城際鐵路網(wǎng)誘增客流預測方法研究

（西南交通大學 交通運輸與物流學院，四川 成都 610031）

1 誘增客流的產(chǎn)生機理

所謂誘增，是指由于外部因素的變化促使了本不具備發(fā)生條件的潛在事件的發(fā)生[1]。城際鐵路網(wǎng)建設產(chǎn)生的誘增客流量是指由于城際鐵路網(wǎng)的建設，使原有通道的交通條件發(fā)生改變，導致公共出行的方式也發(fā)生了變化，從而在城際鐵路網(wǎng)影響范圍內(nèi)引發(fā)原有交通條件下未出行的鐵路客流量。誘增客流量具有滯后性、有限性、潛在性和區(qū)域性的特點，其發(fā)展大體要經(jīng)過3個階段:聚集形成階段、快速增長階段和逐漸穩(wěn)定階段[2]。

根據(jù)誘增客流的產(chǎn)生機理可將城際鐵路網(wǎng)誘增客流分為近期需求釋放型誘增客流和中遠期經(jīng)濟誘發(fā)型誘增客流兩類。

（1）近期需求釋放型誘增客流。城際鐵路建成運營后，原有運輸通道的交通條件得到改善，通道運輸能力和服務水平得到提升，使原有受通道能力限制的旅客出行得以釋放。這部分客流處于城際鐵路網(wǎng)絡建成初期階段，包括原來不存在的出行和隨著條件改善導致的出行次數(shù)增加，這都是在現(xiàn)有的客流基礎上誘增的新客流。出行行為和出行頻率都是“從無到有”。

（2）中遠期經(jīng)濟誘發(fā)型誘增客流。城際鐵路網(wǎng)絡投入運營的中遠期，由于城際鐵路網(wǎng)經(jīng)過的區(qū)域之間可達性增強，出行更加便利、快捷，出行時間也相應縮短，出行需求也進一步增強。出行需求的增強直接影響了城際鐵路網(wǎng)沿線土地開發(fā)利用，導致了土地規(guī)模擴大化，開發(fā)強度深入化，產(chǎn)業(yè)格局豐富化，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)立體化，創(chuàng)造更多工作崗位，產(chǎn)生新的客流吸引點。中遠期經(jīng)濟誘發(fā)型誘增客流包括城際鐵路網(wǎng)投入運營后經(jīng)濟發(fā)展吸引的“增加人口”的出行量和城際鐵路網(wǎng)影響范圍內(nèi)“原有人口”出行需求增加這兩種誘增客流。中遠期經(jīng)濟誘發(fā)型客流的形成是通道運輸條件的提升和沿線影響區(qū)域內(nèi)經(jīng)濟發(fā)展二者共同作用的結(jié)果。在時間上通常表現(xiàn)為滯后性，即通常會在城際鐵路網(wǎng)投入運營一段時間后隨著沿線影響區(qū)域土地開發(fā)強度提升逐漸形成。

2 城際鐵路網(wǎng)誘增客流的思路與方法

通過對以上誘增機理的分析可知，對于近期需求釋放型誘增客流預測時只需考慮到通道交通條件的改善即可，而近、遠期城際鐵路網(wǎng)的輻射效應逐漸形成，沿線影響區(qū)域內(nèi)土地開發(fā)和產(chǎn)業(yè)布局結(jié)構(gòu)已經(jīng)達到一個穩(wěn)定的階段，形成新的客流吸引點和經(jīng)濟增長點，沿線各地區(qū)之間的交流逐漸增強，城際鐵路的效用逐漸顯現(xiàn)。

2.1 近期需求釋放型誘增客流預測方法

（1）采用重力模型誘增客流的不足之處。針對通道交通條件改善的情況，一般根據(jù)“有無對比”的原則，即對城際鐵路網(wǎng)建設前后，根據(jù)出行費用的變化，采用重力模型進行誘增客流的預測。但是重力模型適用于通道內(nèi)只存在單一運輸方式的情況，在通道內(nèi)存在多種運輸方式時，由于運輸方式的復雜性、運輸方式之間的關聯(lián)性，在標定模型阻抗值時存在一定的困難。城際鐵路網(wǎng)的誘增客流預測在一定程度上可以借鑒這種方法，但是由于城市之間存在多種運輸方式，直接運用重力模型求解勢必會造成嚴重的誤差。

