南京地鐵南北線客流預(yù)測(cè)與運(yùn)能規(guī)劃的應(yīng)用性研究
[摘 要]預(yù)測(cè)客流量是進(jìn)行地鐵系統(tǒng)線網(wǎng)規(guī)劃。軌道交通工程設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)資料和重要依據(jù)，它具有階段性、近似性、增長(zhǎng)性的特點(diǎn)。為配合2005年第十屆全國(guó)運(yùn)動(dòng)會(huì)的舉辦，妥善解決奧體中心產(chǎn)生的突發(fā)客流，南京地鐵南北線一期工程向西延伸4.82 km，使線路總長(zhǎng)達(dá)到21.72 km。
[關(guān)鍵詞]地鐵；客流預(yù)測(cè)；運(yùn)能規(guī)劃；南京
在南京未來的城市建設(shè)發(fā)展規(guī)劃中，快速軌道交通扮演著十分重要的角色。按照南京市的城市總體規(guī)劃思路，軌道交通線網(wǎng)規(guī)劃為10條線路，其中7條線路為地鐵，3條線路為輕軌，總長(zhǎng)度達(dá)365 km，預(yù)計(jì)于2050年前建成。當(dāng)前正在建設(shè)的地鐵南北線一期工程是國(guó)家“十五”計(jì)劃中確定的重點(diǎn)工程，竣工后將成為江蘇省首條地鐵，同時(shí)也是與2005年由南京主辦的第十屆全國(guó)運(yùn)動(dòng)會(huì)相配套的基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目。
1 南京地鐵南北線的線路規(guī)劃與功能定位
南北線是南京市地鐵線網(wǎng)規(guī)劃中的1號(hào)線，貫穿了南京市主城區(qū)的中心腹地，把城市中心區(qū)的商業(yè)、金融、文化、綜合服務(wù)等繁華區(qū)及對(duì)外交通口等客流集散點(diǎn)連接起來，同時(shí)還連接南北兩個(gè)工業(yè)區(qū)，是南京南北線客流走廊的骨干交通線。南北線一期工程南起小行，向北經(jīng)中華門、沿中山南路、中央路到鼓樓，再沿玄武湖畔至南京火車站，而后沿小紅山至邁皋橋，形成南京主城區(qū)中軸線的快速軌道交通走廊(圖1)。一期工程全長(zhǎng)21.72 km，共設(shè)車站16座，將于2005年9月1日建成通車。
地鐵南北線一期工程建設(shè)，不但可以極大地緩解城市中心交通擁擠、阻塞問題，方便廣大市民安全、便捷、舒適地出行，而且對(duì)于引導(dǎo)城市規(guī)劃、拉動(dòng)地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展、保持南京古都風(fēng)貌、提升城市形象、提高環(huán)境質(zhì)量、完善城市功能、加速城市開發(fā)、實(shí)施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略等，都有著十分重要的意義。
2 客流預(yù)測(cè)對(duì)城市軌道交通規(guī)劃的影響
軌道交通的基本類型通常包括地鐵系統(tǒng)、輕軌系統(tǒng)、市郊鐵路、單軌系統(tǒng)、新交通系統(tǒng)、有軌電車六類。選擇哪種交通方式應(yīng)從以下幾個(gè)方面考慮：運(yùn)送能力、每乘客投資額、運(yùn)營(yíng)費(fèi)用、對(duì)環(huán)境的影響。同時(shí)還應(yīng)考慮每公里的投資費(fèi)用(決定一次性投資的多少)。在以上因素中，系統(tǒng)的運(yùn)送能力應(yīng)該首要考慮。運(yùn)送能力即交通容量，指單方向每小時(shí)的斷面乘客通過量。
一般來講，若斷面單向遠(yuǎn)期預(yù)測(cè)客流量在4萬人次/h以上，則必須選取用地鐵；公共汽車的最大單向運(yùn)送能力為8 000人次/h；當(dāng)單向斷面客流量超過8 000人次/h，而遠(yuǎn)期預(yù)測(cè)客流量不超過4萬人次/h時(shí)，宜選用投資較少的輕軌或單軌系統(tǒng)。輕軌和單軌是介于公共汽車和地鐵之間的中等運(yùn)量的快速軌道交通系統(tǒng)。
