北京轨道交通路径选择因素研究

摘要地铁的规划、建设是国民经济高速发展的需要。着重对地铁线路的客流分配方法及算法进行了研究。结合国内城市轨道交通无缝换乘的运营特点,充分考虑了影响城市轨道交通网络客流分配的主要因素(包括出行时间和换乘次数),以及城市轨道交通网络的特有属性,构造城市轨道交通网络的阻抗值用函数,并分析乘客在城市轨道交通网络中的路径选择行为。首先论述北京道交通客流发展趋势和轨道交通客流的时空分布规律。研究轨道交通网络客流分布的时空分布特征，以及单线运营与网络化运营时客流时间分布特征的区别。其次，通过组织实施乘客出行问卷调查，统计分析乘客出行的基本特征。分析出行时间、距离、舒适度、换乘方式、运营时间等因素对乘客路径选择的影响程度，考虑舒适度、车站拥挤导致乘客延迟以及换乘排队等因素。最后从理论上研究城市轨道交通的客流分布规律，分析出行时间、距离、舒适度、换乘方式、运营时间等因素对乘客路径选择的影响程度，充分考虑影响城市轨道交通网络客流分配的主要因素对交通阻抗值的影响，而交通阻抗值直接反映了乘客路径的选择，从而对轨道交通客流分配影响因素进行了深入的计算与分析。关键词：地铁；客流；方式分担；分配AbstractSubwayplanning,constructionistheneedofhigh-speeddevelopmentofthenationaleconomy.Thestudyfocusesonthesubwaylinespassengerallocationmethodsandalgorithms.Operatingcharacteristicscombinedwiththeseamlesstransferofurbanrailtransit,takefullaccountofthemainfactorsthataffecttheUrbanMassTransitNetworkAssignment(includingtraveltimeandtransfertimes),andtheuniqueattributesoftheurbanrailtransportnetwork,constructedurbanrailtransportnetworkimpedancefunction,andanalysisofroutechoicebehaviorofpassengersintheurbanrailtransportnetwork.ThefirstdiscussesthedevelopmenttrendofBeijingRoadtransportpassengerandrailtrafficpassengerspatialandtemporaldistribution.Researchandrailtransportationnetworkpassengertemporalandspatialdistributioncharacteristics,andthedifferencebetweenthedistributioncharacteristicsofpassengerflowtimeinsingle-lineoperationandnetworkoperation.Secondly,throughtheorganizationandimplementationofpassengertravelsurvey,thebasiccharacteristicsofthestatisticalanalysisofpassengertravel.Analysisoftraveltime,distance,comfort,transfermodes,operationtimeandotherfactorsimpactonpassengerroutechoice,considercomfort,crowdedstationthepassengerdelayandtransferqueuingandotherfactors.Finally,fromthetheoreticalstudyofurbanrailtransitpassengerflowdistributionlaw,analysisoftraveltime,distance,comfort,transfermodes,hoursofoperationandotherfactorsonthepassengerpathchoiceeffect,takefullaccountofthemainfactorsthataffecttheUrbanMassTransitNetworkAssignmenttrafficimpedancevalues,trafficimpedancevaluesdirectlyreflectthepassengersthechoiceofthepath,thedepthofcalculationandanalysisoftheinfluencingfactorsofrailtransit.KeyWord：Subway;Passenger;Way-Sharing;Allocation目录1绪论.11.1研究背景与内容.11.1.1研究背景.11.1.2研究意义.21.2国内外研究现状.31.3研究目的与内容.31.3.1研究目的.31.3.2研究内容.42城市轨道交通客流分析.42.1国外城市轨道交通客流发展趋势分析.52.2.1时间分布特征.62.2.2空间分布特征.72.2.3小结.73乘客出行的基本特征.73.1乘客出行行为调查分析.73.2路径选择的影响因素.93.2.1基本因素.93.2.2换乘因素.113.2.3其他因素.124北京市轨道交通客流路径选择因素研究.124.1背景概述.124.2客流路径选择因素对路径交通阻抗值函数的影响.134.3小结.155课题结论与展望.155.1研究结论.155.2研究展望.16参考文献：.17致谢.18附录.1901绪论地铁是一种大容量、快速、安全的客运方式,在解决大城市“乘车难”和城市群际间的交通问题上日益引起世界各国的重视。随着我国国民经济的发展,城市交通需求迅速增长,在许多大城市及城市群际间,有限的地面交通已无法适应日益增长的客运需求,导致严重的交通阻塞,阻碍了经济发展和城市功能的发挥。因而,地铁(或轻轨)交通已在我国部分城市出现,并将得到迅猛发展。地铁的投资巨大,建设周期长,所以必须对地铁建设进行科学的规划和可行性论证,其中很重要的一环是线路客流预测(即客流分配)。由于我国的地铁建设刚起步,对地铁客流分配的研究尚未系统化,目前采用较多的分配方法是交通方式的全有全无分配,即在路网的最短路矩阵的基础上,通过对常见出行方式组合的阻抗值计算,将全出行方式组合的客流分配在阻抗最小的出行方式组合上。这种地铁客流分配方法存在许多不足。1.1研究背景与内容1.1.1研究背景伴随着国民经济持续、快速的发展、城市化进程的加快、机动车快速的增长，城市交通阻塞日益严重，环境日益恶化。由于城市轨道交通具有运量大、准时、快捷、环保的特点，发展城市轨道交通已成为大城市发展公共交通根本性的方针和缓解城市交通拥堵的最佳选择。截止2008年，中国大陆地区已有10个城市拥有了城市轨道交通运营服务，还有更多城市正在规划和建设城市轨道交通。北京市已建成123个车站，八条轨道交通线路，总长度达200公里的轨道线网，北京的轨道交通网络已初具规模。未来几年，北京市仍将大力发展轨道交通，到2015年，将形成19条线路、总长561公里的轨道交通网络。城市轨道交通网络化建设和网络化运营的最终目的是方便乘客，要达到这一目的，必须使城市轨道交通和其他交通方式综合协调发展。走向网络化才能真正将乘客吸引到公共交通，解决城市交通拥堵的问题。轨道交通网络的换乘模式主要分为无缝换乘模式和付费区换乘模式。国内大部分城市的轨道交通网络都采用付费区换乘的方式，在这种方式下由AFC系统可以准确的记录乘客出行的起终点和中间的换乘节点，这样就很容易了解乘客的出行规律，了解轨道交通网络每条线的客流规律，换乘站的客流集中程度等内容1。如果是不同的运营商在经营不同的轨道交通线路，那么这种换乘方式可以实现各条轨道交通线路运营商准确地独立收费。然而，这种换乘模式增加了乘客的不便性，降低了轨道1交通的吸引力。而对于北京市实行的网络化运营下的无缝换乘的方式，这种换乘方式能把更多的乘客吸引到轨道交通上来，但也增加了各条线路运营商之间票务清分的难度。同时这种换乘方式通过AFC系统的记录仅有乘客的出行起点和终点。在这个庞大的网络中，如果想更好的掌握客流规律，特别是每一条线的客流规律，就需要准确的了解乘客的换乘站点，这样才能研究出乘客在一个轨道交通网络中如何对起终点间的多条路径进行选择。