不同既有線網(wǎng)結(jié)構(gòu)的地鐵新線客流變化

劉慧婷，苗 沁，段金玉，郭東琦，包昌陽

(1.中鐵二院華東勘察設(shè)計(jì)有限責(zé)任公司，杭州 310009；2.西南交通大學(xué) 交通運(yùn)輸與物流學(xué)院，成都 611756)

隨著城市經(jīng)濟(jì)的日益發(fā)展，現(xiàn)代社會(huì)對(duì)城市交通具有龐大的需求量，而具備環(huán)保、高效等特點(diǎn)的城市軌道交通已逐漸成為城市交通中的主力工具。近年來，各大城市爭(zhēng)相開通地鐵運(yùn)營線路，由于一些地鐵既有線與未來即將開通的新線距離較近或存在交叉點(diǎn)，兩者之間必然存在相互的客流影響。

在已有研究中，針對(duì)地鐵新線對(duì)既有線的客流影響，大部分學(xué)者都基于地鐵新線開通運(yùn)營前后既有線網(wǎng)的客流變化進(jìn)行了深入探索。汪波等[1]研究對(duì)既有線線網(wǎng)、設(shè)備設(shè)施運(yùn)能匹配的影響；趙路敏等[2]通過客流相關(guān)指標(biāo)研究對(duì)既有線客流特征的影響；王靜等[3]、杜世敏等[4]分別根據(jù)時(shí)空因素和新線接入位置類型，分析對(duì)既有線客流分布的影響；Liu等[5]以相鄰既有車站為對(duì)象，研究新線分流、誘導(dǎo)影響；Li等[6]計(jì)算客流特征項(xiàng)分析客流影響；Xu等[7]考慮新線開通影響，基于新線站點(diǎn)聚類方法預(yù)測(cè)線網(wǎng)OD客流；Li[8]根據(jù)新線接入類型總結(jié)影響規(guī)律；Fu等[9]分析了新線對(duì)線網(wǎng)客流分布、出行時(shí)間、通勤者出行的影響。

針對(duì)既有線對(duì)新線的客流影響，即在不同結(jié)構(gòu)的既有線網(wǎng)背景下的新線客流規(guī)律，目前研究較少，但對(duì)新線運(yùn)營初期客流特征分析的研究較多。郭莉等[10]分析了線路的斷面形態(tài)、站點(diǎn)上下客量與土地利用之間的關(guān)系；張佳[11]分析了時(shí)空因素的影響，基于此建立了初期客流關(guān)聯(lián)模型；閆銘等[12]從網(wǎng)、線、點(diǎn)出發(fā)，分別有側(cè)重地分析了客流規(guī)律和時(shí)空分布；朱霞[13]總結(jié)了各類客流信息的統(tǒng)計(jì)原理、方法和過程；Meng等[14]通過聚類分析確定換乘站的土地性質(zhì)，并結(jié)合時(shí)空特征分析客流規(guī)律。

鑒于此，文中以杭州市地鐵數(shù)據(jù)資料為基礎(chǔ)，從既有線線路數(shù)量、運(yùn)營里程和既有線與新線的交叉點(diǎn)數(shù)量兩種角度出發(fā)，對(duì)新線線路和換乘站客流規(guī)律進(jìn)行研究。

1 杭州地鐵線路開通運(yùn)營情況

地鐵客流規(guī)律與城市原始的土地利用性質(zhì)、交通空間結(jié)構(gòu)、人口分布等因素密切相關(guān)[15-16]，因此，文中不采取多個(gè)不同城市的地鐵新線相類比的方式分析客流規(guī)律，而是單獨(dú)選取一個(gè)城市并在有限時(shí)間內(nèi)對(duì)其不同時(shí)期的不同地鐵網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)進(jìn)行分析。

截至2021年1月，杭州市有7條地鐵線路在運(yùn)營。2018—2021年，杭州地鐵在原有的地鐵1號(hào)線、2號(hào)線、4號(hào)線的基礎(chǔ)上，共新增運(yùn)營線路4條。如圖1(a)，2018年1月9日，新增運(yùn)營線路4號(hào)線一期南段；如圖1(b)，2019年6月24日，新增運(yùn)營線路5號(hào)線一期首通段；如圖1(c),2020年4月23日，新增運(yùn)營線路5號(hào)線一期后通段、16號(hào)線；如圖1(d),2020年12月30日，新增運(yùn)營線路6號(hào)線首通段、7號(hào)線首通段、1號(hào)線三期。需要注意的是，2021年7月10日前臨平站至客運(yùn)中心站為1號(hào)線支線，之后被劃分到9號(hào)線。根據(jù)以上杭州地鐵新增運(yùn)營線路的時(shí)間，文中劃分出4個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)，分別為2018年1月9日、2019年6月24日、2020年4月23日和2020年12月30日，后文將不再贅述。

