（交通运输规划与管理专业论文）西安市城市轨道交通运输组织方案探讨.pdf

西南交通大学硕士研究生学位论文第1 页 摘要 改革开放以来，我国城市化进程逐步加快，城市规模不断扩大，城市人 口急剧增加，人员出行和物资交流频繁，城市交通形势严峻。国内外大城市 的发展经验表明，只有大力发展以轨道交通为骨干的公共交通，积极引入大 中运量的地铁和轻轨交通方式，构建多方式、立体化的综合交通体系才能够 解决城市交通问题。目前，我国许多大城市都纷纷筹划修建地铁或轻轨交通 项目，但在项目选型、确定系统规模和建设标准等方面，都还存在着一定问 题，运输组织规划就是其中的问题之一。如何根据城市轨道交通客流预测结 果，确定合适的车型和编组方案、如何合理规划列车运行交路以及车辆配置， 是本论文研究的重点内容。 论文结合西安市城市社会经济发展状况和相关调查数据，利用t r a n s c a d 规划软件平台，运用四阶段法对西安地铁线网客流进行了预测，重点分析了 地铁二号线，得到了站间o d 、车站乘降量和断面客流数据。论文从客流量、 未来发展预留和工程实施三个方面讨论了车型选择问题，并就目前普遍采用 的6 人平方米的标准计算车辆额定载客量的方法进行了修正。根据我国城市 社会经济发展水平，在参照国外采用标准的基础上，推荐西安地铁二号线采 用5 人平方米的标准计算超员情况下的车辆载客量。在列车编组方面，论文 介绍了国内外城市轨道交通列车编组情况，结合前面的客流预测结果，给出 了西安地铁二号线的列车编组方案。在列车运行计划方面，论文总结了一般 城市轨道交通的列车交路形式，分析了列车交路形式的相关影响因素，介绍 了小交路、超长线路列车交路和市域线列车交路的特点和使用条件。结合西 安地铁二号线的具体情况，分别就各个规划期限给出了列车交路比选方案、 停站方案，并对各方案的通过能力进行了适应性分析。最后，论文介绍了城 市轨道交通车辆分类，并在上述选定车型、编组方案、列车交路和停站方案 的基础上，对各规划期的分方案车辆配备数量进行了计算。 关键词：城市轨道交通；客流；运输组织；方案 西南交通大学硕士研究生学位论文第页 a b s t r a c t b yt h er e f o r m a t i o na n do p e n i n g ，o u rc o u n t r y su r b a n i z a t i o np r o c e s si sv e r y f a s t ，t h ec i t ye x p a n d sg r a d u a l l ya n dt h ep o p u l a t i o nr i s e sq u i c k l y , t h eu r b a nt r a f f i c c a nn o tm e e tt h en e e do ft h el a r g ea m o u n to ft r i p sa n df r e i g h t t h ee x p e r i e n c ei n t h ef o r e i g nc i t i e ss h o w st h a tt h ea n s w e rt ot h eu r b a nt r a f f i cp r o b l e mi st h e c o m p r e h e n s i v et r a n s p o r t a t i o ns y s t e mt h a tm a i n l yc o n s i s t so f p u b l i ct r a n s p o r t a t i o n i n c l u d i n gu r b a nr a i lt r a n s i t ，s u c ha sm e t r oa n dl i g h tr a i lt r a n s i t n o w a d a y s ，m a n y u r b a nr a i lt r a n s i tp r o j e c t sa r eu n d e rc o n s t r u c t i o no rp l a n n i n g ，i nw h i c ht h e r ea r e m a n yp r o b l e m s ，s u c ha st h et r a n s p o r to r g a n i z a t i o n h o wt os e l e c tt h ev e h i c l e s ， t h ec o m p i l i n g ，t h er o u t i n ga n dt h er o l l i n gs t o c k sa r et h ek e yp a r to f t h i st h e s i s i nt h et h e s i s ，t h ei n t e r - s t a t i o no d ，t h er i d e r s h i pa n dt h ei n t e r z o n ef l o wa r e p r e d i c t e dt h r o u g ht h et r a n s c a ds o f t w a r ea n dt h ef o u r - s t e pm e