这其中包括乘客在进行路径选择时具体考虑的因素的比重以及掌握各条选择路径的人流量等研究问题。轨道交通网络化运营中出现的客流非线性增长以及所引起的乘客出行选择行为的变化，将对城市轨道交通的运营管理提出更高要求。因此，从理论上研究城市轨道交通的客流分布规律，对于满足网络化、大客流、小间隔运营组织下精确化管理的需要，指导新线路规划，换乘站改扩建，增加设施设备从而更好的服务乘客具有重要的意义。我国对轨道交通的研究起步比较晚，但最近几年随着国家对基础设施投资的不断加大，轨道交通方面的研究逐渐增多，但大多研究都集中在轨道交通设施的改扩建，轨道交通的线网规划方面，对轨道交通客流方面研究的不多。仅有为数不多的几篇文献在研究轨道交通客流方面的问题，但是这些文献没有对直接影响着轨道交通网络乘客路径选择的线路换乘惩罚系数和有效路径的选择范围以及参数的验证和灵敏度分析等方面进行深入的研究和分析。1.1.2研究意义随着国家对基础设施建设巨大的投入，越来越多的城市开始建设轨道交通，城市的轨道交通线路数也在逐渐增加，轨道交通的设备也在不断更新换代，轨道交通由一个运营商变为几个运营商，轨道交通网络化运营的时代已经到来。如何更好的掌握客流状况，掌握乘客的换乘情况，从而更好的改进设施设备，改善服务，把乘客从其他交通方式吸引到轨道交通上以保障城市的交通畅通：如何进行各个运营商票务的清分，从而公平，公正的保障各个轨道交通运营商的利益等2问题已成为迫切的问题2。(1)对于管理者，建立合理的乘客路径选择模型，能更好的掌握各条线，各个车站，整个网络的客流规律，以便在适当的时间采取必要的措施保证轨道交通的平稳、安全运行。从而为城市居民提供安全、方便、舒适、快捷、经济的出行方式，保障城市公共交通持续、稳定、健康发展的良好趋势。(2)对于运营商，建立合理的乘客路径选择模型，能更准确地掌握各个车站的客流强度，为他们完善设备，改善服务来吸引更多的乘客提供了理论支持。从而为优先发展公共交通，缓解城市交通拥堵，改善城市人居环境，促进城市可持续发展创造了有利条件。(3)对于运营商，建立合理的乘客路径选择模型，能准确的得到属于自己的票务收入，以保证他们的合理权益。有利于吸引国外资本、民营资本以及其他各类资本进入城市轨道交通及其他基础设施领域，以便加快轨道交通建设的市场化进程，打破垄断局面，建立新型的融资和运营模式。(4)对于规划者及决策者，建立合理的乘客路径选择模型，可以为城市轨道交通的大规模建设后城市交通需求空间分布的预测提供理论依据。线网规划作为轨道交通发展的基础和先决条件，是关系到今后轨道交通建设及运营能否顺利实施，并能否有效地节省投资的重要问题。综上所述，进行轨道交通乘客路径选择方面的研究是具有很高的理论意义和现实价值的3。1.2国内外研究现状目前,对国内外的轨道交通客流分配模型和算法研究,大多是借鉴道路交通流量的分配理论和常规公交客流分配理论的成果,通过对轨道交通客流的特性分析,提取出轨道交通客流出行的特点,建立了轨道交通客流分配的模型。现有研究大多是以常规公交的客流出行行为特性为基础,对轨道交通客流出行特点的研究不够深入,并且以轨道交通客流分配模型为研究重点的相关文献较少,国内尚处于起步阶段。同时,对轨道交通的均衡分配的算法研究较少,现有研究中大多利用求解最短路径的数值解法。因此,有必要深入研究包括拥挤状态下的不同客流条件下的轨道交通分配模型和算法。考虑了由于列车容量限制使得乘客乘车时感受到不舒适的广义费用函数或阻抗函数,但没有将乘客因为拥挤而无法登上列车的情况考虑进去,简化了乘客在站台的等待时间,所提出的模型是以轨道交通列车具有足够大的运载能力为前提,也就是说乘客无论在车厢内是否感受到拥挤,都可以登上列车。显然,在现实的轨道交通网络中,这种假设仅仅停留在理论上的研究层面中,在国内外的大城3市的轨道交通网络中,由于列车容量的限制而产生的拥挤现象较为常见,因此轨道交通配流的一般模型对于研究乘客的出行状况很难符合实际情况的要求4。1.3研究目的与内容1.3.1研究目的分析对比国内外轨道交通客流分配影响因素。国外轨道交通系统发展的现状城市化是世界各国共同的发展趋势，世界上许多发达国家在小汽车进入家庭后，仍然实施的是“公交优先”的交通管理模式。以东京和伦敦为例，轨道交通分别承担了94%和89%的客运量，是居民出行的主要方式。除了发达国家，一些新兴的工业化国家和地区也在大力发展轨道交通系统。