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(yùn)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(hào)線客流預(yù)測(cè)相關(guān)問(wèn)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(yùn)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(hào)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(cè)，綜合比較分析預(yù)測(cè)結(jié)果的關(guān)鍵參數(shù)并論證對(duì)車輛選型、設(shè)計(jì)系統(tǒng)運(yùn)輸能力、列車運(yùn)行交路等運(yùn)營(yíng)方案的影響。結(jié)果表明，鄭州軌道交通2號(hào)線沿線客流成熟穩(wěn)定，初期、近期客流增長(zhǎng)較快，遠(yuǎn)期增長(zhǎng)較慢。盡管鄭州軌道交通2號(hào)線預(yù)測(cè)客流在時(shí)空上分布很不均衡，但客流預(yù)測(cè)的抗風(fēng)險(xiǎn)能力較強(qiáng)。

軌道交通；客流預(yù)測(cè)；客流特征

客流預(yù)測(cè)作為軌道交通線網(wǎng)規(guī)劃的一個(gè)重要組成部分，是項(xiàng)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(yùn)營(yíng)組織方式。對(duì)客流預(yù)測(cè)相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行研究有助于更好地掌握客流預(yù)測(cè)的方法，提高其可靠性，從而有目的地進(jìn)行各項(xiàng)設(shè)計(jì)工作[1]。鄭州市軌道交通 2 號(hào)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(dòng)工，于 2016年 8月 19日正式開(kāi)通；二期工程預(yù)計(jì) 2016年 12月 1日開(kāi)工，計(jì)劃于2018年竣工。2號(hào)線一期工程的開(kāi)通運(yùn)營(yíng)，標(biāo)志著鄭州地鐵進(jìn)入了雙線運(yùn)營(yíng)時(shí)代，與已開(kāi)通的軌道交通 1 號(hào)線形成了“十字框架”的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。下面對(duì)鄭州市軌道交通 2 號(hào)線客流預(yù)測(cè)相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行研究。

1 鄭州市軌道交通 2 號(hào)線客流預(yù)測(cè)分析

鄭州市軌道交通 2 號(hào)線一期工程需求預(yù)測(cè)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(xiàng)目研究在深度上的要求，對(duì)影響城市軌道交通客流的城市發(fā)展規(guī)劃、土地開(kāi)發(fā)、人口規(guī)模、經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)、交通出行方式等主要因素進(jìn)行研究，進(jìn)而預(yù)測(cè)分析2 號(hào)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(shí)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(cè)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(jì)算高峰小時(shí)系數(shù)，得到全方式、公交全日及高峰小時(shí) OD；③通過(guò)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(shí) OD，最終預(yù)測(cè)出軌道交通 2 號(hào)線各站全日、早晚高峰小時(shí)乘降量和斷面流量及其他預(yù)測(cè)結(jié)果。軌道交通 2 號(hào)線客流預(yù)測(cè)技術(shù)路線如圖1 所示[2]。

圖 1 軌道交通 2 號(hào)線客流預(yù)測(cè)技術(shù)路線

1.1 客流主要指標(biāo)預(yù)測(cè)

采用 TransCAD 軟件中的公交分配模塊，通過(guò)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(cè)得到鄭州市軌道交通 2 號(hào)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(cè)

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

表 1 軌道交通 2 號(hào)線全日客流預(yù)測(cè)結(jié)果

1.1.2 站點(diǎn)超高峰系數(shù)預(yù)測(cè)

站點(diǎn)超高峰系數(shù)用來(lái)描述站點(diǎn)乘降量在高峰小時(shí)內(nèi)分布的不均衡性，通常為最高時(shí)刻 (如 15 min)的乘降量與平均時(shí)刻乘降量的比值。根據(jù)《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范 (GB50157-2003)》，超高峰設(shè)計(jì)客流量為該站預(yù)測(cè)遠(yuǎn)期高峰小時(shí)客流量 (或客流控制時(shí)期的高峰小時(shí)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(diǎn)性質(zhì) (普通站或換乘站)、站點(diǎn)客流來(lái)源 (如有無(wú)鐵路客流) 等[4]。在鄭州市 2 號(hào)線一期工程 16 個(gè)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(hào)線早/晚高峰小時(shí)客流預(yù)測(cè)結(jié)果

1.1.3 換乘客流預(yù)測(cè)