t h o da c c o r d i n gt o x i a n ss o c i o e c o n o m i cd e v e l o p m e n ta n dr e l a t e dd a t a t h ev e h i c l es e l e c t i o ni s c o n s i d e r e df r o mt h ep a s s e n g e rv o l u m e ，t h ef u r t h e rd e v e l o p m e n ta n dt h e e n g i n e e r i n g t h ec o n v e n t i o n a ls t a n d a r df o rc a l c u l a t i n gt h ep e r s o n st h ev e h i c l e c a r r i e di sm o d i f l e df r o m6t o5p e r s o n sp e rs q u a r em e t e rr e f e r r i n gt ot h es i t u a t i o n o v e r s e a s t h et r a i nc o m p i l i n gs c h e m e sf o rt h en o 2l i n ea r ep r o v i d e db a s e do n t h ep r e d i c t e dp a s s e n g e rf l o w f o rt h et r a i nr u n n i n gp l a n , t h eg e n e r a lt r a i nr o u t i n g m o d e sa n dr e l a t e da f f e c t i n gf a c t o r sa r es u m m a r i z e d ，a n dt h es h o r tr o u t i n g ，t h e s u p e rl o n gr o u t i n g a n dt h er e g i o n a lr a p i dt r a i nr o u t i n ga r ea n a l y z e dt o o c o m b i n i n gw i t ht h es i t u a t i o n so f x i a nn o 2m e t r ol i n e ，t h et r a i nr o u t i n gs c h e m e ， t h es t o p p i n gs c h e m ea r ec o n f i r m e d ，a n dt h ea d a p t a b i l i t ya l ev e r i f i e d i nt h ee n d ， t h eq u a n t i t yo ft h er o l l i n gs t o c k sa r ec a l c u l a t e db a s e do nt h es e l e c t e dv e h i c l et y p e ， c o m p i l i n gs c h e m e ，t r a i nr o u t i n ga n dt h es t o p p i n gs c h e m e k e y w o r d s ：u r b a nr a i lt r a n s i t ；p a s s e n g e rf l o w ； t r a n s p o r t a t i o no r g a n i z a t i o n ；s c h e m e 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 页 第1 章绪论 本章将介绍我国城市轨道交通规划和建设的大背景，并总结国内外在城 市轨道交通客流预测和运输组织上面的相关研究成果，引出本课冠的研究意 义，给出主要研究内容和研究思路。 1 1 研究背景 城市交通是保持城市活力最主要的基础设施，是城市生活的动脉，制约 着城市经济的发展。发展多层次、立体化、智能化的交通体系，将是城市建 设发展中普遍追求的目标。而发展大、中、低客运量相互匹配的多种形式相 结合的客运交通工具，将是实现上述目标的重要举措。 改革开放以来，我国的城市规模和经济建设都有了飞速的发展，城市化 进程在逐步加快，城市人口在急剧增加，人员出行和物资交流频繁，城市交 通面临严峻形势。当前，全国大中城市普遍存在着道路拥堵、交通秩序混乱 的现象【”，如何解决城市交通问题已成为全社会关注的焦点。 现代城市在一天的客运高峰期间，旅客高度集中，低运量的交通工具已 远远不能满足居民出行的需要。为了缓和与改善城市交通紧张的局面，不是 仅仅靠拓宽道路就能解决问题的。现代城市需要有一个与其现代化生活相适 应的现代化交通体系，要形成一个与城市发展布局高度协调的综合交通格局， 把长远规划目标同近期调整改善结合起来。近期应做好与城市交通量基本相 适应的道路网络系统，逐步改善常规公共交通的服务管理质量，有机地配合 综合交通规划，拓展空间利用条件，重点发展以轨道交通为骨干的公共交通 网络，积极引入具有大、中客运量的地铁和轻轨交通方式，这是必然的发展 趋势口训。 