彭 賽

(中鐵上海設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司 上海 200070)

1 概述

隨著以城市群、都市圈為代表的區(qū)域一體化發(fā)展形態(tài)逐漸形成，綜合交通體系中亟需補(bǔ)充市域鐵路層次短板，國(guó)家和地區(qū)相繼發(fā)文推進(jìn)市域(郊)鐵路發(fā)展。市域鐵路客流預(yù)測(cè)對(duì)于指導(dǎo)市域鐵路線網(wǎng)規(guī)劃、工程可行性研究、工程設(shè)計(jì)等均具有重要意義，然而國(guó)內(nèi)尚未形成十分成熟的市域鐵路客流預(yù)測(cè)體系[1-3]。

市域鐵路的研究范圍、客流特征介于城市軌道交通和國(guó)鐵之間[4]，其客流預(yù)測(cè)與后兩者存在異同，可在其基礎(chǔ)上加以轉(zhuǎn)化吸收。目前，城市軌道交通和國(guó)鐵領(lǐng)域均已形成成熟的客流預(yù)測(cè)體系。城市軌道交通客流預(yù)測(cè)常采用趨勢(shì)外延法、吸引范圍法和四階段法[5-6]等。其中四階段法由出行生成、出行分布、方式劃分和交通分配四個(gè)階段組成，各個(gè)階段均有若干模型與方法。國(guó)鐵客流預(yù)測(cè)常采用定性與定量相結(jié)合的方法。定性預(yù)測(cè)方法主要有經(jīng)濟(jì)調(diào)查法、特爾菲法和類推法等；定量預(yù)測(cè)方法主要有時(shí)間序列法、影響因素法、四階段模式等，將國(guó)鐵客流分為轉(zhuǎn)移、趨勢(shì)、誘增三部分[7]。不少學(xué)者在城市軌道交通和國(guó)鐵客流預(yù)測(cè)方法的基礎(chǔ)上加以改進(jìn)利用，研究適用于城際軌道交通、都市圈軌道交通客流預(yù)測(cè)的方法體系。陸化普[8]等人從城際軌道交通的特點(diǎn)出發(fā)，將城際軌道交通的客流分為城市內(nèi)部客流與城市間客流，并提出采用競(jìng)爭(zhēng)分配的方法進(jìn)行預(yù)測(cè)；姚智勝[9]等人將三次吸引法和客流轉(zhuǎn)移理論相結(jié)合，并結(jié)合統(tǒng)計(jì)學(xué)中距離分析思想確定客流轉(zhuǎn)移率，從而預(yù)測(cè)未來(lái)客流；王樹盛[10]結(jié)合走廊理論和以Logit模型為代表的非集計(jì)模型，提出基于效用矩陣的客流預(yù)測(cè)方法。

總體來(lái)說(shuō)，國(guó)內(nèi)研究對(duì)于城市群/都市圈的市域鐵路客流預(yù)測(cè)的經(jīng)驗(yàn)相對(duì)較少。本文依托《浙江省都市圈城際鐵路二期建設(shè)規(guī)劃(2017-2022)》[11]以及市域鐵路客流預(yù)測(cè)研究課題的編制研究工作，通過(guò)研究寧波都市圈發(fā)展結(jié)構(gòu)、市域鐵路線網(wǎng)形態(tài)，明確線路的功能定位、客流構(gòu)成及研究范圍，結(jié)合城市軌道交通與國(guó)鐵客流預(yù)測(cè)方法，以寧象線為例探討市域鐵路客流預(yù)測(cè)方法，為后續(xù)開展類似項(xiàng)目的客流預(yù)測(cè)工作提供參考。