圖1 杭州地鐵四個(gè)時(shí)期線路

在4個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)劃分的時(shí)期中，杭州地鐵的很多線路是分期、分段修建運(yùn)營的，存在地鐵總線路數(shù)量不變、總體運(yùn)營里程增加的情況。因此，分析不同時(shí)期地鐵新線的客流變化規(guī)律，不能僅依據(jù)既有線路數(shù)量，還要依據(jù)既有線運(yùn)營里程。每條地鐵線路在不同時(shí)間節(jié)點(diǎn)的運(yùn)營里程變化，如表1所示。

表1 杭州地鐵線路運(yùn)營里程變化 km

一般情況下，國內(nèi)地鐵運(yùn)營公司的既有線與新線存在交叉點(diǎn)，且在交叉點(diǎn)處設(shè)換乘站。既有線與新線的客流相互影響將主要根據(jù)兩者的換乘站發(fā)生，因此，分析在不同既有線特征下的新線換乘站具有一定價(jià)值。根據(jù)4個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)，杭州地鐵各線路的新增換乘站情況，如圖1所示。

綜上所述，文中將在既有線的兩種特征下分析新線的兩方面客流規(guī)律。既有線的兩種特征分別為既有線運(yùn)營數(shù)量與運(yùn)營里程特征、既有線與新線交叉點(diǎn)數(shù)量特征，新線的兩方面客流規(guī)律分別為新線線路的客流量和新線新增換乘站的客流量規(guī)律。

2 既有線線路數(shù)量和運(yùn)營里程

地鐵新線開通運(yùn)營后，為研究既有線線路數(shù)量和運(yùn)營里程對(duì)新線的影響程度，整理杭州地鐵線路數(shù)量和運(yùn)營里程不同的三種情況，并對(duì)新線整條線路的旅客進(jìn)站量進(jìn)行不同時(shí)段分析。由表1可知，杭州地鐵在2019年6月、2020年4月、2020年12月均有既有線這種特征的改變，具體情況如下。

2.1 既有線為4條、運(yùn)營里程為123.7 km

地鐵5號(hào)線一期首通段開通運(yùn)營于2019年6月，該線路位于杭州市北部，包含由良睦路站起至善賢站等共12個(gè)站，連通余杭區(qū)和拱墅區(qū)。其開通運(yùn)營后的30 d旅客進(jìn)站量波動(dòng)如圖2所示。

在工作日時(shí)，進(jìn)站量具有較小波動(dòng)且比較穩(wěn)定的趨勢(shì)；在休息日時(shí)，進(jìn)站量開始逐漸增長，直至迎來本周期的高峰值然后下降。總體上，該線路旅客進(jìn)站量無明顯增長，具有比較明顯、穩(wěn)定的周期性波動(dòng)。在圖2出現(xiàn)的4個(gè)周期中，有3個(gè)周期的高峰值都出現(xiàn)在或接近休息日第1天，有3個(gè)周期的低峰值出現(xiàn)在休息日中。因此，對(duì)于5號(hào)線一期首通段，大多數(shù)情況下休息日的進(jìn)站量會(huì)達(dá)到每個(gè)周期的高峰值和低峰值，而在工作日進(jìn)站量比較適中、穩(wěn)定。

圖2 地鐵5號(hào)線一期首通段日進(jìn)站量

2.2 既有線為5條、運(yùn)營里程為197.2 km

地鐵16號(hào)線開通運(yùn)營于2020年4月，該線路包含由九州街站起至綠汀路站等共12個(gè)站，連通了臨安區(qū)和余杭區(qū)，其開通運(yùn)營后的30 d進(jìn)站量波動(dòng)如圖3所示。

圖3 地鐵16號(hào)線日進(jìn)站量

在工作日時(shí)，第一周進(jìn)站量大幅度下降，隨后幾周達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)；在休息日時(shí)，均會(huì)達(dá)到每個(gè)周期旅客進(jìn)站量的高峰值，然后下降到工作日時(shí)較低的進(jìn)站量；在節(jié)假日時(shí)，直至?xí)r段中期進(jìn)站量一直保持增長趨勢(shì)，然后下降到工作日時(shí)較低的進(jìn)站量?？傮w上，該線路旅客進(jìn)站量呈先下降、后穩(wěn)定趨勢(shì)，但仍具有明顯的周期性。圖3包含5個(gè)非工作日時(shí)段，每個(gè)周期的進(jìn)站高峰值均出現(xiàn)在這5個(gè)時(shí)段中，且在前4個(gè)時(shí)段大幅度下降、第5個(gè)時(shí)段達(dá)到穩(wěn)定；圖3包含4個(gè)工作日時(shí)段，與非工作日時(shí)段不同，該4個(gè)時(shí)段的進(jìn)站量人數(shù)一直在1.5～2萬間波動(dòng)，幾乎不受高峰值下降的影響。