前一阶段，随着城市建设的迅猛发展，我国许多大城市都纷纷筹划修建 大、中运量的地铁或轻轨交通项目。近1 0 年来，已有2 0 多个大城市都不断 投入大量人力和物力，进行了不同程度的轨道交通项目建设前期工作和可行 性研究，但在项目选型、系统规模和建设标准等方面，都还存在着一定问题 【4 l 。随着经济的发展，计划修建轨道交通的城市将越来越多。因此，急需要 提出一些导向性的建设方针，做到宏观调控更有科学依据，使各地的建设单 西南交通大学硕士研究生学位论文第2 页 位和咨询设计部门对城市轨道交通的发展目标和要求都能建立在一个相对统 认识的基础上，避免在强调建设必要性的同时出现建设标准导向失误的不 良后果。 城市轨道交通项目的建设，是城市建设中最大的基础设施，是一个涉及 面广、综合性很强的系统工程。它的建设是城市发展进程中的百年大计，对 城市的全局和发展模式都将产生深远的影响。 因此，怎样做好城市轨道交通运输组织规划来方便城市居民的出行以及 促进沿线土地的有效开发，这些都是当前亟待解决的重要问题。 1 2 国内外研究动态 城市轨道交通是一个专业性很强的系统工程，在线网规划阶段和工程可 行性阶段都要做相应的运输组织规划研究，以指导系统规划与工程建设。而 运输组织规划的基础是需求，一个城市有多大规模的需求，什么样的需求， 这些都需要做详细的客流分析，国内外在这方面的研究也比较多，相关研究 成果主要是针对传统的四阶段预测法进行局部改动，或者是发展了原来的非 集聚模型，或者是利用其他学科特别是数学和系统工程方法对客流预测相关 模型进行改进并提出了新的算法。沈景炎阐述了客流预测的目的和内容，分 析了客流预测的难度和风险，提出了评价要点，对客流预测提出了波动范围 的要求。提出了抗风险设计理念，对客流预测的风险做了有限性和突破性的 分析，提出了抗风险的适应性和转移性的措施，使客流预测的数据与运营能 力设计之间具有较大适应弹性。对轨道交通的运输组织采取分期设计理念， 尤其是应分别确定初、近期和远期的车辆编组和行车密度，这有利于抗风险 设计【5 1 。过秀成针对基于全方式o d 采用联合方式划分交通分配模型进行轨 道客流预测的不足，提出了基于合作竞争类o d 的联合方式划分交通分配模 型，并对分层次策略性交通方式划分和联合方式划分交通分配作了详细的阐 斟6 1 。 从城市轨道交通形式出现到现在，国内外就城市轨道交通运输组织进行 了大量的研究。随着城市轨道交通建设的不断发展，关于列车编组方案、通 过能力、预测客运量以及现状客运量分析等方面逐渐成为了研究的热点。在 城市轨道交通运输组织方面，刘丽波【7 】分析了城市轨道交通环线运营的类型 分别对采用环线独立运营、共线运营和组合运营方式的几个典型城市的轨道 西南交通大学硕士研究生学位论文第3 页 交通环线进行了剖析，指出其不同的特点。周建掣8 】介绍了国外轨道交通共 线运营的概况。从制式分类方面可将共线运营方式分为不同投资主体的线路 共线运营，制式不同线路的共线运营，岔线形态的不同线路共线运营三种， 并分析了在市域轨道交通实施共线运营方式的利弊，还提出上海市域轨道交 通线路规划应充分考虑共线运营的可能性和适用范围。王振海一j 介绍了巴黎 地铁1 4 号线采用小编组、高密度的行车方式；维也纳2 号线列车采用6 节编 组( 4 动2 拖) ，但可根据需要解编为4 节，通过改变列车编组，加上调节行车 密度可以适应不同时期和不同时段客流量变化的需要，是提高城市轨道交通 运行效率的有效途径。袁博晖【1 1 1 从城市轨道交通的客流有小时客流不均衡和 不同区段上的断面客流不均衡两个特点入手，分析了改变行车组织方式的条 件，并对运营中如何采用灵活的行车组织方式以适应客运需求提出相应的方 法，以节省旅行时间为目标，建立了采用分站停车的行车组织方式满足乘客 需求的数学模型。针对莫斯科地铁的通过能力达到了4 0 对，东京地铁3 2 对， 香港地铁近几年花了7 亿港元资金改造信号设备，也只达到了3 4 对，梁广深 i f 2 研究了关于4 0 对通过能力问题，。并认为通过能力达4 0 对只是一个奋斗目 标，还不是可以实现的实际生产力。王印富【3 2 】研究了在城市轨道交通建设前 期按快车和慢车组织进行设计，快车满足卫星城与卫星城以及与中心城之间 旅客的出行需求，慢车满足沿线乘客的出行需求的行车组织方法。陈浩然m j 剖析了我国城市轨道建设与运营现状，提出采用最小列车运行间隔和最大行 车密度，即小编组、高密度列车运行方案，改进折返站线路布显，采用先进 的信号系统等，可以缩小城市有轨交通工程建设规模，为大幅度降低工程投 资和运营开支创造条件。 1 3 研究目的及意义 我国城市考虑修建轨道交通系统的历史还很短，大多是从8 0 年代以来才 开始进行策划。而我国城市的总体规划在此之前是很少包含轨道交通网络规 划的。有的城市甚至没有完善的综合交通规划。因此，编制轨道交通规划对 我们来说还是一件新生事物。尤其是我国城市轨道交通的宏观发展规划更应 慎重研究。哪些城市修建地铁，哪些城市修建轻轨，都要经过充分论证和规 划。同时，作为城市总体规划一个重要组成部分，要与城市功能区划、城市 用地开发及城市设计、城市环境生态保护等方面有机结合起来，才能使我国 西南交通大学硕士研究生学位论文第4 页 城市的轨道交通事业做到实事求是、健康循序地发展，并保证城市的可持续 发展。 