城市轨道交通客流特征分析在可研阶段的应用

邓　吉　赵　亮　郑晓薇

(中国地铁工程咨询有限责任公司　北京　100037)



城市轨道交通客流特征分析在可研阶段的应用

邓吉赵亮郑晓薇

(中国地铁工程咨询有限责任公司北京100037)

城市轨道交通的工程可行性研究是一项涉及众多专业、复杂程度高、综合性强的系统工程，为更准确地把握客流特征，根据城市轨道交通工程可行性研究阶段客流预测的主要内容，就反映沿线区域特性的客流预测指标进行分析，包括高峰小时客流量、平均运距、换乘系数、区域OD和客流不均衡性等，以长春北湖线一期和成都10号线一期工程可行性研究为例，从与上位规划的符合性、线路特点的一致性和对工程方案的指导性3个方面阐述多指标结合的客流特征分析方法。

城市轨道交通；工程可行性研究；客流预测指标；客流特征分析

1　研究背景

城市轨道交通客流预测成果作为工程可行性研究的基础性数据，是分析轨道交通建设可行性、必要性、系统配置及经济财务效益等工作的前提和依据，贯穿于整个可行性研究工作的全过程，如缺乏对客流产生原因及其成长规律的认识，直接使用则可能导致系统规模的偏差[1]。客流特征分析旨在将客流指标特征与线路特性、线网特性、区域特性及城市特性有机地结合在一起，从中寻找出时空布局变化特征，以合理可行的工程、经济方案应对。

根据《城市轨道交通客流预测规范》(报批稿)的要求，工程可行性研究阶段客流预测 应 包 括 以 下 主 要内容：城市交通需求分析、线网客流分析、线路客流预测、站间OD预测、换乘客流预测及客流敏感性分析。在《关于加强城市轨道交通规划建设管理的通知》(发改基础[2015]49号)的附件2“城市轨道交通工程项目可行性研究报告编制评估大纲”中提出，客流量预测应重点强化高峰小时客流、平均运距、客流均衡性、换乘系数、跨区OD等特征指标分析和风险性分析[2]。客流预测的各项指标是对沿线现状条件和规划发展意图最直观的反映。结合上述要求及对每个指标特点的分析，笔者选取能透视更多上位规划特性、线路特点和对工程方案有指导意义的7个指标进行客流特征分析，以期较好地把握趋势，合理地应用数据。

2　客流特征分析思路

目前国内城市轨道交通可研报告中的客流特征分析方法各异，有对客流指标特征进行逐一分析的，有对产生这种客流特征的原因进行分析的，还有的可研报告不重视对客流特征进行分析，只是对客流预测的结果进行列举、直接套用。笔者在实际工作中发现，各个客流指标数据可能能够反映该线路在某一方面的特性，但是该特性却是孤立的、片面的。项目客流的特征更多情况是几个指标共同作用的结果，而且体现不同线路的特征往往需要的客流指标组合也不尽相同。因此，客流特征分析实质上是通过对客流指标的不同排列组合来完成的，但是又很难提出一种放之四海而皆准的客流指标组合方式。鉴于此，笔者提出一种多指标结合的客流特征分析方法，并结合此方法在长春轨道交通北湖线和成都轨道交通10号线中的实际应用，以工程的分期建设必须全线统筹考虑为基本出发点，从客流特征与上位规划的符合(协调)性、与线路定位特点的一致性和对工程方案的指导性3个方面予以阐述。

3　客流特征分析与应用

3.1客流特征与上位规划的符合性、协调性

3.1.1北湖线出行特点符合长东北区域发展特征

长春市轨道交通北湖线位于长春市的东北方向，连接了长春主城区边缘与长东北开放开发先导区的核心区，是一条典型的TOD(transit-oriented development,公共交通导向)线路[3]。北湖线工程(如图1所示)通过起点北环路站衔接地铁1号线，方便长东北地区客流快速进入中心城区，并在长东北核心区域与地铁5号线、7号线共同构筑快速轨道交通线网。线路全长27 km，全面覆盖长东北开放开发先导区。一期工程只修建线路的一半，长度约13.4 km。本项分析使用了平均运距、换乘系数和区域OD 3个指标，具体分析过程如下。

图1　长春市北湖线走向示意

轨道交通北湖线工程连接了城市核心区北部边缘及长东北新城，根据长春城市发展规划，长东北新城是未来重点打造的新兴地带，定位为新兴产业的集聚区、区域经济发展的带动区、老工业基地振兴的示范区、生态宜居的新城区，是长春东北部的一个外向型、多功能、现代化的新城区[4]。根据沿线用地布局，北湖线一期沿线以居住、商业、科研、高等教育混合用地为主，二期沿线以工业、居住和商业用地为主，用地种类丰富，配置合理，具有较强的自平衡能力。

