馬超群，王玉萍

（1. 長安大學(xué) 公路學(xué)院，陜西 西安 710064；2. 西安建筑科技大學(xué) 土木工程學(xué)院，陜西 西安 710055）

城市軌道交通客流特征與規(guī)律分析

馬超群1，王玉萍2

（1. 長安大學(xué) 公路學(xué)院，陜西 西安 710064；2. 西安建筑科技大學(xué) 土木工程學(xué)院，陜西 西安 710055）

通過對國內(nèi)外既有線路的客流統(tǒng)計(jì)，闡述軌道交通客流的特征，為我國大城市軌道交通客流預(yù)測結(jié)果的合理性判斷提供依據(jù)。從全網(wǎng)客流、客流時(shí)空分布、平均運(yùn)距、換乘客流等方面，分析軌道交通的客流特征。結(jié)果表明，由于沿線土地利用的差異性，線路各個(gè)斷面的客流存在不均衡現(xiàn)象；軌道交通運(yùn)量高峰小時(shí)系數(shù)基本呈下降趨勢，斷面客流高峰小時(shí)系數(shù)值明顯大于運(yùn)量高峰小時(shí)系數(shù)值；通常軌道交通市區(qū)線的平均運(yùn)距為線路全長的1/4～1/3，郊區(qū)線的平均運(yùn)距為線路全長的1/2～1/1.5；隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的擴(kuò)大，換乘客流大幅增加，基本占全網(wǎng)客運(yùn)量的30%～40%甚至更高，其中郊區(qū)線的換乘比例大于市區(qū)線，環(huán)線的換乘比例明顯較高。

軌道交通；客流特征；時(shí)空分布；平均運(yùn)距；換乘客流

1 概述

在城市軌道交通項(xiàng)目的規(guī)劃與設(shè)計(jì)中，有很多重要問題的判斷和決策都需要通過客流預(yù)測提供數(shù)據(jù)支持。隨著我國城市軌道交通的快速發(fā)展，客流預(yù)測工作也越來越受到重視，在城市軌道交通工程前期工作中，客流預(yù)測已經(jīng)單列為一項(xiàng)專題研究。多年來，經(jīng)過我國交通界專家學(xué)者的研究，已經(jīng)逐步建立起一套完整的軌道交通客流預(yù)測模型和方法體系，但還需要不斷積累和完善[1]。但是，由于軌道交通客流受很多因素影響，在客流預(yù)測中存在很多不確定性因素，客流預(yù)測準(zhǔn)確性仍然需要進(jìn)一步提高[2-3]。因此，通過國內(nèi)外城市軌道交通相關(guān)客流指標(biāo)，分析軌道交通客流成長規(guī)律與特征，為宏觀判斷我國大城市軌道交通客流預(yù)測的合理性提供依據(jù)[4-5]。

國外一些軌道交通發(fā)展比較成熟的城市，軌道交通客流基本處于一種穩(wěn)定的狀態(tài)，其客流特征可以為我國城市軌道交通的發(fā)展?fàn)顟B(tài)和遠(yuǎn)期客流預(yù)測提供借鑒。國外軌道交通客流情況如表1[6-7]所示。

從表1 中可以看出，城市軌道交通的人均線路長度指標(biāo)在 20～40 km/百萬人的線網(wǎng)，其客運(yùn)強(qiáng)度基本在 1.5 萬人次 /(km · d)以上；人均線路長度指標(biāo)在 40 km / 百萬人 以上的線網(wǎng)，其客運(yùn)強(qiáng)度基本低于 1.0 萬人次 /(km · d)。

2 客流時(shí)空分布特征分析

2.1 斷面客流特征分布

城市軌道交通是典型的點(diǎn)線型交通方式，客流的集散來自于沿線各車站，由于沿線各車站周邊區(qū)域用地性質(zhì)、開發(fā)強(qiáng)度的異質(zhì)性，導(dǎo)致各車站乘降客流在時(shí)空分布上的差異性，從而決定了線路在各區(qū)間的客流斷面存在不均衡現(xiàn)象[8]。以北京城市軌道交通線網(wǎng)為例分析不同位置線路的斷面客流分布特征。

