客流運輸計劃及運輸能力分析

1、客流、運輸計劃及運輸能力分析客流分析及預(yù)測1客流和客流預(yù)測客流是規(guī)劃軌道交通網(wǎng)絡(luò)、安排工程項目建設(shè)順序、設(shè)計車站規(guī)模和確定車站設(shè)備容量的 依據(jù)，也是軌道交通系統(tǒng)安排運力、編制運輸計劃、組織行車和分析運營效果的基礎(chǔ)。1、客流的概念1）客流客流是指在單位時間內(nèi)，軌道交通線路上乘客流動人數(shù)和流動方向的總和?？土鞯母拍罴?表明了乘客在空間上的位移及其數(shù)量，又強調(diào)了這種位移帶有方向性和具有起止位置?？?流可以是預(yù)測客流，也可以是實際客流。2）斷面客流量斷面客流量是指在單位時間內(nèi)，通過軌道交通線路某一地點的客流量。這里，單位時間可 以是一晝夜、一小時或其它的時間單位。顯然，通過某一斷面的客流量就是通過該斷

2、面所 在區(qū)間的客流量。斷面客流可以分為上行斷面客流量和下行斷面客流量，計算公式如下：Pi+i=Pi-p 下+p 上3）最大斷面客流量在單位時間內(nèi)，通過軌道交通線路各個斷面的客流量一般是不相等的。最大斷面客流量是 指最大客流斷面的客流量。上下行方向的最大客流斷面一般不在同一個斷面。最大斷面客 流量通常按高峰小時最大斷面客流量和全日最大斷面客流量計算。高峰小時最大客流斷面 和全日最大客流斷面一般也不在同一個斷面。4）高峰小時最大斷面客流量在以小時為單位計算斷面客流量的情況下，分時斷面客流量最大的小時稱為高峰小時。軌 道交通線路的高峰小時一般出現(xiàn)在早晨和傍晚，稱為早高峰小時和晚高峰小時。高峰小時 最

3、大斷面客流量是指高峰小時最大客流斷面的客流量。高峰小時最大斷面客流量是行車組 織和車站設(shè)備容量確定的一項基礎(chǔ)資料。2客流的產(chǎn)生1）城市交通的需求2）城市交通需求的特點（1）廣泛性（2）派生性（3）時間性（4）空間性3）城市交通需求的影響因素3客流預(yù)測1）客流預(yù)測的目的和作用城市軌道交通客流預(yù)測是軌道交通線網(wǎng)規(guī)劃的定量分析依據(jù)，它對于軌道交通系統(tǒng)的線網(wǎng) 規(guī)模、布局、車組配置、運營組織以及經(jīng)濟評價等都起著至關(guān)重要的作用。2）客流預(yù)測的內(nèi)容（1）客流預(yù)測的內(nèi)容根據(jù)實際運用經(jīng)驗，在軌道交通系統(tǒng)中，從系統(tǒng)功能要求出發(fā)，在城市總體規(guī)劃和軌道交 通線網(wǎng)規(guī)劃的前提下，按各設(shè)計年限以及對客流預(yù)測的成果可歸納為以

4、下五類基本內(nèi)容： 全線客流：全日客流量和各小時段的客流量及比例。全日客流量，是表現(xiàn)和評價運營效益的直觀指標(biāo)，也是進(jìn)一步評價線路負(fù)荷強度的重 要指標(biāo)。各小時段的客流量及列車數(shù)，是為全日行車組織計劃提供依據(jù)，在保證運營能力和服 務(wù)水平的前提下，合理安排行車間隔，提高列車滿載率及運營效益。 車站客流：包括全日、早、晚高峰小時的上下車客流，站間斷面客流量以及相應(yīng)的 超高峰系數(shù)。其中：高峰小時時段的站間最大單向斷面流量。這是決定建設(shè)軌道交通的必要性和確定系統(tǒng) 運量規(guī)模的基本依據(jù)，由此選定交通制式，車型，車輛編組長度，行車密度，及車站 站臺長度。全線早、晚高峰小時的站間斷面流量。這是全線運行交路設(shè)計的基本

