城市轨道交通线网规划的客流预测模型及应用
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文章编号：１ ６７３—４８７４（２０１ １）１２—００７０—００５ 城市轨道交通线网规划的客流
预测模型及应用
Ｒ（ １ Ｎ㈣ＲＴ 公 路 运｛输
王飞’，广晓平 （１．郑州铁路局南阳车务段，河南南阳４７３０００；２．兰州交通大学交通运输学院，甘肃兰州７３００７０）
作者简介 王飞（１９８７一），女， 河南南阳人，主要从事 交通运输研究工作；广 晓平（１９６２一），男，山 东曲阜人，教授，主要 研究方向为物流管理、 交通规划。 基金资助 甘肃省科技支撑计划项 目“河谷型城市轨道交 通网络规划方法及运营 安全控制平台关键技术 研究”（０８０３ＧＫＣＡＯ３８）
摘要：文章根据轨道交通线网规划客流预测的目标、要点、年限和内容，建立了 包含出行生成预测、出行分布预测、交通方式分担预测和交通分配预测的四阶段法 预测模型，并利用该模型对兰州市轨道交通线网规划的四种方案进行了客流预测， 得出最优方案。 关键词：轨道交通；线网规划；客流预测；模型；应用 中图分类号：Ｕ４９１ 文献标识码：Ａ
Ｔｈｅ Ｐａｓｓｅｎｇｅｒ Ｆｌｏｗ Ｆｏｒｅｃａｓｔ ｆｏｒ Ｑｔｙ Ｒａｉｌ Ｔｒａｆｆｉｃ Ｌｉｎｅ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｐｌａｎｎｉｎｇ ａｎｄ Ｉｔｓ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ＷＡＮＧ Ｆｅｉ’，ＧＵＡＮＧ Ｘｉａｏ－ｐｉｎｇ （１．Ｎａｎｙａｎｇ Ｔｒａｉｎ Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ Ｄｅｐｏｔ，Ｚ￣ｅｎｇｚｈｏｕ Ｒａｉｌｗａｙｓ Ａｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎ，Ｎａｎｙａｎｇ，Ｈｅｎａｎ， ４７３０００；２．Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｔｒａｆｆｉｃ ａｎｄ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ，Ｌａｎｚｈｏｕ Ｊｉａｏｔｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｌａｎｚｈｏｕ，Ｇａｎ— ＳＭ，７３００７０）
Ａｂｓｔｒａｃｔ；Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｇｏａｌ，ｋｅｙ ｐｏｉｎｔ，ａｇｅ Ｉｉｍｉｔ ａｎｄ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆ ｔｒａｆｆｉｃ ｌｉｎｅ ｎｅｔｗｏｒｋ ｐａｓ— ｓｅｎｇｅｒ ｆｌｏｗ ｆｏｒｅｃａｓｔ，ｔｈｅ ａｒｔｉｃｌｅ ｂｕｉｌｄｓ ａ ｆｏｕｒ－ｓｔａｇｅ ｆｏｒｅｃａｓｔ ｍｏｄｅｌ ｔｈａｔ ｃｏｎｔａｉｎｓ ｔｒｉｐ ｇｅｎｅｒ－ ａｔｉｏｎ ｆｏｒｅｃａｓｔ，ｔｒｉｐ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｆｏｒｅｃａｓｔ，ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ ｓｈｅｄｎｇ ｆｏｒｅｃａｓｔ，ａｎｄ ｔｒａ怖Ｃ ｄｉｓｔｒｉｂｕ－ ｔｉｏｎ．