換乘點(diǎn)是軌道交通線網(wǎng)骨架中各線路的交織點(diǎn)，是提供乘客轉(zhuǎn)線換乘的重要地點(diǎn)，乘客通過(guò)換乘點(diǎn)的車站及其專用通道設(shè)施，實(shí)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(hào)線與其他軌道線路交匯換乘的站點(diǎn)有 6 個(gè)，依次為與1 號(hào)線、8 號(hào)線、5 號(hào)線、3 號(hào)線、6 號(hào)線、14 號(hào)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(hào)線換乘客流量預(yù)測(cè)結(jié)果如表 3 所示。

表 3 軌道交通 2 號(hào)線換乘客流量預(yù)測(cè)結(jié)果

1.2 客流預(yù)測(cè)結(jié)果分析

1.2.1 客流特征分析

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

（1）客流效益顯著。軌道交通 2 號(hào)線全日總客運(yùn)量從初期的 31.64 萬(wàn)人次增長(zhǎng)到近期的 60.10 萬(wàn)人次及至遠(yuǎn)期的 80.31 萬(wàn)人次。隨著軌道交通 2 號(hào)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(lái)越大，網(wǎng)絡(luò)效益突顯，2 號(hào)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(hào)線客流增長(zhǎng)趨緩。

（2）負(fù)荷強(qiáng)度大。軌道交通 2 號(hào)線的客運(yùn)強(qiáng)度初期即高達(dá) 1.77，遠(yuǎn)期更是上升到 3.06?？梢?jiàn)，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(hào)線的逐步建設(shè)，線路北部區(qū)段用地不斷開(kāi)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(hào)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(hào)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(hào)線途經(jīng)生活走廊出行的客流特征。

1.2.2 分時(shí)客流分析

在表1全日客流預(yù)測(cè)結(jié)果的基礎(chǔ)上，借鑒國(guó)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(hào)線的功能和性質(zhì)，對(duì)初期、近期、遠(yuǎn)期的全日客流變化進(jìn)行預(yù)測(cè)，可知，2 號(hào)線的客流在全天各時(shí)段是不均衡的，反映全日時(shí)段客流變化規(guī)律用時(shí)段系數(shù)來(lái)表示，時(shí)段系數(shù)定義為某時(shí)段的客流量與全天客流量的比值，而高峰小時(shí)系數(shù)是時(shí)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(shí)系數(shù)定義為高峰時(shí)段客流量與全天客流量的比值[5]。軌道交通 2 號(hào)線初期全日時(shí)段系數(shù)分布曲線如圖 2 所示。

圖 2 軌道交通 2 號(hào)線初期全日時(shí)段系數(shù)分布曲線

軌道交通2號(hào)線的運(yùn)營(yíng)時(shí)間為 5 ∶ 00—23 ∶ 00。從圖 2 可以看出，2 號(hào)線路早高峰主要集中在 7 ∶ 00—8 ∶ 00 時(shí)間段，早高峰小時(shí)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(shí)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(shí)段系數(shù)在 6%～8% 之間。

1.2.3 節(jié)假日客流分析

參考國(guó)內(nèi)相關(guān)城市軌道交通實(shí)際運(yùn)營(yíng)的調(diào)查資料，周末客流普遍大于工作日客流，其增長(zhǎng)幅度平均約為 20%[6]。根據(jù)鄭州市的實(shí)際情況，鄭州市周末客流預(yù)測(cè)在日均客流的基礎(chǔ)上應(yīng)上浮 20% 左右。類比國(guó)內(nèi)其他相關(guān)城市軌道交通運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合各站點(diǎn)區(qū)位及周邊用地分布情況，分析在鄭州市 2 號(hào)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(diǎn)設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)對(duì)大型社會(huì)活動(dòng)期間及節(jié)假日突發(fā)客流制訂相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施，并儲(chǔ)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(hào)線的換乘功能較強(qiáng)，遠(yuǎn)期2040年 2 號(hào)線與軌道線網(wǎng) 1 號(hào)線、3 號(hào)線、5 號(hào)線、6 號(hào)線、8 號(hào)線、14 號(hào)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(shí)換乘總量為 6.59 萬(wàn)人次。2 號(hào)線與1 號(hào)線在紫荊山廣場(chǎng)換乘，是 2 號(hào)線換乘量最大的站點(diǎn)，早高峰小時(shí)換乘總量為 1.56 萬(wàn)人次，占早高峰換乘總量的 23.7%；2 號(hào)線與 3 號(hào)線在東大街站換乘，換乘總量為 1.09 萬(wàn)人次，占早高峰換乘總量的16.5%；2 號(hào)線與 8 號(hào)線在東風(fēng)站換乘，換乘總量為1.39 萬(wàn)人次，占早高峰換乘總量的 21.1%；2 號(hào)線與 6 號(hào)線在二里崗站換乘，換乘總量為 0.90 萬(wàn)人次，占早高峰換乘總量的 13.7%；2 號(hào)線與 14 號(hào)線在花寨站換乘，換乘總量為 0.25 萬(wàn)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(diǎn)設(shè)計(jì)過(guò)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(cè)結(jié)果對(duì)運(yùn)營(yíng)方案的影響