據(jù)南京市交通部門預(yù)測(cè)，南京全市機(jī)動(dòng)車總量到2010年有可能突破80萬輛，其中僅市區(qū)就有45萬輛左右，屆時(shí)南京市區(qū)每千人的機(jī)動(dòng)車擁有量將達(dá)到150輛，每千人的轎車擁有量將達(dá)到100輛。由于目前的城市干道網(wǎng)難以適應(yīng)機(jī)動(dòng)車的大量增長(zhǎng)，軌道交通將會(huì)逐步發(fā)展為南京市公共交通的骨干力量。
3 地鐵客流預(yù)測(cè)的主要特點(diǎn)
目前通過數(shù)學(xué)手段預(yù)測(cè)得到的未來設(shè)計(jì)年度的客流量，稱為預(yù)測(cè)客流量，它是進(jìn)行地鐵系統(tǒng)線網(wǎng)規(guī)劃、軌道交通工程設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)資料和重要依據(jù)，主要具有以下幾個(gè)特點(diǎn)。
(1)階段性。通常把預(yù)測(cè)年限分為初期、近期和遠(yuǎn)期。初期為建成通車后的3年，近期為交付運(yùn)營(yíng)后的10年，遠(yuǎn)期為交付運(yùn)營(yíng)后的25年。系統(tǒng)的總體建設(shè)規(guī)模、機(jī)電設(shè)備容量及系統(tǒng)運(yùn)輸能力一般是按照預(yù)測(cè)的遠(yuǎn)期客流量來確定的，由此進(jìn)行土建工程設(shè)計(jì)，以及進(jìn)行項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益評(píng)價(jià)。南京地鐵南北線客流預(yù)測(cè)的特征年為2008年、2015年、2030年。
(2)近似性。目前各城市在進(jìn)行客流量預(yù)測(cè)時(shí)，采用的一般都是近10年的城市統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和城市規(guī)劃中今后10年的資料，由于預(yù)測(cè)時(shí)間跨度長(zhǎng)，預(yù)測(cè)結(jié)果會(huì)產(chǎn)生偏差，其誤差大小直接影響到工程建成后的使用效率和效益。
(3)增長(zhǎng)性。客流量是社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)和文化生活活動(dòng)的產(chǎn)物，它會(huì)隨著城市建設(shè)的發(fā)展、人口的增加和社會(huì)經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)的擴(kuò)大而增加。例如，南京市的都市圈總?cè)丝?000年為430萬左右，2010年預(yù)計(jì)為500萬左右；2000年南京市的GDP為1 021.3億元，預(yù)計(jì)“十五”期間，年均增長(zhǎng)10％左右。因此南京市的客流量也將會(huì)隨之增加。
可見，把握預(yù)測(cè)客流量的特點(diǎn)，對(duì)城市人口、經(jīng)濟(jì)等各種增長(zhǎng)因素做出準(zhǔn)確評(píng)估，對(duì)提高地鐵客流預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性具有重要作用。
4客流預(yù)測(cè)方法
四階段預(yù)測(cè)法是目前交通規(guī)劃領(lǐng)域應(yīng)用最廣的客流預(yù)測(cè)方法，即按照交通生成預(yù)測(cè)、交通分布預(yù)測(cè)、交通方式劃分和交通分配4個(gè)階段來分析城市現(xiàn)狀和未來的交通狀況。
4.1交通生成預(yù)測(cè)
考慮到地鐵建設(shè)對(duì)沿線的土地開發(fā)、城市建設(shè)及人口分布會(huì)產(chǎn)生影響，對(duì)于常住人口的客運(yùn)交通需求，要分析研究對(duì)象區(qū)域的人口、就業(yè)及用地情況的變化，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行出行產(chǎn)生預(yù)測(cè)；對(duì)于旅游城市，通過分析影響旅游需求的主要因素與旅游需求的關(guān)系，建立旅游需求的預(yù)測(cè)模型，對(duì)未來旅游需求的吸引總量進(jìn)行預(yù)測(cè)(表1)。
4.2交通分布預(yù)測(cè)
根據(jù)居民出行調(diào)查結(jié)果，建立居民出行分布模型，并預(yù)測(cè)未來特征年居民全方式出行OD表；旅游需求的出行分布要與交通方式劃分步驟相結(jié)合，根據(jù)旅游需求特點(diǎn)、規(guī)律和來源進(jìn)行預(yù)測(cè)。
