西安地鐵2號線南段運營初期客流預測

程 濤 周 峰 酈海通

(1.西安市地下鐵道有限責任公司 西安710016;2.同濟大學道路與交通工程教育部重點實驗室 上海201804;3.同濟大學智能交通高等研究院 上海201804;4.駐上海鐵路局軍代處 上海200079)

2014年4月1日起實施的GB/T 30013—2013《城市軌道交通試運營基本條件》要求，運營單位應組織開展擬開通試運營線路的客流預測，為制定行車組織方案提供依據(jù)［1］。為確保西安地鐵2號線南段達到開通試運營基本條件，運營單位自主開展了既有運營線延長線路開通初期的客流預測。通過客流預測工作的設計、組織及實施，為2號線南段開通的運輸計劃提供了依據(jù)，同時也為今后新線的客流預測、評估及開通積累了經(jīng)驗。

1 西安地鐵運營線路概況

2011年9月16日，西安地鐵2號線首通段投入運營(運營里程19.9 km，運營車站17座);2013年9月15日西安地鐵1號線投入運營(運營里程24.8 km，運營車站19座，含換乘車站1座)。西安地鐵運營線網(wǎng)44.7 km，運營車站36座(含換乘站1座)，日均客運量達到76萬人次/d，客運強度1.70萬人次/(d·km)。

2號線一期南段工程長6.3 km，含三爻、鳳棲原、航天城、韋曲南4座車站以及一個停車場，于2014年6月16日貫通試運營。

2 2號線南段沿線用地及客流情況分析［2-6］

2.1 三爻站

三爻站站位所在地為多層磚混民房，車站西側(cè)主要為三森國際家具城、陜西師范大學南苑學院等，東側(cè)為東三爻、勞教所、西安華中科技學院、喜加喜酒廠、泰山旅游汽車公司等。該站的主要用地是居住用地，目前的主要客流是來自長安南路兩側(cè)的上下班客流和部分學生客流、從商客流。未來該站點所吸引的客流主要是到行政區(qū)辦公客流及辦事客流等。

2.2 鳳棲原站

鳳棲原站位于鳳棲路與北長安街十字交叉口，站位所在路口西北側(cè)為商廈、吉豐小區(qū)等，東北側(cè)為餐飲商鋪、長安北里王骨科醫(yī)院及長安區(qū)南五臺旅游開發(fā)公司，西南側(cè)為中國銀行長安區(qū)支行、中流商務中心，東南側(cè)為兩層門面房。北長安街為長安區(qū)的南北主干道，道路較窄，兩側(cè)建筑物比較密集，車流量較大。鳳棲原站點服務區(qū)內(nèi)的規(guī)劃用地主要是居住、教育科研及廣場/停車場等。未來該站點所吸引的客流主要是進出鳳棲原站的上下班客流、購物休閑客流等。

2.3 航天城站

航天城站位于南長安街與東長安街十字路口南側(cè)，車站東側(cè)為6層辦公樓、區(qū)建設局、長安區(qū)政府、長安區(qū)客運公司、區(qū)人民檢察院、西安市公路局長安公路管理段等，車站西側(cè)主要為4～6層辦公樓，1～2層為商鋪、長安區(qū)公路管理站、西安華英汽車駕駛培訓學校及西安市長安區(qū)時代職業(yè)技能學校等。該站點所吸引的客流主要是到高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)區(qū)的上下班客流、到秦嶺北麓的旅游客流以及學生客流等。

2.4 韋曲南站

韋曲南站位于大學路與南長安街十字交叉口南側(cè)，站位東側(cè)為長安區(qū)殘疾人勞動就業(yè)服務所、長安區(qū)農(nóng)業(yè)綜合開發(fā)辦公室、長安區(qū)氣象局、高炮團等，車站西側(cè)為已開發(fā)的新星小區(qū)、新田小區(qū)及長安西寨舊貨市場。該站所吸引的客流主要是進出韋曲鎮(zhèn)站的上下班客流、旅游客流、購物休閑娛樂客流及學生客流等。

3 預測基礎(chǔ)

3.1 來自AFC的現(xiàn)狀軌道交通客流特征

通過構(gòu)建AFC(自動售檢票)系統(tǒng)數(shù)據(jù)分析方法，獲得精細化的現(xiàn)狀軌道交通客流數(shù)據(jù)，主要用于現(xiàn)有軌道客流特征分析，作為南延段客流分析預測的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)?；A(chǔ)數(shù)據(jù)的處理利用了大數(shù)據(jù)思想，即將AFC系統(tǒng)數(shù)據(jù)與ATS(automatic train supervision，自動列車監(jiān)控系統(tǒng))數(shù)據(jù)結(jié)合在一起，每條出行記錄包含了72個字段屬性，數(shù)據(jù)精確到每一個乘客在地鐵系統(tǒng)中從站廳到站臺再到乘車直至出站的完整的行為特征。

