鄭州市軌道交通 2 號線客流預(yù)測相關(guān)問題研究

王亦軍，董奇志，牛紅霞，王麗紅

WanG Yi-jun1, DonG Qi-zhi1, niu Hong-xia2, WanG Li-hong3

（1.鄭州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院科研外事處，河南鄭州451460；2.鄭州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院運輸管理系，河南鄭州451460；3.鄭州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)車車輛學(xué)院，河南鄭州451460）

(1.Scientific Research and Foreign Affairs Division, Zhengzhou Railway Vocational & Technical College, Zhengzhou 451460,Henan, China；2.Transport Management Department, Zhengzhou Railway Vocational & Technical College, Zhengzhou 451460, Henan, China；3.Locomotive & Vehicle Department, Zhengzhou Railway Vocational & Technical College, Zhengzhou 451460, Henan, China)

鄭州市軌道交通 2 號線客流預(yù)測相關(guān)問題研究

王亦軍1，董奇志1，牛紅霞2，王麗紅3

WanG Yi-jun1, DonG Qi-zhi1, niu Hong-xia2, WanG Li-hong3

（1.鄭州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院科研外事處，河南鄭州451460；2.鄭州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院運輸管理系，河南鄭州451460；3.鄭州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)車車輛學(xué)院，河南鄭州451460）

(1.Scientific Research and Foreign Affairs Division, Zhengzhou Railway Vocational & Technical College, Zhengzhou 451460,Henan, China；2.Transport Management Department, Zhengzhou Railway Vocational & Technical College, Zhengzhou 451460, Henan, China；3.Locomotive & Vehicle Department, Zhengzhou Railway Vocational & Technical College, Zhengzhou 451460, Henan, China)

為了科學(xué)準(zhǔn)確地把握鄭州軌道交通2號線的客流特征，從全日客流、早晚高峰客流、換乘客流等技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行客流預(yù)測，綜合比較分析預(yù)測結(jié)果的關(guān)鍵參數(shù)并論證對車輛選型、設(shè)計系統(tǒng)運輸能力、列車運行交路等運營方案的影響。結(jié)果表明，鄭州軌道交通2號線沿線客流成熟穩(wěn)定，初期、近期客流增長較快，遠(yuǎn)期增長較慢。盡管鄭州軌道交通2號線預(yù)測客流在時空上分布很不均衡，但客流預(yù)測的抗風(fēng)險能力較強(qiáng)。

軌道交通；客流預(yù)測；客流特征

客流預(yù)測作為軌道交通線網(wǎng)規(guī)劃的一個重要組成部分，是項目建設(shè)決策和可行性研究的重要依據(jù)，它決定了軌道交通建設(shè)的規(guī)模和運營組織方式。對客流預(yù)測相關(guān)問題進(jìn)行研究有助于更好地掌握客流預(yù)測的方法，提高其可靠性，從而有目的地進(jìn)行各項設(shè)計工作[1]。鄭州市軌道交通 2 號線為貫穿鄭州市南北發(fā)展軸的骨架線路，其建設(shè)分 2 期進(jìn)行，一期工程于 2010年 12月 28日在紫荊山公園的紫荊山站正式動工，于 2016年 8月 19日正式開通；二期工程預(yù)計 2016年 12月 1日開工，計劃于2018年竣工。2號線一期工程的開通運營，標(biāo)志著鄭州地鐵進(jìn)入了雙線運營時代，與已開通的軌道交通 1 號線形成了“十字框架”的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。下面對鄭州市軌道交通 2 號線客流預(yù)測相關(guān)問題進(jìn)行研究。