2.1.1 穿越城市中心區(qū)的直徑線

城市軌道交通直徑線重點(diǎn)滿足城市中心區(qū)交通、支持城市外圍區(qū)域的發(fā)展。對于“攤大餅式”的大城市，客流的向心性特征十分明顯，具體表現(xiàn)為城市中心區(qū)與外圍區(qū)域之間的出行交換量很大，通常以通勤出行為典型代表。穿越城市中心區(qū)的軌道交通直徑線全日站間 OD 與客流斷面如圖1 所示，向心客流與離心客流呈現(xiàn)均衡，在列車運(yùn)行的起始段(多處于城市外圍區(qū)域)，在向心客流的推動(dòng)下，各區(qū)間的客流得到逐漸的堆積累加，在中心區(qū)達(dá)到最大；在列車運(yùn)行方向的末尾段，離心客流起主導(dǎo)作用，各區(qū)間的客流得到逐漸的削減疏散。因此，直徑線的全日斷面客流量呈中間大、兩端小的“紡錘形”分布[9]。直徑線早高峰站間 OD 與客流斷面如圖2 所示，全線客流均以向心客流為主，沿列車運(yùn)行方向一般在城市中心區(qū)邊緣地帶形成客流高斷面，如果線路存在換乘站，則容易在進(jìn)城方向的第 1 或第 2 個(gè)換乘站處形成客流高斷面，穿過中心市區(qū)后客流斷面下降很快。

北京地鐵 5 號線是貫穿舊城區(qū)的南北直徑線，為一類骨架線路，線路位于城市中軸線東側(cè)，南北向連接主城的中心與北部的北苑邊緣集團(tuán)，中間服務(wù)于亞運(yùn)村等高密度居住區(qū)、老城中心王府井商業(yè)圈的“商業(yè)銀街”東單大街，南部服務(wù)于方莊大型居住區(qū)，是一條典型的穿越城市中心區(qū)的直徑線路。北京地鐵 5 號線的全日客流斷面呈典型的“紡錘形”，如圖3 所示；早高峰的客流斷面呈偏峰形態(tài)的向心客流，如圖4 所示；晚高峰的客流斷面分布基本與早高峰呈逆向形態(tài)。

表1 國外城市軌道交通客流情況

圖1 直徑線全日站間 OD 與客流斷面示意圖

圖2 直徑線早高峰站間 OD 與客流斷面示意圖

圖3 北京地鐵 5 號線全日客流斷面

圖4 北京地鐵 5 號線早高峰客流斷面

2.1.2 呈現(xiàn)放射線形式的郊區(qū)線路

郊區(qū)線路多為放射線形式，線路一端位于大型對外交通樞紐附近或城市中心地區(qū)，另一端多位于城市外圍郊區(qū)新城。這類線路主要解決郊區(qū)與主城區(qū)之間的通勤交通，線路的一個(gè)運(yùn)行方向承擔(dān)向心客流，另一個(gè)方向則承擔(dān)離心客流，郊區(qū)線全日站間 OD 與客流斷面如圖5 所示，向心客流與離心客流呈現(xiàn)均衡，全日客流斷面呈典型的漸變型，在市區(qū)端形成客流高斷面，客流朝郊區(qū)方向逐漸縮小。郊區(qū)線早高峰站間 OD 與客流斷面如圖6 所示，向心客流與離心客流極不平衡，導(dǎo)致 2 個(gè)方向客流量差異很大，如北京八通線早高峰時(shí)段進(jìn)城方向客流斷面是出城方向客流斷面的10 倍之多，但 2 個(gè)方向的客流仍然都在市區(qū)端形成高斷面，逐漸向外遞減。

圖5 郊區(qū)線全日站間 OD 與客流斷面示意圖

圖6 郊區(qū)線早高峰站間 OD 與客流斷面示意圖

北京八通線是一條典型的郊區(qū)線路，主要承擔(dān)通州區(qū)與主城區(qū)之間的通勤客流。由于八通線與1 號線在四惠東站和四惠站形成 2 處換乘。因此，線路的客流高斷面沒有出現(xiàn)在市區(qū)末稍端，而是在第 1 個(gè)換乘站四惠東站前形成了客流高斷面，如圖7 所示。八通線雙橋站以東沿線區(qū)域用地性質(zhì)以居住為主，雙橋站以西和市中心則是該線乘客的主要就業(yè)地區(qū)，因而該線路潮汐現(xiàn)象明顯，早高峰是明顯的向心客流，而晚高峰是明顯的離心客流，這是由于沿線地區(qū)就業(yè)與居住比例極不平衡所致[10]，北京地鐵八通線早高峰客流斷面如圖8 所示。

