城市軌道交通車站客流遞遠遞減規(guī)律實證研究

王逸君 鄭鍇 魏萬旭 張權(quán) 金科良

摘要：城市軌道交通在人們的生活中愈來愈重要。本文對其車站客流遞遠遞減規(guī)律進行研究，根據(jù)交通調(diào)查所獲得的散點圖得到不同類型車站遞遠遞減規(guī)律函數(shù)，并分析不同類型車站遞遠遞減規(guī)律函數(shù)的異同，從而為城市軌道交通的進一步發(fā)展與城市用地等提供參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：城市軌道交通；客流；遞遠遞減規(guī)律

引言

目前，城市軌道交通以其節(jié)能、省地、運量大、全天候、無污染（或少污染）安全等特點，成為緩解城市擁堵的最佳方案。截至2017年末，我國已有34個城市開通軌道交通并投入運營，運營里程達5033公里。其中，地鐵3884公里，占比77.2%；輕軌、單軌、市域快軌、現(xiàn)代有軌電車、磁浮交通等制式運營線路約1149公里，占比22.8%；總體呈現(xiàn)出網(wǎng)絡(luò)化、差異化，制式結(jié)構(gòu)多元化等特點。城市軌道交通客流是城市軌道交通規(guī)劃、投資、建設(shè)、運營、評估的重要指標(biāo)。城市軌道交通車站客流是城市軌道交通客流的一個重要內(nèi)容，決定著站臺規(guī)模，站內(nèi)通行設(shè)備的布設(shè)等。鑒于此，有必要對城市軌道交通車站客流進行預(yù)測。

本文通過對車站客流遞遠遞減規(guī)律實證研究，繪制車站客流遞遠遞減規(guī)律散點圖，選用合適的函數(shù)曲線對散點圖進行擬合，得到車站客流遞遠遞減規(guī)律函數(shù)，為合理預(yù)測車站客流提供依據(jù)，同時也能為商業(yè)圈的開發(fā)，政府用地等提供一定的依據(jù)。

1.研究方法

既有的車站客流預(yù)測方法以傳統(tǒng)的四階段法[1]為主，針對精細化微觀的軌道交通車站層面的客流預(yù)測適用性較弱，體現(xiàn)在：①其需要大量的有效基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，在區(qū)域?qū)用娼M織大規(guī)模OD調(diào)查耗時耗力；②如果部分數(shù)據(jù)失實，造成的誤差將從全方式客流量累積傳遞到車站客流量，使得誤差放大。③因其需要通過對全區(qū)域全方式的客流量預(yù)測后才能逐步得到車站客流量，所以對車站客流吸引范圍內(nèi)土地利用或交通服務(wù)水平變化的靈敏度不高[2]。

因此出現(xiàn)了基于城市軌道交通站點層面構(gòu)建的車站客流量微觀預(yù)測方法[3-11]，其將車站客流看作是車站周邊環(huán)境及車站自身特點的函數(shù)，構(gòu)建回歸模型對影響車站客流的因素與車站客流之間的關(guān)系進行回歸，并基于回歸系數(shù)對車站客流進行預(yù)測。城市軌道交通車站客流量微觀預(yù)測方法中，車站客流吸引范圍內(nèi)的人口是影響車站客流的重要因素。鑒于車站客流存在遞遠遞減規(guī)律，如果將到車站不同距離的單位人口對車站客流的貢獻率等同，則預(yù)測結(jié)果將會有較大誤差。因此，有必要對到車站不同距離單位人口對車站客流的貢獻率即車站客流遞遠遞減規(guī)律進行研究，以便合理地對車站客流進行預(yù)測。既有研究往往通過調(diào)查居住/工作在車站客流吸引范圍內(nèi)的城市軌道交通使用者，繪制散點圖描述隨到車站距離的增大，軌道交通使用頻率下降的事實對其進行定量研究[3，4，11]。但既有研究對散點圖的曲線擬合函數(shù)差異較大，如文獻[4][11]采用線性函數(shù)對居住類曲線進行擬合，二次負指數(shù)函數(shù)對崗位類曲線進行擬合；文獻[3]則采用二次負指數(shù)函數(shù)對居住曲線進行擬合。文獻[12]提出線性函數(shù)（ ），負指數(shù)函數(shù)（ 或者 ），二次函數(shù)（ ）與冪函數(shù)（ ）均可用來擬合車站客流遞遠遞減散點圖。鑒于此，有必要對車站客流遞遠遞減規(guī)律進行實證研究，以辨明車站客流存在何種遞遠遞減規(guī)律。

2.微觀預(yù)測法的應(yīng)用

基于微觀預(yù)測法設(shè)計車站客流遞遠遞減規(guī)律實證調(diào)查問卷，在不同區(qū)域（市區(qū)、郊區(qū)、市域）選取不同類型軌道交通車站（中間站、終點站、換乘站）對早高峰、全日進（出）站客流進行乘客個人屬性及出發(fā)地問卷調(diào)查。