1 鄭州市軌道交通 2 號線客流預(yù)測分析

鄭州市軌道交通 2 號線一期工程需求預(yù)測分析是在《鄭州市城市總體規(guī)劃》(2007—2020年) 及《鄭州市城市綜合交通規(guī)劃》的基礎(chǔ)上，結(jié)合項目研究在深度上的要求，對影響城市軌道交通客流的城市發(fā)展規(guī)劃、土地開發(fā)、人口規(guī)模、經(jīng)濟(jì)增長、交通出行方式等主要因素進(jìn)行研究，進(jìn)而預(yù)測分析2 號線的客流數(shù)據(jù)。具體研究步驟為：①收集城市規(guī)劃、經(jīng)濟(jì)、人口、就業(yè)及土地利用等基礎(chǔ)資料，組織實施交通調(diào)查，建立出行產(chǎn)生、吸引模型，依據(jù)出行分布模型，預(yù)測出全方式出行、吸引量；②根據(jù)城市交通發(fā)展戰(zhàn)略、政策、措施及區(qū)域發(fā)展，調(diào)整全方式出行 OD 矩陣，計算高峰小時系數(shù)，得到全方式、公交全日及高峰小時 OD；③通過目標(biāo)年軌道交通網(wǎng)絡(luò)、城市道路網(wǎng)絡(luò)和公交網(wǎng)絡(luò)，建立方式劃分和路網(wǎng)分配的聯(lián)合模型，結(jié)合目標(biāo)年公交全日及高峰小時 OD，最終預(yù)測出軌道交通 2 號線各站全日、早晚高峰小時乘降量和斷面流量及其他預(yù)測結(jié)果。軌道交通 2 號線客流預(yù)測技術(shù)路線如圖1 所示[2]。

圖 1 軌道交通 2 號線客流預(yù)測技術(shù)路線

1.1 客流主要指標(biāo)預(yù)測

采用 TransCAD 軟件中的公交分配模塊，通過隨機(jī)用戶平衡模型，在網(wǎng)絡(luò)方案上進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)流量分配，預(yù)測得到鄭州市軌道交通 2 號線初期 (2018年)、近期 (2025年)、遠(yuǎn)期 (2040年) 的客流主要指標(biāo)。

1.1.1 客流預(yù)測

以 2018年、2025年、2040年作為特征年，對鄭州軌道交通 2 號線進(jìn)行客流預(yù)測，分全日客流預(yù)測和早/晚高峰小時客流預(yù)測，技術(shù)指標(biāo)主要包含客運量、客運周轉(zhuǎn)量、平均運距、單向最大斷面流量、負(fù)荷強(qiáng)度等。通過插值法得出一期工程在項目初期、近期和遠(yuǎn)期的客流指標(biāo)[3]，軌道交通 2 號線全日客流預(yù)測結(jié)果如表 1 所示，早/晚高峰小時客流預(yù)測結(jié)果如表 2 所示。

表 1 軌道交通 2 號線全日客流預(yù)測結(jié)果

1.1.2 站點超高峰系數(shù)預(yù)測

站點超高峰系數(shù)用來描述站點乘降量在高峰小時內(nèi)分布的不均衡性，通常為最高時刻 (如 15 min)的乘降量與平均時刻乘降量的比值。根據(jù)《地鐵設(shè)計規(guī)范 (GB50157-2003)》，超高峰設(shè)計客流量為該站預(yù)測遠(yuǎn)期高峰小時客流量 (或客流控制時期的高峰小時客流量) 乘以 1.1～1.4 超高峰系數(shù)。影響超高峰系數(shù)的因素有土地利用類型、站點性質(zhì) (普通站或換乘站)、站點客流來源 (如有無鐵路客流) 等[4]。在鄭州市 2 號線一期工程 16 個站中，紫荊山站屬于大型商業(yè)中心，容易受到節(jié)假日客流的沖擊，其超高峰系數(shù)建議取高值 1.4；東風(fēng)路站、關(guān)虎屯站、黃河路站、東大街站、隴海東路站的吸引范圍是城市主要的商住區(qū)，客流性質(zhì)屬于典型的通勤客流，早高峰出行量大，其超高峰系數(shù)建議取高值 1.3，其余各站根據(jù)各自高峰客流集散規(guī)模，超高峰系數(shù)取值在 1.1～1.2 之間。

