徐州市軌道交通1號線客流預(yù)測研究

張猛

摘 要：為了預(yù)測徐州市軌道交通1號線開通當(dāng)年的客流，本文以規(guī)劃線路沿線車站800 m半徑內(nèi)的18個交通小區(qū)為研究對象，進行公交調(diào)查和交通小區(qū)調(diào)查，同時利用四階段法建立預(yù)測模型，對該線路開通當(dāng)年工作日全日客流進行預(yù)測分析，根據(jù)改進后的重力模型及調(diào)查統(tǒng)計所得的數(shù)據(jù)得出預(yù)測結(jié)果并進行分析。

關(guān)鍵詞：軌道交通;客流預(yù)測;四階段法

中圖分類號：U293.13文獻標(biāo)識碼：A文章編號：1003-5168（2020）08-0116-03

Research on Passenger Flow Forecast of Xuzhou Metro Line 1

ZHANG Meng

（Xuzhou Metro Co.， Ltd.，Xuzhou Jiangsu 210000）

Abstract： In order to forecast the passenger flow of Xuzhou Metro Line 1 in the year of opening， this paper focused on 18 traffic zones within 800 m around rail stations along the line to conduct a public transport survey and traffic zones survey. A four-step model was used to forecast and analyze the passenger flow during the working day of the year when the line was opened. Based on the improved gravity model and survey statistics， the forecast results were obtained and analyzed.

Keywords： rail transit;passenger flow forecast;four-step model

隨著城市的不斷發(fā)展，城市公共交通的發(fā)展越來越受到重視，而城市軌道交通的建設(shè)是城市公共交通發(fā)展的重要環(huán)節(jié)。城市軌道交通客流預(yù)測發(fā)展成了一門專門的學(xué)科。目前，交通規(guī)劃領(lǐng)域應(yīng)用最廣泛的方法是四階段法。采用四階段法對軌道交通線路開通初期進行客流預(yù)測，可以為運營初期的車組配置、運營組織提供重要依據(jù)。

1 交通規(guī)劃四階段法理論

居民出行調(diào)查是交通規(guī)劃四階段法的基礎(chǔ)，包括出行生成、出行分布、出行方式劃分和交通分配四個階段。該方法起源于1962年，由美國芝加哥市提出，其形成主要是為了應(yīng)對公路建設(shè)財政補貼。原本，該方法僅涉及三個階段：出行生成、出行分布、交通分配。在此基礎(chǔ)上，日本廣島市通過實踐，提出了新的內(nèi)容，即對不同出行方式進行劃分。最終，四階段法成為交通規(guī)劃領(lǐng)域應(yīng)用最廣泛的方法，包括出行生成（交通發(fā)生與吸引）、出行分布、出行方式劃分和交通分配四個步驟，這就是交通規(guī)劃的四階段法。將交通方式劃分，與其他三個步驟做不同形式的結(jié)合，相應(yīng)地得出各類預(yù)測方法，也都?xì)w入四階段法。

1.1 出行生成

出行生成的預(yù)測是四階段法的第一階段，包括出行產(chǎn)生量和出行吸引量。這一階段的任務(wù)是計算出每個交通小區(qū)的出行發(fā)生量與出行吸引量、研究范圍內(nèi)所有交通小區(qū)的出行總量。然后，控制所有交通小區(qū)的出行總量，預(yù)測和校核各個交通小區(qū)的交通發(fā)生量與交通吸引量。使用的方法主要有原單位法、增長率法、交叉分類分析法、回歸率法、出行率法等，影響因素包括土地利用情況、居民數(shù)量、年齡、職業(yè)、居民出行頻率、機動車保有率、社會經(jīng)濟水平及產(chǎn)業(yè)規(guī)劃等。

1.2 出行分布

出行分布的預(yù)測是四階段法的第二階段，是指在研究范圍內(nèi)各個交通小區(qū)之間的居民出行數(shù)量占整個研究范圍出行總量的比例。這一階段主要是為了研究交通小區(qū)之間的發(fā)生量和吸引量的分布情況，即各個交通小區(qū)發(fā)生的出行量去往哪里、各個交通小區(qū)吸引的出行量來自哪里。這一階段預(yù)測的目的是獲得交通出行在空間上的分布，即獲得各個交通小區(qū)之間的交換量。出行分布最基本的表達(dá)形式就是獲得居民出行分布矩陣表，即OD表。主要的出行分布預(yù)測方法有增長系數(shù)法、重力模型法、介入機會法等。

