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軌道交通客流預測的重要性與準確性分析的論文
1. 研究背景
1.1 軌道交通的發(fā)展趨勢
在發(fā)達的國際大都市，軌道交通占公共交通出行的比例很高，例如倫敦 61%，巴黎 70%，東京是 80%，可見(jiàn)對于特大城市，軌道交通是城市交通發(fā)展的必然趨勢。目前我國大陸地區已經(jīng)有九個(gè)城市擁有軌道交通系統，總長(cháng)度超過(guò) 1300km，還有超過(guò) 25 個(gè)城市正在制定軌道交通規劃或建設，總里程將突破 5000km，投資超過(guò) 8000 億元，并且這一數字還有繼續上升的趨勢。截止到 2010 年底，上海擁有 452km 的軌道網(wǎng)，北京有 363km，廣州是 222km，深圳擁有 178km，位居我國城市前四名。隨著(zhù)城市化進(jìn)程的加快，人口密度和流動(dòng)人口增加，私人機動(dòng)車(chē)保有量也迅速提高，交通擁堵問(wèn)題必將成為大型城市的頑疾，已經(jīng)有越來(lái)越多的城市選擇軌道交通的出路。 有學(xué)者指出，城市化在 30%至 70%之間的階段會(huì )集中發(fā)展基礎設施，特別是軌道交通。
1.2 客流預測的重要性
客流預測的重要性對于軌道系統來(lái)說(shuō)無(wú)異于是最重要的一個(gè)環(huán)節，因為它決定了整個(gè)系統后期的所有設計和要素的選擇，例如通行能力，軌道布局，車(chē)展規模，信號控制系統，工程造價(jià)，甚至是運營(yíng)后的效率和收益。以前的客流預測通常會(huì )設置三個(gè)時(shí)間點(diǎn)，運營(yíng)初期即軌道開(kāi)通運營(yíng) 5 年后，運營(yíng)中期即軌道開(kāi)通 10 年后，遠期即軌道開(kāi)通 25 年后�？土黝A測的主要任務(wù)，就是要對系統開(kāi)通運營(yíng)后的客流規模進(jìn)行定量化分析，在規劃信息不全面，未來(lái)變數很大的前提下做出精確預測，存在很大的難度，因此對于系統的規劃設計和決策也存在很大的挑戰。
2. 客流需求預測的內容
客流需求預測的主要目的，就是為軌道系統選擇和通行能力確定確立依據。通常在進(jìn)行客流預測工作之前，已經(jīng)根據城市總體規劃、城市軌道線(xiàn)網(wǎng)規劃或其他規劃方案、現狀基本資料等信息確定了線(xiàn)路的基本走向和主要站點(diǎn)位置。因此，實(shí)際上線(xiàn)路走向和站點(diǎn)位置的選取對客流預測的準確性影響也很大。
客流預測的成果主要包括全日客流規模，早高峰最大客流斷面的流量及其位置、各站各時(shí)段進(jìn)出客流的數量等信息。全日客流主要用于系統運營(yíng)的成本效益分析，全日客流多，則收益大。早高峰最大斷面的規模直接決定了系統最大通行能力的設計，對于某些通勤交通比例較高的軌道線(xiàn)路，早高峰客流集聚效應明顯，則應當設計預留足夠的運能。各站的客流進(jìn)出流量則直接決定站臺寬度、樓梯寬度和數量等基礎硬件設施的設計。
理論上，軌道通行能力被定義為小時(shí)最大通過(guò)客流量，而這一數值主要受系統設計的信號和軌道形式所決定。而實(shí)際客流需求會(huì )因為時(shí)間、日期和站點(diǎn)的不同而不同，同時(shí)也會(huì )因為天氣狀況、大型活動(dòng)或事件、政策因素而改變。因此，客流預測實(shí)際上只是預測最有可能的客流需求數量級，而不可能做到精準的預測。
3. 軌道的選擇
客流需求預測時(shí)軌道選型的重要依據，一般情況下，確定了軌道線(xiàn)路的大致走向和站點(diǎn)后，軌道具體類(lèi)型還沒(méi)有最終確定。軌道類(lèi)型的確定一方面要根據未來(lái)規劃年的實(shí)際客流需求規模，另一方面，還要考慮實(shí)際的經(jīng)費預算是否允許。軌道類(lèi)型主要分為：重軌也就是通常我們所說(shuō)的地鐵(HR)，輕軌(LRT)，城際快軌(CR)。其他幾種軌道如使用范圍較之前面三種較少，不在本文中單獨討論。不同類(lèi)型的軌道其通行能力、投資、服務(wù)水平均存在差異，決策者要慎重做出決定。如果運營(yíng)后的客流需求遠遠低于設計通行能力，那么前期的建設投資和后期的運營(yíng)成本將會(huì )成為巨大的財政負擔，同時(shí)影響未來(lái)其他軌道交通的規劃和修建。而如果實(shí)際客流需求遠超出設計通行能力，則會(huì )帶來(lái)一系列的運營(yíng)問(wèn)題，車(chē)廂和站臺的擁擠，運營(yíng)效率降低，還可能帶來(lái)安全隱患。