Ｗｅ ｕｓｅ ｔｈｉｓ ｍｏｄｅＩ ｔｏ ｐｒｅｄｉｃｔ ｔｈｅ ｔｒａ仟ｉＣ ｖｏｌｕｍｅ ｏｎ ｔｈｅ ｆｏｕｒ ｍｅｔｈｏｄｓ ｃｏｎｔａｉｎｅｄ ｉｎ Ｌａｎｚ￣ｕ ｌｉｎｅ ｎｅｔｗｏｒｋ ｐｌａｎ ａｎｄ ｒｅａｃｈ ｔｈｅ ｏｐｔｉｍｕｍ Ｏｎｅ． ＫｅｙＷｏｒｄｓ：Ｒａｉｌｗａｙｔｒａｎｓｉｔ；Ｌｉｎｅ ｎｅｔｗｏｒｋ ｐｌａｎ；Ｐａｓｓｅｎｇｅｒｆｌｏｗｆｏｒｅｃａｓｔ；Ｍｏｄｅｌ；Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ
０引言 轨道交通线网规划的客流预测是指轨道交通线网规划时，科学预测城市各 目标年限轨道交通线路的断面客流量、平均运距及其线网的总客运量和客运强 度等能够反映轨道交通客流需求特征的指标。它是线网规划时进行线网优选
７０ 话部交通科技 Ｃ ｈｉ）￣ ３‰ 。＆ 如啦ｑ 的主要内容，具有弓Ｉ导作用，同时也是轨道交通建 设项目“规模、投入和效益”的评价基础和决策依 据。轨道交通线网规划的客流预测在轨道交通规 划中具有重要的地位。 １线网规划的客流预测 １．１预测的目标 城市轨道交通线网规划客流预测是轨道交通 建设规模决策的主要依据，在线网规划过程中具有 重要的引导作用。依据现状客流特征以及预测的 未来年客流特征，利用客流预测定性量化的方法对 线网客流特征进行分析，以实现备条线路的运量等 级划分和分层规划。对于运量相近的线路可以划 归为同一量级，以便于选择同一车辆制式和维修方 法等，这样对不同量级的分层规划，能够实现分层 资源的共享＿１］。 １．２客流预测的关键 （１）客流预测基础数据的确定性。城市总体规 划中的城市结构形态、用地性质、人口、就业及其分 布等是客流预测的第一基础数据，数据的确定性是 未来客流预测结果的支撑点。 （２）客流预测内容的完整性。预测内容的完整 性是对预测结果进行分析论证的论据之一，是从量 级上做出的宏观判断。 （３）客流预测模型的有效性。客流预测模型应 建立在适合城市特点的基础上，同时做好模型的标 定和调校，确保预测模型的可靠性和成熟性，以实 现其有效性＿＿２］。 （４）客流预测的可信度。客流预测结果并非具 有很高的准确性，且存在一定的风险，控制总量合 理、客流特征真实、风险分析到位、规模判断适当、 运营组织适宜，可以提高客流预测数值的可信度。 １．３预测的年限 根据轨道交通线网规划的长远性规划特征，客 流预测年限分为近期规划年限和远景规划年限。 近期规划年限是指轨道交通的建设期，为１０～１５ 年，与城市总体规划的远期年限一致，这便于提取 城市的总体规划数据；远景规划年限通常为３０，￣，５０ 年，它是以线网形态和规模总量的合理控制为目标 而拟定的，具有前瞻性、宏观性和引导性［３］。 １．４预测的内容 线网规划时期的客流预测包括全线网客流总 量的预测和各线路的客流预测。预测的指标主要 有：轨道交通的客运总量及在公共交通总量中所分 担的比例、各线全日客流总量、分段断面流量、全日 平均运距和客流负荷强度、高峰小时单向最大断面 流量等。