我国很多城市对修建轨道交通项目的积极性很高，但往往缺乏考虑周到 的、科学合理的轨道交通网络规划和运输组织规划；对现代化轨道交通的类 型和特点认识也不够，因而在选择轨道交通类型时主观片面。其结果是使有 的项目脱离本地区具体情况，选定建设标准过高，造成投资经费不断增加， 以至资金筹集极为困难；有的虽然外资贷款都已落实，但由于配套资金巨大 而难以到位，造成项目建设很难启动。这种现象如果长此下去将严重影响我 国城市轨道交通的健康发展。 一个城市需要什么样的轨道交通，需要多大规模的轨道交通线网，这些 都与城市客运交通需求有密切的联系。对于规划阶段的城市轨道交通线网， 如何预测分析未来特征年的客运交通需求和客流特征，怎样做好轨道交通运 输组织规划，以期更好的指导既有城市轨道交通系统规划和建设，并为其他 城市提供参考，以上这些问题都是本研究力图解决的问题。 我国人口众多，随着国民经济蓬勃发展，各地城市加速发展，城市人口 和车辆快速增长，导致城市道路交通堵塞日趋严重，城市空气质量下降。为 解决这些问题，贯彻执行“公交优先”的政策，大力发展快速、安全、洁净、 准时的大容量城市轨道交通系统已成为社会各界的共识。近年来，北京、上 海、广州等城市先后建成“复八”线、上海一号线、上海二号线、上海明珠 线及广州一号线等一系列轨道交通线路，武汉、大连、南京的轨道交通线路 也相继投入了运营。此外，深圳、长春、成都、西安等许多城市的城市轨道 交通项目在建设和规划之中。这么大规模的轨道交通工程，建成前需要运输 组织规划，建成后需要高效的运输组织，这都需要高效、合理的运输组织规 划方案。因此，非常有必要在深入研究城市轨道交通的客流时空分布规律的 基础上，提出城市轨道交通运输组织规划方案，优化城市轨道交通系统规划。 1 4 研究内容及技术路线 城市轨道交通运输组织方案的核心是客流时空分布，客流在时间上的分 布情况决定运输组织的全日行车计划，客流在空间上的分布情况决定运输组 织的列车交路安排，其他的制约关系决定了车辆运用计划，关系到运用车辆 的合理出入段顺序，仿造霍尔三维结构，构造出城市轨道交通客流与运输组 西南交通大学硕士研究生学位论文第5 页 织之间的联系结构图( 图1 1 ) 。 行车计划 圈i - i 客流一运输组织关系图 本论文从分析国内外城市轨道交通客流特征和运输组织方案的相关方法 出发，结合城市轨道交通系统的技术经济特征和西安市的社会经济发展具体 情况，对西安城市轨道交通客运需求进行预测，得到相关客流指标，针对规 划线网的地铁二号线制定详细的客流计划，得出列车编组方案、行车交路方 案和车辆运用计划，最后给出结论。相应的研究技术路线如图1 2 所示。 搜集相关资科 上 了解已有相关研究情况 上 客流预测 上 客流预测结果 上 客流时空分布特征 上上上上 j 列车编组方案l j 全日行车计划jj 列车运行计划jj 车辆运用计划 1ili 上 结论与展望 图1 2 论文技术路线 西南交通大学硕士研究生学位论文第6 页 第2 章西安市城市轨道交通规划建设情况 社会经济系统是研究城市轨道交通运输组织的外部环境，因此在研究西 安市城市轨道交通运输组织之前必须对其社会经济状况有一定的了解，同时 熟悉西安的城市交通运行状况。本章将概略介绍西安市的城市规划、经济发 展情况、城市交通现状和城市轨道交通线网规划情况。 2 1 西安市城市空间布局情况 西安市地处八百里秦川腹地中部，是陕西省省会所在地，为全省政治、 经济、文化、交通、商贸、科技、金融中心，同时也是举世闻名的历史文化 古都，旅游胜地。在全国经济布局处于陇海、兰新经济带的交汇点，是我国 东西部地区过渡带和接合部，为全国重要的科研、工业、高等教育基地。 西安市东西长2 0 4 公里，南北 宽1 1 6 公里，总面积1 0 1 0 8 平方公 里。现辖9 区4 县，人口7 2 5 万， 其中市区人口5 1 6 3 万，城市中心 区人口密度为4 4 万人平方公里， 是全省人口密度最高的地区。 西安城市空问布局结构，以主 城区为核心，以中心城镇为节点， 以快速交通体系为骨架，构建都市 圈和城镇发展轴，形成“一城多心” 的点轴状总体空间结构。最终，形 成以唐长安城为核心区，外围户县、 临潼、高陵、蓝田、周至、阎良六 个副中心的城市结构。 未来西安城市主要向西南、东 北方向发展，远期主要向北跨过渭 图2 - i 西安市在陕西省的区位图 河发展。市区用地方向布局：市区 西南交通大学硕士研究生学位论文第7 页 为“一城多心”的布局结构，规划面积7 7 8 平方公里。“一城”为西安主城区，“多 心”为： 一西南方向形成以新型制造业和旅游业为主的户县副中心； 东部方向形成以旅游、物流、生物制药、精密仪器制造产业为主的临 潼副中心：东北部方向形成以物流、休闲度假旅游业为主的新筑副中 心。 - 北部方向形成以飞机制造：航空航天产业为主的阎良副中心。 - 渭北方向形成以现代农业、高科技农副产品深加工及服务业、能源、 精密化工、汽车制造、机电为主的高陵( 跨过渭河) 、泾河工业区副 中心。 一南部方向形成以高新技术以及教育产业为主的长安副中心 西部方向形成优势互补共同发展，逐步实现城市、经济、交通、环保 一体化的西咸经济圈。 