交通量分布的預(yù)測(cè)方法，主要分為兩大類：增長(zhǎng)率法和構(gòu)造模型法。其中，重力模型法是一種構(gòu)造模型法，它有多種修正模型和發(fā)展模型，應(yīng)用研究范圍廣、工程可操作性強(qiáng)，不僅能適用于城市結(jié)構(gòu)及土地利用的變化，而且也能適應(yīng)因引入新的交通工具而產(chǎn)生的所需時(shí)間變化。
南京地鐵南北線穿過城市主城區(qū)，由于受到用地的限制已不具備大規(guī)模擴(kuò)展的條件，因而采用重力模型較為合適，實(shí)際預(yù)測(cè)采用了雙約束重力模型。
4.3交通方式劃分
居民出行時(shí)對(duì)交通方式的選擇主要取決于交通方式的服務(wù)水平，體現(xiàn)在交通方式的旅行時(shí)間、費(fèi)用及舒適度等。其中，對(duì)于大多數(shù)居民來說，旅行時(shí)間和費(fèi)用是最為敏感的兩個(gè)因素，也是進(jìn)行客流分析與預(yù)測(cè)時(shí)必須著重考慮的因素。
以居民出行調(diào)查數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)標(biāo)定交通方式劃分模型，可以獲得公交類(常規(guī)公交＋軌道交通)OD、自行車OD、步行OD及其它交通方式OD矩陣。南京市居民(含暫住型流動(dòng)人口)各種方式的全日出行比例的預(yù)測(cè)結(jié)果見表2。
4.4交通分配
將公交類OD在公交網(wǎng)(常規(guī)公交＋軌道交通)上進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)分配，計(jì)算軌道網(wǎng)各斷面客流量、各站點(diǎn)乘降量和站間OD等。
因?yàn)檐壍澜煌ǖ木€路是固定的，所以它對(duì)客流的吸引有兩個(gè)特點(diǎn)：一是必須有常規(guī)地面公交的支持；二是它一般不吸引與軌道線路方向垂直的居民出行。軌道交通與常規(guī)公交方式通過行程時(shí)間、換乘時(shí)間、票價(jià)等綜合費(fèi)用之間的競(jìng)爭(zhēng)來吸引客流，從而確定軌道線路各站上下車人數(shù)和斷面客流量等技術(shù)指標(biāo)。
5 南京地鐵南北線客流預(yù)測(cè)與結(jié)果分析
5.1預(yù)測(cè)過程概要
采用四階段預(yù)測(cè)法，借助TransCAD交通規(guī)劃軟件和東南大學(xué)的交通網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)分析軟件“交運(yùn)之星”進(jìn)行分析預(yù)測(cè)。
首先，采取收集歷史數(shù)據(jù)和抽樣調(diào)查等方式獲取大量的南京市統(tǒng)計(jì)資料，其中涉及交通、經(jīng)濟(jì)、人口等方面，并將數(shù)據(jù)匯集到數(shù)據(jù)庫中，通過人機(jī)對(duì)話的方式標(biāo)定公共交通量(地面公交+軌道交通)的多元回歸預(yù)測(cè)分析模型。
其次，構(gòu)建預(yù)測(cè)年度的OD分布矩陣，并進(jìn)行地鐵交通區(qū)城市居民出行吸引預(yù)測(cè)，得到上班出行吸引量、上學(xué)出行吸引量、彈性出行吸引量、回程出行吸引量，同時(shí)用城市人口及相關(guān)的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)進(jìn)行修正。
5.2斷面流量分析思路
高峰小時(shí)的客流預(yù)測(cè)非常重要，它關(guān)系到軌道線路的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、運(yùn)載能力、車輛編組及車站設(shè)計(jì)等多項(xiàng)工作。在實(shí)際中采用高峰客流OD預(yù)測(cè)技術(shù)，可以計(jì)算出各年度早晚高峰OD量。
流量分析的關(guān)鍵步驟是計(jì)算第i站上車到其它各站下車的人數(shù)S(i，j)。一般認(rèn)為進(jìn)站量大的車站其出站量也相應(yīng)大一些。從全天的客流角度看，第i站上車到第j站下車人數(shù)S(i，j)應(yīng)與第j站上車到第i站下車人數(shù)S(j，i)大致相等，即從各站上車，到第j站出站的人數(shù)之和等于第j站進(jìn)站的總?cè)藬?shù)。