表 2 軌道交通 2 號線早/晚高峰小時客流預(yù)測結(jié)果

1.1.3 換乘客流預(yù)測

換乘點是軌道交通線網(wǎng)骨架中各線路的交織點，是提供乘客轉(zhuǎn)線換乘的重要地點，乘客通過換乘點的車站及其專用通道設(shè)施，實現(xiàn) 2 座車站之間的人流溝通，達(dá)到換乘的目的。到 2040年 2 號線與其他軌道線路交匯換乘的站點有 6 個，依次為與1 號線、8 號線、5 號線、3 號線、6 號線、14 號線在紫荊山站、東風(fēng)路站、黃河路站、東大街站、二里崗站、花寨站換乘。軌道交通 2 號線換乘客流量預(yù)測結(jié)果如表 3 所示。

表 3 軌道交通 2 號線換乘客流量預(yù)測結(jié)果

1.2 客流預(yù)測結(jié)果分析

1.2.1 客流特征分析

從鄭州市軌道交通 2 號線的客流指標(biāo)預(yù)測結(jié)果中，可以看出 2 號線客流具有以下特征。

（1）客流效益顯著。軌道交通 2 號線全日總客運量從初期的 31.64 萬人次增長到近期的 60.10 萬人次及至遠(yuǎn)期的 80.31 萬人次。隨著軌道交通 2 號線的建成，鄭州市軌道交通形成了“十字型”的骨架網(wǎng)，軌道交通方式的吸引強(qiáng)度越來越大，網(wǎng)絡(luò)效益突顯，2 號線客流也一直穩(wěn)步上升；到遠(yuǎn)期隨著鄭州市軌道交通網(wǎng)絡(luò)的全部建成，2 號線客流增長趨緩。

（2）負(fù)荷強(qiáng)度大。軌道交通 2 號線的客運強(qiáng)度初期即高達(dá) 1.77，遠(yuǎn)期更是上升到 3.06?？梢?，其線路沿線的客流成熟穩(wěn)定，與其在軌道網(wǎng)絡(luò)中的地位吻合。隨著軌道交通 2 號線的逐步建設(shè)，線路北部區(qū)段用地不斷開發(fā)，誘增的軌道客流也不斷增大。

（3）客流特征與生活走廊特征吻合。軌道交通2 號線途經(jīng)城市南北主要的生活走廊，客流高峰斷面在中心城區(qū)的東風(fēng)路、關(guān)虎屯路、黃河路、紫荊山間，與 2 號線所在生活走廊特征吻合；平均乘距初期為 8.0 km，近期為 8.2 km，遠(yuǎn)期為 8.4 km，符合 2 號線途經(jīng)生活走廊出行的客流特征。

1.2.2 分時客流分析

在表1全日客流預(yù)測結(jié)果的基礎(chǔ)上，借鑒國內(nèi)外城市軌道交通客流分布規(guī)律及基年鄭州市全日公交分布情況，依據(jù)軌道交通 2 號線的功能和性質(zhì)，對初期、近期、遠(yuǎn)期的全日客流變化進(jìn)行預(yù)測，可知，2 號線的客流在全天各時段是不均衡的，反映全日時段客流變化規(guī)律用時段系數(shù)來表示，時段系數(shù)定義為某時段的客流量與全天客流量的比值，而高峰小時系數(shù)是時段系數(shù)的極大值，它反映了客流的集中程度，一般將高峰小時系數(shù)定義為高峰時段客流量與全天客流量的比值[5]。軌道交通 2 號線初期全日時段系數(shù)分布曲線如圖 2 所示。