5、依據(jù)，由此確定 區(qū)域折返交路、折返列車數(shù)量、折返車站位置及配線形式，并計算運用車輛配置數(shù)量。 各車站早、晚高峰小時的上下車客流量及相應(yīng)的超高峰系數(shù)。這是各車站規(guī)模設(shè)計的 基本依據(jù)，由此計算站臺寬度；樓、扶梯寬度；售、檢票機數(shù)量；車站出入口的總寬 度等。其中晚高峰小時客流量對地下車站的空調(diào)設(shè)置、通風(fēng)量計算具有控制性作用。 此外，必要時應(yīng)對車站客流進(jìn)一步分析，預(yù)測到達(dá)本站的客流所采用的各種交通方式 的分類和比例。這為本站附近如何考慮停車場用地的規(guī)模提供依據(jù)。 分段客流：站間 0D表、平均運距及各級運距的乘客量。此項數(shù)據(jù)室為進(jìn)行分段客 流統(tǒng)計，制定票制和票價的分析，最終對建設(shè)投資、運營成本做財務(wù)分析

6、，對社會 經(jīng)濟效益分析，提出項目效益評價意見。 換乘客流：各換乘站分向換乘客流量。這項數(shù)據(jù)對線路主客流方向的評價很重要，并為換乘形式設(shè)計和換乘車站間的換乘通 道或樓梯寬度的計算提供依據(jù)。 出入口分向客流。根據(jù)每座車站確定的出入口分布位置，對每個出入口做分型客流預(yù)測，并做波動性分析，為每個出入口寬度計算提供依據(jù)。二、客流預(yù)測的思路和方法軌道交通系統(tǒng)客流預(yù)測的結(jié)果應(yīng)包括：站間方向到發(fā)客流量，各站乘降量，全日斷面 客流量，分時斷面客流量，全日分時最大斷面客流量，高峰小時最大斷面客流量，總 客運量，以及總客運量占公交總運量比重等。1.客流預(yù)測的思路客流預(yù)測主要有四階段客流預(yù)測、趨勢外推客流預(yù)測、車站吸

7、引區(qū)域客流預(yù)測三種。1）四階段客流預(yù)測四階段客流預(yù)測在城市軌道交通規(guī)劃中得到廣泛的應(yīng)用，這是一種在現(xiàn)狀0-D調(diào)查基礎(chǔ)上，結(jié)合未來城市發(fā)展及土地利用規(guī)劃，定量預(yù)測城市遠(yuǎn)期客流的預(yù)測模式，能較 好反映城市客流與城市發(fā)展關(guān)系，但當(dāng)城市發(fā)展未能按規(guī)劃實現(xiàn)時，預(yù)測的客流分布 與將來實際客流分布就會存在較大差異。客流預(yù)測的四階段如圖：（1）出行生成出行生成預(yù)測是確定每一交通小區(qū)的出行生成量和出行吸引量。出行生成預(yù)測的 基礎(chǔ)資料是城市的遠(yuǎn)景人口和就業(yè)崗位數(shù)等預(yù)測數(shù)據(jù)，而這些數(shù)據(jù)又需要根據(jù)遠(yuǎn) 景土地使用規(guī)劃得出。土地使用規(guī)劃規(guī)定了城市土地的居住、工業(yè)、商業(yè)等用途， 對城市各部分的功能進(jìn)行了定位。根據(jù)土地使用規(guī)

8、劃，可以把交通規(guī)劃的區(qū)域劃 分成許多交通小區(qū)。在已知哥交通小區(qū)的居住人口數(shù)、就業(yè)崗位數(shù)及家庭人口、 收入和私人交通工具擁有數(shù)等數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上應(yīng)用回歸分析法、類型分析法或交叉 分類法等預(yù)測方法來預(yù)測以交通小區(qū)為單位的出行生成量和出行吸引量。（2）出行分布出行分布預(yù)測是確定各交通小區(qū)出行發(fā)生量的去向和出行吸引量的來源，即各交 通小區(qū)間出行發(fā)生與吸引分布。出行分布可用0-D矩陣表來表示。確定出行分布的常用數(shù)學(xué)模型有弗雷特法和引力模型等。（3）出行方式劃分出行方式劃分預(yù)測是確定公共交通、出租汽車、私人汽車、自行車和步行等各種 出行方式承擔(dān)的各交通小區(qū)間出行量的比例。影響出行方式劃分的因素主要有： 出行者

