苗 沁，劉慧婷

（中鐵二院工程集團有限責(zé)任公司，四川成都 630031）

1 引言

城市軌道交通客流預(yù)測是城市軌道交通工程設(shè)計與運營的重要依據(jù)與基礎(chǔ)，科學(xué)、準(zhǔn)確的客流預(yù)測結(jié)果有利于保證城市軌道交通系統(tǒng)建設(shè)規(guī)模、運營組織方案的合理性。目前，我國城市軌道交通客流預(yù)測中，多以“四階段法”為主要預(yù)測方法，其預(yù)測結(jié)果大多未使用其他研究方法進行檢驗和校核，無法在更高程度上保證客流預(yù)測結(jié)果的科學(xué)性、準(zhǔn)確性。根據(jù)資料，上海、北京等最早進行城市軌道交通建設(shè)的城市所做的客流預(yù)測與實際運營結(jié)果存在較大差距。預(yù)測精度的缺失將會造成系統(tǒng)超規(guī)?；蜻\營能力的緊張。

我國對城市軌道交通客流的研究主要分為客流預(yù)測方法研究與客流分布特征研究兩大類。主要研究內(nèi)容有：結(jié)合城市軌道交通路網(wǎng)與相鄰城際軌道交通網(wǎng)絡(luò)，建立面向“區(qū)域+市區(qū)”的多層次客流預(yù)測方法；基于土地利用性質(zhì)，建立精細化劃分的城市軌道交通客流直接估計模型；通過路面使用性能衰變理論，建立城市軌道交通客流與車站距市中心距離的客流空間分布模型；通過對國內(nèi)外既有城市軌道交通線路的客流統(tǒng)計分析，提出土地利用性質(zhì)對客流分布特征影響的預(yù)測方法等。

結(jié)合相關(guān)研究，并以城市軌道交通客流預(yù)測的實際工作經(jīng)驗為基礎(chǔ)，本文提出基于城市土地利用法的“站點數(shù)據(jù)鏈”客流預(yù)測方法，該預(yù)測方法可輔助“四階段法”，應(yīng)用于城市軌道交通客流預(yù)測及預(yù)測結(jié)果的校核，可進一步豐富和完善城市軌道交通客流預(yù)測體系，降低城市軌道交通工程項目決策風(fēng)險。

2 站點數(shù)據(jù)鏈客流預(yù)測方法

在實際工作中，我們對開通運營后的城市軌道交通線路站點客流量進行觀測，并將相關(guān)數(shù)據(jù)整理、繪制成相關(guān)圖或表，如圖1所示。

通過圖1可以得出：一條開通的城市軌道交通線路在運營一段時間后（未增加新的換乘線路條件下），各個車站的客流量會緩慢上漲，但各車站間的客流量比例關(guān)系呈相對穩(wěn)定的特征。對這種規(guī)律，我們稱之為車站間的“數(shù)據(jù)鏈”客流關(guān)系，即一條線路上各車站的客流量相互間呈現(xiàn)相對固定的比例關(guān)系，這種關(guān)系在線路長度不變，不增加新的換乘線條件下，相對穩(wěn)定，一般不會隨著單一車站客流的增加和減少而浮動較大。

在掌握這種“數(shù)據(jù)鏈”關(guān)系的情況下，我們?nèi)裟苤滥骋粋€車站的客流數(shù)據(jù)，就可計算得到該線路其他車站的客流量，也可相應(yīng)計算出全線的總客流量；同樣，若知道全線的客流量，則通過“數(shù)據(jù)鏈”關(guān)系，也可相應(yīng)知道該線每一座車站的客流量。

圖1 某地鐵運營車站客流量統(tǒng)計圖

結(jié)合上述研究觀點，本文提出“站點數(shù)據(jù)鏈”客流預(yù)測方法，該方法以車站為基礎(chǔ)研究單元，通過分析每座車站周邊的土地利用性質(zhì)、人口分布密度等特征，計算得到每座站點的客流吸引量；對站點的客流量統(tǒng)計整理，形成站點“數(shù)據(jù)鏈”，以站點客流量和站點數(shù)據(jù)鏈為基礎(chǔ)，進行模型計算，得到全線客流量。