圖 2 軌道交通 2 號線初期全日時段系數(shù)分布曲線

軌道交通2號線的運營時間為 5 ∶ 00—23 ∶ 00。從圖 2 可以看出，2 號線路早高峰主要集中在 7 ∶ 00—8 ∶ 00 時間段，早高峰小時系數(shù)在16%～ 18% 之間；晚高峰主要集中在 17 ∶ 00—18 ∶ 00，晚高峰小時系數(shù)在 13%～15% 之間；早晚高峰客流均以通勤客流為主。9 ∶ 00—17 ∶ 00 的平峰客流分布比較均勻，時段系數(shù)在 6%～8% 之間。

1.2.3 節(jié)假日客流分析

參考國內(nèi)相關(guān)城市軌道交通實際運營的調(diào)查資料，周末客流普遍大于工作日客流，其增長幅度平均約為 20%[6]。根據(jù)鄭州市的實際情況，鄭州市周末客流預(yù)測在日均客流的基礎(chǔ)上應(yīng)上浮 20% 左右。類比國內(nèi)其他相關(guān)城市軌道交通運營經(jīng)驗，結(jié)合各站點區(qū)位及周邊用地分布情況，分析在鄭州市 2 號線一期工程易受節(jié)假日等突發(fā)客流沖擊的車站將主要集中在紫荊山、東風(fēng)路、農(nóng)業(yè)路、黃河路、東大街、隴海東路 6 站。在站點設(shè)計過程中，應(yīng)對大型社會活動期間及節(jié)假日突發(fā)客流制訂相應(yīng)的應(yīng)對措施，并儲備一定的富裕能力。

1.2.4 換乘客流分析

鄭州市軌道交通 2 號線的換乘功能較強(qiáng)，遠(yuǎn)期2040年 2 號線與軌道線網(wǎng) 1 號線、3 號線、5 號線、6 號線、8 號線、14 號線均有換乘聯(lián)系。以遠(yuǎn)期早高峰換乘客流進(jìn)行分析，由表 3 可知，2040年全線早高峰小時換乘總量為 6.59 萬人次。2 號線與1 號線在紫荊山廣場換乘，是 2 號線換乘量最大的站點，早高峰小時換乘總量為 1.56 萬人次，占早高峰換乘總量的 23.7%；2 號線與 3 號線在東大街站換乘，換乘總量為 1.09 萬人次，占早高峰換乘總量的16.5%；2 號線與 8 號線在東風(fēng)站換乘，換乘總量為1.39 萬人次，占早高峰換乘總量的 21.1%；2 號線與 6 號線在二里崗站換乘，換乘總量為 0.90 萬人次，占早高峰換乘總量的 13.7%；2 號線與 14 號線在花寨站換乘，換乘總量為 0.25 萬人次，占早高峰換乘總量的 3.8%。其中換乘客流較大的車站分別為紫荊山站、東風(fēng)路站、東大街站。在相應(yīng)站點設(shè)計過程中，不僅要滿足換乘客流總量需求，還應(yīng)充分考慮換乘客流的快捷換乘因素。

2 客流預(yù)測結(jié)果對運營方案的影響

2.1 對車輛選型的影響

根據(jù)客流預(yù)測結(jié)果可知，鄭州市軌道交通 2 號線遠(yuǎn)期高峰小時單向最大客流為 3.53 萬人次，為大運量的軌道交通工程，根據(jù)《城市軌道交通工程項目建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)》(建標(biāo) 104-2008) 的有關(guān)規(guī)定，單向運能 3 萬～5 萬人次/h，適用的車型為 B 型車或 A型車。A 型車和 B 型車在相同的運輸能力下， A 型車較 B 型車購置費高，因而 B 型車性價比更高。此外，B 型車應(yīng)用廣泛，目前國內(nèi)采用 B 型車的有沈陽、長春、大連、天津、北京、廣州、武漢、西安、成都、重慶等城市[7]。綜合多種因素，鄭州軌道交通 2 號線最終選用 B 型車，運營初期、近期、遠(yuǎn)期均采用 4 動 2 拖 6 輛固定編組結(jié)構(gòu)。