国内形势也是跟随国际大形势，主要发展公共交通，以公共交通为主，公交优先。也是国内发展的必然趋势，分析国内外城市轨道交通客流形成机理，城市轨道交通客流的时间、空间的分布特性，从而做出总结。从理论上研究城市轨道交通的客流分布规律，为设计和提出以城市交通系统性能优化为目标，并集成经济、环境和社会效益的城市交通管理策略提供理论依据5。1.3.2研究内容论文主要从线路类型、网络结构和换乘模式等方面分析城市轨道交通物理网络特征，探讨了基于网络可达关系的乘客出行路径选择的多样性；在此基础上，考虑列车运行影响，分析多种分配因素对客流的影响。阐述城市轨道交通系统中乘客出行行为的复杂适应性特征；分析影响乘客出行路径选择的确定性的时间因素和其他非确定性因素。因为城市轨道交通客流特性城市轨道交通系统是为“人”提供位移服务的工具，作为服务对象的“人”，是系统当中要考虑的最重要的因素。同时，人又是系统当中最复杂的因素，可以根据其统计特性，通过“客流”这一集合概念，来梳理和把握这些复杂性中的共性，从而量化和简化这种复杂性。分析城市轨道交通客流形成机理，城市轨道交通客流的时间、空间的分布特性。2城市轨道交通客流分析随着国内经济的持续发展以及城市化和机动化进程的加快，交通问题已经成为各大城市可持续发展的主要“瓶颈”，优先发展公共交通是缓解城市交通问题的重要举措，而发展轨道交通则是优先发展公交的重要方面。目前，各大城市如北京、上海、广州等城市的轨道交通建设尚处于初始阶段，还未形成网络，但随着城市轨道交通建设的不断推进，城市轨道交通网络将逐步形成，其管理必然由目前的单线运营转变为网络运营6。另外，城市轨道交通系统的运营将4采用各线路间无缝换乘模式，即乘客在不同线路之间换乘时，不需再刷卡付费，在此条件下，乘客的出行路径将无法确定，这将对城市轨道交通的运营管理带来困难。因此，首先需要从理论上深入研究城市轨道交通网络客流的分布规律，才有可能找到适合我国城市轨道交通发展的运营管理方法。目前，国内外的专家学者在城市道路交通网络流量分配方面，以出行者选择行为为核心进行了深入研究，并取得大量研究成果，而针对城市轨道交通网络的流量分配问题的研究却很少。城市轨道交通网络与道路交通网络的流量分配有着明显的不同：首先，研究对象不同，前者研究的是乘客的交通选择行为，所形成的网络流是乘客流在网络中的流动现象；而后者研究的是车辆的路线选择问题，所形成的网络流是不同车辆在网络中的流动现象；其次，前者考虑的因素多且复杂，例如时间、价格、安全舒适以及服务质量等，都会影响轨道交通网络流的分配状态；而后者只考虑时间因素；再次，前者要考虑不同线路特性对流量分配的影响，即存在换乘问题；而后者却不用考虑换乘问题，这一点也正是城市轨道交通网络流量分配问题的难点所在。因此，针对城市轨道交通网络的特有属性，研究出行者的路径选择行为以及在此基础上的轨道交通网络流量的分配问题，对于城市轨道交通系统的市场化运营以及优化管理具有重要意义。2.1国外城市轨道交通客流发展趋势分析经过一个多世纪的历程，国外的轨道交通系统发展呈现出以下几方面的特点:(一)发展趋势多样化。目前，国际上技术比较成熟、己经上线运营的城市轨道交通有地铁、市郊铁路、轻轨、单轨、导轨、线性电机牵引的轨道交通及有轨电车等七种类型。其中以市郊铁路、地铁、轻轨和有轨电车应用最为广泛，以线性电机牵引系统最有发展前途。(二)发展规模网络化。纽约、伦敦、巴黎、莫斯科、东京等轨道交通较发达的地区，基本形成一定的规模和网络，可以延伸到城市的各个方向，城市结构更加合理。(三)发展中国家的轨道交通主要集中在200万人口以上的大城市。一般只有少数特大城市发展地铁，更多的则是优先发展轻轨交通。(四)城市轨道交通发展具有稳定资金来源。中央政府、地方政府和轨道交通受益部门共同投资建设例如日本地铁建设采用补助金制度，对于市郊铁道，由国家和地方政府平均负担36%的补贴，而国家对单轨和新交通的补贴达到66%。德国交通财政资助法规定，每年向购油者5加收，O%的税收作为城市交通建设资金，联邦政府负担60%，州政府负担40%。巴黎的法规规定，城市交通设施基本建设，中央政府投资40.5%，其余由地方政府和有关部门投资。有偿使用资金在日本是将各级财政以不同形式筹集的资金，以有偿使用方式通过金融机构提供给企事业单位。香港也采取有偿使用资金办法，政府认购地铁公司现金股份占投资的28%。