图2 - 2 主城区发展方向 西南交通大学硕士研究生学位论文第8 页 图2 - 3 主城区用地规划图 主城区是市域范围内的政治、经济、文化中心，是中国重要的教育、科 研、装备制造业、高新技术产业、现代化服务业的基地和交通枢纽，是国际 旅游城市和信息、商贸、金融中心。2 0 2 0 年全市城镇建设用地总规模为8 5 0 平方公里，其中市区用地规模为7 7 8 平方公里，市区外围区用地规模为7 2 平方公里，主城区用地规模为6 0 0 平方公里( 论文中基础数据来源为文献 【5 6 - 5 7 】) 。 2 2 城市经济发展情况 西安作为新亚欧大陆桥中国境内规模最大、综合实力最强的城市，是中 国区域经济发展“三纵三横”网络中的二级经济增长带。近十年来，西安经 济快速发展，国内生产总值( g d p ) 保持了年均递增1 3 以上的增长速度，2 0 0 4 年达到1 0 9 5 8 7 亿元，人均g d p 达到1 4 1 4 0 元；全市财政收入1 6 4 5 亿元， 可支配财政收入1 0 6 5 亿元。在经济总量快速增长的同时，全市经济结构也 得到进一步优化，2 0 0 4 年一、二，三产业占g d p 比值为5 4 8 ：4 5 2 3 ：4 9 2 9 。 经济总量的快速增长，西安市综合实力迈上了一个新台阶，从综合经济竞争 西南交通大学硕士研究生学位论文第9 页 力指数分析，西安市在西部各大城市中名列第三位。 勰l 庹西耷乌末齐昆明南宁兰州量阳 i # l西宁 图2 - 4 西部城市综合经济竞争力指数 2 3 西安市城市交通现状 西安城市道路沿袭了唐长安城的棋盘式道路格局，逐步形成了以东西五 路、南北大街为两轴，以一环路、二环路和三环路为三环，以太白路、太乙 路、咸宁路、华清路、太华路、朱宏路、大兴路、昆明路为辐射线的“两轴、 三环、八辐射”的城市道路网主骨架( 图2 5 ) 。 西安市的各等级道路具体情况如表2 一l 所示。 图2 5 西安城市现状道路网布局 拍 加 坫 0 o 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 0 页 表2 - 1 西安市城市道路结构 分类总长度( k ) 密度( k i n k i n 2 )比例( ) 准快速路 3 1 6o 1 73 主干道1 0 8 40 5 8 1 1 次干道 1 3 9 20 7 41 4 支路 6 9 5 83 7 27 2 城市道路网中次干路严重缺乏，部分道路车道数、红线宽度和设计车速 等修建性指标未达到规范标准和要求，同时次千路在整个城市道路网中分布 不均衡，整体“通、达”性能较差，缺乏对道路网交通流的疏解作用，不利 于人流交通的聚散和城市公共交通的组织。 城市道路网中支路相对占有较大比值，但大部分均集中在旧城区，交通 流疏散性差，致使交通流主要集中在干路上，造成千路路网压力过大。 2 0 0 4 年西安机动车保有量6 2 万辆，现在每天仍以2 0 0 - 3 0 0 辆的挂牌速 度在增长，有车没有路，有车无处停已是十分突出的问题。目前，西安市市 区万人拥有公交车标台数8 6 ，开通公交线路1 5 9 条，日载客量约1 5 0 万人 次。现有公交体系结构单一，不能有效负担城市客运量；线网布局不合理， 市中心区公交线路高度集中、中心城区重复系数达到6 2 - 7 0 ，造成客流分 布不均匀；站点的服务率较低，站点公交阻塞现象严重，出行时间长；公交 与其他客运方式的衔接不紧密，系统服务水平低，已经不能满足人们对出行 质量的要求。 目前，西安市居民出行以自行车、公交车及出租车为主，占总日出行量 的5 7 1 5 ，其中以自行车所占比例最高，为3 3 6 2 。造成自行车出行比例过 高的原因主要是常规公交远远不能满足居民的出行需求，公交车过于拥挤导 致服务水平下降。( 图2 6 ) 叫 3 5 3 0 2 5 2 0 1 5 1 0 豳 5 明豳圈曩 0 步行 l 公交 l 出租车 l 自行车 l 摩托车 l 其它 i 2 1 7 4l2 3 5 3l5 5 6i3 3 6 2i4 明l1 0 8 7 图2 - 5 西安市现状居民出行方式 西南交通大学硕士研究生学位论文第11 页 西安公交发展目标中明确提出：以大容量快速轨道公交为骨干，普通公 交为主体，多种客运方式协调发展的公交客运体系。快速轨道交通的建设将 有效调整城区公共交通结构，改变单一的普通公共交通方式，提高公共交通 效率，逐步解决城市中心区的交通拥堵问题。同时，利用大容量的轨道交通 承担中心区大量的客流运送任务，可以切实有效地发挥公共交通的客运主导 作用，在私人交通与公共交通之间形成适度平衡，为市民提供便捷、快速、 经济、舒适和安全的服务，有力地支持城市交通的可持续发展。 轨道交通的规划目标按“依据总体规划、支持总体规划、超前总体规划、 回归总体规划”的原则，根据城市的现状、对未来的城市交通需求做出预测， 根据城市客流交通需求，再结合轨道交通与土地使用的互动关系，分布轨道 交通线路。通过轨道交通网络规划，确定稳定的轨道交通线路布局，同时需 控制其实施条件，为轨道交通的建设创造良好的条件。 近期规划以解决城市公共交通问题为落脚点，以城市的发展为着眼点， 以保护历史文化名城为主要素，构架轨道交通线网的骨架。