不同既有线网结构的地铁新线客流变化

刘慧婷，苗 沁，段金玉，郭东琦，包昌阳

(1.中铁二院华东勘察设计有限责任公司，杭州 310009；2.西南交通大学 交通运输与物流学院，成都 611756)

随着城市经济的日益发展，现代社会对城市交通具有庞大的需求量，而具备环保、高效等特点的城市轨道交通已逐渐成为城市交通中的主力工具。近年来，各大城市争相开通地铁运营线路，由于一些地铁既有线与未来即将开通的新线距离较近或存在交叉点，两者之间必然存在相互的客流影响。

在已有研究中，针对地铁新线对既有线的客流影响，大部分学者都基于地铁新线开通运营前后既有线网的客流变化进行了深入探索。汪波等[1]研究对既有线线网、设备设施运能匹配的影响；赵路敏等[2]通过客流相关指标研究对既有线客流特征的影响；王静等[3]、杜世敏等[4]分别根据时空因素和新线接入位置类型，分析对既有线客流分布的影响；Liu等[5]以相邻既有车站为对象，研究新线分流、诱导影响；Li等[6]计算客流特征项分析客流影响；Xu等[7]考虑新线开通影响，基于新线站点聚类方法预测线网OD客流；Li[8]根据新线接入类型总结影响规律；Fu等[9]分析了新线对线网客流分布、出行时间、通勤者出行的影响。

针对既有线对新线的客流影响，即在不同结构的既有线网背景下的新线客流规律，目前研究较少，但对新线运营初期客流特征分析的研究较多。郭莉等[10]分析了线路的断面形态、站点上下客量与土地利用之间的关系；张佳[11]分析了时空因素的影响，基于此建立了初期客流关联模型；闫铭等[12]从网、线、点出发，分别有侧重地分析了客流规律和时空分布；朱霞[13]总结了各类客流信息的统计原理、方法和过程；Meng等[14]通过聚类分析确定换乘站的土地性质，并结合时空特征分析客流规律。

鉴于此，文中以杭州市地铁数据资料为基础，从既有线线路数量、运营里程和既有线与新线的交叉点数量两种角度出发，对新线线路和换乘站客流规律进行研究。

1 杭州地铁线路开通运营情况

地铁客流规律与城市原始的土地利用性质、交通空间结构、人口分布等因素密切相关[15-16]，因此，文中不采取多个不同城市的地铁新线相类比的方式分析客流规律，而是单独选取一个城市并在有限时间内对其不同时期的不同地铁网络状态进行分析。

截至2021年1月，杭州市有7条地铁线路在运营。2018—2021年，杭州地铁在原有的地铁1号线、2号线、4号线的基础上，共新增运营线路4条。如图1(a)，2018年1月9日，新增运营线路4号线一期南段；如图1(b)，2019年6月24日，新增运营线路5号线一期首通段；如图1(c),2020年4月23日，新增运营线路5号线一期后通段、16号线；如图1(d),2020年12月30日，新增运营线路6号线首通段、7号线首通段、1号线三期。需要注意的是，2021年7月10日前临平站至客运中心站为1号线支线，之后被划分到9号线。根据以上杭州地铁新增运营线路的时间，文中划分出4个时间节点，分别为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，后文将不再赘述。

图1 杭州地铁四个时期线路

在4个时间节点划分的时期中，杭州地铁的很多线路是分期、分段修建运营的，存在地铁总线路数量不变、总体运营里程增加的情况。因此，分析不同时期地铁新线的客流变化规律，不能仅依据既有线路数量，还要依据既有线运营里程。每条地铁线路在不同时间节点的运营里程变化，如表1所示。

表1 杭州地铁线路运营里程变化 km

一般情况下，国内地铁运营公司的既有线与新线存在交叉点，且在交叉点处设换乘站。既有线与新线的客流相互影响将主要根据两者的换乘站发生，因此，分析在不同既有线特征下的新线换乘站具有一定价值。根据4个时间节点，杭州地铁各线路的新增换乘站情况，如图1所示。

综上所述，文中将在既有线的两种特征下分析新线的两方面客流规律。既有线的两种特征分别为既有线运营数量与运营里程特征、既有线与新线交叉点数量特征，新线的两方面客流规律分别为新线线路的客流量和新线新增换乘站的客流量规律。

2 既有线线路数量和运营里程

地铁新线开通运营后，为研究既有线线路数量和运营里程对新线的影响程度，整理杭州地铁线路数量和运营里程不同的三种情况，并对新线整条线路的旅客进站量进行不同时段分析。由表1可知，杭州地铁在2019年6月、2020年4月、2020年12月均有既有线这种特征的改变，具体情况如下。

2.1 既有线为4条、运营里程为123.7 km

地铁5号线一期首通段开通运营于2019年6月，该线路位于杭州市北部，包含由良睦路站起至善贤站等共12个站，连通余杭区和拱墅区。其开通运营后的30 d旅客进站量波动如图2所示。