2.3 既有線為7條、運(yùn)營里程為298.2 km

地鐵6號(hào)線和7號(hào)線開通運(yùn)營于2020年12月，前者包含由錢江世紀(jì)城站起分別至桂花西路站和雙浦站等共25個(gè)站，后者包含由奧體中心站起至江東二路站等共19個(gè)站，其開通運(yùn)營后的30 d進(jìn)站量波動(dòng)如圖4所示。

圖4 地鐵6號(hào)線、7號(hào)線日進(jìn)站量

對(duì)于6號(hào)線，在工作日時(shí)，進(jìn)站量具有輕微波動(dòng)且很穩(wěn)定趨勢(shì)，且每個(gè)周期的進(jìn)站量差距很小、波動(dòng)曲線相似；在休息日時(shí)，一般在休息日的第1天，進(jìn)站量會(huì)達(dá)到每個(gè)周期的高峰值；在節(jié)假日時(shí)，進(jìn)站量達(dá)到30 d中的高峰值并逐漸下降?？傮w上，該線路旅客進(jìn)站量前期下降、后期保持明顯且穩(wěn)定的周期性。

對(duì)于7號(hào)線，在工作日時(shí)，進(jìn)站量具有較小波動(dòng)趨勢(shì)；在休息日時(shí)，進(jìn)站量與工作日差距很?。辉诠?jié)假日時(shí)，進(jìn)站量達(dá)到30 d中的高峰值且波動(dòng)幅度最大?？傮w上，該線路旅客進(jìn)站量一直保持較小波動(dòng)且穩(wěn)定的狀態(tài)。

將6號(hào)線與7號(hào)線旅客進(jìn)站量進(jìn)行比較，兩者均會(huì)在節(jié)假日時(shí)段產(chǎn)生進(jìn)站量的高峰值、在非節(jié)假日時(shí)段具有穩(wěn)定的周期性，兩者的區(qū)別是進(jìn)站量值的較大差距、進(jìn)站量曲線波動(dòng)程度不同、受不同時(shí)段影響不同。對(duì)于旅客進(jìn)站量，是由6、7號(hào)線所處區(qū)域用地性質(zhì)、人口分布、線路長度、站點(diǎn)數(shù)量等因素決定；對(duì)于曲線波動(dòng)和受時(shí)段的影響程度，可能意味著乘坐6號(hào)線旅客的出行目的更受工作日和非工作日的影響，而乘坐7號(hào)線的旅客不受此影響。

綜上所述，在旅客進(jìn)站量方面，三種情況的數(shù)值分布較為分散；在曲線波動(dòng)方面，排除節(jié)假日時(shí)段的影響，5號(hào)線一期首通段和6號(hào)線、7號(hào)線在總體上均波動(dòng)幅度小、具有明顯且穩(wěn)定的周期性，而16號(hào)線的曲線具有前期下降、后期穩(wěn)定趨勢(shì)；在受時(shí)段影響方面，進(jìn)站量高峰值與非工作日密切相關(guān)，進(jìn)站量低峰值與工作日密切相關(guān)。因此，在新線開通運(yùn)營后30 d內(nèi)，不同的線路數(shù)量和運(yùn)營里程的既有線一般情況下不會(huì)對(duì)新線產(chǎn)生明顯的進(jìn)站量增長或下降，即使產(chǎn)生下降趨勢(shì)也會(huì)在短期內(nèi)趨于穩(wěn)定，相比既有線的這兩個(gè)特征，新線時(shí)段特征和自身特征會(huì)對(duì)旅客進(jìn)站量和曲線波動(dòng)幅度產(chǎn)生決定性影響。

3 既有線與新線交叉點(diǎn)數(shù)量

地鐵新線開通運(yùn)營后，與既有線最直接的客流交互方式就是換乘車站的換乘，因此整理杭州地鐵既有線與新線交叉點(diǎn)數(shù)量不同的三種情況，并對(duì)交叉點(diǎn)所在換乘站旅客進(jìn)站量進(jìn)行分析。由圖1可知，杭州地鐵在5號(hào)線首通段、16號(hào)線、6號(hào)線、5號(hào)線后通段均具有不同的交叉點(diǎn)數(shù)量，具體情況如下。