近期规划到2 0 1 5 年，完成地铁一号线、二号线的“十”字型线网建设。远期规划随着城市的 发展，形成以轨道交通为主体，普通公交为辅助的多元化、快速、高效、环 保的城市公共交通体系，实现公共交通的可持续发展。轨道交通线网形成“棋 盘加放射型”2 5 1 8 公里的城市快速轨道交通线网布局。 2 4 、西安市轨道交通线网规划 l 、线网基本指标 西安城市轨道交通线网规划期限是：近期2 0 1 0 年，远期2 0 2 0 年，远景 年限至2 0 5 0 年。西安市快速轨道交通线网规划由6 条线路构成，规划线路总 长度2 5 1 8 k m 。设1 5 0 座车站( 其中换乘站1 6 座) ，1 0 座车辆段，4 座停车 场。核心区的线网密度为1 2 k m k m 2 ，中心区的线网密度0 4 k m k i n 2 ，外围区 线网密度为0 2 5k m k m 。线路名称、线路长度、远景规模和车站数见表2 - 2 ， 线网规划图见图2 7 。 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 2 页 图2 - 7 西安城市快速轨道交通规划线网 表2 - 2 线路名称及线路长度和远景规模 编号线路名称 线路长度( k m )车站座数 主线( 后围寨纺织城) 2 3 91 7 一号线西延伸段( 后围寨咸阳) 1 2 55 3 8 东延伸段( 纺织城临潼)1 7 4 主线( 北客站韦曲) 2 6 42 0 二号线 3 2 5 3 北客站陈家堡 6 1 33 三号线新筑侧坡村 4 4 34 4 33 0 四号线草滩农场韦曲科技产业园 3 5 2 3 5 22 3 主线：纺织城火车站六村堡 3 5 7 72 6 五号线 4 4 8 9 支线：西窑头纪阳 9 1 25 六号线纺织城长安科技产业园 4 1 0 84 1 0 82 6 合计 2 581 5 0 2 、线网实施步骤 为了配合西安市城市总体发展规划的实施，同时结合轨道交通建设投资 大、周期长的特点以及城市交通发展战略和交通需求，现提出规划轨道交通 线网的实施步骤和内容。 第一阶段( 2 0 0 7 2 0 1 1 年) ：起步阶段。 建设目标：修建第一条轨道线，使西安市初步拥有轨道交通。缓解城市 南北向主客流走廊的交通压力，为城市中心区的逐步外移、市政府北迁及郑 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 3 页 州至西安高速铁路西安火车北站密集客流的疏导创造有利条件，同时拓展西 安市空间结构，引导城市向北、向南发展。 建设任务：建设二号线( 火车北站韦曲) ，长度2 6 4 k m 。 第二阶段( 2 0 1 0 , - 乙 2 0 1 5 年) ：城市中心区基本骨架线网形成阶段。 建设目标：修建第二条轨道线，使西安市中心区拥有基本轨道交通骨架 网，以缓解城市东西向及南北向主客流走廊的交通压力，同时双方向拓展城 市空间，加快城市郊区经济发展，为西咸一体化及临潼旅游区的发展创造便 利的交通条件。 建设任务：建设一号线( 后围寨纺织城) ，长度2 3 9 k m 。 第三阶段( 2 0 1 6 2 0 2 0 年) ：骨干线网充实、形成阶段。 建设目标：进一步优化中心城区线网结构、扩大线网规模，同时加强城 市中心区与外围组团的联系，支持城市新中心的形成。 建设任务：建设三号线，长度4 4 3 0 k m 。 第四阶段( 2 0 2 1 年远景年) ：形成完整的城市轨道交通网阶段。 建设目标：完善城市中心区内部轨道交通网及对外交通联络，完善线网 覆盖范围和密度，提高快速轨道交通系统的服务水平，形成西安市完整的城 市快速轨道交通网络。 建设任务：建设四、五、六号线、一号线东、西延伸段及二号线北延伸 段，长度1 5 7 2 0 k m 。 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 4 页 第3 章西安城市轨道交通客流预测 城市轨道交通线网的客流特征是运输组织方案探讨的基础。本章在收集 大量基础数据资料的基础上，通过出行生成、分布、方式划分和轨道交通分 配四个步骤，得到进行运输组织分析所需的站间o d 、车站乘降量和断面客 流数据。 3 1 预测过程 3 1 1 出行生成 3 1 1 1 出行生成模型 本次出行生成模型的建立综合考虑了社会经济特性和入口岗位分布，即 采用双变量分类回归法。通过对居民出行调查数据、交通小区土地利用性质 分类和多因素相关分析，选择各交通小区入口数和就业岗位数作为全方式出 行生成变量，根据土地利用性质分别建立出行产生和吸引分类回归模型。 模型形式如下： g i = c o + 口l 只+ 口2 蜀 ( 3 1 ) 4 = c o 。+ q 只+ 嘞量 ( 3 2 ) 式中：g 叫交通小区的出行产生量； 丘叫交通小区的出行吸引量： c o ，c o 为常数； 丑叫交通小区人口数； e j 交通小区就业岗位数； 嘶，口2 ，q 。，偏回归系数。 由于根据上述模型预测规划期出行生成量时，小区的交通产生总量和吸 引总量可能不等，为使城市的交通产生总量与吸引总量相平衡，同时在宏观 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 5 页 总量上把握日出行总量，对上述模型进行适当调整。 