3 站點數(shù)據(jù)鏈的獲取方式

站點數(shù)據(jù)鏈?zhǔn)钦军c與站點間，站點與全線間客流關(guān)聯(lián)的重要數(shù)據(jù)紐帶，是站點與線路間數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)的重要數(shù)據(jù)規(guī)律，故獲取站點數(shù)據(jù)鏈?zhǔn)侵陵P(guān)重要的。一般而言，站點數(shù)據(jù)鏈可以通過以下方式獲?。孩賹τ谖撮_通線路，可對各車站逐一進行分析研究，得到各站點的客流量，將各車站客流量數(shù)據(jù)進行比例匹配，得到站點數(shù)據(jù)鏈；②對于已開通線路，可通過對既有車站客流數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，得到站點數(shù)據(jù)鏈。

站點數(shù)據(jù)鏈客流預(yù)測方法以土地利用法為基礎(chǔ)，通過分析站點吸引范圍內(nèi)的土地利用性質(zhì)與開發(fā)強度，預(yù)測站點周邊的客流吸引量，然后考慮城市軌道交通出行分擔(dān)率，再通過客流量與分擔(dān)率計算出城市軌道交通客流量。在得到一個車站客流量的基礎(chǔ)上，用相同方法，得到其他車站客流量，最后將所有車站的客流量串接在一起（“串珠成鏈”匹配數(shù)據(jù)比例），即可得到本線的站點數(shù)據(jù)鏈。下面就未開通線路站點如何得到站點數(shù)據(jù)鏈進行闡釋分析。

3.1 城市軌道交通站點綜合交通量計算

在空間范圍上，城市軌道交通站點對客流的影響可分為直接吸引范圍和間接吸引范圍，各范圍區(qū)域與車站的客流吸引關(guān)系由強至弱。在統(tǒng)計城市軌道交通站點綜合交通量時，利用公式（1）分別統(tǒng)計直接吸引范圍與間接吸引范圍內(nèi)的綜合交通量Q：

式（1） 中，A辦公、A教育、A商業(yè)、A居住、A其他分別指區(qū)域內(nèi)的辦公、教育、商業(yè)、居住的建筑面積、其他類型（交通樞紐、醫(yī)療、旅游）的建筑面積；α辦公、α教育、α商業(yè)、α居住、α其他分別指區(qū)域內(nèi)辦公、教育、商業(yè)、居住、其他等用地類型上單位建筑面積產(chǎn)生的交通量。

3.2 城市軌道交通分擔(dān)率計算

城市軌道交通分擔(dān)率P軌道采用Logit模型，計算公式為：

式（2）中，e步行、e自行車、e小汽車、e常規(guī)公交、e軌道分別代表步行、自行車、小汽車、常規(guī)公交以及城市軌道交通等出行方式的分擔(dān)率。

由于不同城市軌道交通站點與城市中心的相對距離不同，直接吸引范圍、間接吸引范圍的相對距離也不同，為使各站點客流數(shù)據(jù)精細化和準(zhǔn)確化，對城市軌道交通車站客流分擔(dān)率建議采用分站點、分吸引范圍，分別單獨計算。

3.3 城市軌道交通站點客流出行量、站點數(shù)據(jù)鏈計算

根據(jù)上述計算獲得的城市軌道交通站點綜合交通量Q與城市軌道交通分擔(dān)率P軌道，可進一步計算得到城市軌道交通線路各站點客流量，以及站點數(shù)據(jù)鏈β i。另外，考慮城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)化特征，對換乘站點的換乘量，引入換乘線客流量予以完善修正，計算公式為：

式（3）～式（4）中，為城市軌道交通站點i的乘降客流量；、分別為站點i直接吸引范圍、間接吸引范圍內(nèi)的綜合交通量；、分別為站點i直接吸引范圍、間接吸引范圍內(nèi)的城市軌道交通分擔(dān)率；為站點i的換乘客流，若站點i為換乘站，則＞0，否則= 0；βt為站點i的站點數(shù)據(jù)鏈系數(shù)；n為城市軌道交通線路站點數(shù)量。