3.1 交叉點(diǎn)數(shù)量為1個(gè)

地鐵5號(hào)線首通段、16號(hào)線開通運(yùn)營后均與既有線有1個(gè)交叉點(diǎn)，其中5號(hào)線一期首通段與2號(hào)線相交于三壩站、16號(hào)線與5號(hào)線相交于綠汀路站，這兩站成為換乘站后的30 d日進(jìn)站量如圖5～6所示。

圖5 5號(hào)線首通段與既有線換乘站日進(jìn)站量

圖6 16號(hào)線與既有線換乘站日進(jìn)站量

對(duì)于三壩站，該站附近主要為旅館用地和餐飲用地。在工作日時(shí)，進(jìn)站量具有較小波動(dòng)且穩(wěn)定的趨勢(shì)；在休息日時(shí)，進(jìn)站量開始逐漸下降至本周期的低峰值，然后逐漸增長?？傮w上，該站旅客進(jìn)站量無明顯增長，具有明顯、穩(wěn)定的周期性波動(dòng)。在圖5出現(xiàn)的4個(gè)周期中，有4個(gè)周期的低峰值出現(xiàn)在休息日中，其中有3個(gè)周期的低峰值都出現(xiàn)在或接近休息日的第2天。因此，對(duì)于三壩站，工作日進(jìn)站量比較適中、穩(wěn)定，而一般情況下休息日的進(jìn)站量會(huì)降到每個(gè)周期的低峰值，與該站所處線路的進(jìn)站量周期特點(diǎn)不一致。

對(duì)于綠汀路站，該站附近典型用地性質(zhì)不明顯。在節(jié)假日時(shí)，進(jìn)站量增長至?xí)r段中期，然后下降?？傮w上，該站旅客進(jìn)站量具有先降、再漲，又逐漸穩(wěn)定趨勢(shì)，進(jìn)站量曲線周期性不明顯，但仍對(duì)節(jié)假日敏感。在圖6出現(xiàn)的4個(gè)休息日時(shí)段中，曲線波動(dòng)幅度都不大，而4個(gè)工作日時(shí)段的曲線也比較平緩。

3.2 交叉點(diǎn)數(shù)量為4個(gè)

地鐵6號(hào)線開通運(yùn)營后與既有線有4個(gè)交叉點(diǎn)，其中與1號(hào)線相交的江陵路站附近用地性質(zhì)豐富，主要為商業(yè)用地、醫(yī)院用地和行政辦公用地；與2號(hào)線相交的錢江世紀(jì)城站附近有大型的公共服務(wù)設(shè)施用地和廣場(chǎng)用地；與4號(hào)線相交的中醫(yī)藥大學(xué)站附近有教育科研用地；與5號(hào)線相交的長河站附近有商業(yè)用地。這4個(gè)站成為換乘站后30 d內(nèi)日進(jìn)站量如圖7所示。

在工作日時(shí)，進(jìn)站量有起伏且具有穩(wěn)定趨勢(shì)；在休息日時(shí)，進(jìn)站量開始逐漸下降，直至休息日進(jìn)站量迎來本周期的低峰值然后增長；在節(jié)假日時(shí)，同休息日一樣進(jìn)站量先下降至低峰值再增長。總體上，4個(gè)站的旅客進(jìn)站量曲線具有比較明顯、穩(wěn)定的周期性，且每個(gè)周期的進(jìn)站量差距不大。在圖7出現(xiàn)的3個(gè)休息日時(shí)段中，每個(gè)時(shí)段的低峰值都出現(xiàn)在休息日的第2天，而且節(jié)假日時(shí)段的低峰值也出現(xiàn)在時(shí)段末期，兩種時(shí)段的低峰值差距不大。因此，這4個(gè)站的進(jìn)站量曲線波動(dòng)情況非常相似，工作日進(jìn)站量均比較適中、穩(wěn)定，而休息日、節(jié)假日的進(jìn)站量均會(huì)達(dá)到30 d內(nèi)的低峰值。同時(shí)，江陵路站的進(jìn)站量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他，且長河站和中醫(yī)藥大學(xué)站的進(jìn)站量非常接近。

圖7 6號(hào)線與既有線的換乘站日進(jìn)站量

3.3 交叉點(diǎn)數(shù)量為6個(gè)