2.1 對(duì)車輛選型的影響

根據(jù)客流預(yù)測(cè)結(jié)果可知，鄭州市軌道交通 2 號(hào)線遠(yuǎn)期高峰小時(shí)單向最大客流為 3.53 萬(wàn)人次，為大運(yùn)量的軌道交通工程，根據(jù)《城市軌道交通工程項(xiàng)目建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)》(建標(biāo) 104-2008) 的有關(guān)規(guī)定，單向運(yùn)能 3 萬(wàn)～5 萬(wàn)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(yùn)輸能力下， A 型車較 B 型車購(gòu)置費(fèi)高，因而 B 型車性價(jià)比更高。此外，B 型車應(yīng)用廣泛，目前國(guó)內(nèi)采用 B 型車的有沈陽(yáng)、長(zhǎng)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(hào)線最終選用 B 型車，運(yùn)營(yíng)初期、近期、遠(yuǎn)期均采用 4 動(dòng) 2 拖 6 輛固定編組結(jié)構(gòu)。

2.2 對(duì)設(shè)計(jì)系統(tǒng)運(yùn)輸能力的影響

根據(jù)客流預(yù)測(cè)結(jié)果，設(shè)計(jì)鄭州市軌道交通 2 號(hào)線系統(tǒng)運(yùn)輸能力如表 4 所示。

表 4 軌道交通 2 號(hào)線系統(tǒng)運(yùn)輸能力

2.3 對(duì)列車運(yùn)行交路的影響

根據(jù)線路長(zhǎng)度和客流特點(diǎn)，鄭州市軌道交通 2號(hào)線運(yùn)營(yíng)初期采用的運(yùn)行交路如圖 3 所示，近期、遠(yuǎn)期采用的運(yùn)行交路如圖 4 所示。

圖 3 軌道交通 2 號(hào)線運(yùn)營(yíng)初期高峰小時(shí)運(yùn)行交路

圖 4 軌道交通 2 號(hào)線運(yùn)營(yíng)近期、遠(yuǎn)期高峰小時(shí)運(yùn)行交路

3 結(jié)論

在對(duì)鄭州市軌道交通 2 號(hào)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(hào)線的客流特征，研究客流預(yù)測(cè)結(jié)果對(duì)運(yùn)營(yíng)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(hào)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(zhǎng)趨勢(shì)，運(yùn)營(yíng)后初期、近期客流增長(zhǎng)較快，遠(yuǎn)期增長(zhǎng)較慢，客流趨于平穩(wěn)。

（2）從全日斷面客流預(yù)測(cè)結(jié)果來(lái)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(duì)均衡；早/晚高峰小時(shí)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(duì)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(yùn)力比較困難。

（3）早高峰小時(shí)系數(shù)為 16%～18%，晚高峰小時(shí)系數(shù)為 13%～15%，平峰客流分布比較均勻，時(shí)段系數(shù)在 6%～8% 之間?？梢?jiàn)高峰期間客流比較集中，客流在時(shí)間分布上很不均衡，而客流在時(shí)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(cè)風(fēng)險(xiǎn)可以通過(guò)對(duì)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(lái)評(píng)估[8]。軌道交通 2 號(hào)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(yùn)量占全線客運(yùn)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(shuō)明車站乘降量的集中率不高。因此，2 號(hào)線客流的風(fēng)險(xiǎn)較小，抗風(fēng)險(xiǎn)能力較強(qiáng)。

（5）鄭州市軌道交通 2 號(hào)線車型應(yīng)選用 B 型車，4 動(dòng) 2 拖 6 輛固定編組結(jié)構(gòu)。線路運(yùn)營(yíng)初期運(yùn)用車輛 13 列可以滿足運(yùn)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(jì)劃課題 (162400410164)