3.2 調(diào)查獲得南段區(qū)域客源出行特征

2014年3月22日至3月25日，在1、2號線沿線35座車站開展了面向乘客的問卷調(diào)查工作;共154人參與了調(diào)查，取得4.6萬份問卷，主要針對不同年齡、性別、職業(yè)的乘客出行時的出發(fā)地、目的地、出行目的、上下車站點、每周地鐵出行頻率、出行到達地鐵站及離開地鐵站后的交通接駁方式以及所花費的時間進行調(diào)查。通過本次調(diào)查，掌握西安市居民現(xiàn)狀、地鐵出行需求規(guī)模、基本特征和流動規(guī)律，為南段客源出行OD、上下站分析及站點服務范圍分布模型提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

3.3 調(diào)查獲得南段公交客流特征

2014年4月，設計、實施了南段沿線的公交客流調(diào)查，分別選取了4月20日(周日)和4月21日(周一)的早晚高峰、平峰等3個時段，對2號線南段沿線常規(guī)公交的客流進行了調(diào)查。主要分為斷面客流調(diào)查、公交站點上下車人數(shù)調(diào)查和公交線路車型調(diào)查3個方面，調(diào)查起點為吳家墳公交站，終點為徐家寨公交站，全線共設了40個站點、9個斷面，配備了76個調(diào)查小組，每組3人，共228名調(diào)查員參與了該次調(diào)查。發(fā)放調(diào)查表4萬份，最終取得有效數(shù)據(jù)3.5萬份。通過調(diào)查，獲取南段公交客流特征，為南段沿線各站點客流分布及各區(qū)段斷面流量的現(xiàn)狀提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

4 客流規(guī)律分析

4.1 南段人口就業(yè)崗位分布［7-8］

2號線南段輻射區(qū)域100 km1，常住人口21萬人，就業(yè)崗位5.7萬個，另有高校學生6.5萬人。居住人口分布在長安路沿線，人口密度較高，就業(yè)崗位主要集中在三環(huán)沿線，人口密度分布及崗位密度分布情況如圖1、2所示。

圖1 南段人口密度分布

圖2 南段崗位密度分布

4.2 南段客流來源分布

工作日客源出發(fā)地主要集中在長安路沿線和三環(huán)路周邊，目的地集中于既有軌道站點周邊區(qū)域。節(jié)假日南段客源出發(fā)地主要集中于三環(huán)路沿線與大學城區(qū)域，目的地則由軌道站點周邊向外圍拓展，南段客源出發(fā)及終到情況如圖3～圖6所示。

圖3 南段客源出發(fā)地(工作日)

圖4 南段客源出發(fā)地(節(jié)假日)

圖5 南段客源目的地(工作日)

4.3 南段客流出行OD分布

因工作日、節(jié)假日出行目的構(gòu)成不同，兩者的出行OD差異也較大［9］。根據(jù)既有線35座車站乘客出行的調(diào)查統(tǒng)計分析，現(xiàn)有客流中南段(出行起、終點位于南延段周邊區(qū)域)工作日2.2萬人次/d，約占整體客流的4%;節(jié)假日2.85萬人次/d，約占整體客流的4.5%。地鐵客流中南段乘客，工作日早高峰時段軌道交通方式出行呈現(xiàn)較高聚集特征，早高峰小時系數(shù)0.1，略高于整體平均水平0.09，工作日早高峰時段南段客流比重也達到4.7%。

圖6 南段客源目的地(節(jié)假日)

通過分析發(fā)現(xiàn)，不同時間段、不同目的的出行OD特征不同，工作日和節(jié)假日以上班、上學、公務為目的的出行OD點主要集中在未央?yún)^(qū)和新城區(qū)，節(jié)假日以生活為目的的出行OD點主要集中在雁塔區(qū)和新城區(qū)。

4.4 南段客流上下車站分布

南段客流在不同時段選擇現(xiàn)狀軌道交通上下車的車站呈現(xiàn)不同的特點［10］。根據(jù)客流調(diào)查數(shù)據(jù)，目前南段客流上車最多的車站為會展中心站，其次是小寨站;南段客流下車最多的車站為鐘樓站，其次為鳳城五路站、后衛(wèi)寨站、紡織城站等;南段客流大多為長途旅客。

5 客流預測分析

5.1 研究目的與預測年限

2號線南段于2014年6月開通試運營，以此日期為預測年限，主要為試運營階段的行車組織與客運管理提供支撐。

5.2 軌道站點客流量預測

車站的進出站客流采用多元線性回歸模型進行預測分析［11］，模型以既有35個車站的現(xiàn)狀進出站客流作為因變量，以車站周邊1 km半徑內(nèi)人口及分類崗位作為自變量，進行模型標定。各車站不同時段客流預測見表1。

5.3 軌道客流出行OD預測

南段客流出行OD以居民出行調(diào)查中南段客源交通小區(qū)間出行OD為基礎(chǔ)，通過標定站點服務范圍模型和軌道乘距模型分離出軌道客流站間出行OD。

5.3.1 站點服務范圍分布

在乘客出行特征調(diào)查中，以出發(fā)地、目的地、到離軌道站點的距離分布為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，標定負指數(shù)型回歸模型，用以預測南段居民從出發(fā)地到軌道站點的選擇行為。