受益者投资日本的单轨新交通建设，除国家、地方政府补贴外，沿线受益者也要资助建设。2.2城市轨道交通客流分布特征分析目前，国内外的专家学者在城市道路交通网络流量分配方面，以出行者选择行为为核心进行了深入研究，并取得大量研究成果，而针对城市轨道交通网络的流量分配问题的研究却很少。城市轨道交通网络与道路交通网络的流量分配有着明显的不同：首先，研究对象不同,前者研究的是乘客的交通选择行为，所形成的网络流是乘客流在网络中的流动现象；而后者研究的是车辆的路线选择问题，所形成的网络流是不同车辆在网络中的流动现象；其次，前者考虑的因素多且复杂，例如时间、价格、安全舒适以及服务质量等，都会影响轨道交通网络流的分配状态；而后者只考虑时间因素；再次，前者要考虑不同线路特性对流量分配的影响，即存在换乘问题；而后者却不用考虑换乘问题，这一点也正是城市轨道交通网络流量分配问题的难点所在。因此，针对城市轨道交通网络的特有属性，研究出行者的路径选择行为以及在此基础上的轨道交通网络流量的分配问题，对于城市轨道交通系统的市场化运营以及优化管理具有重要意义。现在，国内外专家学者对城市轨道交通网络方面的研究非常关注，但主要集中在网络规划、运营组织和管理上，对于城市轨道交通网络客流分配问题的研究相对较少。虽然有些学者试图将城市道路交通网络的配流方法应用在轨道交通网络中，在分析乘客的交通选择行为的基础上，基于随机用户平衡理论构造了铁路客运网络的流量分配模型及优化算法。但在这些研究中，一些关键问题还没有很好地解决，如轨道交通网络中不同线路之间换乘费用的处理、路段上的流量与费用之间的函数关系、有效路径的选择范围以及求解算法等，而这些问题直接影响着城市轨道交通网络客流分配的效果。本文主要围绕城市轨道交通运营管理中的基础理论问题，紧密结合我国城市轨道交通的发展战略及交通特点，在充分考虑影响城市轨道交通网络客流分配的主要因素，以及城市轨道交通网络的特有属性的基础上，对城市轨道交通网络的客流分配问题进行6了理论建模，并设计了求解算法。最后，通过北京市轨道交通网络的数据，对模型及算法进行了验证。2.2.1时间分布特征城市轨道交通客流周期性特征城市轨道交通客流分布特征是城市社会经济活动特征的反映。由于城市轨道交通客流有很大部分是由上班、上学等通勤出行者组成，其工作周期是以周为循环周期进行的，因此城市轨道交通线路日客运量在一周内会呈现出有规律的变化周一和周五客运量较高，周二到周四客运量趋于平稳，而周六周日客运量明显低于工作日，呈现出以7天为一个周期的周期性波动特征。这种周期性在以通勤、通学为特征的轨道交通线路上表现尤为明显，通常是：周一至周四较为平稳，周五客运量达到高峰，而周六、周日的客运量下降明显，双休日的客运量要明显低于工作日客运量。行了马尔科夫链预测，并采用多转移矩阵排除客流数据中噪声数据的扰动。试验结果表明，改进后的模型在城市轨道交通客流短期预测中具有良好的精确性7。因此，在路网结构保持相对稳定的情况下，城市轨道交通短期客流数据序列可看作以日期为主要影响因素，同时受到天气、季节、节假日等众多随机因素扰动的时间序列。2.2.2空间分布特征在地铁网络中，一对节点之间可能存在多条地铁线路，乘客一般只是考虑其中的一部分线路，当节点间有直达地铁线路，所有直达路线都在选择范围内，如果节点之间无直达线路，由于换乘点不同，可供选择的出行路线会很多，此时，乘客会在相对较短的出行路线中进行选择，一般会在一定长度范围内的出行路线集中进行选择。2.2.3小结城市居民对交通出行方式、出行路线的选择是受其出行目的、出行时间、出行距离、出行费用、交通方式的舒适度和身体状况及习惯等因素影响（居民地铁出行总是希望出行时间短，换乘次数少、票价便宜、费用少，同时还要求乘车比较方便，即步行到站和离站到目的地步行距离最短以及乘车舒适、车辆的服务水平和准点率高、换乘比较方便等。）对于地铁网络，由于在同一路段上可以有很多地铁线路，并且每条地铁线路都有固定的行车路线和发车频率，因此，地铁网络相对于城市道路交通网络来说更加复杂，综合考虑城市地铁线网与城市道路网的异同，对地铁线网客流分配方法在城市道路分配方法基础上加以改进，使其符合乘客的出行规律，由于人的思维方式和生活习惯的差异，导致了乘客对出行路径的选择必然是多路径的，单从乘客个人的意愿出发，地铁客流分配方法符合多路径选择法；考虑到每条地铁线路的运载能力（车辆配置），7可采用容量限制下的地铁客流选择法进行选择8。