从各阶段平均运距变化特征来看，北湖线初期的平均运距为5.57 km，占初期线路长度的41%，远期随着线路规模的大幅增加，平均运距变化却不大，为7.25 km，仅占远期线路全长的27%，这显示出北湖线是一条以服务区内出行为主的线路，与长东北职住相对平衡的特点相吻合，且从各目标年换乘系数在1.10～1.28、与1号线换乘客流的规模始终不大等特征也反映出这一特点。

从北湖线的区域OD交换量分析(见图2)，能够更清晰地反映出区内出行为主的特点。依据周边用地情况，将线路车站合并分为A、B、C 3段进行分析，其中A段为北环路站到北湖公园站，B段为和安街站至太平村站，C段为太平村北站至拉拉屯站。北湖线一期工程只包含A、B两段[5]。

图2　北湖线远期全日区域交换量分析

综合分析北湖线的区域交换量，B段的内部交换量占全日客运量的20.33%，与B段有关的全日客流交换量达到了62.27%(26.69%+20.33%+15.25%)，这是由于B段包括北湖商业区的中心区域、以长春工大为代表的科研及教育区、长东北客运枢纽，是长东北片区居住和岗位最为集中的区域，而且区域客流交换量也体现了B区域在长东北片区的中心作用。

C段与A、B段的区域客流交换量占全日客运量的比例达18.35%。从沿线用地性质可以看出，C段沿线既有工业用地，也分布有居住和商业用地，自平衡能力强，因此C段的区域内部交换量占比达19.88%。另外，C段作为北湖线二期线路沿线区域，周边虽然建设时序相对较晚，但因有一期线路开发建设的基础，远期发展逐步加快，因此远期与C段有关的全日客流交换量占比达到了38.23%，这也对C段是长东北远期建设的重点拓展区域进行了很好的佐证。

通过以上分析可以看出，北湖线的客流指标特征体现了长东北开放开发先导区各区域的职能划分，与长东北空间体系发展规划以及发展时序十分吻合。

3.1.2成都市10号线初、近、远期客流差异巨大

成都市轨道交通10号线规划为西南方向中心城至卫星城新津的一条市域快线(见图3)，一期工程初期为成都市连接中心城与成都双流机场的机场专线，通过红牌楼南站与3号线、7号线的换乘，收集中心城至机场的客流，并在航空港与红牌楼南站之间设置远期与9号线以及12号线换乘的沈家桥站和金航路南站，并在T1和T2航站楼分别设站[6]。10号线一期工程线路全长10.9 km，近、远期继续延伸，沿途覆盖城铁双流西站、胜利镇、花源镇、花桥新城、新津客运中心等重要客流集散点，将成为中大运量等级、全长38 km的市域快线系统。

图3　成都市10号线走向示意

本工程仅为一期，但预测了一期与全线的初、近、远期客流，客流较好地反映了规划定位、区域、年限特征。事实上，服务于城市某一区域的线路与机场专线功能不一，客流的量级也不同，服务的需求特性差异巨大。首先要判断客流预测参数是否符合规划特性，是否符合年度变化特点，再着手下一步工作。

3.2客流特征与线路特点的一致性(10号线)

3.2.1一期客流特性体现出机场专线功能

本项分析使用了初期的高峰小时客流量、平均运距、区域OD 3个指标。

图4　初期10号线站间OD组团交换量

初期成都轨道交通10号线只开通一期工程，全线共设置5座车站，除了起点红牌楼南站、航空港T1、航空港T2站外，中间还设置了2座车站。从初期预测客流量上看，中间的2座车站全日和高峰客流量均较小，一是因为相交的规划线均未建成，不存在换乘客流；二是因为初期2座车站周边的开发尚未成熟，而且10号线一期初期按专线收费，票制票价决定了乘坐客流的性质，客流量有限。10号线初期平均运距为9.4 km[7]，与线路长度接近，原因在于10号线一期工程主要服务于机场客流，出行OD主要分布在中心城与机场航站楼之间(见图4)。

因此，初期在只开通10号线一期工程的情况下，相当于机场专线，结合沿线客流极少这种情况，可考虑中间站不停车，从而进一步提高旅行速度及对机场客流的服务水平。针对10号线初期机场专线的特性，在车辆选型时，进行了A型车与B型车多种不同座位布置形式的比选。通过设置行李存放位置、减少站立密度等方式减少车厢定员，提高乘客的舒适度水平，以适应机场高端服务的要求。