圖7 北京地鐵八通線全日客流斷面

圖8 北京地鐵八通線早高峰客流斷面

2.1.3 滿足集散和換乘功能的中心區(qū)環(huán)線

城市軌道交通環(huán)線為城市提供沿環(huán)周切向客流快速通道的同時(shí)，也滿足各條徑向線路之間的換乘需求，因而環(huán)線兼具客流集散和換乘功能[10]。城市軌道交通環(huán)線一般多見于城市中心區(qū)或鄰近城市中心區(qū)的邊緣地區(qū)，該區(qū)域的城市用地開發(fā)比較成熟，而且具有較強(qiáng)的同質(zhì)性，環(huán)線上各車站的乘降量基本處于同一量級水平，而且復(fù)雜的換乘關(guān)系對環(huán)線客流斷面也有一定的勻化作用。因此，城市軌道交通環(huán)線各區(qū)間的斷面客流相對均衡，不存在特別明顯的客流突變路段。

北京地鐵 2 號線是典型的城市中心區(qū)環(huán)線，該線路經(jīng)過市中心最繁華的地段，其沿線用地發(fā)展處于非常成熟的混合開發(fā)狀態(tài)，線路全日客流斷面和高峰客流斷面都相對比較均衡，并且內(nèi)外環(huán)線上的客流并無太大差異，如圖9 和圖10 所示。

2.2 高峰小時(shí)系數(shù)

圖9 北京地鐵 2 號線全日客流斷面

圖10 北京地鐵 2 號線早高峰客流斷面

軌道交通客流在全天各時(shí)段的分布不均衡[11]，而高峰小時(shí)系數(shù)反映了客流的集中程度，一般將高峰小時(shí)系數(shù)定義為高峰時(shí)段客流量與全天客流量的比值。根據(jù)選取不同的客流指標(biāo)，如全線客運(yùn)量、各斷面客流量、各車站乘降客流量等，高峰小時(shí)系數(shù)含義也各有不同。運(yùn)量高峰小時(shí)系數(shù)為高峰時(shí)段全線客運(yùn)量與全天全線客運(yùn)量的比值；斷面高峰小時(shí)系數(shù)為某一區(qū)間高峰小時(shí)斷面客流量與該區(qū)間全日斷面客流量的比值，一般研究高峰小時(shí)單向最大客流斷面，即在高峰小時(shí)期間線路某一個(gè)方向(上行或下行)的斷面客流量最大的區(qū)間。

從目前的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來看[12-13]，北京城市軌道交通工作日全網(wǎng)客運(yùn)量早高峰小時(shí)系數(shù)為 13.7%，晚高峰小時(shí)系數(shù)為 11.7%，各線早高峰小時(shí)系數(shù)有所不同，但基本在 12.8%以上，相比較而言，通勤客流特征越明顯的線路高峰小時(shí)系數(shù)越高，而環(huán)線的高峰小時(shí)系數(shù)一般都比較低。一般而言，高峰小時(shí)單向最大客流斷面的高峰小時(shí)系數(shù)值明顯大于運(yùn)量高峰小時(shí)系數(shù)值，并且分布較為集中，如上海城市軌道交通除 2 號線和 7 號線，其余各線路的高峰小時(shí)單向最大客流斷面的高峰小時(shí)系數(shù)值多在 20%～24%之間[14]。

2.3 平均運(yùn)距優(yōu)化

線路的平均運(yùn)距即為該線路乘客的平均乘行距離，是衡量城市軌道交通線路運(yùn)營的一個(gè)重要指標(biāo)，既可以反映軌道交通線路乘客空間分布情況，也在一定程度上反映客流在各斷面上的聚集程度。對于一條城市軌道交通線路而言，平均運(yùn)距不能太長，也不能太短。平均運(yùn)距太長表明該線路在規(guī)劃時(shí)線路長度可能過短，而平均運(yùn)距過短則表明該線路走向不夠理想或長度過長，兩者均需要對線路進(jìn)行優(yōu)化[15]。北京城市軌道交通線路的平均運(yùn)距如表2 所示，通常市區(qū)線路的平均運(yùn)距為線路全長的1/4～1/3(平均值為 1/3.2)。其中，市區(qū)半徑線路(或放射線)的平均運(yùn)距與線路長度之比大于直徑線和環(huán)線(包括 U 型線)與線路長度之比，換乘站較多環(huán)線(包括 U 型線)受換乘客流的影響，平均運(yùn)距相對偏?。唤紖^(qū)線平均運(yùn)距普遍比市區(qū)線路大得多，通常郊區(qū)線路的平均運(yùn)距為線路全長的1/2～1/1.5(平均值為 1/1.7)，平均運(yùn)距與線路長度之比大約是市區(qū)線的2 倍左右。