3乘客出行的基本特征由出行者的路径选择特性可知，出行者总是希望选择最合适（如最短、最快、最方便、最舒适等）的路线出行，称为最短路因素，但由于运输网络的复杂性及交通状况的随机性，出行者在选择出行路线时往往带有不确定性，称为随机因素。这两种因素所处的主次地位取决于可供选择的出行路线的路权差。由于出行者在决定出行的方式与线路时，既受各种交通方式及其路线的服务水平（包括时间、费用、舒适性、安全性、可靠度等）的影响，又受出行者价值基准（最小费用、最大效益等）的影响。3.1乘客出行行为调查分析根据经验和常识，本论文研究和分析的影响乘客路径选择的影响因素有乘车时间、等车时间、换乘次数、换乘后等车时间、换乘步行时间、总的路径长度、所经过的站点个数、拥挤程度、总的出行时间等因素。本论文意在准确确定各个影响因素的权重，所以把总的出行时间分为乘车时间，等车时间，换乘步行时间，换乘后的等车时间分开来进行调查分析，经2012年2月26日问卷调查，得到如下调查结果：1)有80的乘客熟悉北京市轨道交通网络，能够较准确或大概地估计一次出行的旅行时间。如图3-1所示：图3-1轨道交通网络熟悉度的调查有73的乘客熟悉北京市轨道交通网络各换乘站，能够较准确或大概地估计各换乘站的换乘步行时间。有53%的乘客坐一趟地铁时间在10-30分钟之间，37%的乘客乘坐一趟地铁8的时间在30-60分钟之间，乘坐一样地铁在60分钟以上的乘客仅有8%，而乘坐一趟地铁在10分钟以下的乘客则更加的少，仅有6%。如图3-2所示：图3-2乘坐一趟地铁所用时间调查2）影响城市轨道交通乘客路径选择影响因素的调查结果如图3-3所示：图3-3影响乘客路径选择因素调查根据上图，所有涉及到的因素都是乘客在出行中进行路径选择时考虑到的因素。除总的路径长度和所经过的站数分别有18和16的乘客选择外，其他因素的选择率都在50左右，各个因素差别不是很大。因此，有必要以模型的形式研究影响乘客路径选择的因素所占的权重从而决定各因素的重要性。3)换乘次数对乘客路径选择有影响。如图3-4所示，当一次换乘可以节省的时间分别超过10分钟、15分钟和20分钟时，分别会有45、82和90的乘客9选择换乘。图3-4换乘次数对乘客路径选择影响调查3.2路径选择的影响因素3.2.1基本因素(1)乘客的乘车时间乘客的乘车时间是乘客选择路径的重要影响因素之一。乘客的乘车时间包括车辆在各区间的行驶时间和各站点的停车时间。当乘客从出发地到目的地有多条路线可供选择时，乘客通常是要选择在列车上的乘车时间较短的路线。虽然有时存在路线长的线路(站间距大)，反而对乘客来说乘车时间较短，这主要是由于线路的站间距较大，但是车站较少，停车时间较短，最后使乘客的乘车时间较短。但是，通常情况下，乘客的乘车时间与线路的里程是正相关的，而时间相对于线路里程来说更容易直接感受到。客流调查结果也证明了乘车时间对乘客出行路径选择的重要影响。乘车时间的计算公式为：（3.1）iijptT其中，ij，表示车站i与j之间(区段)的乘客乘车时间。表示车站i与j之间(区段)的车辆行驶时间，即列车在站间的走行时间，t可以用站间距离除以车辆的平均速度来表示。（3.2）ijijijVDt表示车站i与j之间的距离。ij10表示车辆在车站i与j之间的运行速度，一般取车辆的平均运行速度。V表示车站i与j之间车辆在车站i的停车时间。一般取车辆在每一个车站的P平均停车时间，其中C为常数。（3.3）cpi(2)等车时间等车时间表示乘客从进站后到上车时在站台上的这段等待时间。乘客在站台上的等车时间是由发车频率所决定的，根据排队论模型，乘客的平均等车时间可以取发车频率的一半，即（3.4）2hwi其中，表示在车站f的平均等车时间。ih表示平均发车间隔。(3)换乘次数换乘次数是指乘客在完成一次出行过程中所换车的数量。由于换乘次数是乘客能直接感知的，而不需要用时间等其他变量来衡量。换乘次数是在一定的距离范围内直接影响乘客路径选择的一个重要因素。本论文在大量问卷调查，大量数据分析的基础上认为，换乘次数相对于换乘的步行时间而言，更容易被乘客感知和把握，所以应该把换乘次数作为乘客路径选择的一个基本影响因素。本文中换乘次数用X来表示。(4)拥挤程度在城市交通网络中，拥挤、舒适等因素也会对乘客的路径选择具有一定的影响。