3.1 軌道類(lèi)型的選擇
軌道交通的選擇應該是根據規劃年客流需求預測和財政負擔能力做出客觀(guān)的選擇。在美國和加拿大，通勤軌道和輕軌所占比例很大，參見(jiàn)下圖，但是在中國的城市，絕大部分是投資大、通行能力高的重軌，占到了全部軌道線(xiàn)路的 72%。
3.2 車(chē)型選擇和編組數量
通行能力因為車(chē)型的選擇不同而差別巨大。常用的車(chē)型分為 A(車(chē)寬 3 米)、B(車(chē)寬2.8 米)和 C(車(chē)寬 2.6 米)，目前我國軌道交通采用的最多的車(chē)型是 A 和 B。如果采用 6 人/平方米的服務(wù)水平作為計算通行能力的依據，A 型車(chē)每節車(chē)廂的滿(mǎn)載能力是 310 人，而 B 型車(chē)是 240。在極端情況下采取 8 人/平方米的服務(wù)水平，A 型車(chē)的滿(mǎn)載能力提升為 410 人，而B(niǎo) 型車(chē)為 290 人。軌道車(chē)輛編組數量在全世界范圍內都呈逐漸增長(cháng)的趨勢。東京地鐵最早是4 節編組，后來(lái)漲到 6、8、9、10 直至 12 節;首爾從最初的 6 節擴容到 8 節和 10 節;莫斯科地鐵從 6 節上升到 8 節和 9 節;巴黎則從 5 節上升到 6 節和 8 節。
3.3 服務(wù)水平的確定
在確定通行能力的時(shí)候，除了采用的車(chē)型、編組數，還需要確定預期的服務(wù)水平(LOS)。這里所說(shuō)的服務(wù)水平，特指反應車(chē)廂內擁擠度的平均密度，即每平方米站立的人數(倒數為每人平均擁有多大的面積，也可以用來(lái)表征擁擠程度)。服務(wù)水平反映了軌道交通線(xiàn)路車(chē)廂內的舒適度，過(guò)高則意味著(zhù)車(chē)廂內過(guò)度擁擠，從而可能會(huì )導致部分乘客流失、降低運營(yíng)效率(站臺上下客時(shí)間過(guò)長(cháng)從而導致�？空緯r(shí)間延長(cháng)，從而降低發(fā)車(chē)頻率)、產(chǎn)生安全隱患;過(guò)低則說(shuō)明乘客需求不高、或是發(fā)車(chē)頻率過(guò)高，從而提高了運營(yíng)成本、減少了經(jīng)營(yíng)收入。預測時(shí)，一般不考慮實(shí)際運營(yíng)服務(wù)的水平，只會(huì )根據反應車(chē)廂內擁擠程度的 LOS 來(lái)進(jìn)行推算。
4. 結論和建議
軌道交通是世界范圍解決城市交通的重要途徑。要建設更多的軌道系統，客流預測的準確性就越是重要。(早)高峰客流需求決定了軌道系統的通行能力和各要素的選擇設計。但早高峰的客流預測比全日客流預測的難度更大。實(shí)際上給出客流的范圍要比精準預測容易的多。服務(wù)水平 LOS 的確定對于計算系統的通行能力很重要，較好的 LOS 意味著(zhù)舒適的乘車(chē)環(huán)境和較強的吸引力，作者通過(guò)分析，認為 LOS 最大取值不宜超過(guò) 5，選擇過(guò)高的 LOS 可以提高通行能力的計算值，但在將來(lái)的實(shí)際運營(yíng)中未必能實(shí)現真正的提高通行能力。列車(chē)的發(fā)車(chē)頻率可以提高系統的通行能力，但列車(chē)長(cháng)度和編組數一旦確定就很難改變。本文作者經(jīng)過(guò)分析建議規劃設計階段選取較大的車(chē)型和編組數，以獲取通行能力的預留空間。鑒于軌道建設運營(yíng)的費用高昂，加大預留空間可能是最經(jīng)濟可行的辦法。
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