２客流预测模型 在本文中，轨道交通线网规划的客流预测是采 用国际上通用的较为成熟的“四阶段”交通规划预 测方法建立预测模型的。主要结合城市的特点，利 用现状调查数据进行模型的标定和校核及客流预 测分析。该预测方法主要包括４个阶段，即出行生 成预测、出行分布预测、交通方式分担预测和交通 分配预测。本文以河谷型城市兰州为例，建立的预 测模型如下： ２．１ 出行生成预测模型 出行生成预测主要是对研究对象区域各个交 通小区的交通发生量和吸引量进行预测，而交通小 区的交通发生量和吸引量与小区的土地利用性质、 人口、就业、社会经济特征等有关。结合兰州市居 民出行调查情况，采用产生率 引率法来建模，模 型为： Ｐｉ＝Ｐ ｗ＋Ｐ严＋Ｐ ＋Ｐ （１） Ａｉ＝Ａ ＋ 严＋ ＋ （２） 式中，Ｐ 、Ａ ——ｉ小区出行发生总量和吸引 总量； Ｐ 、 ——小区 基于家工作出行发生 量和吸引量； Ｐ严、 ——小区ｆ基于家上学出行发生 量和吸引量； Ｐ 、 ——小区 基于家其它出行发生 量和吸引量；
２０１１年第１２期总第５３期 ７１ Ｐ 、Ａ ——小区 非基于家出行发生量 和吸引量。 其中：Ｐ衄ｗ＝Ｐ Ｘ Ｇ ×ＣＰｒ．瑚 （３） Ａ ＝∑Ｅ ｘ ｒ ×ＣＡ广＇加 （４） 式中，Ｐ ——交通小区ｊ的就业人口数； Ｇ ——单位就业岗位上班出行率； ｃ 册、ｃ 珊——小区 所属特征区，的基于家 出行发生和出行吸引区域系数； Ｅ ——交通小区ｉ的ｆ类用地上的就 业岗位数； ，． ——Ｚ类用地上的单位就业岗位基 于家工作出行吸引率。 Ｐ ＝ ｉ×Ｇ ×ＣＰ 加 （５） ＝∑Ｅ Ｘ厂ｆ Ｘ ＣＡｒ．册 （６） 式中，Ｓｔｕｄ ——交通小区ｉ的上学人员数； Ｇ ——上学人员上学出行率； ｒｆ——ｆ类用地上的单位就业岗位 基于家上学出行吸引率。 Ｐ ＝Ｐｆ×Ｇ。×ＣＰｒ，船 （７） ＝∑Ｅｆ Ｘ ｒｆ）Ｘ ＣＡ，，馏 （８） 式中，Ｐ ——交通小区ｆ的居住人口数； Ｇ 居住人口基于家其它出行率； Ｅ：——交通小区 的ｆ类用地上的就 业岗位数； ，．ｆ）——Ｚ类用地上的单位就业岗位基于 家其它出行吸引率。 Ｐ ＝Ｐｉ×ＧⅣＸ Ｃ 悯 （９） Ａ ＝∑Ｅ ・，．？，・ＣＡｒ．瑚 （１Ｏ） 式中，Ｐ ——交通小区 的居住人口数； Ｇ 居住人口非基于家出行率； Ｃ 、ＣＡ，， ——小区ｉ所属特征区，的非基于 家出行产生和出行吸引区域系 数； Ｅ：——交通小区ｉ的ｆ类用地上的就 业岗位数； ，． ——Ｚ类用地上的单位就业岗位非基 于家出行吸引率。 ７２ 西部交通科技 Ｃｈ ｉ Ｊ－ ￣ ｓｃ ＆ 上述发生吸引模型需要根据居民目的出行总 量进行平衡调节。 ２．２出行分布预测模型 在交通小区的发生量和吸引量预测值已知的 情况下，可以采用双约束重力模型对客流进行分布 预测，模型为： Ｑ ：ｋ ｘ 罢 （１１） Ｊ
．力＝ａｍ ｘ ｆｉ Ｘ ｅ－ｃｍｔｉｊ （１２）
式中，ｍ——出行目的； Ｑ孑——小区ｆ到小区．『之间目的ｍ的 出行量； Ｐ ——小区 目的ｍ的产生量；
——小区 目的ｍ的吸引量； 疗——小区ｉ和小区＿『之间目的ｍ的 交通阻抗； ），孑——小区ｉ相对于小区 的社会经 济调整系数； ｋ——调整系数，主要反应了除空间距 离以外社会经济因素对居民出 行分布的影响； ｔ ｆ——小区 和小区 之间的出行时 间，ｍｉｎ； ａ 、 、Ｃ ——目的ｍ的待定系数。 ２．３交通方式分担率预测模型 影响交通方式选择的因素大致可以分为三大 类，即出行主体的特征、出行特征和交通设施的特 点三大类［ 。 非集计模型以个人效用最大化为理论基础，有 明确的行动假说，理论性强，可以选用大量与个人 决策相关的因素作为自变量，从而能够对交通规划 进行效果评价，同时模型具有良好的时间转移性和 地区转移性［引。根据兰州市居民出行调查基础数 据，本文采用集计平均值法标定非集计Ｌｏｇｉｔ模型 进行交通分担率预测。某个ＯＤ组间某种交通方 式分担率的Ｌｏｇｉｔ模型为：
Ｐ ： ￣，ｅｘｐ（Ｕｊ）
Ｊ＝１
（１ ３）