1.3 出行方式劃分

出行方式劃分是四階段法的第三階段，是指出行者在出行中選用的某種交通方式的出行量占所有交通方式的出行量的比例。不同的交通方式選擇會導(dǎo)致不同的交通工具的利用強度，因此明確交通方式的選擇對預(yù)測交通量非常重要。這一階段以選定區(qū)域的居民出行調(diào)查為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，研究該區(qū)域居民出行時的交通方式選擇行為。通過建立模型等方法，預(yù)測當(dāng)基礎(chǔ)設(shè)施或服務(wù)水平等條件發(fā)生變化時交通方式之間交通需求的變化。其影響因素包括出行特性、服務(wù)水平、出行者經(jīng)濟水平、年齡特征、地區(qū)特征等。

1.4 交通分配

交通分配是交通規(guī)劃四階段法的最后階段，是按照一定的方法將上述步驟計算得到的交通小區(qū)之間的出行分布分配到具體的運輸網(wǎng)絡(luò)中，從而得到運輸網(wǎng)絡(luò)中各線段交通量的過程。公交客流分配采用最優(yōu)策略分配法，基本原理是通過計算乘客出行綜合成本（時間、票價等）最小值進行分配。

2 徐州市軌道交通1號線客流預(yù)測

2.1 OD調(diào)查及分析

針對徐州市軌道交通1號線客流預(yù)測的OD調(diào)查，分為沿線公交調(diào)查和交通小區(qū)調(diào)查。調(diào)查得到徐州市軌道交通1號線沿線范圍內(nèi)土地利用性質(zhì)、各交通小區(qū)的居民數(shù)、周邊就業(yè)崗位數(shù)以及沿線公交客流等數(shù)據(jù)，以此為基礎(chǔ)進行預(yù)測。

2.1.1 沿線公交調(diào)查。通過查詢徐州市公交系統(tǒng)數(shù)據(jù)，在徐州市軌道交通1號線工程沿線區(qū)域，路窩站-彭城廣場站區(qū)域共有12條公交線路經(jīng)過;彭城廣場站-黃山垅站區(qū)域共有8條公交線路經(jīng)過;黃山垅站-徐州東站區(qū)域共有8條公交線路經(jīng)過。其中，公交1路、52路及32路下行途經(jīng)站點和軌道交通1號線線路重合度最高。公交調(diào)查內(nèi)容為調(diào)查沿線公交車站上下車人數(shù)，以此分析各站由公交車帶來的乘客吸引量。

2.1.2 交通小區(qū)調(diào)查。徐州市軌道交通1號線貫穿城市東西發(fā)展主軸，將老城區(qū)、壩山片區(qū)和城東新區(qū)聯(lián)系起來，銜接老城三大商業(yè)中心，快速聯(lián)系鐵路徐州站和徐州東站兩大綜合客運樞紐，沿線設(shè)有18個車站。根據(jù)實際將徐州市軌道交通1號線沿線劃分為18個交通小區(qū)，其平均半徑為800 m[1]，盡頭站的交通小區(qū)劃分應(yīng)結(jié)合實際適當(dāng)擴大范圍。調(diào)查得到每個交通小區(qū)的土地利用性質(zhì)、交通小區(qū)居民數(shù)量、就業(yè)崗位數(shù)量，以此為基礎(chǔ)對交通小區(qū)居民出行量進行預(yù)測。

2.2 出行生成預(yù)測

交通量的生成應(yīng)包括出行發(fā)生與出行吸引。出行發(fā)生與出行吸引的影響因素不同，前者主要為居民的社會經(jīng)濟特性，后者主要為土地使用的形態(tài)。一般來說，如果一個交通小區(qū)的土地利用形式以住宅區(qū)為主，則該交通小區(qū)的出行產(chǎn)生量就多;相反，如果一個交通小區(qū)土地利用以商業(yè)或?qū)懽謽菫橹?，則該交通小區(qū)的出行吸引量就越多。通過精確分析兩組數(shù)據(jù)，完成出行量預(yù)測工作。

居民的出行總量與附近人口數(shù)量和崗位數(shù)成息息相關(guān)，并與之成正比。公交吸引量需要通過研究周圍的公共交通運營情況以及用地性質(zhì)來確定。最終綜合出行總量與交通吸引得到所需總交通量。

依據(jù)軌道交通沿線各站的樓盤調(diào)查數(shù)據(jù)，分析居民出行特征，根據(jù)人口數(shù)量，商務(wù)、商業(yè)、工業(yè)崗位等計算居民的出行總量[V1]，其計算公式如下：

[V1=[a+k1（b+c+d）]·t·k2]? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（1）

式中，[V1]為出行總量;[a]、[b]、[c]、[d]為居住人數(shù)、商務(wù)、商業(yè)、工業(yè)崗位數(shù);[t]為日人均出行次數(shù);[k1]、[k2]為工作崗位換算系數(shù)、出行影響系數(shù)。

