馬彩雯,李欣陽

(大連交通大學(xué) 交通運(yùn)輸學(xué)院，遼寧 大連 116028)*

0 引言

合理的綜合交通樞紐設(shè)施及設(shè)備配置是改善和提高綜合交通樞紐運(yùn)營效率的重要因素之一.確定樞紐設(shè)施配置規(guī)模的前提是要準(zhǔn)確的預(yù)測樞紐內(nèi)各種交通方式的客流量.對于客流量預(yù)測，許多學(xué)者提出了多種預(yù)測模型.如王浩提出了時間序列數(shù)據(jù)對彈性系數(shù)法等預(yù)測模型的重要性，相關(guān)性越高的數(shù)據(jù)使得計算更加精準(zhǔn)[1].鐘紹林等介紹了客運(yùn)專線車站高峰小時客流量計算方法并對相關(guān)參數(shù)的選取提出了參考意見[2].在客流預(yù)測的基礎(chǔ)上，對樞紐設(shè)施配置的規(guī)模進(jìn)行了研究.如聶廣淵分別從宏觀、中觀、微觀的角度，針對鐵路綜合客運(yùn)樞紐內(nèi)場站類換乘設(shè)施的布局位置、規(guī)模大小、數(shù)量多少三方面進(jìn)行研究[3].馬超分析了綜合樞紐客流的來源與構(gòu)成，在換乘客流量研究的基礎(chǔ)上，分別對交通場站類設(shè)施與交通銜接類設(shè)施進(jìn)行規(guī)模分析[4].本文在上述研究的基礎(chǔ)上，對大連北站綜合交通樞紐場站類設(shè)施的規(guī)模進(jìn)行研究，為大連北站綜合交通樞紐的規(guī)劃與建設(shè)提供參考建議.

1 大連北站綜合交通樞紐客流分析與預(yù)測

大連北站各種交通方式的客流預(yù)測是確定場站類設(shè)施合理規(guī)模的重要依據(jù).大連北站綜合交通樞紐的客流主要分為城市對外客流和城市內(nèi)部客流兩種.其中，城市對外客流包括高速鐵路和長途客運(yùn)，城市內(nèi)部客流包括地鐵、公交、出租車及社會車輛，如圖1所示.預(yù)測大連北站綜合交通樞紐的客流量是根據(jù)有關(guān)歷史資料和客流調(diào)查.為了確保樞紐的規(guī)劃可以適用于未來的客運(yùn)量，將綜合樞紐的交通需求預(yù)測年限設(shè)為2030年.

1.1 大連北高鐵站高峰小時客流量

由大連北高鐵站2013～2016年票務(wù)系統(tǒng)和閘機(jī)的客流數(shù)據(jù)可以得到近4年的日均客流量，具體數(shù)據(jù)見表1.

表1 大連北高鐵站2013～2016年日均客運(yùn)量

指數(shù)平滑法適合于客流預(yù)測，因此本文采用指數(shù)平滑法預(yù)測高鐵客運(yùn)量.由圖2可知，大連北高鐵站客運(yùn)量隨時間呈非線性遞增，故采用三次指數(shù)平滑法預(yù)測未來2030年日均客運(yùn)量.

圖2 大連北站2013～2016年日均客運(yùn)量

三次指數(shù)平滑法的模型具體如下:

Yn+T=an+bnT+cnT2

St(1)=αyt+(1-α)St-1(1)

St(2)=αSt(1)+(1-α)St-1(2)

St(3)=αSt(2)+(1-α)St-1(3)

an=3St(1)-3St(2)+St(3)

2(5-4α)St(2)+(4-3α)St(3)]

式中,Yn+T為預(yù)測目標(biāo)；T為未來的單位時間段；an為一次平滑系數(shù)；bn為二次平滑系數(shù)；cn為三次平滑系數(shù)；St(1)為一次平滑值；St(2)為二次平滑值；St(3)為三次平滑值.

