南京地铁南北线客流预测与运能规划的应用性研究
[摘 要]预测客流量是进行地铁系统线网规划。轨道交通工程设计的基础资料和重要依据，它具有阶段性、近似性、增长性的特点。为配合2005年第十届全国运动会的举办，妥善解决奥体中心产生的突发客流，南京地铁南北线一期工程向西延伸4.82 km，使线路总长达到21.72 km。
[关键词]地铁；客流预测；运能规划；南京
在南京未来的城市建设发展规划中，快速轨道交通扮演着十分重要的角色。按照南京市的城市总体规划思路，轨道交通线网规划为10条线路，其中7条线路为地铁，3条线路为轻轨，总长度达365 km，预计于2050年前建成。当前正在建设的地铁南北线一期工程是国家“十五”计划中确定的重点工程，竣工后将成为江苏省首条地铁，同时也是与2005年由南京主办的第十届全国运动会相配套的基础设施项目。
1 南京地铁南北线的线路规划与功能定位
南北线是南京市地铁线网规划中的1号线，贯穿了南京市主城区的中心腹地，把城市中心区的商业、金融、文化、综合服务等繁华区及对外交通口等客流集散点连接起来，同时还连接南北两个工业区，是南京南北线客流走廊的骨干交通线。南北线一期工程南起小行，向北经中华门、沿中山南路、中央路到鼓楼，再沿玄武湖畔至南京火车站，而后沿小红山至迈皋桥，形成南京主城区中轴线的快速轨道交通走廊(图1)。一期工程全长21.72 km，共设车站16座，将于2005年9月1日建成通车。
地铁南北线一期工程建设，不但可以极大地缓解城市中心交通拥挤、阻塞问题，方便广大市民安全、便捷、舒适地出行，而且对于引导城市规划、拉动地方经济发展、保持南京古都风貌、提升城市形象、提高环境质量、完善城市功能、加速城市开发、实施可持续发展战略等，都有着十分重要的意义。
2 客流预测对城市轨道交通规划的影响
轨道交通的基本类型通常包括地铁系统、轻轨系统、市郊铁路、单轨系统、新交通系统、有轨电车六类。选择哪种交通方式应从以下几个方面考虑：运送能力、每乘客投资额、运营费用、对环境的影响。同时还应考虑每公里的投资费用(决定一次性投资的多少)。在以上因素中，系统的运送能力应该首要考虑。运送能力即交通容量，指单方向每小时的断面乘客通过量。
一般来讲，若断面单向远期预测客流量在4万人次/h以上，则必须选取用地铁；公共汽车的最大单向运送能力为8 000人次/h；当单向断面客流量超过8 000人次/h，而远期预测客流量不超过4万人次/h时，宜选用投资较少的轻轨或单轨系统。轻轨和单轨是介于公共汽车和地铁之间的中等运量的快速轨道交通系统。
据南京市交通部门预测，南京全市机动车总量到2010年有可能突破80万辆，其中仅市区就有45万辆左右，届时南京市区每千人的机动车拥有量将达到150辆，每千人的轿车拥有量将达到100辆。由于目前的城市干道网难以适应机动车的大量增长，轨道交通将会逐步发展为南京市公共交通的骨干力量。
3 地铁客流预测的主要特点
目前通过数学手段预测得到的未来设计年度的客流量，称为预测客流量，它是进行地铁系统线网规划、轨道交通工程设计的基础资料和重要依据，主要具有以下几个特点。
(1)阶段性。通常把预测年限分为初期、近期和远期。初期为建成通车后的3年，近期为交付运营后的10年，远期为交付运营后的25年。系统的总体建设规模、机电设备容量及系统运输能力一般是按照预测的远期客流量来确定的，由此进行土建工程设计，以及进行项目的经济效益和社会效益评价。南京地铁南北线客流预测的特征年为2008年、2015年、2030年。
(2)近似性。目前各城市在进行客流量预测时，采用的一般都是近10年的城市统计数据和城市规划中今后10年的资料，由于预测时间跨度长，预测结果会产生偏差，其误差大小直接影响到工程建成后的使用效率和效益。
(3)增长性。客流量是社会经济活动和文化生活活动的产物，它会随着城市建设的发展、人口的增加和社会经济基础的扩大而增加。例如，南京市的都市圈总人口2000年为430万左右，2010年预计为500万左右；2000年南京市的GDP为1 021.3亿元，预计“十五”期间，年均增长10％左右。因此南京市的客流量也将会随之增加。
可见，把握预测客流量的特点，对城市人口、经济等各种增长因素做出准确评估，对提高地铁客流预测的准确性具有重要作用。
4客流预测方法
四阶段预测法是目前交通规划领域应用最广的客流预测方法，即按照交通生成预测、交通分布预测、交通方式划分和交通分配4个阶段来分析城市现状和未来的交通状况。
4.1交通生成预测
考虑到地铁建设对沿线的土地开发、城市建设及人口分布会产生影响，对于常住人口的客运交通需求，要分析研究对象区域的人口、就业及用地情况的变化，在此基础上进行出行产生预测；对于旅游城市，通过分析影响旅游需求的主要因素与旅游需求的关系，建立旅游需求的预测模型，对未来旅游需求的吸引总量进行预测(表1)。
4.2交通分布预测
根据居民出行调查结果，建立居民出行分布模型，并预测未来特征年居民全方式出行OD表；旅游需求的出行分布要与交通方式划分步骤相结合，根据旅游需求特点、规律和来源进行预测。