通常，舒适度与拥挤程度直接相关，列车的拥挤程度可以用一个拥挤度系数来刻画，拥挤系数与列车的平均满载率相关，考虑到乘客对拥挤程度的敏感并不十分精确，本文采用平均满载率来定量的表示拥挤系数的值。主要是给乘客的11出行时间增加一个惩罚，也就是反映在拥挤的情况下会产生额外的费用。=ijFCC8.1.5.12.010式中，表示轨道交通网络上车站i与j之间区段上的拥挤系数；FC表示列车的平均满载率。3.2.2换乘因素(1)换乘的步行时间换乘的步行时间指乘客在轨道交通的换乘站从一条线的到达站台步行到达另一条线的候车站台所用的时间。因轨道交通的线路方向各不相同，轨道交通的各换乘站的设计不同，设施设备不同，所以乘客在各换乘站所需要的换乘步行时间也是不同的。时间是由换乘距离和步行速度决定的，所以步行时间的计算公式为：（3.5）VLTijij（3.6）ijijijkh其中，为水平距离，为竖向高程差，为折合后的换乘距离，K为上、ijHijVijL下楼距离增大系数，上楼取4.0，下楼取2.0，如选择自动扶梯可取1.0，为ijT换乘步行时间9。(2)换乘后的等车时间换乘后的等车时间与基本因素中的等车时间的意义和计算方法是相同的，在此不再赘述。3.2.3其他因素(1)总的出行时间总的出行时间是指乘客出行时总共花费在轨道交通上的时间，包括乘车时12间与换乘时间。对于经常乘坐轨道交通的乘客在进行路径选择的时候可能会考虑总的出行时间，但是对于不经常乘坐轨道交通的乘客来说总的出行时间通常没有在他们进行路径选择行为上形成一个概念。所以可以认为，总的出行时间也是影响乘客路径选择的因素之一。(2)总的路径长度总的路径长度是指乘客所选择路径的总的长度。通常情况下，乘客可能对某一条线的长度有一定的了解，但是对经过换乘后选择的路径长度没有太多的感官上的认识，所以这个因素是否需要考虑还需要在下面的研究中进一步验证。(3)所经过的总的站点数总的站点数是指乘客选择的路径所经过的车站的个数。乘客在进行路径选择时，可能对路径的长度和总的出行时间没有一个感官的认识，但是选不选某条路径可能会考虑哪条路径经过的站点数较少，乘客通常会选择站点数较少的路径作为自己的首选。所以，总的站点数也可能是影响乘客路径选择的一个因素。到底影响程度是多大将会在后面的研究中分析。影响乘客路径选择的影响因素分类图如下。基本因素换乘因素其他因素乘车时间总出行时间换乘等待时间等车时间总路径长度换乘次数换乘步行时间拥挤程度总出行站点数图3-4影响乘客路径选择的影响因素分类图134北京市轨道交通客流路径选择因素研究4.1背景概述随着国内经济的持续发展以及城市化和机动化进程的加快,交通问题已经成为各大城市可持续发展的主要“瓶颈”,优先发展公共交通是缓解城市交通问题的重要举措,而发展轨道交通则是优先发展公交的重要方面。目前,各大城市如北京、上海、广州等城市的轨道交通建设尚处于初始阶段,还未形成网络,但随着城市轨道交通建设的不断推进,城市轨道交通网络将逐步形成,其管理必然由目前的单线运营转变为网络运营。另外,城市轨道交通系统的运营将采用各线路间无缝换乘模式,即乘客在不同线路之间换乘时,不需再刷卡付费,在此条件下,乘客的出行路径将无法确定,这将对城市轨道交通的运营管理带来困难。因此,首先需要从理论上深入研究城市轨道交通网络客流的分布规律,才有可能找到适合我国城市轨道交通发展的运营管理方法。4.2客流路径选择因素对路径交通阻抗值函数的影响以北京市轨道交通为例，分析影响城市轨道交通网络客流分配的主要因素对交通阻抗值的影响，阻抗值反映的是乘客对路径选择的影响程度。交通阻抗值的计算，综合考虑时间、费用、广义舒适度三者的联系，并以“费用”表示，形式如下：（4.1）iiiK)60TL1C(R式中：R交通阻抗值/元；出行费用值/(分/km)。指地铁的出行费用值分析采用；i出行距离/km。对任一OD点对，分析地铁线走向，可获取相应的出行距离；出行时间/min，对地铁，包括乘车时间，等车时间，换乘步行时间，换iT乘等待时间；时间价值/(元/h)。取用对应年度的居民人均收入值；i广义舒适度系数。综合反映出行拥挤程度、舒适性、安全性、方便性、K可靠性等特征的指标，只具有相对意义，可根据城市的具体情况而定10。由上述公式得出各个客流路径选择因素对路径交通阻抗值函数的影响，下面具体举两个例子：高峰时刻：起点终点经过站数出行距离（km）等车时间（min）乘车时间（min）上地西直门410915天通苑北立水桥3669天通苑北雍和宫123立水桥西直门9090雍和宫西直门4861214立水桥站换乘步行时间为4分钟，雍和宫站换乘步行时间为2分钟。