杭州地鐵5號(hào)線后通段開通運(yùn)營后與既有線有6個(gè)交叉點(diǎn)，其中與1號(hào)線相交的打鐵關(guān)站附近為居住用地，城站站附近為交通樞紐用地、商業(yè)用地，濱康路站附近為小范圍居住用地；與2號(hào)線相交的建國北路站附近為居住用地、商業(yè)用地、教育科研用地，人民廣場(chǎng)站附近用地復(fù)雜、綜合；與4號(hào)線相交的南星橋站附近大部分為居住用地和商務(wù)設(shè)施用地。該6個(gè)站成為換乘站后30 d內(nèi)的日進(jìn)站量如圖8所示。

在工作日時(shí)，進(jìn)站量有較小波動(dòng)但整體穩(wěn)定；在休息日和節(jié)假日時(shí)，進(jìn)站量開始逐漸下降，直至迎來本周期的低峰值然后增長?？傮w上，6個(gè)站的旅客進(jìn)站量曲線相似且具有比較明顯、穩(wěn)定的周期性，且每個(gè)周期的進(jìn)站量差距不大。各個(gè)站進(jìn)站量受節(jié)假日影響程度不同，城站站在時(shí)段中期進(jìn)站量下降到低峰值但很快恢復(fù)到增長趨勢(shì)，其他站在時(shí)段初期進(jìn)站量下降到低峰值并保持到末期才恢復(fù)到增長趨勢(shì)，且每個(gè)站在節(jié)假日的低峰值比休息日的低峰值更小。同時(shí)，城站站的進(jìn)站量與其他站差距較大，這可能也是其受節(jié)假日影響更大的原因。

圖8 5號(hào)線后通段與既有線的換乘站日進(jìn)站量

綜上所述，在旅客進(jìn)站量方面，3種情況的數(shù)值分布較為分散；在曲線波動(dòng)方面，排除節(jié)假日時(shí)段的影響，與既有線交叉點(diǎn)為4個(gè)和6個(gè)的新線換乘站在總體上均波動(dòng)幅度小、具有明顯且穩(wěn)定的周期性，而交叉點(diǎn)為1個(gè)的新線換乘站周期性不明顯；在受時(shí)段的影響方面，進(jìn)站量低峰值一般出現(xiàn)在非工作日中期，而高峰值一般出現(xiàn)在非工作日初、末期和工作日時(shí)段。因此，文中認(rèn)為在新線開通運(yùn)營后30 d內(nèi)，與既有線交叉點(diǎn)更多的新線換乘站具有更穩(wěn)定的周期性，而交叉點(diǎn)較少的短期內(nèi)周期性不明顯。

進(jìn)站量曲線的周期性一般取決于旅客出行目的特征。若主要旅客出行目的為上班、上學(xué)，則該線路進(jìn)站量曲線周期性較強(qiáng)；若主要旅客出行目的為文娛、業(yè)務(wù)、購物等混合客流，則該線路進(jìn)站量曲線周期性不明顯。例如，綠汀路站周期性不明顯，有可能是由所在區(qū)域典型用地不明顯決定，這導(dǎo)致該站吸引的主要旅客出行目的不受工作日或非工作日時(shí)段限制。

4 結(jié) 論

以杭州地鐵數(shù)據(jù)資料為基礎(chǔ)，進(jìn)行了關(guān)于不同特征既有線的新線客流規(guī)律，得出以下結(jié)論。

1)整理了杭州地鐵近4年新增運(yùn)營線路所導(dǎo)致的運(yùn)營里程變化、新增換乘站及其開通30 d內(nèi)旅客進(jìn)站量，并以工作日、休息日、節(jié)假日時(shí)段為參考背景分析新線客流規(guī)律。

2)在新線開通運(yùn)營后30 d內(nèi)，既有線不同的線路數(shù)量和運(yùn)營里程在大多數(shù)情況下對(duì)新線不會(huì)產(chǎn)生明顯的進(jìn)站量增長或下降，即使產(chǎn)生了下降趨勢(shì)也會(huì)在短期內(nèi)趨于穩(wěn)定狀態(tài)。

3)在新線開通運(yùn)營后30 d內(nèi)，與既有線交叉點(diǎn)更多的新線換乘站具有更穩(wěn)定的周期性，而交叉點(diǎn)較少的短期內(nèi)周期性不夠明顯。

4)地鐵線路客流規(guī)律在很大程度上受人口分布、土地利用性質(zhì)等因素影響，做到更具針對(duì)性地研究既有線對(duì)新線的影響，仍需要掌握更大數(shù)據(jù)量做進(jìn)一步細(xì)分或假設(shè)，例如，使用聚類分析法對(duì)車站進(jìn)行分類，對(duì)同一類別的車站進(jìn)行客流分析。