9、的特征；出行的特征；交通系統(tǒng)的特征。出行方式劃分的常用數(shù)學(xué)模型有 出行端模型、出行方式轉(zhuǎn)換模型和個人選擇模型等。（4）出行分配出行分配預(yù)測是確定交通網(wǎng)絡(luò)中各線路承擔(dān)的各交通小區(qū)間出行量比例。出行分 配的常用方法有最短徑路分配法、均衡分配法和隨機分配法等。在采用最短路徑 法時，應(yīng)考慮通過能力限制因素和因此引起的擁擠現(xiàn)象。2）趨勢外推客流預(yù)測趨勢外推客流預(yù)測通常是用來預(yù)測新建交通線路的客流量。趨勢外推是指根據(jù)公交線 路的現(xiàn)狀客流資料，按時間序列，采用數(shù)學(xué)方法，利用有關(guān)參數(shù)，求出新建交通線路 的客流。這是一種基于現(xiàn)狀的預(yù)測方法，能較好地反映近期客流量的增長情況，但在 預(yù)見交通線路建成后的城市出行分布

10、變化上，趨勢外推法客流預(yù)測結(jié)果的可靠性稍差。3）車站吸引區(qū)域客流預(yù)測車站吸引漁區(qū)客流預(yù)測又稱為三次吸引客流預(yù)測模式，它以車站確定的吸引區(qū)域來預(yù) 測車站、斷面和線路的客流量。車站吸引區(qū)域是以車站為圓心、一定的到達(dá)車站時間 或到達(dá)車站距離為半徑的圓來確定的。到達(dá)車站的時間或距離又可以分為乘電、汽車、 騎自行車和步行四種方式。該種客流預(yù)測模式認(rèn)為，在合理確定車站吸引區(qū)域的前提 下，可以根據(jù)吸引區(qū)域內(nèi)土地利用的性質(zhì)和借助有關(guān)計算公式來預(yù)測通過四種方式到 站的乘車的人數(shù)。2.客流預(yù)測的方法1）定量預(yù)測方法定量預(yù)測方法采用數(shù)學(xué)模型，對數(shù)據(jù)有較高的數(shù)量和質(zhì)量要求，計算工作量較大。定 量預(yù)測方法又可分為按時間

11、序列預(yù)測和按因果關(guān)系預(yù)測兩類方法。（1） 時間序列客流預(yù)測方法該類客流預(yù)測方法的基本思路是將時間作為自變量，根據(jù)客流從過去到現(xiàn)在的變 化規(guī)律來預(yù)測未來的客流。這類方法的主要優(yōu)點是需要數(shù)據(jù)相對較少、運用簡便， 只要采用時間段的統(tǒng)計客流數(shù)據(jù)變動趨勢沒有大的異常波動，預(yù)測結(jié)果一般較好。 這類方法的主要缺點是無法反映客流變動的原因，因而不能指明在影響客流的因 素發(fā)生變化時，客流變化的趨勢與結(jié)果。常用的時間序列客流預(yù)測方法有移動平 均法、指數(shù)平滑法和自回歸法等。 移動平均法移動平均法借助移動平均數(shù)來修勻原始客流時間數(shù)列的變動，以達(dá)到較準(zhǔn)確地描 述客流變化趨勢和進(jìn)行客流預(yù)測的目的。所謂移動平均，就是按原始

12、客流時間數(shù) 列的一定項數(shù)（跨越期數(shù)）計算移動平均數(shù)，逐項移動，邊移動邊平均，得出一 組移動平均數(shù)，由這組移動平均數(shù)構(gòu)成新的客流時間序列。新的客流時間數(shù)列可 以把原始客流時間數(shù)列中的某些不規(guī)則變動，特別是周期性變動加以修勻，從而 顯示出客流長期變化的基本趨勢。為了取得較好地客流預(yù)測結(jié)果，通常還在一次 移動平均的基礎(chǔ)上，對一次移動平均的基礎(chǔ)上，對一次移動平均數(shù)進(jìn)行二次移動 平均。移動平均法用于客流預(yù)測，通過修勻原始客流時間數(shù)列，能夠削弱偶然因素對客 流變化的影響，較好地反映客流變化趨勢。但移動平均法對原始客流時間數(shù)列兩 端的值無法進(jìn)行修勻計算，因此每一次移動平均都會使數(shù)列變短，并使進(jìn)一步觀 察受到