（1）早高峰的乘客从上地站出发，乘13号线去西直门站。高峰时刻：201.5)602(R平常时刻：6.)18(由于北京地铁采用一票通用制度，所以为固定值，也为固定值，乘车iCiL时间为15分钟，与平常时刻用时相同，等车时间为9分钟平常时间的3倍，因为总是满载，广义舒适度浮动值基本不变，拥挤系数为0.5，高峰时刻阻抗iKijF值更大。并且乘客在高峰时刻的路径选择中，为主要影响因素，尤其又是等iT车时间为最主要影响因素。（2）平常时刻，从天通苑北出发，目的地为西直门。在立水桥站换乘：167.02)649102(R在雍和宫站换乘：4.5)37(有两条路径可供选择，到立水桥换乘13号线与到雍和宫换乘2号线，此两条路径的，基本相同，为固定值，其中13号线的换乘时间为4分钟，而ijFiLiCijT2号线的换乘时间为2分钟，在立水桥站换乘阻抗值较小。并且乘客在高峰时ijT刻的路径选择中，为主要影响因素，其中最为主要影响因素的是乘车时间。轨道交通综合出行阻抗出行阻抗是进行客流分配的重要参数，也是路网属性抽象的重要内容。客流调查显示，60%以上的乘客视“时间最短”为选择轨道交通出行的首要因素，同时由于在当前“一票换乘”条件下，一旦OD确定，通常时刻：起点终点经过站数出行距离（km）等车时间（min）乘车时间（min）上地西直门410315天通苑北立水桥369天通苑北雍和宫123立水桥西直门9030雍和宫西直门471215则在该OD间所有路径上出行的票价是相同的，因此采用广义旅行时间作为出行阻抗。出行阻抗包括路段（即区间）阻抗和节点（即车站）阻抗。路段阻抗用列车在该区间的运行时间表示。节点阻抗则是乘客在车站所花费的时间。乘客通过车站的节点阻抗为列车的停站时间；而对于换乘，所花费的时间包括换乘走行时间和换乘候车时间。对于同样的时间，换乘走行及候车过程与乘车过程比较，乘客感觉前者的时间要长。因此，换乘站的节点阻抗用换乘时间乘以一个换乘放大系数（1）来表示，即通过一个换乘放大系数将换乘时间转换为同等意义上的乘车时间。所以，通过阻抗值与交通调查问卷得出时间因素为选择轨道交通出行的首要因素。4.3小结随着城市轨道交通的不断发展，轨道交通系统将由目前单线运营转变为网络运营，而网络运营中出现的客流非线性增长以及所引起的乘客出行选择行为的变化，将对城市轨道交通的运营管理提出更高的要求。因此，从理论上研究城市轨道交通的客流分布规律，分析出行时间、距离、舒适度、换乘方式、运营时间等因素对乘客路径选择的影响程度，充分考虑影响城市轨道交通网络客流分配的主要因素对交通阻抗值的影响，而交通阻抗值直接反映了乘客路径的选择，从而对轨道交通客流分配影响因素进行了深入的计算与分析。人们的主观意愿，使人们的出行时间短，费用最省，但是在实际交通状况下有可能产生交通拥挤现象的发生；容量限制分配方法考虑了路线选择与交通拥挤的关系，使地铁乘客对一些费用很低但异常拥挤的线路进行选择，选择一些阻抗值相对偏高但不拥挤的线路，疏散了乘客量，符合大多数居民的出行习惯。5课题结论与展望5.1研究结论在我国城市轨道交通大力发展以及网络化运营的时期，而对轨道交通客流方面的研究相对不足的背景下，本文进行了城市轨道交通客流OD推算和乘客路径选择方面的研究。从理论上研究城市轨道交通的客流分布规律，对于满足网络化、大客流、小间隔运营组织下精确化管理的需要，指导新线路规划，换乘站改扩建，增加设施设备从而更好地服务乘客具有重要的意义。本论文的主要研究结果如16下：(1)本文根据调查数据全面地分析了轨道交通乘客路径选择的影响因素，并且把多个影响因素分为三类，分别为基本因素、换乘因素和其他因素。基本因素中包括了乘车时间、起初等车时间、换乘次数、拥挤程度四个因素；换乘因素中包括了换乘步行时间、换乘后等车时间两个因素；其他因素中包括了总的路径长度、总的经过站数等因素。同时在调查中也得到，除总的路径长度和所经过的站数分别有18和16的乘客选择外，其他因素的选择率都在50左右，各个影响因素被乘客选择的概率相差不是很大，这一点也说明了在建立轨道交通乘客路径选择模型时要合理地考虑各个影响因素。(2)本文研究和分析了轨道交通乘客路径选择阻抗值模型建立的过程，以及建立模型的思维方法，从而建立了符合实际的轨道交通乘客路