問卷的數(shù)據(jù)除去個人屬性這些附加因素，主要以問題“出行的出發(fā)地”為核心數(shù)據(jù)，借此來體現(xiàn)微觀預(yù)測法獨特性和準(zhǔn)確性。本文采用上海與東京都軌道交通車站調(diào)查數(shù)據(jù)進行分析并對兩者進行對比。

上海市數(shù)據(jù)主要來源于問卷調(diào)查，通過調(diào)查多種類型的車站，在被調(diào)查車站入口定時、隨機選擇進站乘客進行問卷調(diào)查，被調(diào)查車站包括了九亭站、漕河涇開發(fā)區(qū)站、宜山路站、松江南站等。車站周邊小區(qū)的人口數(shù)來源于第六次人口普查數(shù)據(jù)與文獻調(diào)查。

東京都數(shù)據(jù)主要來源于日本首都圈2010年7月的交通大調(diào)查數(shù)據(jù)。其交通大調(diào)查內(nèi)容包括早高峰東京都各車站的始發(fā)客流及客流來源的交通小區(qū)及客流量，各車站的終到客流及客流終到的目的地交通小區(qū)及客流量。

路網(wǎng)距離數(shù)據(jù)來源于谷歌地圖的實時數(shù)據(jù)。我們采用路網(wǎng)距離（實際走行距離）來作為研究的數(shù)據(jù)，因為直線距離在街道縱橫交錯的大都市與實際走行距離差距較大，所以以實際走行距離為變量更能反應(yīng)行人到地鐵站的難易程度。

3.數(shù)據(jù)處理與分析

將各車站的數(shù)據(jù)單獨繪制成散點圖，可以看出車站客流遞遠遞減規(guī)律明顯，但這些圖都屬于一個特定中心的距離衰減函數(shù)圖，并不統(tǒng)一，本研究期望將同類型的車站歸結(jié)成一個更具普遍性的函數(shù)類型，遂將同類型車站的客流與人口數(shù)據(jù)進行整合，按距離段分類統(tǒng)計客流貢獻率，最后繪制成該類型車站客流遞遠遞減規(guī)律圖。

車站客流遞遠遞減規(guī)律函數(shù)圖中，Y軸表示客流貢獻率，X軸表示乘客出發(fā)地距地鐵站的路網(wǎng)距離段。出發(fā)地與地鐵站的路徑往往有多個本研究假定乘客通常采用時間最短通行路徑?？土髫暙I率以某距離段早高峰進站客流與該處居住人口的比值作為Y軸變量。

3.1上海軌道交通車站客流遞遠遞減規(guī)律

上海車站客流遞遠遞減規(guī)律趨勢圖如圖3-1、3-2所示。經(jīng)過對比與分析，數(shù)據(jù)中所有中間站客流遞遠遞減規(guī)律呈現(xiàn)對數(shù)函數(shù)形式，認為中間站客流遞遠遞減規(guī)律函數(shù)基本可以用 表示，其中i，j為參數(shù)且都大于零。換乘站客流遞遠遞減規(guī)律呈現(xiàn)為冪函數(shù)形式，認為換乘站客流遞遠遞減規(guī)律函數(shù)基本可以用 表示，其中a，b為參數(shù)且都大于零。經(jīng)過對上海終點站的調(diào)研，發(fā)現(xiàn)終點站地理位置較偏，附近的小區(qū)比較少，所以得到的數(shù)據(jù)樣本量比較少，并不能很好的體現(xiàn)出客流貢獻率和路網(wǎng)距離之間的關(guān)系。除此之外，某些終點站還具有一定的特殊性，如松江南站，該地鐵站和高鐵站相鄰，調(diào)查結(jié)果發(fā)現(xiàn)城際客流占了很大的比例，而其余客流大都來自幾個臨近的住宅區(qū)，這些住宅區(qū)的客流貢獻率遠超一般的小區(qū)，這類終點車站的規(guī)律具有特殊性，因此上海數(shù)據(jù)中暫未繪制終點站客流遞遠遞減規(guī)律函數(shù)圖。

3.2東京都軌道交通車站客流遞遠遞減規(guī)律

東京都車站客流遞遠遞減規(guī)律趨勢圖如圖3-3～圖3-8所示。經(jīng)過對比與分析，數(shù)據(jù)中所有的市區(qū)站客流遞遠遞減規(guī)律呈現(xiàn)為冪函數(shù)，換乘站也都呈現(xiàn)為冪函數(shù)，認為市區(qū)站和換乘站的距離衰減函數(shù)基本可以用 表示，其中a，b為參數(shù)且都大于零。郊區(qū)中間站和終點站客流遞遠遞減規(guī)律皆呈現(xiàn)為指數(shù)函數(shù)，本文認為郊區(qū)中間站和終點站的距離衰減函數(shù)基本可以用 表示，其中c，d為參數(shù)，且都大于零。