13、影響。此外，移動平均法存在時間滯后的情況，預(yù)測值多數(shù)偏低，因而移 動平均法比較適用于客流的短期預(yù)測。 指數(shù)平滑法指數(shù)平滑法也是通過修勻歷史數(shù)據(jù)中的隨機成分去預(yù)測未來，但它所使用的修勻 方法與移動平滑法不同，它在借助平滑平均數(shù)來修勻原始客流時間數(shù)列的同時， 引入一個人為確定的平滑指數(shù)d,對原始客流時間數(shù)列中的數(shù)據(jù)按時間先后給以不同的權(quán)數(shù)，時間越近，權(quán)數(shù)越大。使用指數(shù)平滑法進(jìn)行客流預(yù)測時，采用線性數(shù) 學(xué)模型，應(yīng)在一次平滑平均的基礎(chǔ)上，作二次平滑平均；如采用二次曲線數(shù)學(xué)模 型，則還應(yīng)作三次平滑平均。在對原始客流時間數(shù)列進(jìn)行了二次和三次平滑平均后，就可根據(jù)新的客流時間數(shù) 列進(jìn)行客流預(yù)測。指數(shù)平滑法對原

14、始客流時間數(shù)列的長度沒有特別要求，數(shù)據(jù)較少時也能進(jìn)行預(yù)測。平滑常數(shù)a的取值決定于原始數(shù)據(jù)的多少和預(yù)測要求，a取值較大，權(quán)數(shù)變化速率較快和敏感性較強，但修正程度反而較小。因此，在進(jìn)行預(yù)測時，a 一般取值為0.20.5，不宜過大。指數(shù)平滑法比較適用于客流的長期趨勢預(yù)測。 自回歸法自回歸法又稱鮑克斯-詹金斯法，它是對原始客流時間數(shù)列中的各期數(shù)據(jù)Yt與前一期數(shù)據(jù)Yt-i進(jìn)行回歸分析，通過 Yt-i的變動去預(yù)測 Yt,進(jìn)行客流預(yù)測的一種方法。 自回歸法以Yt-i為自變量，Yt為因變量，按線性或指數(shù)曲線回歸方程擬合，建立 數(shù)學(xué)模型。在原始客流時間數(shù)列中的各期數(shù)據(jù)相互間具有較高的相關(guān)性時，可用 自回歸法進(jìn)行

15、預(yù)測。當(dāng)原始客流時間數(shù)列中的各期數(shù)據(jù)大體上是呈線性變化趨勢時，可采用下面的線 性自回歸方程來進(jìn)行客流預(yù)測：Yt=a+bY t-1自回歸法在客流的短期預(yù)測方面具有一定精度，因而得到較廣泛的應(yīng)用。但該方 法需要較多的歷史數(shù)據(jù)，計算量較大和計算較復(fù)雜。(2)因果關(guān)系客流預(yù)測方法該類客流預(yù)測方法的基本思路是將影響客流變動的經(jīng)濟和非經(jīng)濟因素作為自變量 來預(yù)測未來客流。這類方法的主要優(yōu)點是能夠考慮較多的對客流可能產(chǎn)生影響的 因素，揭示引起客流變化的原因。同時在數(shù)量足夠多的情況下，常能取得較好地 預(yù)測精度。這類方法的主要缺點是由于自變量的選擇、有關(guān)參數(shù)的確定帶有一定 的主觀性和預(yù)測性，預(yù)測結(jié)果的準(zhǔn)確度會因此受到影響。常用的因果關(guān)系客流預(yù) 測方法有回歸預(yù)測法、類型分析法和引力模型等?；貧w預(yù)測法回歸預(yù)測法士通過回歸分析，建立一個合適的因變量和自變量之間的函數(shù)關(guān)系來 近似地表達(dá)客流和影響客流因素之間的平均變化關(guān)系。它包括一元線性回歸預(yù)測、 多元線性回歸預(yù)測、一元非線性回歸預(yù)測等方法。如果因變量表現(xiàn)為自變量的一次函數(shù)，并且只有一個自變量，這種回歸預(yù)測稱為 一元線性回歸預(yù)測，一元線性回歸方程的一般形式為：Y=a+Bx如果因