表1 站點客流預測

軌道交通乘客出行特征調(diào)查顯示，站點周邊2 km范圍的乘客僅占地鐵客流的50%左右，80%的地鐵客流來自站點周邊5 km范圍，說明目前西安地鐵的服務范圍為站點周邊5 km。

5.3.2 軌道乘距分布模型

以AFC系統(tǒng)數(shù)據(jù)中乘客乘車距離及乘站數(shù)量分布特征為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，標定回歸模型，用以預測南段居民特定出行OD，選擇軌道交通方式的權(quán)重因子。模型標定結(jié)果如圖7所示。

圖7 軌道乘距分布模型標定

5.4 預測結(jié)果分析

5.4.1 客運量

根據(jù)南段沿線土地開發(fā)與現(xiàn)有南段來源客流特征，預計南段試運營初期(2014年6月)客流強度約為:工作日1.21萬人次/km，節(jié)假日1.46萬人次/km，略高于現(xiàn)狀1號線水平。預計南段客流規(guī)模為:工作日7.5萬人次/d(現(xiàn)狀2.77萬人次/d)，節(jié)假日9.1萬人次/d(現(xiàn)狀3.63萬人次/d)。

結(jié)合現(xiàn)狀南段軌道交通客流特征，預計開通初期軌道線網(wǎng)客流規(guī)模:常規(guī)工作日將達到80萬人次/d，較現(xiàn)狀增長約8萬人次;常規(guī)節(jié)假日將達到90萬人次/d，較現(xiàn)狀增長約9萬人次。

由于南段屬于骨干線路向外圍區(qū)域延伸，2號線總體客流強度較現(xiàn)狀有所降低，考慮新線開通及客流培育期的自然增長因素，線網(wǎng)整體客流強度與現(xiàn)狀相當?？瓦\量預測結(jié)果見表2。

表2 2號線南段客運量預測

5.4.2 斷面客流

通過從目前AFC數(shù)據(jù)中提取的客流基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，分別形成工作日全天、工作日早高峰、工作日晚高峰、節(jié)假日全天、節(jié)假日晚高峰等站間OD數(shù)據(jù)。考慮到在開通時站間OD存在一定的自然增長規(guī)律，因此在充分總結(jié)穩(wěn)定期客流增長情況的基礎(chǔ)上，將開通時的站間OD賦予一定的增長系數(shù)。最后結(jié)合南段預測OD、現(xiàn)狀AFC站間OD、現(xiàn)狀南段OD等數(shù)據(jù)，預測出南段開通時的雙線斷面客流(見圖8)。

5.4.3 南段開通前后客流變化特征分析

南段開通后對2號線既有北段的影響不大，對南段影響較大，其中客流量增加的車站主要集中在鐘樓、小寨、南稍門，會展中心客流量將有所降低，具體對比見圖9。

6 結(jié)論

在AFC基礎(chǔ)數(shù)據(jù)分析出來的軌道交通客流特征現(xiàn)狀基礎(chǔ)上，通過設計、實施軌道交通乘客出行特征調(diào)查，獲得目前軌道客流中南段區(qū)域客源出行特征;通過設計、實施南段沿線公交客流調(diào)查，獲得南段公交客流特征;通過標定車站客流與土地利用、到離站交通距離與地鐵車站選擇、合理軌道乘距等數(shù)學模型，運用在既有客流規(guī)律基礎(chǔ)上的趨勢推演法，預測出2號線南段開通后4個車站的客運量及斷面客流及開通后對現(xiàn)有軌道交通客流的影響等，為2號線南段開通行車組織及車站客運組織提供數(shù)據(jù)支撐。

圖8 2號線南段斷面客流預測

圖9 開通前后客流量對比

［1］GB/T 30013—2013城市軌道交通試運營基本條件［S］.北京:中國標準出版社，2013.

［2］長安大學.2011年西安市居民出行調(diào)查報告［R］.西安，2011.

［3］西安市地下鐵道有限責任公司.西安市城市快速軌道交通線網(wǎng)規(guī)劃［R］.西安，2005.

［4］西安市地下鐵道有限責任公司.西安市城市快速軌道交通建設規(guī)劃(2006—2015)［R］.西安，2005.

［5］西安市地下鐵道有限責任公司.西安市城市快速軌道交通建設規(guī)劃調(diào)整(2006—2016)［R］.西安，2010.

［6］西安市地下鐵道有限責任公司.西安市城市快速軌道交通建設規(guī)劃(2012—2018)［R］.西安，2013.

［7］西安市規(guī)劃局.西咸一體化建設規(guī)劃(2007—2020)［R］.西安，2007.

［8］西安市規(guī)劃局.西安市城市總體規(guī)劃(2008—2020)［R］.西安，2004.

［9］馬小毅，金安，劉明敏，等.廣州市軌道交通客流特征分析［J］.城市交通，2013，11(6):35-42.

［10］張秀媛.城市軌道交通客流分析［M］.北京:北京交通大學出版社，2011.

［11］何九冉，四兵鋒.EMD－RBF組合模型在城市軌道交通客流預測中的應用［J］.鐵道運輸與經(jīng)濟，2014，36(10):87－92.