换乘量。本文拟采用非 集计模型中的多项logit模型进行换乘量的预测，具体流程如图3.1所示。 轨道交通站点客流接 驳方式调查 各轨道交通站点初 始客流集散量 轨道站点客流 集散方式模型 各轨道交通线主要 断面客流量 全市轨道交通网客 流模型 校核 全市轨道交通客流 空间分布 是否与战略规划轨道 交通客流分布相吻合 各轨道交通站 点客流集散量 各轨道交通站点客 流集散方式结构 各轨道交通站 点设施配套 各轨道交通站点分方 式客流集散量 图3.1 换乘量预测流程图 3.3 预测模型预测模型 3.3.1 mnl 模型建立的基本假设模型建立的基本假设 在城市客流预测中， 具有代表性的非集聚模型就是多项 logit 模型 （mnl 模型） ， mnl 模型是在以下四个假设条件下得出的 15： (1) 所有出行者具有相同形式的效用函数； (2) 效用函数的参数不随出行者的不同而改变，是相对稳定的； 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 17 (3) 每个出行者对于不同选择单元的效用函数的随机部分的各分量是相互独立 的； (4) 效用函数的随机部分的各分量服从相同的 gumbel 分布； (5) 出行者选择效用函数最大的选择肢。 基于以上的条件，可以得到 mnl 模型的基本方程式： = n cj jn in n v v ip )exp( )exp( )( （31） 其中： in v 是个人 n对选择肢i的效用函数， n c是选择肢的集合。 如前所述 ，城市轨道交通枢纽客流量预测是城市轨道交通客流量预测中重要 的组成部分。在预测城市轨道交通枢纽客流量的基础上，通过建立城市轨道交通枢 纽内换乘旅客的交通方式选择 mnl 模型，就可以得到轨道交通与其他交通方式的 接驳换乘客流量。以下就上述分析，建立城市轨道交通枢纽内换乘旅客的交通方式 选择 mnl 模型。 3.3.2 效用函数的确定效用函数的确定 设有n=1,2,n 个被观测者，他们的换乘方式的选择肢集合为 c 54321 ,jjjjj, 6 j ,步行，自行车，p+r，k+r ，常规公交，出租车 ，设 in v为线性形式，则有： ink k k kmin xxv = = 1 n ci （32） 其中),( 21k =是待标定的参数向量， t inkininin xxxx),( 21 =为个人 n的选择i的特性向量。于是式（31）可以表示为 = = = n cj jnk k k k k k inkk in x x p )exp( )exp( 1 1 （33） 特性变量可以分为选择肢特性和个人特性，前者包括选择肢固有常数项变量、 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 18 选择肢固有变量和共同变量，后者包括年龄、性别、职业、家庭情况、交通工具拥 有情况等。特性变量选择的原则为 16： (1) 社会经济特性变量必须以固有变量的形式出现，至少在诸个选择肢中的某 一个选择肢的效用函数中不能包含社会经济特性变量； (2) 选择肢固有常数项变量的个数为选择肢集合c中选择肢个数j减去1，即 有(j1)个固有常数项变量，个人特性变量的个数也应遵循此原则； (3) 选择肢之间必须相互独立，无相似性，否则将会过高评价具有相似性的选 择肢而错误的标定参数。 在对模型参数标定时，采用极大似然估计法，根据极大似然函数公式可得选择 结果的概率似然函数为： = = n n l 1 n ji in in p （34） 令：)ln()ln(ln 11 = = n jn t nn ji x in t ji in n n in n nji in expll （35） l对 k 求一次偏导数和二次偏导数，可得如下梯度矩阵： , 1kk lll l =， （36） 令0=l即可得到联立的非线性k元方程组，使用nr(newton-raphson)法求 解此方程组得到的解即为最优估计值 。 为了判断由样本数据标定的参数值与实际数值是否一直，需对所有参数进行t 检验。 令： k k k v t = （37） 其中 k 为第k个变量所对应的参数 k 的估计值， k v为统计量 总体协方差矩 阵中第k个对角元素。当 k t96. 1时，有95的把握认为相应的变量 ink x是对选 择概率产生影响的因素；相反，当96. 190 标志完善状况值 1 0.00.20.210.40.410.60.610.8 0.811.0 遮掩设施状况值 2 0.00.20.30.50.510.70.710.9 0.911.0 座位及自动设施状况值 3 0.00.40.410.60.610.70.710.9 0.911.0 5.3 评价方法评价方法 （1）评价指标值规范化处理 42 采用多个指标对轨道交通站点的换乘系统规划方案进行评价时，由于各个指标 具有不同的量纲和数量级，不能直接比较，所以必须对原始评价指标值进行规范化 处理。假设交通换乘系统的规划方案集为 n aaaa=, 21 ，指标集为 m gggg=, 21 ， 设 ij c是第i个方案的第j个指标()mjni=, 2 , 1, 2 , 1， 这里采用极值处理法进行规范化处理。 令 ij i iij i i ccccmin,max minmax =，则对于正向指标（其指标值越大越好） ， maxi ij ij c c y =；对于负向指标（其指标值越小越好） ， mini ij ij c c y