在工作日时，进站量具有较小波动且比较稳定的趋势；在休息日时，进站量开始逐渐增长，直至迎来本周期的高峰值然后下降。总体上，该线路旅客进站量无明显增长，具有比较明显、稳定的周期性波动。在图2出现的4个周期中，有3个周期的高峰值都出现在或接近休息日第1天，有3个周期的低峰值出现在休息日中。因此，对于5号线一期首通段，大多数情况下休息日的进站量会达到每个周期的高峰值和低峰值，而在工作日进站量比较适中、稳定。

图2 地铁5号线一期首通段日进站量

2.2 既有线为5条、运营里程为197.2 km

地铁16号线开通运营于2020年4月，该线路包含由九州街站起至绿汀路站等共12个站，连通了临安区和余杭区，其开通运营后的30 d进站量波动如图3所示。

图3 地铁16号线日进站量

在工作日时，第一周进站量大幅度下降，随后几周达到稳定状态；在休息日时，均会达到每个周期旅客进站量的高峰值，然后下降到工作日时较低的进站量；在节假日时，直至时段中期进站量一直保持增长趋势，然后下降到工作日时较低的进站量。总体上，该线路旅客进站量呈先下降、后稳定趋势，但仍具有明显的周期性。图3包含5个非工作日时段，每个周期的进站高峰值均出现在这5个时段中，且在前4个时段大幅度下降、第5个时段达到稳定；图3包含4个工作日时段，与非工作日时段不同，该4个时段的进站量人数一直在1.5～2万间波动，几乎不受高峰值下降的影响。

2.3 既有线为7条、运营里程为298.2 km

地铁6号线和7号线开通运营于2020年12月，前者包含由钱江世纪城站起分别至桂花西路站和双浦站等共25个站，后者包含由奥体中心站起至江东二路站等共19个站，其开通运营后的30 d进站量波动如图4所示。

图4 地铁6号线、7号线日进站量

对于6号线，在工作日时，进站量具有轻微波动且很稳定趋势，且每个周期的进站量差距很小、波动曲线相似；在休息日时，一般在休息日的第1天，进站量会达到每个周期的高峰值；在节假日时，进站量达到30 d中的高峰值并逐渐下降。总体上，该线路旅客进站量前期下降、后期保持明显且稳定的周期性。

对于7号线，在工作日时，进站量具有较小波动趋势；在休息日时，进站量与工作日差距很小；在节假日时，进站量达到30 d中的高峰值且波动幅度最大。总体上，该线路旅客进站量一直保持较小波动且稳定的状态。

将6号线与7号线旅客进站量进行比较，两者均会在节假日时段产生进站量的高峰值、在非节假日时段具有稳定的周期性，两者的区别是进站量值的较大差距、进站量曲线波动程度不同、受不同时段影响不同。对于旅客进站量，是由6、7号线所处区域用地性质、人口分布、线路长度、站点数量等因素决定；对于曲线波动和受时段的影响程度，可能意味着乘坐6号线旅客的出行目的更受工作日和非工作日的影响，而乘坐7号线的旅客不受此影响。

综上所述，在旅客进站量方面，三种情况的数值分布较为分散；在曲线波动方面，排除节假日时段的影响，5号线一期首通段和6号线、7号线在总体上均波动幅度小、具有明显且稳定的周期性，而16号线的曲线具有前期下降、后期稳定趋势；在受时段影响方面，进站量高峰值与非工作日密切相关，进站量低峰值与工作日密切相关。因此，在新线开通运营后30 d内，不同的线路数量和运营里程的既有线一般情况下不会对新线产生明显的进站量增长或下降，即使产生下降趋势也会在短期内趋于稳定，相比既有线的这两个特征，新线时段特征和自身特征会对旅客进站量和曲线波动幅度产生决定性影响。

3 既有线与新线交叉点数量

地铁新线开通运营后，与既有线最直接的客流交互方式就是换乘车站的换乘，因此整理杭州地铁既有线与新线交叉点数量不同的三种情况，并对交叉点所在换乘站旅客进站量进行分析。由图1可知，杭州地铁在5号线首通段、16号线、6号线、5号线后通段均具有不同的交叉点数量，具体情况如下。

3.1 交叉点数量为1个

地铁5号线首通段、16号线开通运营后均与既有线有1个交叉点，其中5号线一期首通段与2号线相交于三坝站、16号线与5号线相交于绿汀路站，这两站成为换乘站后的30 d日进站量如图5～6所示。

图5 5号线首通段与既有线换乘站日进站量

图6 16号线与既有线换乘站日进站量

对于三坝站，该站附近主要为旅馆用地和餐饮用地。在工作日时，进站量具有较小波动且稳定的趋势；在休息日时，进站量开始逐渐下降至本周期的低峰值，然后逐渐增长。总体上，该站旅客进站量无明显增长，具有明显、稳定的周期性波动。在图5出现的4个周期中，有4个周期的低峰值出现在休息日中，其中有3个周期的低峰值都出现在或接近休息日的第2天。因此，对于三坝站，工作日进站量比较适中、稳定，而一般情况下休息日的进站量会降到每个周期的低峰值，与该站所处线路的进站量周期特点不一致。