3 換乘客流特征分析

3.1 網(wǎng)絡(luò)換乘客流

隨著城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的擴(kuò)大，覆蓋面增加，換乘客流也大幅增加[16]，2013年國內(nèi) 3 大城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)換乘客流情況如表3 所示，從表3 中可以看出，線路條數(shù)越多換乘系數(shù)越高，換乘客流比例在 40%左右。

表3 國內(nèi) 3 大城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)換乘客流情況[12-13]

表2 北京城市軌道交通線路的平均運(yùn)距

3.2 單線換乘客流

郊區(qū)線的換乘比例大于市區(qū)線，郊區(qū)線多以放射線的形式存在，在市區(qū)端與其他線路銜接換乘，郊區(qū)向心客流大部分在這些換乘站換乘其他線路到達(dá)城市各區(qū)域，對于離心客流則在市區(qū)端通過換乘集結(jié)，因而郊區(qū)線的換乘率一般比較高，如北京八通線的換乘比例為 43.8%、上海7號線的換乘比例為 80.3%、上海 9 號線的換乘比例為 87.7%。環(huán)線換乘比例明顯較高，城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)中大多數(shù)線路都有換乘站，換乘關(guān)系復(fù)雜，如北京 2 號線的換乘比例為 41.5%、上海 4 號線的換乘比例為 73%，比同市其他線路相比其換乘比例相對較高[12-13]。

4 結(jié)論

根據(jù)城市軌道交通客流歷史數(shù)據(jù)，分析城市軌道交通的全網(wǎng)客流、客流時(shí)空分布、高峰小時(shí)系數(shù)、平均運(yùn)距、換乘客流等指標(biāo)，為城市軌道交通客流預(yù)測參數(shù)選取及預(yù)測結(jié)果的評估提供依據(jù)。

（1）軌道交通的人均線路長度指標(biāo)在 20～40 km / 百萬人的線網(wǎng)，其客運(yùn)強(qiáng)度基本在 1.5萬人次 /(km · d)以上；人均線路長度指標(biāo)在 40 km / 百萬人以上的線網(wǎng)，其客運(yùn)強(qiáng)度基本低于 1.0萬人次 /(km · d)。

（2）穿越城市中心區(qū)的直徑線全日客流斷面呈典型的“紡錘形”，早高峰的客流斷面呈偏峰形態(tài)的向心客流；郊區(qū)線路全日客流斷面呈典型的漸變型，線路潮汐現(xiàn)象明顯，早高峰是明顯的向心客流，晚高峰是明顯的離心客流；中心區(qū)環(huán)線的客流斷面相對比較均勻，并且內(nèi)外環(huán)線上的客流沒有太大的差異。

（3）通常市區(qū)線路的平均運(yùn)距為線路全長的1/4～1/3，郊區(qū)線路的平均運(yùn)距為線路全長的1/2～1/1.5。

（4）隨著城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的擴(kuò)大，換乘客流大幅增加；郊區(qū)線的換乘比例大于市區(qū)線，環(huán)線的換乘比例明顯較高。

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Analysis on Characteristics and Principle of Passenger Flow of Urban Rail Transit

MA Chao-qun1,WANG Yu-ping2

(1. School of Highway,Chang’an University,Xi’an 710064,Shaanxi,China; 2. School of Civil Engineering,Xi’an University of Architecture and Technology,Xi’an 710055,Shaanxi,China)

Through the passenger flow statistics of existing railway lines in China and foreign countries,this paper expounds the characteristics of passenger flow of rail transit,which provides references for reasonably judging the result of passenger flow forecast for rail transit in large cities of China. From aspects of passenger flow of whole railway network,space distribution of passenger flow,average transport distance and transfer passenger flow,the paper analyzes the characteristics of passenger flow of rail transit. The result shows: because of the difference in land use along the line,the passenger flow appears unbalance status on each section of the line; the peak hour factor(PHF)of traffic volume of rail transit basically present decrease trend,and the PHF value of passenger flow on the section was obviously larger than that of traffic volume; generally,the average transport distance of urban lines for rail transit occupies 1/4~1/3 of total line length,while the distance of suburb lines occupies 1/1.5~1/2 of the total line length; following with expansion of railway network scale,transfer passenger flow was greatly increased,which basically occupied 30%~40%or even more of passenger transport volume of whole railway network,in which,the transfer proportion of suburb line are larger than that of urban line,and the proportion of loop line is obviously higher.

Rail Transit; Characteristics of Passenger Flow; Space Distribution; Average Transport Distance;Transfer Passenger Flow

1003-1421(2015)06-0085-07

U121；U231.+92

A

2015-01-12

2015-05-05

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(51408624)；中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)資助項(xiàng)目(2013G1211008)

何 瑩