4 站點數(shù)據(jù)鏈客流預(yù)測方法應(yīng)用

站點數(shù)據(jù)鏈客流預(yù)測方法以車站為基礎(chǔ)研究單元，以站點數(shù)據(jù)鏈為核心數(shù)理關(guān)系，對各車站客流量進行權(quán)重分布，形成類似于權(quán)重系數(shù)的站點數(shù)據(jù)鏈，以站點客流量和站點數(shù)據(jù)鏈為基礎(chǔ)，利用模型計算，可得到全線相關(guān)的客流量數(shù)據(jù)。

站點數(shù)據(jù)鏈客流預(yù)測方法已應(yīng)用于杭州地鐵多條線路的客流數(shù)據(jù)預(yù)測，現(xiàn)結(jié)合杭州地鐵4號線實際運營的客流數(shù)據(jù)對站點數(shù)據(jù)鏈客流預(yù)測效果進行應(yīng)用與檢驗。

4.1 站點數(shù)據(jù)鏈系數(shù)

根據(jù)前述的站點數(shù)據(jù)鏈獲取方法，對4號線已運營線路站點的客流進行收集、統(tǒng)計，將各站點客流量進行比例匹配，得到4號線全線各站點數(shù)據(jù)鏈表，如表1所示（考慮數(shù)據(jù)內(nèi)容過多，本文截取部分?jǐn)?shù)據(jù)展示）。

4.2 站點間OD分布

在了解全線站點客流分布規(guī)律的基礎(chǔ)上，將站點數(shù)據(jù)鏈作為權(quán)重指標(biāo)，按照重力模型，對全線站點OD量進行分配計算，得到全線（部分）站點間OD分布表，如表2所示。

4.3 客流乘降量及斷面量

在全線站點客流OD表基礎(chǔ)上，計算得到地鐵4號線全線（部分）站點的分方向乘降量及區(qū)間斷面客流量表，如表3所示。

4.4 預(yù)測結(jié)果分析

杭州地鐵4號線開通后，采集其1周的實際運營數(shù)據(jù)，并與預(yù)測數(shù)據(jù)進行對比分析，其結(jié)果如表4所示。根據(jù)表4，對杭州地鐵4號線實際運營數(shù)據(jù)與預(yù)測數(shù)據(jù)進行偏差分析：客流預(yù)測量與實際日均客流量最小偏差為-6.21%，最大偏差為29.98%。其中，預(yù)測低值與實際日均客流量擬合較好，偏差范圍為-6.21%～-14.11%。數(shù)據(jù)分析表明，通過站點數(shù)據(jù)鏈客流預(yù)測方法得到的客流預(yù)測數(shù)據(jù)，客流預(yù)測量級較合適，整體數(shù)據(jù)指標(biāo)較接近真實數(shù)據(jù)，客流預(yù)測值趨近程度較好。

5 結(jié)束語

城市軌道交通客流預(yù)測方法和理論是在實踐中不斷豐富和發(fā)展的。本文所提出的“站點數(shù)據(jù)鏈”客流預(yù)測方法，在杭州地鐵4號線開通期客流實踐性應(yīng)用預(yù)測表明，在地鐵線路開通后，經(jīng)實際客流與預(yù)測客流對比，數(shù)據(jù)預(yù)測效果較好，預(yù)測精度較高，在實際中得到較好體現(xiàn)。“站點數(shù)據(jù)鏈”客流預(yù)測方法在客流數(shù)據(jù)的預(yù)測及校核等方面均有一定創(chuàng)新，預(yù)測手段和研究過程可操作性較好，對城市軌道交通客流預(yù)測工作具有較強的方案示范和理論指導(dǎo)意義。

表1 杭州地鐵4號線部分站點數(shù)據(jù)鏈系數(shù)表

表2 杭州地鐵4號線部分站點間OD分布預(yù)測量 人次/日

表3 杭州地鐵4號線部分站點全日斷面客流量表 人次/日

表4 杭州地鐵4號線運營數(shù)據(jù)與預(yù)測數(shù)據(jù)對比分析表 人次/日