3.2.2全线建成后体现复合线功能

本项分析使用了近、远期的高峰小时客流量和区域OD 2个指标，超出了本工程范围，但研究分析对于决定全线的系统规模是十分必要的。

随着近、远期线路全线运营，10号线转变为复合功能线，在兼顾机场服务的同时，为外围组团(包括双流、花源、花桥、新津等)与中心城之间提供了快速出行服务，具备市域快线功能。线路服务范围的扩大和沿线用地的逐渐成熟，使得客流总量快速增长。

从远期客流效果看，高峰小时最高断面在2.7万人次以上，达到了骨干轨道交通的系统量级，且高峰出行体现了向心式特性，与这一走廊的通勤客流特性相符。

从远期区域OD来看，跨区出行占主导，长距离出行比例较高，尤其是新津组团、东升新城与中心城之间的交换量，约占出行总量的一半，说明10号线远期能够实现外围新城与中心城的高效、快速联系，体现出机场线和市域快线的复合性功能(见图5)。

图5　远期10号线站间OD组团交换量

3.2.3各指标特性符合线路功能转变特点

本项分析使用了断面不均衡性、方向不均衡性、平均运距和区域OD 4个指标。从这些客流指标上看，由于10号线是外围接入7号线环线上的半径线，断面客流分布区别于直径线“枣核”状特征，在线路末端仍处于较高断面，说明有大量客流需要在末端附近换乘站进行换乘，初期主要是空港客流(见图6)，而近、远期线路延长后则表现为大量外围新城客流(见图7)。

图6　10号线初期全日断面客流

图7　10号线近期全日断面客流

高峰小时系数和峰值时间随着近、远期向复合线转变，规律明显不同，方向不均衡性在初、近、远期均表现明显。初期的客流分布特性与机场客流本身进出港时间、方向分布规律密切相关，一般早高峰以进港客流为主，晚高峰以出港客流为主，进出港航班全天分布较均衡，相对全天最密集航班出现在晚高峰时间，因此，初期早、晚高峰系数在0.07～0.1，且晚高峰小时系数大于早高峰，最高断面为上行“航站楼T2—红牌楼南站”方向。

在近期和远期向复合型转变后，外围新城与中心城之间的交换量成为主要客流源，从而表现出典型的通勤客流特性且带有明显的潮汐性，即早高峰大于晚高峰，且高峰系数较高，达到0.16～0.17，最大方向为进城的“太平站—红牌楼南站”方向。

从平均运距上看，与初期客流特性完全不同，近期、远期平均运距分别为16 km、15.9km，平均运距较大，其原因在于近、远期轨道交通10号线全线贯通运营，成为连接中心城区、双流机场、新津的市域快线。随着这些外围新城与中心城联系的日益加强，出现大量的跨区长距离出行，这也符合10号线由机场专线向复合功能线转变的线路客流特征。

3.3客流特征对工程方案的指导性

3.3.1依据客流进行车辆选型(北湖线)

本项分析使用了线路的高峰小时客流量，同时分析对比全网各线路数值与车辆选型的关系。由表1可以看出，线网中北湖线与3、4号线属于同一运量等级的轨道交通系统，而且北湖线作为一条高架线，要充分考虑噪声振动对周围环境的影响。综合资源共享进行考虑，在车辆选型分析中，最终推荐选用了与3、4号线同一制式、轴重轻的C型车，从而确定车辆选型方案。

表1　远景年线网高峰小时客流预测结果汇总

3.3.2根据客流特征配置系统能力(10号线)

成都轨道交通10号线项目是一期工程的可行性研究项目，在系统配置方面，首先要针对远期高峰小时断面客流量需求配置足够的系统能力，之后再综合考虑近远期的过渡方案，对初期车辆系统能力进行配置。10号线近、远期延伸后成为主要服务于新津的市域快线，其要求的座位率、站席与初期服务机场不同，因此，车内布置和标准要同时兼顾“机场线”和“市域快线”的要求。在此基础上，系统配置时在车头配置机场专厢和机场专列进行了方案比选，最终推荐采用机场专厢方案。考虑不同座椅之间的间距，座椅之间可放置随身行李，车门附近增加行李架，方便有大件行李乘客使用，以及完全与之不同的普通车厢坐席排布方案。

3.3.3运营组织灵活处理(10号线)

本项分析使用了初、近、远期的时间不均衡性指标，强调了在运营组织时应注意的问题。

每座车站的客流时段分布与车站的性质有关，不同性质的车站，其高峰客流出现的时段也不同。航空港T1、航空港T2站主要吸引空港客流，站点的全日时间分布特性与航班分布特征密切相关，初期早、晚高峰小时客流分别仅占全日客流的7.15%、10.14%，全日客流分布较为均衡(见图8)。