在確定an，bn，cn及yt的各次平滑值St(1)，St(2)和St(3)時，加權(quán)系數(shù)α是新舊數(shù)據(jù)在預(yù)測中的比例因子.在客運(yùn)量預(yù)測中α取值一般為0.1～0.6.當(dāng)需求比較穩(wěn)定時，α可取一個較小的數(shù)；如果需求量變化很快，α就取較大的值.故本文在預(yù)測中對α取0.1,0.2,0.25，0.3,0.6分別預(yù)測.然后用過去幾年的預(yù)測值與實(shí)際值的誤差分析，選用誤差較小的α進(jìn)行未來年的預(yù)測.利用上述模型預(yù)測得到2013～2016年高鐵客運(yùn)量與實(shí)際客運(yùn)量進(jìn)行分析比較，α=0.3時預(yù)測值更接近實(shí)際值.則模型為Y2016+T=16 053.54+1 741.854T+100.899 38T2.得到2030年高鐵日均客運(yùn)量Y2030=60 216人.

在日均客運(yùn)量的基礎(chǔ)上，采用高峰小時系數(shù)法得到高鐵的高峰小時客流量.計算模型如下：

N高=κ發(fā)·c

式中,N高為高峰小時客流量；κ發(fā)為高鐵日均客運(yùn)量；c為高峰小時系數(shù).

日均客運(yùn)量達(dá)到6萬人及其以上的車站高峰小時系數(shù)可在0.085～0.11之間選取[6].選取最大高峰小時系數(shù)為0.11，則根據(jù)模型得到大連北高鐵站高峰小時客流量為N高=60 216×0.11=6 624(人/h).

1.2 長途客運(yùn)站客流分析

大連北站綜合交通樞紐建成后，北崗橋、建設(shè)街等汽車客運(yùn)站將移設(shè)在大連北樞紐，因此客流預(yù)測考慮了上述客流.本文采用彈性系數(shù)法進(jìn)行客流預(yù)測，與彈性系數(shù)法相關(guān)的時間序列數(shù)據(jù)見表2.

表2 相關(guān)的時間序列數(shù)據(jù)

彈性系數(shù)法模型具體如下：

Yt+T=y0(1+i)T

式中,Yt+T為預(yù)測目標(biāo)；y0為基年客運(yùn)量；i為客運(yùn)量在未來年的平均增長率；i′為近幾年客運(yùn)量的平均增長率；ES為彈性系數(shù)；q′為近幾年GDP的平均增長率；q為GDP在未來年的平均增長率，取值6%.

通過計算，得到長途客運(yùn)站在2030年的日均客運(yùn)量為

Y2030=4 295 415×(1-0)16/365=11 768人

根據(jù)1.1節(jié)高峰小時系數(shù)法N高=κ發(fā)·c(c按照經(jīng)驗(yàn)取值為12%～15%)，求得高峰小時客流量N高=11 768×15%=1 765(取值1 800人/h).則長途客運(yùn)站在2030年的高峰小時客流量為1 800人/h.

1.3 公交客流分析

通過調(diào)查了解到大連北站北廣場現(xiàn)共有14條公交線路，其中有5條是始發(fā)線路，9條是途徑線路.鐵路和長途客運(yùn)換乘公交的換乘比分別采用11.2%和17.91%[7]，可得換乘公交的高峰小時客流量為CB=6 624×11.2%+1 800×17.91%=1 065(人/h).

1.4 出租車客流分析

在大連北站選擇出租車方式的客流分別來自高鐵站和長途客運(yùn)車站，它們占離站客流的比例分別為27.60%和22.56%[7]，因考慮到高鐵的客運(yùn)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于長途客運(yùn)量及旅客的支付能力，故以高鐵客流為主.計算可以得到選擇出租車的高峰小時客流量為6 624×27.60%=1 829(人/h).

根據(jù)以上的分析計算可以得到2030年大連北站綜合交通樞紐各種交通方式(高鐵、長途客運(yùn)、公交、出租車)高峰小時客流量的預(yù)測值，具體數(shù)據(jù)分別為：6 624、1 800、1 065、1 829人/h.