（2）采用重力模型誘增客流的改進方法。本文提出的城際鐵路網(wǎng)誘增客流預測存在一定的特殊性，主要表現(xiàn)為：①兩個城市之間的主要運輸方式復雜度較低。通常連接城市的運輸通道包括鐵路、公路、航空（影響較小）等。其中，鐵路主要包括普速鐵路和高速鐵路；公路按照等級不同又可分為高速公路、國道、省道、縣道等，從實際生活中來看，城市之間的公路通道以高速公路、國道居多。②交通方式之間的關聯(lián)度較低、運輸方式之間的影響較小。城市之間的客流交換多為點到點之間的移動，中間換乘環(huán)節(jié)少，各個交通方式之間的聯(lián)系和影響都很小。

基于城際鐵路網(wǎng)誘增客流預測的特點，可考慮將以上幾種類型的阻抗通過因子分析法轉(zhuǎn)為一種綜合阻抗，利用廣義出行費用計算各個區(qū)域之間的出行阻抗值，帶入重力模型求解，該模型仿效牛頓萬有引力定律的原理，區(qū)域間的客流量與區(qū)域的各自發(fā)生量和吸引量成廣義的正比關系，而與兩區(qū)域間的交通阻抗成廣義反比關系[3]。

采用重力模型求解區(qū)域出行阻抗改變前（即無城際鐵路網(wǎng)交通項目時）的兩個區(qū)域之間的客流量Tij和出行阻抗改變后（即有城際鐵路網(wǎng)交通項目時）的兩個區(qū)域之間的客流量所以近期需求釋放后誘增客流的表達式為：

式中：ΔTij-為近期需求釋放型誘增客流；

Tij-出行阻抗改變前區(qū)域i產(chǎn)生的吸引到區(qū)域j上的預測流量；

-出行阻抗改變后區(qū)域i產(chǎn)生的吸引到區(qū)域j上的預測流量；

Pi-區(qū)域i產(chǎn)生的預測出行量；

圖7為不同能量的激光作用下，熔融物噴濺速率。從15 J開始，材料出現(xiàn)明顯的噴濺，隨著激光能量的增加噴濺速率增大，并且在激光能量超過20 J之后，噴濺速率增加得更快。蒸發(fā)反沖壓力所帶來的物質(zhì)噴濺的速度在10 m/s范圍。與實驗結(jié)果相比，計算得到的噴濺速率在量級上一致，但大能量激光作用下趨勢略有不同，這是由于實驗誤差與理想的計算模型共同帶來的。

Pj-吸引到區(qū)域j的預測出行量；

Rij-從區(qū)域i到區(qū)域j的阻力；

K、α、β、r-模型參數(shù)，取值通過多元線性回歸法標定[3]。

綜上可知，求出城際鐵路網(wǎng)誘增客流ΔTij的關鍵在于求出城際鐵路網(wǎng)開通運營前后的阻抗Rij、以及背景客流Tij。區(qū)域i、區(qū)域j之間的出行阻抗與區(qū)域間交通運輸方式的時間、費用、線路、設備、車輛的性能、過程中所提供的服務有關，所以不同運輸方式的出行阻抗不一致。區(qū)域i、區(qū)域j之間運輸通道的廣義出行費用為Cij=(tij,fij,…)，由于城際鐵路的特殊性，本文只考慮時間、費用兩種因素，結(jié)合重力模型適用范圍的約束性，需要對這兩種因素進行處理，使之與重力模型相適應。