2.3 出行方式劃分預(yù)測

本文在出行分布預(yù)測之前完成出行方式劃分預(yù)測，以減少后期客流預(yù)測工作量[2]。徐州市居民的出行方式有步行、非機動車出行、私家小汽車出行、公共交通出行及其他出行5種。出行方式的服務(wù)水平是影響居民出行方式選擇的主要因素，包括出行時間、出行費用、出行距離及舒適度等。以用地性質(zhì)和人口特征為基礎(chǔ)，用一系列的計算公式推導(dǎo)出各片區(qū)軌道交通分擔(dān)的交通占比其均保持在0.7%～1.3%[3]。

根據(jù)沿線附近公交開行狀況，分析各個地點的上下車數(shù)據(jù)，經(jīng)計算，得到各站公交帶來的乘客吸引量[V2]。綜合居民出行總量以及交通吸引量，得到總的交通量，計算公式如下：

[V3=V1·a+V2]? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（2）

式中，[V3]為總交通量;[a]為出行總量中軌道交通分擔(dān)比例。

2.4 出行分布預(yù)測

出行分布預(yù)測模型是在給定小區(qū)出行發(fā)生量和吸引量的條件下，用來估計每一個交通小區(qū)之間具體的出行量。本文預(yù)測采用重力模型法來求得各交通小區(qū)間的出行分布量。換句話說，在得到各交通小區(qū)產(chǎn)生量和吸引量的基礎(chǔ)上，標(biāo)定各重力模型相關(guān)參數(shù)并確定交通阻抗函數(shù)，最終運用改進后的重力模型預(yù)測出行分布[4]。

改進后的重力模型如下：

[aij=k·Pαi·AβjRγij]? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（3）

式中，[aij]為交通小區(qū)[i]到交通小區(qū)[j]的出行量;[Pαi]為交通小區(qū)[i]的發(fā)生量;[Aβj]為交通小區(qū)[j]的吸引量;[Rγij]為交通小區(qū)[i]到交通小區(qū)[j]的交通阻抗;[k]、[α]、[β]和[γ]為重力模型參數(shù)。

對于單核心的徐州市而言，短期內(nèi)影響徐州市居民出行分布的各要素都將保持不變的水平，出行分布預(yù)測的參數(shù)也必將保持相對穩(wěn)定。在預(yù)測城市軌道交通分布時，本研究認(rèn)為每日的出行發(fā)生總量與出行吸引總量相等，即認(rèn)為居民的出行均在當(dāng)日往返。

2.5 交通分配預(yù)測

交通分配是按一定的規(guī)則將交通小區(qū)的總出行量分配到交通網(wǎng)的各條線路上。軌道交通吸引的客流一般是由其他公共交通帶來的，一般只吸引出行方向與軌道交通線路平行的客流。軌道交通與其他公共交通通過途中花費的時間、票價等綜合之后的費用來競爭客流，綜合費用少的交通方式競爭到的客流越多，從而確定軌道線路各站上下車人數(shù)和斷面客流量等技術(shù)指標(biāo)。

由于在交通分配階段之前就已經(jīng)通過計算得到軌道交通OD，因此本文在分配階段不存在軌道交通和常規(guī)地面公交的競爭，主要是確定軌道交通車站間的客流量和車站上下客的數(shù)量。

2.6 客流預(yù)測結(jié)果及分析

根據(jù)上述改進后的重力模型及調(diào)查統(tǒng)計所得的數(shù)據(jù)，對徐州市軌道交通1號線開通當(dāng)年工作日全日客流進行預(yù)測，預(yù)測開通當(dāng)年工作日全日進站量為13.4萬人次/日，平均運距為5.29 km。工作日全日客流斷面如圖1所示。

分析預(yù)測結(jié)果可知，徐州市軌道交通1號線開通當(dāng)年客流主要集中在市中心以及主要的交通樞紐，如徐醫(yī)附院站、彭城廣場站、徐州火車站站、徐州東站站?？土鲝某鞘羞吘壪虺鞘兄行木奂?，且客流有往新城區(qū)轉(zhuǎn)移的趨勢。

3 結(jié)論

本文基于居民出行調(diào)查和交通調(diào)查，采用科學(xué)的預(yù)測方法，完成了徐州市城市軌道交通1號線開通當(dāng)年工作日全日的進站量、區(qū)間斷面等關(guān)鍵數(shù)據(jù)的預(yù)測和分析，為軌道交通1號線開通運營后的客運服務(wù)提供有力支撐。

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