通過預(yù)測(cè)每個(gè)峰期進(jìn)站上車和下車出站的大致人數(shù)，可以估算該峰期任意時(shí)刻車站中的人數(shù)，一般一個(gè)峰期為1小時(shí)左右。
5.3主要預(yù)測(cè)結(jié)果
地鐵南北線客流預(yù)測(cè)結(jié)果的主要指標(biāo)見表3。從中可以看到，新街口作為南京的商業(yè)中心和城市幾何中心，客流集散量是最大的；3個(gè)年度的客流全日、早高峰、晚高峰平均乘車距離都在6 km左右，表明地鐵主要是城市圈中長(zhǎng)距離出行的一種交通方式。
6 地鐵客流預(yù)測(cè)對(duì)運(yùn)能規(guī)劃的影響
運(yùn)能規(guī)劃是綜合的專業(yè)交通規(guī)劃，也是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，其研究工作涉及城市規(guī)劃、交通工程、社會(huì)經(jīng)濟(jì)等多個(gè)領(lǐng)域，它會(huì)對(duì)整個(gè)城市的規(guī)劃格局會(huì)產(chǎn)生相當(dāng)程度的影響。這種影響是相互的，各種外界的影響因素和邊界條件對(duì)規(guī)劃也會(huì)產(chǎn)生不同程度的影響。因此，要注重與外部環(huán)境及各種影響因素的協(xié)調(diào)關(guān)系。
地鐵系統(tǒng)在運(yùn)力設(shè)計(jì)方面不僅應(yīng)考慮使高峰小時(shí)客運(yùn)量盡量接近系統(tǒng)極限，以便線路和中轉(zhuǎn)站能被有效地利用，而且還要從運(yùn)行效益的角度出發(fā)，使平峰時(shí)間客流保持在一個(gè)可接受的水平上。
從世界快速軌道交通發(fā)展的歷史過程看，預(yù)測(cè)客流量也往往普遍偏小。以上海地鐵為例，1999年4月，上海市為作地鐵1號(hào)線向北延伸段的設(shè)計(jì)，對(duì)地鐵1號(hào)線的客流量重新進(jìn)行了預(yù)測(cè)：延伸后的1號(hào)線到2005年全日客運(yùn)量為68萬人次，高峰小時(shí)最大斷面客流為2.18萬人次。而實(shí)際統(tǒng)計(jì)資料為：2001年地鐵1號(hào)線全日客運(yùn)量(莘莊站至新客站)就已達(dá)到41.5萬人次，節(jié)日則達(dá)60多萬人次，高峰小時(shí)斷面客流量為2.34萬人次，可見該線的預(yù)測(cè)客流量比實(shí)際客流量要小。
為配合2005年在南京市舉辦的第十屆全國(guó)運(yùn)動(dòng)會(huì)，妥善解決奧體中心產(chǎn)生的突發(fā)客流，在地鐵南北線原來長(zhǎng)度(16.9 km)的基礎(chǔ)上，南北線一期工程又向西延伸了4.82 km，使線路總長(zhǎng)達(dá)到21.72 km。另外，根據(jù)南京市的規(guī)劃，在未來5年～10年里將在河西地區(qū)建成新城中心，南北線一期工程西延線的建設(shè)也將大大改善該地區(qū)的交通基礎(chǔ)設(shè)施狀況，對(duì)帶動(dòng)河西的開發(fā)、疏散老城區(qū)過于密集的人口及減輕中心城區(qū)的交通壓力十分重要。
7 結(jié)語
客觀地進(jìn)行客流預(yù)測(cè)是地鐵系統(tǒng)運(yùn)能規(guī)劃的重要前提，而對(duì)影響預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性的人口增長(zhǎng)、經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)、城市發(fā)展等各種因素也要作充分地評(píng)估，以保證今后能夠長(zhǎng)遠(yuǎn)滿足城市的需要。進(jìn)行線網(wǎng)規(guī)劃時(shí)，在流量預(yù)測(cè)法的基礎(chǔ)上，建議同時(shí)綜合其它方法，取各種方法之所長(zhǎng)，比如經(jīng)驗(yàn)分析法、公交增長(zhǎng)法等。
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