从上海地铁1号线看客流预测的不确定性北京城建设计研究总院有限责任公司 梁广深摘 要：上海地铁1号线2005年的实际统计客运量，远远超过了同期预测的客流量。本文分析了城市轨道交通客流预测的不确定性，以及产生这一现象的原因。提出对城市轨道交通系统的运输能力应留有适当的富裕量，以应对不可预见的客运量增长，或改善乘车舒适度。随着城市化进程的加快、大批农民进城务工，预示着城市公交通客运量大幅度增长。加长列车编组、提高乘车舒适度也将提上议事日程。关键词：客流预测，公交客运量，列车编组，预测不确定性，城市化。
Uncertainty in traffic forecast seeing from Shanghai metro line 1(Guangshen Liang, Beijing urban engineering design and research institute, 100037)
Abstract: The actual passenger volume statistics of Shanghai metro line 1 in 2005 is much higher than the number forecasted over the same period. This paper analyzes the uncertainty in urban railway traffic forecast and the reason for it. The author also states that to handle with the unforeseen growth in passenger volume or improve the ride comfort, appropriate surplus capacity should be considered in assessing the transport capacity of urban rail transit system.With the acceleration of urbanization process, more and more farmers come to cities to apply labor. The public transport passenger volume in cities will be in significant growth. Lengthening marshalling and improving ride comfort will be written in agenda.
Key words: traffic forecast 、public transport passenger volume、marshalling、uncertainty in traffic forecast、urbanization
一 引言 近年来在城市轨道交通设计项目评审中，经常会听到有些评审专家总认为被评审项目的预测客流量偏大，要求对预测客流进行调整。理由是随着远期地铁线网的加密，各条线路的客流量会随之减少。因而减小预测客流量，可以缩小车站土建规模，降低工程投资。 也有专家对此持不同意见。认为地铁是百年大计，车站一旦建成将来就无法进行改建。考虑到我国的城市正处在发育扩张时期，以及客流预测的阶段性和不确定性，地铁设计应该为以后应对超出预测客流的客运量增长，改善乘车舒适度留有余地。主张对地铁设计运输能力留大不留小。这样做虽然会增加少量的一次性投资，但对城市轨道交通可持续发展具有重要意义。 1999年为进行上海地铁1号线北延伸线设计，申通公司委托某研究所预测地铁一号线北延伸线的客流。预测范围自莘庄站至泰和路站。此次客流预测的结果见下表。 上海地铁一号线各年限预测客运量
| 预测年 限客运 量 | 2005年 | 2012年 | 2027年 |
| 全日客运量（万人次） | 68 | 237 | 238 |
| 高峰高断面流量（万人次） | 2.18 | 7.06 | 6.33 |