对于绿汀路站，该站附近典型用地性质不明显。在节假日时，进站量增长至时段中期，然后下降。总体上，该站旅客进站量具有先降、再涨，又逐渐稳定趋势，进站量曲线周期性不明显，但仍对节假日敏感。在图6出现的4个休息日时段中，曲线波动幅度都不大，而4个工作日时段的曲线也比较平缓。

3.2 交叉点数量为4个

地铁6号线开通运营后与既有线有4个交叉点，其中与1号线相交的江陵路站附近用地性质丰富，主要为商业用地、医院用地和行政办公用地；与2号线相交的钱江世纪城站附近有大型的公共服务设施用地和广场用地；与4号线相交的中医药大学站附近有教育科研用地；与5号线相交的长河站附近有商业用地。这4个站成为换乘站后30 d内日进站量如图7所示。

在工作日时，进站量有起伏且具有稳定趋势；在休息日时，进站量开始逐渐下降，直至休息日进站量迎来本周期的低峰值然后增长；在节假日时，同休息日一样进站量先下降至低峰值再增长。总体上，4个站的旅客进站量曲线具有比较明显、稳定的周期性，且每个周期的进站量差距不大。在图7出现的3个休息日时段中，每个时段的低峰值都出现在休息日的第2天，而且节假日时段的低峰值也出现在时段末期，两种时段的低峰值差距不大。因此，这4个站的进站量曲线波动情况非常相似，工作日进站量均比较适中、稳定，而休息日、节假日的进站量均会达到30 d内的低峰值。同时，江陵路站的进站量远远高于其他，且长河站和中医药大学站的进站量非常接近。

图7 6号线与既有线的换乘站日进站量

3.3 交叉点数量为6个

杭州地铁5号线后通段开通运营后与既有线有6个交叉点，其中与1号线相交的打铁关站附近为居住用地，城站站附近为交通枢纽用地、商业用地，滨康路站附近为小范围居住用地；与2号线相交的建国北路站附近为居住用地、商业用地、教育科研用地，人民广场站附近用地复杂、综合；与4号线相交的南星桥站附近大部分为居住用地和商务设施用地。该6个站成为换乘站后30 d内的日进站量如图8所示。

在工作日时，进站量有较小波动但整体稳定；在休息日和节假日时，进站量开始逐渐下降，直至迎来本周期的低峰值然后增长。总体上，6个站的旅客进站量曲线相似且具有比较明显、稳定的周期性，且每个周期的进站量差距不大。各个站进站量受节假日影响程度不同，城站站在时段中期进站量下降到低峰值但很快恢复到增长趋势，其他站在时段初期进站量下降到低峰值并保持到末期才恢复到增长趋势，且每个站在节假日的低峰值比休息日的低峰值更小。同时，城站站的进站量与其他站差距较大，这可能也是其受节假日影响更大的原因。

图8 5号线后通段与既有线的换乘站日进站量

综上所述，在旅客进站量方面，3种情况的数值分布较为分散；在曲线波动方面，排除节假日时段的影响，与既有线交叉点为4个和6个的新线换乘站在总体上均波动幅度小、具有明显且稳定的周期性，而交叉点为1个的新线换乘站周期性不明显；在受时段的影响方面，进站量低峰值一般出现在非工作日中期，而高峰值一般出现在非工作日初、末期和工作日时段。因此，文中认为在新线开通运营后30 d内，与既有线交叉点更多的新线换乘站具有更稳定的周期性，而交叉点较少的短期内周期性不明显。

进站量曲线的周期性一般取决于旅客出行目的特征。若主要旅客出行目的为上班、上学，则该线路进站量曲线周期性较强；若主要旅客出行目的为文娱、业务、购物等混合客流，则该线路进站量曲线周期性不明显。例如，绿汀路站周期性不明显，有可能是由所在区域典型用地不明显决定，这导致该站吸引的主要旅客出行目的不受工作日或非工作日时段限制。

4 结 论

以杭州地铁数据资料为基础，进行了关于不同特征既有线的新线客流规律，得出以下结论。

1)整理了杭州地铁近4年新增运营线路所导致的运营里程变化、新增换乘站及其开通30 d内旅客进站量，并以工作日、休息日、节假日时段为参考背景分析新线客流规律。

2)在新线开通运营后30 d内，既有线不同的线路数量和运营里程在大多数情况下对新线不会产生明显的进站量增长或下降，即使产生了下降趋势也会在短期内趋于稳定状态。

3)在新线开通运营后30 d内，与既有线交叉点更多的新线换乘站具有更稳定的周期性，而交叉点较少的短期内周期性不够明显。

4)地铁线路客流规律在很大程度上受人口分布、土地利用性质等因素影响，做到更具针对性地研究既有线对新线的影响，仍需要掌握更大数据量做进一步细分或假设，例如，使用聚类分析法对车站进行分类，对同一类别的车站进行客流分析。