交通量分布的预测方法，主要分为两大类：增长率法和构造模型法。其中，重力模型法是一种构造模型法，它有多种修正模型和发展模型，应用研究范围广、工程可操作性强，不仅能适用于城市结构及土地利用的变化，而且也能适应因引入新的交通工具而产生的所需时间变化。
南京地铁南北线穿过城市主城区，由于受到用地的限制已不具备大规模扩展的条件，因而采用重力模型较为合适，实际预测采用了双约束重力模型。
4.3交通方式划分
居民出行时对交通方式的选择主要取决于交通方式的服务水平，体现在交通方式的旅行时间、费用及舒适度等。其中，对于大多数居民来说，旅行时间和费用是最为敏感的两个因素，也是进行客流分析与预测时必须着重考虑的因素。
以居民出行调查数据为基础标定交通方式划分模型，可以获得公交类(常规公交＋轨道交通)OD、自行车OD、步行OD及其它交通方式OD矩阵。南京市居民(含暂住型流动人口)各种方式的全日出行比例的预测结果见表2。
4.4交通分配
将公交类OD在公交网(常规公交＋轨道交通)上进行竞争分配，计算轨道网各断面客流量、各站点乘降量和站间OD等。
因为轨道交通的线路是固定的，所以它对客流的吸引有两个特点：一是必须有常规地面公交的支持；二是它一般不吸引与轨道线路方向垂直的居民出行。轨道交通与常规公交方式通过行程时间、换乘时间、票价等综合费用之间的竞争来吸引客流，从而确定轨道线路各站上下车人数和断面客流量等技术指标。
5 南京地铁南北线客流预测与结果分析
5.1预测过程概要
采用四阶段预测法，借助TransCAD交通规划软件和东南大学的交通网络系统分析软件“交运之星”进行分析预测。
首先，采取收集历史数据和抽样调查等方式获取大量的南京市统计资料，其中涉及交通、经济、人口等方面，并将数据汇集到数据库中，通过人机对话的方式标定公共交通量(地面公交+轨道交通)的多元回归预测分析模型。
其次，构建预测年度的OD分布矩阵，并进行地铁交通区城市居民出行吸引预测，得到上班出行吸引量、上学出行吸引量、弹性出行吸引量、回程出行吸引量，同时用城市人口及相关的经济指标进行修正。
5.2断面流量分析思路
高峰小时的客流预测非常重要，它关系到轨道线路的设计标准、运载能力、车辆编组及车站设计等多项工作。在实际中采用高峰客流OD预测技术，可以计算出各年度早晚高峰OD量。
流量分析的关键步骤是计算第i站上车到其它各站下车的人数S(i，j)。一般认为进站量大的车站其出站量也相应大一些。从全天的客流角度看，第i站上车到第j站下车人数S(i，j)应与第j站上车到第i站下车人数S(j，i)大致相等，即从各站上车，到第j站出站的人数之和等于第j站进站的总人数。
通过预测每个峰期进站上车和下车出站的大致人数，可以估算该峰期任意时刻车站中的人数，一般一个峰期为1小时左右。
5.3主要预测结果
地铁南北线客流预测结果的主要指标见表3。从中可以看到，新街口作为南京的商业中心和城市几何中心，客流集散量是最大的；3个年度的客流全日、早高峰、晚高峰平均乘车距离都在6 km左右，表明地铁主要是城市圈中长距离出行的一种交通方式。
6 地铁客流预测对运能规划的影响
运能规划是综合的专业交通规划，也是一项复杂的系统工程，其研究工作涉及城市规划、交通工程、社会经济等多个领域，它会对整个城市的规划格局会产生相当程度的影响。这种影响是相互的，各种外界的影响因素和边界条件对规划也会产生不同程度的影响。因此，要注重与外部环境及各种影响因素的协调关系。
地铁系统在运力设计方面不仅应考虑使高峰小时客运量尽量接近系统极限，以便线路和中转站能被有效地利用，而且还要从运行效益的角度出发，使平峰时间客流保持在一个可接受的水平上。
从世界快速轨道交通发展的历史过程看，预测客流量也往往普遍偏小。以上海地铁为例，1999年4月，上海市为作地铁1号线向北延伸段的设计，对地铁1号线的客流量重新进行了预测：延伸后的1号线到2005年全日客运量为68万人次，高峰小时最大断面客流为2.18万人次。而实际统计资料为：2001年地铁1号线全日客运量(莘庄站至新客站)就已达到41.5万人次，节日则达60多万人次，高峰小时断面客流量为2.34万人次，可见该线的预测客流量比实际客流量要小。
为配合2005年在南京市举办的第十届全国运动会，妥善解决奥体中心产生的突发客流，在地铁南北线原来长度(16.9 km)的基础上，南北线一期工程又向西延伸了4.82 km，使线路总长达到21.72 km。另外，根据南京市的规划，在未来5年～10年里将在河西地区建成新城中心，南北线一期工程西延线的建设也将大大改善该地区的交通基础设施状况，对带动河西的开发、疏散老城区过于密集的人口及减轻中心城区的交通压力十分重要。
7 结语
客观地进行客流预测是地铁系统运能规划的重要前提，而对影响预测准确性的人口增长、经济增长、城市发展等各种因素也要作充分地评估，以保证今后能够长远满足城市的需要。进行线网规划时，在流量预测法的基础上，建议同时综合其它方法，取各种方法之所长，比如经验分析法、公交增长法等。
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