3 1 1 2 出行生成预测结果 西安市2 0 0 0 年2 月的居民出行调查结果表明，现状出行中的工作、上学、 购物和回程在日出行量中占8 7 0 4 ( 工作日) 和8 0 3 1 ( 周日) 。由于工作出行 及相应的回程与就业岗位数密切相关，上学、购物及相应的回程与入口数有 关。因此，在现状出行发生、吸引量与就业岗位、人口数关系的基础上，考 虑远景年的就业岗位数和人口数，得到各交通区在远景年的发生、吸引量初 始预测值：然后，根据日出行总量对各交通区的发生、吸引量初始预测值进 行修正，从而得出各交通区在远景年的发生、吸引预测量。 不同区位和交通条件对不同出行目的的出行率影响很大，这主要是由 地利用、开发强度和交通可达性而引起的。根据多元回归分析得到远景年研 究区域全人口全方式出行量为1 8 8 8 万人次日，出行强度为2 4 8 次日。 图3 - 1 远景年研究区域小区出行密度分布 西南交通大学硕士研究生学位论文第16 页 3 1 2 出行分布 在各交通小区生成预测基础上，进行各交通小区间的出行量分布预测。 出行分布模型建立的是各个交通小区之间出行交换量的定量关系。 3 。1 2 1 出行分布模型 本次出行分布使用的是双约束重力模型【1 4 1 。它假定起点小区和终点小区 的出行与起点小区的发生量以及终点小区吸引量成正比，与起点小区和终点 小区之间的阻抗成反比。考虑居民出行选择的影响因素，认为将交通时间作 为交通阻抗参数较为合适。交通时间是根据交通区间的主要出行方式及各个 规划年交通网络的最短路径而确定。 乃= a j 只b j a j 厂( 略) ( 3 3 ) ， r1 - 1厂 1 q = i b , a , f ( d n ) l岛= l 吒p , f ( a 4 ) l 乃= 足乃= a jf ( a f ) = e “嘞 乃f 小区到_ ，小区的交通分布量； 毛ft j , 区至l j j 小区的交通阻抗； 弓叫小区的发生量；口阻抗函数参数； 4 1 小区的吸引量。 3 1 2 。2出行分布预测结果 利用2 0 0 0 年的居民出行调查数据对上述模型进行标定，得到阻抗函数参 数口的值为0 7 8 。在得到上述小区出行生成量的基础上，运用路网分布参数 可以得到规划年的出行分布结果。 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 7 页 3 1 3 方式划分 图3 - 2 远景年西安市居民出行期望线 3 。1 3 。1 方式划分模型 分别建立各种交通方式的道路网络，得到各方式的时间最短路矩阵，并 考虑到公共交通的换乘时间、两端步行时间以及票价，统一换算为货币形式 的费用以后采用改进的l o g i t 模型描述居民的出行方式选择，即 p 甜= p 日讯7 勺了1 p 一矗啄7 勺 ( 3 4 ) | 式中：为f 、- ，小区之间交通方式k 的出行概率；为f 、j d , e 之 间交通方式k 的广义出行费用；为i 、j - 小区之间各种交通方式的广义出 行费用的平均值；0 为模型参数，一般取值3 0 - 4 0 。 3 1 3 。2 方式划分结果 广义费用是在综合考虑时间、费用以及舒适、方便、安全等因素的基础 上综合确定的。适当限制私家车等个体交通的情况下，得到西安市远景年居 民出行方式结构比例，如表3 一l 所示。 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 8 页 表3 - 1 西安市远景年居民出行方式结构 步行自行车公共交通出租车 小汽车及其他 出行量( 万人次，日) 2 6 8 12 4 7 39 7 9 91 0 7 62 8 5 1 所占比例( ) 1 4 21 3 15 1 95 7 1 5 1 3 1 4 交通分配 3 1 4 1 分配模型 图3 - 3 远景年西安市公交出行期望线 采用用户均衡模型进行公交客流分配预测【”】。在进行轨道交通客流分配 时，其分析对象为包括所有地面公交和轨道交通线路的整个综合公交网络， 分析的依据为整个综合公交网络的用户广义费用最小。 西南交通大学硕士研究生学位论文 第19 页 l 、路阻函数 路阻函数描述拥挤对行程时间( 或费用) 的影响。行程时间( 或费用) 与路 段流量和容量有关，t r a n s c a d 软件采用广义费用的罚函数，即d a v i d s o n 函 数， c 。= ：o o + a ( z ) p l ( 3 5 ) 式中：c 为路段的行程费用：c o 为自由流条件下的路段行程费用：v 为路 段的客流量；c 为路段的容量，即通行能力；盯、为模型参数，分析中取 0 1 5 和4 。 2 、广义费用函数 对于网络中的任一路径| ，其广义费用函数为： 气= 若乃+ 巧 若一+ 善c 。