2.2 對設(shè)計系統(tǒng)運輸能力的影響

根據(jù)客流預(yù)測結(jié)果，設(shè)計鄭州市軌道交通 2 號線系統(tǒng)運輸能力如表 4 所示。

表 4 軌道交通 2 號線系統(tǒng)運輸能力

2.3 對列車運行交路的影響

根據(jù)線路長度和客流特點，鄭州市軌道交通 2號線運營初期采用的運行交路如圖 3 所示，近期、遠(yuǎn)期采用的運行交路如圖 4 所示。

圖 3 軌道交通 2 號線運營初期高峰小時運行交路

圖 4 軌道交通 2 號線運營近期、遠(yuǎn)期高峰小時運行交路

3 結(jié)論

在對鄭州市軌道交通 2 號線客流的關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行綜合比較分析和論證的基礎(chǔ)上，探討鄭州市軌道交通 2 號線的客流特征，研究客流預(yù)測結(jié)果對運營方案的影響，主要研究結(jié)論歸納如下。

（1）鄭州市軌道交通 2 號線沿線的客流成熟穩(wěn)定，與其在軌道交通網(wǎng)絡(luò)中的骨干地位完全吻合。線路客流總體保持增長趨勢，運營后初期、近期客流增長較快，遠(yuǎn)期增長較慢，客流趨于平穩(wěn)。

（2）從全日斷面客流預(yù)測結(jié)果來看，斷面客流不均衡程度較大，中間段大、兩端小，呈典型的“橄欖形”分布，但方向分布相對均衡；早/晚高峰小時客流同樣呈現(xiàn)中間段大、兩端小的“橄欖形”分布，并且中間段方向分布相對均衡，兩端方向分布不均衡現(xiàn)象明顯，這種情況下，直徑線路上應(yīng)做到經(jīng)濟(jì)合理地配備運力比較困難。

（3）早高峰小時系數(shù)為 16%～18%，晚高峰小時系數(shù)為 13%～15%，平峰客流分布比較均勻，時段系數(shù)在 6%～8% 之間?？梢姼叻迤陂g客流比較集中，客流在時間分布上很不均衡，而客流在時間分布上的均衡性將直接影響行車組織和系統(tǒng)利用率。

（4）客流預(yù)測風(fēng)險可以通過對線路在發(fā)展成熟區(qū)域的客流量與全線客流量的比重及車站乘降量的集中率來評估[8]。軌道交通 2 號線發(fā)展成熟區(qū)域中心城片區(qū)和北部地區(qū)、西南部地區(qū)的客運量占全線客運量的 70% 左右，并且中間段大、兩端小“橄欖形”分布的全日斷面客流說明車站乘降量的集中率不高。因此，2 號線客流的風(fēng)險較小，抗風(fēng)險能力較強(qiáng)。

（5）鄭州市軌道交通 2 號線車型應(yīng)選用 B 型車，4 動 2 拖 6 輛固定編組結(jié)構(gòu)。線路運營初期運用車輛 13 列可以滿足運輸需求。

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責(zé)任編輯：王 靜

Study on Passenger Flow Forecast of Metro Line 2 in Zhengzhou

The paper takes into account major technical parameters - passenger flow for the day, that for rush hours and that for transfer - in the passenger flow forecast to have a scientific and accurate reading on the passenger flow of Metro No.2 in Zhengzhou province. The paper compares and analyzes the key parameters of the forecast, and looks into their influence to vehicle selection, system transportation capacity and train operation route. The results show that, the passenger flow of Zhengzhou Metro Line 2 is stable with the passenger flow rising rapidly at the preliminary stage and in the near future while such momentum is expected to slow down in the long run. The results promises great anti-risk performance, despite of the uneven space-time distribution of passenger flow forecast of Zhengzhou Metro Line 2.

Rail Transit; Passenger Flow Forecast; Passenger Flow Characteristics

1003-1421(2016)12-0085-06

U239.5

B

10.16668/j.cnki.issn.1003-1421.2016.12.17

2016-10-26

河南省科技發(fā)展計劃課題 (162400410164)