图8　航空港T1、T2站远期全日客流变化规律

远期轨道交通10号线为复合功能线，线路客流的时间分布特性表现为明显的通勤出行特征。早高峰时段在7：30—8：30，占全日客运量的16.96%，晚高峰时段在17：30—18：30，占全日客运量的14.53%(见图9)。

图9　10号线远期全日客流变化规律

航空港T1、T2站的客流分布曲线符合双流机场客流的时间分布特性，明显与全线以通勤为主的客流分布规律不同，两者高峰时间并不同步。因此，近、远期线路在转变为复合线之后，要确保对空港客流的服务品质，必须结合两航空港站客流的时间分布特点灵活安排好运营组织，尤其是在全线客流平峰期(航空港站高峰期)，以提高10号线对空港客流的吸引力。

在保证机场服务功能和市域服务功能共赢的前提下，10号线运营组织方案需着重把握能力配备、服务水平与经济效益的平衡。根据10号线的功能定位、全线客流断面全日分布特征，初期采用“红牌楼南站—航空港T2站”的单一交路，近、远期高峰时段采用“红牌楼南站—花桥站”的小交路折返。在平峰时段，从新津开往市中心的列车，机场专用车厢的有限资源很有可能被市域客流占用，而机场客流突发性强，机场客流的高峰期基本处于通勤客流的平峰期，所以平峰时段可根据机场客流需求，采用“红牌楼南站—航空港T2站”的小交路运营方案以应对机场突发情况，为机场客流提供更好的服务(见图10)。

图10　10号线列车运行交路

4　结语

笔者在提取高峰小时客流量、平均运距、换乘系数、区域OD、方向不均衡性、断面不均衡性和时间不均衡性等7个客流指标的基础上，结合长春北湖线一期工程和成都轨道交通10号线一期工程阐述了客流特征分析的思路，旨在说明客流特征分析应该将多个客流指标的特点结合考虑，在给出各个客流指标量化结果的同时，还应该把客流所呈现出来的指标特征与项目所在区域特点相对应，与不同建设期线路功能差异相对比，通过指标特征分析对项目的规划背景、客流生长规律有一定的了解，最终研究出与客流特征(需求)更为适应的方案。工程可行性研究是为政府决策服务的，必须站得高看得远，统领全局。咨询企业应该出于职业素养，确定恰当的研究范围和深度。本文仅提到了一种多指标结合的分析思路，对于具体的哪几个客流指标组合能得到对应的结果仍没有定论，希望能在今后的工作中继续总结完善，也希望能起到抛砖引玉的作用。

[1] 马超群，王玉萍.城市轨道交通客流特征与规律分析[J].铁道运输与经济，2015，37(4)：85-91.

[2] 国家发展和改革委员会.关于加强城市轨道交通规划建设管理的通知[G].北京，2015.

[3] 中国地铁工程咨询有限责任公司.长春市快速轨道交通北湖线一期工程可行性研究[R].北京，2015.

[4] 长春市城乡规划设计研究院.长春市城市总体规划(2011—2020)[R].长春，2011.

[5] 吉林大学.长春市轨道交通北湖线一期工程客流预测报告[R].长春，2015.

[6] 中国地铁工程咨询有限责任公司.成都市轨道交通10号线一期工程可行性研究[R].北京，2014.

[7] 西南交通大学.成都地铁10号线一期工程客流预测报告[R].成都，2014.

(编辑：王艳菊)Application of Analysis on Passenger Flow Characteristics in the Period of Feasibility Study for Urban Rail Transit Projects

Deng JiZhao LiangZheng Xiaowei

(China Metro Engineering Consulting Corporation, Beijing 100037)

The feasibility study for urban rail transit projects is a task of system engineering which involves many disciplines and high complexity. In order to grasp passenger flow characteristics more accurately, the most important passenger flow forecast indicators are presented. These indicators include the passenger flow during peak hour, the average distance of passengers traveled, the transfer coefficient, the regional Origin-Destination matrix of the line and the passenger flow imbalance, etc. A multiple attribute combination method of passenger flow characteristics analysis is presented and discussed from three aspects which include conformity with the host planning, consistency of line features, instructiveness of engineering schemes in the project feasibility study on the first phase of Changchun Metro Line Beihu and Chengdu Metro Line 10.

urban rail transit; feasibility study; passenger flow forecast indicators; passenger flow characteristics analysis

10.3969/j.issn.1672-6073.2016.01.021

2015-10-13

2015-12-02

邓吉，女，工程师，主要从事轨道交通规划与设计工作，814210227@qq.com

F530.7

A

1672-6073(2016)01-0087-05