2 場站類設(shè)施配置基本規(guī)模的確定

在交通需求預(yù)測的基礎(chǔ)上，采用“以需定供”的方法,結(jié)合大連北站綜合交通樞紐建設(shè)的具體要求，對大連北站綜合交通樞紐內(nèi)場站類設(shè)施的規(guī)模進(jìn)行計算分析.按照不同交通方式的場地用地需求，建立了不同交通方式的場地用地需求模型.

2.1 長途客運(yùn)站設(shè)施配置基本規(guī)模的確定

(1)發(fā)車場面積

按照《汽車客運(yùn)站級別劃分和建設(shè)要求》，發(fā)車位數(shù)可按以下公式可得：

式中,M為發(fā)車位數(shù)；?為過站車載乘率，取5.435%；k為增設(shè)系數(shù)，一般取1.2；p為客車平均定員，取40人；μ為始發(fā)車合理乘載率，取1；n為平均每小時發(fā)車次數(shù)，取1.215.得M=26.852.

取發(fā)車位為30個，則發(fā)車場的面積根據(jù)以下公式可得：

SCA=4×M×S陰=7 200 m2

式中,S陰為客車投影面積，取60 m2.

(2)停車場面積

按照《車站主要設(shè)施規(guī)模量化方法》要求，停車場的最大容量按同期發(fā)車量的8倍計算，單車占用面積按客車投影面積的3.5倍計算，本樞紐欲設(shè)30個發(fā)車位，SCP=30×8×3.5×60=50 400 m2，長途客運(yùn)站停車場的面積為50 400 m2.

2.2 公交車站設(shè)施配置基本規(guī)模的確定

根據(jù)本文2.3章，公交車站的規(guī)模主要包括發(fā)車場面積和停車場面積兩個部分，可以根據(jù)客流量和車輛的需求確定公交車場站的規(guī)模.

(1)發(fā)車場面積

按照高峰小時平均每5 min發(fā)一趟車計算，每條線路每小時發(fā)出12輛公交車.若發(fā)車位的利用率為50%，?？繒r間為1 min，車輛?？空嫉?25 m2，根據(jù)以下公式可得到發(fā)車場的面積：

(2)公交車停車場面積

公交車停車場僅提供給始發(fā)線路的車輛在非運(yùn)營時間停車、檢修使用，大連北站現(xiàn)有始發(fā)線路為5條，并規(guī)劃在營運(yùn)初期會開設(shè)直達(dá)機(jī)場和港口的運(yùn)營線路，則始發(fā)線路按7條計算.根據(jù)公交調(diào)查，平均每條線路需要30輛車完成周轉(zhuǎn)，以每輛車占地100 m2計算，則常規(guī)公交停車場所需規(guī)模根據(jù)以下公式可得：

式中,SBP為停車場的規(guī)模；fi為線路i的公交車輛數(shù)，取配備的公交車輛數(shù)的60%；S標(biāo)為每輛車占地面積.

2.3 出租車場站基本規(guī)模的確定

出租車場站分為落客區(qū)、停車場和上客區(qū).本文出租車場站基本規(guī)模的確定主要是對出租車停車場的面積進(jìn)行計算.大連北站出租車落客后50%進(jìn)入停車場候客，出租車平均載客人數(shù)為1.3人/車[7].當(dāng)客流高峰期時，出租車停車場車位周轉(zhuǎn)率較高，平均停車時間為3 min，周轉(zhuǎn)率20次/h，停車場的利用率按70%進(jìn)行計算，根據(jù)以下公式可得到出租車停車場的規(guī)模：

取值為4 040 m2

2.4 P+R停車場基本規(guī)模的確定

P+R停車場是指“停車+換乘”，所以P+R停車場的規(guī)模，應(yīng)滿足高鐵站和長途客運(yùn)站的接送，P+R換乘以及樞紐內(nèi)工作人員的需求.與高峰小時社會車輛停車換乘的客流量、私家車平均載客數(shù)、每輛車停車面積及停車場周轉(zhuǎn)率等因素相關(guān).大連北綜合樞紐私家車分別占鐵路和長途客運(yùn)客運(yùn)量的35.2%和29.5%[7]，停車時間集中在0.5～1 h，車位周轉(zhuǎn)率按1.5輛計算，平均載客1.3人，且P+R停車場換乘的車位數(shù)為500個，預(yù)留給工作人員的車位數(shù)為200個，則根據(jù)以下公式可得P+R停車場的規(guī)模：

經(jīng)過以上的分析計算基本確定了大連北站綜合交通樞紐各場站類設(shè)施的配置規(guī)模，具體數(shù)據(jù)見表3.