2 客流預(yù)測(cè)前提準(zhǔn)備

寧象線由寧象主線和梅山支線組成，線路全長(zhǎng)114.7 km，設(shè)站18座。其中寧象主線起于寧波市區(qū)錢湖大道站，經(jīng)塘溪鎮(zhèn)、咸祥鎮(zhèn)后跨越象山港到達(dá)賢庠鎮(zhèn)，后經(jīng)大徐鎮(zhèn)進(jìn)入象山縣城區(qū)，止于大目灣站，遠(yuǎn)期延伸至石浦鎮(zhèn)；梅山支線由寧象主線咸祥站引出，先后經(jīng)過(guò)蟾岐鎮(zhèn)、大嵩工業(yè)園區(qū)、春曉，止于昆廷集散中心站。該線的功能定位、客流構(gòu)成及研究范圍是進(jìn)行客流預(yù)測(cè)的前提，通過(guò)研究寧波都市圈發(fā)展結(jié)構(gòu)和市域鐵路線網(wǎng)規(guī)劃加以明確。

寧波都市圈由寧波市市域組成，區(qū)域內(nèi)逐漸形成“一核兩翼、兩帶三灣”的空間發(fā)展格局。其中，以寧波市區(qū)為核心，由奉化縣、寧?？h和象山縣組成兩翼中的南翼，象山縣所在的東部濱海城鎮(zhèn)產(chǎn)業(yè)帶為兩帶之一。

寧波都市圈是長(zhǎng)三角南翼經(jīng)濟(jì)中心，都市圈內(nèi)產(chǎn)業(yè)協(xié)作聯(lián)系緊密，周邊縣市與市區(qū)間聯(lián)系日益加強(qiáng)，區(qū)域一體化發(fā)展趨勢(shì)明顯。

寧波都市圈軌道交通線網(wǎng)由寧波至余慈線、寧波至慈溪線、寧波至象山線、寧波至奉化線等4條線路組成，形成“放射狀”線網(wǎng)，通過(guò)銜接市區(qū)內(nèi)部軌道交通實(shí)現(xiàn)都市圈范圍內(nèi)各縣市區(qū)之間的快速通達(dá)，見圖1。

圖1 寧波都市圈軌道交通線網(wǎng)規(guī)劃

寧象線快速串聯(lián)寧波市區(qū)、梅山地區(qū)與象山縣，不僅服務(wù)寧波市區(qū)與象山縣之間的城際客流，還可服務(wù)寧波市區(qū)內(nèi)部、象山縣內(nèi)部城市客流。因此，寧象線在功能上是一條真正意義上的市域鐵路，其客流構(gòu)成由城市客流和城際客流兩部分組成，客流預(yù)測(cè)研究范圍應(yīng)為寧波市域范圍。

3 寧象線客流預(yù)測(cè)

3.1 預(yù)測(cè)思路與小區(qū)劃分

結(jié)合寧象線功能定位，其客流預(yù)測(cè)可結(jié)合TransCAD軟件[12]，采用“四階段”預(yù)測(cè)模型，分為交通產(chǎn)生吸引、交通分布、方式劃分和交通分配四個(gè)步驟。借助寧波市域的手機(jī)出行數(shù)據(jù)，對(duì)出行率、出行分布矩陣和軌道交通出行比重等進(jìn)行標(biāo)定，同時(shí)對(duì)于寧波-象山的城際間客流進(jìn)行單獨(dú)的分析和預(yù)測(cè)，并在四階段模型中予以約束。具體預(yù)測(cè)思路如圖2所示。

圖2 寧象線客流預(yù)測(cè)流程

3.2 四階段預(yù)測(cè)過(guò)程

(1)人口崗位預(yù)測(cè)

遠(yuǎn)期的規(guī)劃人口來(lái)自各類總規(guī)、控規(guī)中的規(guī)劃人口；規(guī)劃崗位數(shù)據(jù)依據(jù)總規(guī)、控規(guī)中的規(guī)劃用地性質(zhì)、容積率等信息，結(jié)合現(xiàn)狀手機(jī)數(shù)據(jù)中的職住比信息來(lái)進(jìn)行綜合判斷和預(yù)測(cè)。初期和近期的規(guī)劃人口崗位數(shù)據(jù)則依據(jù)現(xiàn)狀和遠(yuǎn)期數(shù)據(jù)運(yùn)用內(nèi)插法來(lái)進(jìn)行預(yù)測(cè)。分中區(qū)的遠(yuǎn)期人口崗位分布如圖3所示。