市區(qū)中間站和換乘站的客流貢獻率隨距離X的增加下降得更為迅速，這和市區(qū)地鐵網(wǎng)布局密集有很大關(guān)系。譬如當(dāng)兩個站站間距較?。?=1KM）時，兩車站的客流吸引范圍有很大的重疊區(qū)域，重疊區(qū)域內(nèi)的人口對車站客流的貢獻率要低，導(dǎo)致客流貢獻率下降更為迅速。從圖3-3和圖3-5可以看出，對于冪函數(shù) ，b處于1～2之間，而指數(shù)函數(shù) 的底數(shù)為e，當(dāng) x處于0～10這樣一個區(qū)間內(nèi)，冪函數(shù)的下降速度更為迅速，符合現(xiàn)實情況，反映了車站客流遞遠遞減規(guī)律函數(shù)的準(zhǔn)確性。

3.3上海與東京車站客流遞遠遞減規(guī)律對比

將上海車站客流遞遠遞減規(guī)律函數(shù)圖與東京車站客流遞遠遞減規(guī)律趨勢圖對比分析，發(fā)現(xiàn)上海與東京換乘站客流遞遠遞減規(guī)律相似，都呈現(xiàn)為冪函數(shù)形式，皆可用 表示，本文認為：換乘站的客流遞遠遞減規(guī)律呈現(xiàn)為冪函數(shù)形式。中間站的遞遠遞減規(guī)律有所不同。上海市郊區(qū)和市區(qū)中間站客流遞遠遞減規(guī)律呈現(xiàn)為對數(shù)函數(shù)形式，而東京市區(qū)中間站客流遞遠遞減規(guī)律呈現(xiàn)為冪函數(shù)形式，郊區(qū)中間站客流遞遠遞減規(guī)律呈現(xiàn)為指數(shù)函數(shù)形式。本文在3.2中提出指數(shù)函數(shù)和冪函數(shù)在變量x處于0～10這個區(qū)間時，冪函數(shù)下降更為迅速，東京市郊區(qū)中間站與上海市郊區(qū)中間站客流遞遠遞減規(guī)律所呈現(xiàn)的函數(shù)差別可以認為是人口分布、密集程度不同等原因造成的。換乘站一般設(shè)于交通樞紐，客流較多，對客流吸引相對更大，乘客即便距離該站較遠，也愿意居住于換乘站附近，這是其客流遞遠遞減規(guī)律呈現(xiàn)為冪函數(shù)形式的原因之一，上海與東京換乘站的情況較為相似，兩者客流遞遠遞減規(guī)律皆呈現(xiàn)為冪函數(shù)形式。上海與東京地形、交通情況、周圍建筑等存在差異，所以兩者的客流遞遠遞減規(guī)律呈現(xiàn)的函數(shù)形式有些許差異在所難免。但無疑，地鐵車站都具有客流遞遠遞減規(guī)律。

4.小結(jié)

雖然地理空間的不同會帶來一定的差異性，客流也會隨著天氣等原因而變化，但同類型車站客流遞遠遞減規(guī)律是相似的。本研究采用交通調(diào)查得到的數(shù)據(jù)繪制車站客流遞遠遞減規(guī)律函數(shù)圖。

許多研究已經(jīng)表明城市軌道交通車站存有客流遞遠遞減規(guī)律，但都不統(tǒng)一，本研究將各類型的車站函數(shù)進行了總結(jié)歸納。換乘站的客流遞遠遞減規(guī)律函數(shù)相較之下更符合冪函數(shù)，中間站的客流遞遠遞減規(guī)律函數(shù)相較之下更符合對數(shù)函數(shù)（上海）、冪函數(shù)（東京市區(qū)）和指數(shù)函數(shù)（東京郊區(qū)），而終點站相較之下更符合冪函數(shù)（市區(qū)）和指數(shù)函數(shù)（郊區(qū)）。不同地區(qū)的客流遞遠遞減規(guī)律會有所異同，但相同地區(qū)同類型車站的客流遞遠遞減規(guī)律基本一致。

盡管本文分析了不同類型車站客流的遞遠遞減規(guī)律函數(shù)，但沒有確切指出函數(shù)各參數(shù)之間的聯(lián)系，本文認為上述的參數(shù)i和j，a和b，c和d之間可能存在某種聯(lián)系，且參數(shù)的確定應(yīng)與周圍環(huán)境等有一定的關(guān)聯(lián)性，本文將會對此進行進一步研究。

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作者簡介：王逸君，女，生于1998年2月23日，漢族，浙江湖州人，上海工程技術(shù)大學(xué)本科在讀，交通運輸方向。

鄭鍇，男，生于1997年8月1日，漢族，浙江紹興人，上海工程技術(shù)大學(xué)本科在讀，交通運輸方向。

張權(quán)，男，生于1997年8月12日，漢族，浙江紹興人，上海工程技術(shù)大學(xué)本科在讀，交通運輸方向。

金科良，男，生于1997年8月18日，漢族，浙江紹興人，上海工程技術(shù)大學(xué)本科在讀，交通運輸方向。

魏萬旭，女，生于1998年11月20日，漢族，甘肅白銀人，上海工程技術(shù)大學(xué)本科在讀，交通運輸方向。

基金項目：文系上海工程技術(shù)大學(xué)2018年度大學(xué)生實踐創(chuàng)新訓(xùn)練項目，項目編號：Cx1810006

（作者單位：上海工程技術(shù)大學(xué)）