由该表可以看出， 2005年全日预测客流量为68万人次，高峰小时最大断面客流量为2.18万人次。 上海地铁1号线一期工程新龙华——火车站段于1990年通车运营，1995车4月向南延伸到莘庄车站，2004年12月向北延伸到共富新村车站。线路全长28..795km，设25座车站。目前地铁1号线列车为6辆编组，现有列车37列，高峰小时开行20对列车，上海火车站以南行车间隔为3min，北段到共富新村的行车间隔为9min。 根据上海地铁运营公司2005年的统计资料，地铁1号线2005年全年完成客运量29479.3万人次，平均日客运量80.77万人次。1—6月份高峰时段最大断面客流保持在3.5—3.9万人。7月、8月份最大断面客流达到了4.—4.13万人。 将1号线的实际客运量与预测客流量相比，预测全日客流量比实际客运量小20%，预测高峰小时断面客流量比实际客流量小89%。爆出了客流预测的软肋，
首次证明地铁预测客流量比实际客运量偏小。这一问题的出现，意义重大，值得我们深思研究。
二 地铁客流预测方法简介 客流量是城市轨道交通设计的基础资料。为进行轨道交通设计，必须知道未来年度的客运量。由此确定车站站台长度，各个时期的列车编组辆数、配属列车数量、供电设备和通风设备的容量等。因此预测客流量在城市轨道交通设计中起着非常重要的作用。 目前城市轨道交通客流预测都是采用“四阶段”预测法。即出行发生与吸引预测，交通分布预测，交通方式划分预测和交通分配预测。由此得到初期、近期和远期的公交OD表，然后按交通方式划分的比例，得出轨道交通的站间OD表。在此基础上计算出各年度的上下车客流量和区间断面客流量。 为了分析客流预测的不确定性，需要把各阶段的预测方法做一个简要说明。1 出行发生与吸引预测 出行发生与吸引预测，一般是按交通小区进行预测。通常采用增长率法或原单位法进行预测。原单位法的计算原则通常可分为，以小区未来居住人口、流动人口和人均出行次数，计算出各小区未来全方式的出行量。和以不同用途的土地面积或工作面积，以及单位面积平均发生的交通量来进行预测。其中以居住人口、流动人口和人均出行次数预测法用的比较普遍。2出行分布预测 出行分布预测是采用增长率法、重力法或概率模型法，将各交通小区规划年的出行发生量与吸引量，转化为各小区间的交换量OD表。它反映了各小区间交通量的大小和流向。 重力法是出行分布预测中常用的方法。他的基本假设是两个交通小区间的出行分布量与两个小区间的出行发生量和出行吸引量成正比，与小区间的出行距离或广义出行费用成反比。广义出行费用也叫分布阻抗，包括小区之间的出行距离、出行时间及出行费用。将未来年各交通小区的发生量和吸引量代入公式，可得各预测年度居民全方式出行分布矩阵。3 出行方式划分预测 出行方式划分预测，是在出行分布预测得到的OD矩阵基础上，将各小区间的交换量转化为交通方式。如步行、自行车、公共汽车、轨道交通、出租车和私家车等各种交通方式承担OD的比例。根据预测年度的城市道路罔、公交和轨道交通线罔，计算出初期、近期、远期公交的出行时间和费用矩阵，通过交通方式竞争，进而可得未来年公交类出行OD。4 交通分配预测 交通分配预测，是将公交类出行OD量，通过行程时间、换乘时间、出行费用之间的竞争，从而确定轨道线路的客流量。进而可得出轨道交通各车站的乘降量、站间OD和断面客流量。 交通分配预测常用重力模型，假定小区之间的交通量与两个小区间的发生量、吸引量成正比，与两个小区间的距离成反比。交通分配的基本参数有，路段走行时间函数，轨道交通旅行速度和高峰小时率等。
三 客流预测的不确定性分析 前面已经说明，2005年上海地铁1号线平均日客流量，超过了同年预测客流量的20%，高峰小时断面客流超过预测的89%。由此证明了客流预测存在着不确定性。也不像某些专家所说的那样，预测客流量总是比实际客流量偏大。上海地铁1号线的这一现象看似偶然，笔者认为却是必然结果。理由如下：1 客流预测的准确度不高 预测学是一门新的学科，是人们对未来事物进行预言和猜想的一种手段。尽管目前使用的预测方法很多，但其理论基础都源自统计数学。就是根据已有的社会统计样本资料，经过分析处理得到一套拟合数学模型，再以此模型外推预测年度的客流量。