圖3 分中區(qū)遠(yuǎn)期規(guī)劃人口崗位分布

(2)出行生成與分布

現(xiàn)狀的交通產(chǎn)生吸引主要借助手機(jī)數(shù)據(jù)來(lái)獲取，規(guī)劃年的交通產(chǎn)生量預(yù)測(cè)通過(guò)出行率法，交通吸引量預(yù)測(cè)主要采用類型分析法。

出行率法公式:

式中:P為分區(qū)i的出行產(chǎn)生量；ai為常住人口出行率；bi為流動(dòng)人口出行率；Xi、Yi分別為分區(qū)i的常住人口和流動(dòng)人口。

類型分類模型:

式中:Bi為分區(qū)i的理論吸引量；di為分區(qū)i的崗位數(shù)；wi為分區(qū)i每個(gè)崗位平均出行吸引量。

現(xiàn)狀出行分布數(shù)據(jù)主要依據(jù)手機(jī)數(shù)據(jù)來(lái)獲取，規(guī)劃年的出行分布預(yù)測(cè)通過(guò)Frator增長(zhǎng)率法。遠(yuǎn)期全日全方式出行期望線如圖4所示。

圖4 遠(yuǎn)期全方式出行分布

(3)方式劃分與交通分配

參考上海軌道交通出行比重-距離函數(shù)，根據(jù)曲線趨勢(shì)擬合得到修正后的函數(shù)，結(jié)合規(guī)劃年的分區(qū)出行費(fèi)用、時(shí)間和接駁距離等進(jìn)行折減，得到規(guī)劃年的軌道交通出行比重矩陣:

式中:Pij為分區(qū)i到分區(qū)j的軌道方式出行量占全方式出行的比重；Ps為軌道交通出行比重-距離曲線中出行距離為s時(shí)對(duì)應(yīng)的軌道出行比重；Pd為分區(qū)i到分區(qū)j的軌道出行接駁距離對(duì)應(yīng)的比重折減系數(shù)；Pc為分區(qū)i到分區(qū)j的軌道出行費(fèi)用對(duì)應(yīng)的比重折減系數(shù)；Pt為分區(qū)i到分區(qū)j軌道出行的出行時(shí)耗對(duì)應(yīng)的比重折減系數(shù)。

公交分配模型選用Pathfinder法。其涉及的主要參數(shù)有票價(jià)(市域鐵路票價(jià)取0.35元/km)、軌道線路運(yùn)營(yíng)車速、發(fā)車間隔及等待、換乘等懲罰時(shí)間。

3.3 城際客流預(yù)測(cè)

考慮寧波-象山城際間客流的特殊性，傳統(tǒng)四階段法難以合理反映其出行需求，尤其是使用寧象線的客流需求。預(yù)測(cè)結(jié)合現(xiàn)狀客流、區(qū)域人口及出行量的增長(zhǎng)及對(duì)城際間客運(yùn)需求的方式分擔(dān)比的預(yù)測(cè)，得到寧波-象山縣間的軌道交通客流需求量。

(1)城際出行總量

由于象山縣現(xiàn)狀無(wú)鐵路系統(tǒng)和機(jī)場(chǎng)，水運(yùn)方式客運(yùn)量相對(duì)于公路也基本可以忽略，因此目前象山縣對(duì)外客運(yùn)主要由公路承擔(dān)，象山縣至寧波方向主要通道為象山港大橋，也是與本次客流預(yù)測(cè)線路通道基本一致的通道。