m + _ 叠+ 惦o + 口c m ，c ，加奇 c s 一6 ， i 柚、- i e j i e l 、 式中：q 为用货币量表示路径七的行程总费用；g 为路段i 的通行能力 ( 容量) ；正为路段i 的公交车站停留时间：f 为路径七所通过的路段：i 为路径 西南交通大学硕士研究生学位论文第2 0 页 k 所通过的路段集合；j 为路径k 所通过的公交线路；i 为路径k 所通过的公 交线路集合；厂，为线路_ ，的票价；t i 为路段i 的车内时间；m 为路段i 的流量； l 为用货币量表示的单位时间的价值；w f 为路段i 的候车时间：石，为公交线 路的换乘时间；口、为考虑拥挤影响的参数，见式( 3 6 ) ；吃为车站停留 时间权重系数，取0 2 ；为车内时间权重系数，取0 1 5 ；为候车时间权 重系数，取0 3 5 ；r x 为换乘时间权重系数，取o 3 。 3 、用户均衡模型 用户均衡模型采用式( 3 - 7 ) 所示的非线性数学规划模型。其目标函数为 用户广义费用最小化，约束条件为综合公交出行流量的相互平衡。 r a i n i t v ( “) d u ( 3 7 ) i j o s z d u ，s ) + 弓= 矗 j = l ，一s = l p - ，j ik 弓o， 式中：n 为综合公交网络的节点数；p 为起终点数目；而为路段扩的总客 流量：为目的地为s 的路段 的客流量；t u ( u ) 为路段驴流量与广义费用函 数关系；d u ，j ) 为节点_ ，发生目的地为j 的客流量。 3 1 4 2 分配结果 表3 - 2 线网预测结果 线路长度k m 2 5 1 8 客运量( 万人次日) 7 5 2 3 各廷周转量( 万人k m 日) 7 3 9 8 1 平均运距( k m 乘次) 9 8 3 客流强度( 万人k m 日) 2 9 9 换乘量( 万人次日) 1 8 9 3 换乘系数 1 3 4 线网负荷不均衡系数 1 5 西南交通大学硕士研究生学位论文第2 1 页 图3 - 5 远景年路网断面客流 表3 3 线网各条线路预测结果 线路名称一号线 二号线 = 号缝 四号线 五号线六号线 客运量 1 4 11 1 7 5 1 4 3 81 0 6 41 2 2 71 2 1 ( 万人次，日) 客运周转量 1 8 3 2 61 0 0 6 81 4 1 5 58 6 3 91 1 2 7 5”5 1 8 ( 万人公里，日) 平均运距 ( 公里，乘次) 1 38 5 7g 8 48 1 29 1 99 5 2 日最大断面客流量 3 53 1 53 1 12 6 42 8 92 7 4 ( 万人次，日) 高峰小时高断面 4 2 3 7 83 7 33 1 73 4 63 2 9 ( 万人次，小时) 从表3 3 有和图3 5 可以看出，该规划线网客运量大，线网平均客流强 度也大，换乘系数最小，说明线网的直达性最好；在明城墙区形成一个很明 显的客流核心，主要是将东北、西南地带发展新区的大量客流直接引入了明 城墙区内。 西南交通大学硕士研究生学位论文第2 2 页 3 2 站间o d 和车站乘降量 3 2 1 站间0 d 站间o d 描述的是轨道交通线路客流在各个车站之间的分布情况，在上述 客流分配的过程中，软件将自动记录各个o d 点在广义公交线网上的分配情 况，从而得到站间o d 数据，其简单示意图见图3 6 和表3 - 4 。 1 0 0 图3 6 站间o d 分析示意图 表3 - 4 与图3 - 6 对应的站闻0 d 表 abcdef a 1 0 0 b1 2 0 c d e9 7 f 站间o d 数据已经达到了工程可行性研究的深度，为便于说明，下面都以 西安地铁二号线为实例进行说明。 西安地铁二号线北起规划郑州至西安高速铁路西安火车北站，向南经城 运村，沿未央路经张家堡、方新村、龙首村、自强路至北门，线路分绕穿越 古城墙后，沿北大街经莲湖路，绕钟楼沿南大街分绕穿越古城墙后，沿长安 路经南稍门、友谊路、省体育场、小寨、八里村至长延堡，绕电视塔继续南 行，经长安区长安北街、长安南街至终点西寨村设韦曲站。线路全长2 6 4l q n ， 设车站2 0 座。 远期规划二号线从西安火车北站向东北延伸至草滩镇陈家堡，长度约 6 】3k i n 。 ， 西南交通大学硕士研究生学位论文第2 3 页 图3 - 7 西安地铁二号线线位 西安地铁二号线处在西安市南北向主客流走廊上，线路将规划郑州至西 安高速铁路西安火车北站、张家堡广场、北关、城市中心北大街及钟楼、省 体育场、小寨商业中心、陕师大高校密集区、长安区等大型客流集散点串联 起来，沿途分布有张家堡客运站、城北客运站、明德门客运站等公交枢纽。 二号线为规划轨道交通线网中的骨干线。 根据上一章中的客流预测模型，可以得到西安地铁二号线的站间o d ，并 细分为全日站间o d 和高峰小时站间o d ，由于页面所限，此处仅给出部分车 站的站间0 d 表。 表3 - 5 初期全日站间o d 表 北客站城运村张家堡尤家庄南康村方新村龙首村北关 北客站 o5 5 35 82 0 8 3 3 2 0 1 1 5 1 4 23 5 1 71 9 4 2 城运村 5 6 lo1 0 5 11 1 0 51 1 5 94 8 4 51 0 1 44 9 4 张家堡 5 2 9 8 804 08 2 53 7 4 08 5 85 3 8 尤家庄 1 9 3 l 1 0 1 0 3 6o1 83 3 3 51 1 3 l7 3 l 南康村 2 9 4 81 0 5 47 7 21 602 0 01 3 3 01 0 6 9 方新村 1 5 2 4 24 5 7 33 7 “3 1 4 21 8 108 21 2 0 9 龙首村 3 6 2 39 8 18 7 7 1