為了消除因素的量綱效應，使每個變量具有同等的表現(xiàn)力，需要對廣義費用進行標準化處理，即：

式中，pn表示區(qū)域i、區(qū)域j之間運輸通道內(nèi)第n種運輸方式的重要度。

將式（6）、（7）代入式（5）可得到綜合廣義出行費用的計算公式：

將式（7）與式（1）聯(lián)立可知：

2.2 中遠期經(jīng)濟誘發(fā)型誘增客流預測方法

目前，公路誘增交通量的預測方法大多針對高速公路項目[4-6]，而城際鐵路的中遠期經(jīng)濟誘發(fā)機理和公路誘增客流的變化規(guī)律極為相似，即新建高速公路誘增交通量有醞釀培育、快速增長、逐漸穩(wěn)定三個變化階段[7]，所以新建高速公路誘增交通量模型對城際鐵路誘增交通量也適用，生長曲線分布如圖1所示。

圖1 中遠期經(jīng)濟誘發(fā)型客流生長曲線

生長曲線數(shù)學模型[8]為：

t-時間變量，年；

n-誘增客流上限值；

a,b-模型參數(shù)。

模型中n值反映了中遠期經(jīng)濟誘發(fā)型誘增客流的有限性，并且不同地區(qū)的n值是有差異的。參數(shù)a、b的值是生長曲線形狀的具體數(shù)值反映。生長曲線符合中遠期經(jīng)濟誘發(fā)型誘增客流的本質(zhì)發(fā)展規(guī)律，可以從宏觀角度對其進行預測。

3 云南省城際鐵路網(wǎng)誘增客流分析

近年來，在建設中國—東盟自由貿(mào)易區(qū)和加快建設面向西南開放重要“橋頭堡”的新形勢下，以及在實施“一帶一路”戰(zhàn)略和長江經(jīng)濟帶建設的推動下，云南正在努力構(gòu)建全方位開放新格局，面對國家鐵路建設思路和政策調(diào)整，創(chuàng)新體制機制，創(chuàng)新思路，立足于交通運輸率先現(xiàn)代化的總體發(fā)展要求，開展省城際鐵路網(wǎng)規(guī)劃研究工作。在城際鐵路網(wǎng)的建設中，誘增客流的預測對城際鐵路網(wǎng)工程投資、發(fā)展規(guī)劃以及列車運行圖編制等具有十分重要的意義。

本文主要選取云南省境內(nèi)19個城市為研究對象，計算各個城市之間的誘增客流。根據(jù)《云南省城際鐵路網(wǎng)規(guī)劃深度研究》的相關數(shù)據(jù)，確定云南省城際鐵路網(wǎng)規(guī)劃的預測年限，即近期為2030年，中遠期為2050年。依據(jù)現(xiàn)狀各城市間出行分布OD可標定重力模型函數(shù)值，如圖2所示。

圖2 倒數(shù)冪數(shù)函數(shù)參數(shù)值

（1）近期需求釋放型誘增客流。可采用有無對比法預測，根據(jù)重力模型，計算近期研究區(qū)域內(nèi)誘增客流的OD分布，見表1。

表1 近期需求釋放型客流OD（單位：萬人）

（2）中遠期經(jīng)濟誘發(fā)型誘增客流。根據(jù)《滇中城市群城際鐵路網(wǎng)規(guī)劃研究》相關數(shù)據(jù)，標定生長曲線函數(shù)中的參數(shù)。采用城際鐵路網(wǎng)建成后30年的誘增客流作為上限值n，得到誘增客流量模型為：

由模型可知，研究區(qū)域內(nèi)經(jīng)濟誘發(fā)型誘增客流量見表2。

表2 中遠期經(jīng)濟誘發(fā)型客流（單位：萬人）

4 結(jié)語

通過分析新建城際鐵路網(wǎng)誘增客流量的變化規(guī)律，將誘增客流量的預測分為近期需求釋放型預測與中遠期經(jīng)濟誘發(fā)型預測兩個階段，并且分別采用改進重力模型法和生長曲線法進行誘增客流量預測，從而為其他城際鐵路網(wǎng)建設誘增客流預測奠定基礎。但是由于受基礎研究數(shù)據(jù)的限制和沒有考慮其他更多的影響因素，本文仍存在許多有待改進完善的地方。