根據(jù)手機(jī)信令數(shù)據(jù)，象山縣對(duì)外出行中寧波方向占比約8.9%。結(jié)合《寧波市綜合交通戰(zhàn)略研究》中關(guān)于2030年市域交通需求分布特征的分析，研究年度考慮到居民出行總量基數(shù)增大，內(nèi)部出行比重增加，并類比國(guó)內(nèi)同等規(guī)模城市，預(yù)測(cè)遠(yuǎn)期象山縣全天對(duì)寧波方向約為居民出行總量的7.5%，出行量約15.5萬(wàn)人次/d。其中，象山港大橋通道的客運(yùn)量約占90%，因此，預(yù)測(cè)遠(yuǎn)期象山港大橋通道上的寧波-象山客運(yùn)總需求約為14萬(wàn)人次/d。

(2)城際方式劃分

綜合考慮到城鄉(xiāng)客運(yùn)的增長(zhǎng)，大客車方式的轉(zhuǎn)移和市域鐵路的誘增量、象山港大橋的通行能力等因素，預(yù)測(cè)寧波-象山間象山港大橋通道上的客運(yùn)方式結(jié)構(gòu)和客運(yùn)量如表1所示。

表1 遠(yuǎn)期通道客運(yùn)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)

在此基礎(chǔ)上疊加旅游客流0.65萬(wàn)人次/d，寧象線遠(yuǎn)期城際間客運(yùn)量約4.56萬(wàn)人次/d。據(jù)此對(duì)規(guī)劃年涉及到寧象線的各站間客運(yùn)量進(jìn)行總量控制，出行分布仍采用由現(xiàn)狀OD和規(guī)劃年各區(qū)域OD，可以得到規(guī)劃年城際間出行OD，并疊加至四階段法得到的寧波市區(qū)內(nèi)部各區(qū)域間OD和象山內(nèi)部各區(qū)域間出行OD，得到最終的規(guī)劃年OD。

3.4 客流預(yù)測(cè)結(jié)果分析

(1)客流總體指標(biāo)

通過(guò)模型校核，預(yù)測(cè)寧象線初期日均客流量為9.89萬(wàn)人次，高峰小時(shí)最高斷面為0.59萬(wàn)人次；近期日均客流量達(dá)到13.32萬(wàn)人次，高峰小時(shí)最高斷面為0.73萬(wàn)人次；遠(yuǎn)期日均客流量達(dá)到25.37萬(wàn)人次，高峰小時(shí)最高斷面為1.24萬(wàn)人次，如表2所示。

表2 客流預(yù)測(cè)總體指標(biāo)

(2)客流特征分析

經(jīng)過(guò)預(yù)測(cè)得出寧象線客流特征:

①全線客流由城市客流和城際客流組成，以城市客流為主，遠(yuǎn)期二者比例約為0.82∶0.18，預(yù)測(cè)結(jié)果與設(shè)站情況、寧波都市圈線網(wǎng)以及本線的功能定位相契合。

②從沿線各組團(tuán)OD來(lái)看，象山縣內(nèi)部客流占比最大，遠(yuǎn)期為34.6%，這與線路在象山縣境內(nèi)設(shè)站較多相匹配；其次為梅山組團(tuán)，占比為5.0%。組團(tuán)間交流最大為梅山組團(tuán)與寧波中心城區(qū)組團(tuán)間，占比為17.9%，與梅山組團(tuán)隸屬寧波城區(qū)相匹配，見圖5。

圖5 遠(yuǎn)期組團(tuán)交流

③全線平均運(yùn)距適中，遠(yuǎn)期為23.3 km，約為全線長(zhǎng)度的1/5，表明本線客流構(gòu)成以城市內(nèi)部短距離出行為主、城際間中長(zhǎng)距離出行為輔。

4 結(jié)束語(yǔ)

隨著我國(guó)都市圈的形成與發(fā)展，市域鐵路成為承擔(dān)都市圈交通需求的重要交通方式。寧象線起于寧波市區(qū)城市軌道交通站點(diǎn)，是寧波都市圈“放射狀”市域鐵路網(wǎng)的重要組成部分，其客流由城市客流、城際客流兩部分組成。構(gòu)建市域模型，并從城際通道客流角度進(jìn)行模型校核，預(yù)測(cè)得出全線客流，是較為合理的市域鐵路客流預(yù)測(cè)方法。