也就是把目前样本的形态扩大到未来年度。 一般而言，现有的各种预测方法，用在短期预测(0.5—3年)可信度较高。预测的时间跨度越长，其准确度越低。地铁客流量预测的时间跨度长达25—30年，其可信度自然不高。2 客流预测参数的可变性 在客流预测中使用的一些技术参数是可变的。如在交通发生与吸引预测中用的居民出行次数，小区人口、流动人口数量，小区土地利用规划。在出行方式划分预测中，各种交通方式承担交通量的比例。在交通分配预测中使用的路径阻抗(路段行驶时间、费用和交叉口延误时间)等，不同的预测人员在标定预测模型时，都是按照自己的思路决定相关参数的取值。因此不同预测人员的预测结果也会有差别。因此可以说，客流预测得到的只能是近似值。他不是做数学计算1+1=2。3 城市规划的不稳定性 城市总体规划是地铁客流量预测的基础。随着我国城市化进程的加快，城市人口在增加。据了解到2020年我国将有3亿农村劳动力转入城市，北京市2006年已有113万农业劳动力转入工业。城市的土地利用规划也经常变动。为适应这种变化，我国的城市总体规划每隔十年修改一次。而城市轨道交通建设仅凭当前一次客流量预测定终身，经过若干年之后，在交通需求与供给之间必然会出现较大的矛盾。4 客流预测的阶段性 目前城市轨道交通客流量预测，都是用近十几年的经济数据来标定数学模型。即用当前的经济模式外推得到一套客流预测结果。几十年之后，随着国家建设的发展和经济规模的扩大，如果再对同一条轨道交通线路重新进行客流预测，使用的技术参数也随之发生变化，这时的预测结果肯定会比原来的客流量大。 国外地铁的发展历史也证明了这一点。已有近百年地铁历史的发达国家城市，其车内乘客仍然很拥挤，甚至要用人推才能关上车门。这从侧面说明了城市的现状客流量已经大大超过了当初预测的客流量。 我国地铁设计规范规定地铁的使用期为100年，目前我们只能预测未来30年的客流量，怎样弥合这一巨大差距，是今后需要研究的课题。5 地铁开发效应的影响 实践证明，地铁对引导和带动沿线开发具有特殊作用。随着地铁的修建，线路两侧就会出现超出原有城市规划的高强度开发，带动沿线房地产升值。也为地铁带来巨大的客流量。事情的经过是客流量预测在前，高强度开发在后。这是造成2005年上海地铁1号线的实际客运量，超过当年预测客流量的原因之一。 上海地铁1号线未延伸到莘庄以前，线路两侧都是村镇和农田，在此背景下进行了北延伸线的客流预测。现在由锦江乐园至莘庄线路两侧都是新建的住宅小区，两侧的居民都是以地铁为出行工具。高峰时段地铁列车在南段的载客量已达到60—70%。进入市区后车内更加拥挤。
四 几点体会 1上海地铁1号线2005年的实际客流量，已大大超过了2005年的预测客流量。说明地铁预测客流量并不是总是偏大.的。上海地铁1号线的经验说明其预测的客流量偏小。那些已有百年地铁历史的发达国家地铁仍然很拥挤，也从反面证明了其原来的预测客流量偏小。这是由于客流预测方法本身的缺欠，以及城市总体规划不断地变化造成的。 2 地铁的使用期限为100年，我们又无法预测今后100年的客流量。地铁车站一旦建成要改造很困难。东京地铁4号线原来按4辆编组站台改建为6辆站台，总共用了15年时间。因此，笔者认为在地铁车站设计上应该看的远一点，给地铁以后的发展多留一点余地是十分必要的。 4 笔者曾对A型车、B型车5辆编组和6辆编组的车站方案进行过分析比较。结果表明，对于A型车、B型车来说，6辆编组的车站比5 辆编组的车站只增加3—4%的土建工程投资，而系统运输能力可增加20%。 5 我国是世界人口大国，随着城市化建设进程的加快，城市公共交通客运量将会大幅度增加。加大地铁列车编组、提高系统运输能力已经提上议事日程。我国地铁不会永远停留在6辆编组的水平。上海地铁1号线已经采购了16列8辆编组的列车，将于2007年初运营。我相信在可预见的将来，其他城市也会考虑加长列车编组的问题。 6 实践证明，在地铁车站周围进行高强度开发，已成为当今城市建设的定式。地铁车站周围成为居民购房的热点。在进行地铁客流量预测时应把地铁沿线与城市的一般地区区别开来。适当提高预测参数的取值，以缩小预测误差。 2006年9月15日