表3 大連北站綜合交通樞紐各場站類設(shè)施規(guī)模測算結(jié)果

3 場站類設(shè)施布局方案

大連北站綜合交通樞紐項(xiàng)目選址于大連北站北廣場，規(guī)劃用地面積為90 400 m2，因各場站類設(shè)施需求規(guī)模過大，不足以平鋪式布置場站類設(shè)施，所以利用地勢差，發(fā)展地下空間，建造立體式綜合交通樞紐站.

st:

式中,Nj為交通方式之間的換乘量；Ci為單位換乘成本；f(Nj)為各交通方式的客流量與場站類設(shè)施規(guī)模之間的函數(shù)關(guān)系；Si為樞紐內(nèi)各場站區(qū)域可利用的面積；Xij為各場站區(qū)域與各交通方式功能區(qū)之間的選擇關(guān)系.

綜合考慮換乘成本及其他因素，樞紐地上一層功能區(qū)的布局設(shè)計如圖3所示.因長途客運(yùn)總站和公交始發(fā)線路的車輛需要車輛例檢等站務(wù)用房，為方便規(guī)劃及管理將公交車停車場和長途客運(yùn)總站的停車場設(shè)置在地下一層.而P+R停車場的需求面積過大，所以將地下二層設(shè)置為P+R停車場的同時也將現(xiàn)有廣場規(guī)劃為P+R停車場.

圖3 大連北站綜合交通樞紐地上1層平面布局圖

4 結(jié)論

近年我國高鐵的迅猛發(fā)展，為滿足高鐵與城市公交的換乘需求，以高鐵站為核心的綜合交通樞紐建設(shè)也隨之興起.由于我國在這方面缺乏完整的規(guī)劃設(shè)計規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，因此本文根據(jù)大連北站綜合交通樞紐項(xiàng)目實(shí)際的需要做了課題研究.通

過預(yù)測綜合交通樞紐高峰期換乘客流量，依據(jù)“以需定供”的原則，計算出各類場站類設(shè)施的規(guī)模.并以總換乘成本最小為布局設(shè)計原則之一，提出了大連北站綜合交通樞紐布局方案.

參考文獻(xiàn):

[1]王浩.基于相關(guān)性度量的客流預(yù)測模型適用性及改進(jìn)研究[D].北京：北京交通大學(xué)，2015.

[2]黃召杰，陳偉.組合預(yù)測方法在我國鐵路客流預(yù)測中的應(yīng)用[J].交通科技與經(jīng)濟(jì)，2011，13(4)：96- 98.

[3]鐘紹林，錢丙益，鄔金輝.客運(yùn)專線車站高峰小時客流量概率統(tǒng)計計算方法研究[J].鐵道運(yùn)輸與經(jīng)濟(jì)，2011，33(12)：26- 29.

[4]聶廣淵.鐵路綜合客運(yùn)樞紐交通設(shè)施布局及配置方法研究[D].北京：北京交通大學(xué)，2015.

[5]馬超.高鐵鐵路綜合客運(yùn)樞紐交通設(shè)施配置方法研究[D].南京：東南大學(xué)，2011.

[6]顏湘禮.城際鐵路車站高峰小時客流量計算方法探討[J].鐵道勘測與設(shè)計，2008(1)：1- 3.

[7]大連建發(fā)建筑設(shè)計院，大連理工大學(xué)土木建筑設(shè)計研究院有限公司.大連北站綜合交通樞紐項(xiàng)目建議書[R].2016.