城市公共交通换乘走行特性分析研究＊

2012-07-05张晓璇陈旭梅

城市轨道交通研究 2012年2期

张晓璇陈旭梅

（北京交通大学交通运输学院，100044，北京／／第一作者，硕士研究生）

随着公交优先政策的出台以及人们环保意识的日益强化，道路公交、城市轨道交通等公共交通方式已成为城市交通的发展趋势[1]。现代化的公共交通系统是由多种交通方式组成的多平面、多层次、立体化的客运交通体系，尤其是大城市的公共交通系统庞大而复杂，必须建立完善便捷的换乘系统，才能使公交系统充分发挥效率[2]。换乘节点不仅是连接城市各功能分区、实现交通方式转换和不同线路间乘客换乘的功能体，它更为公交系统子系统间的有机衔接、协调、连续运转提供了有利的条件。在换乘节点处，轨道交通与周围公交站之间的换乘客流流量大，人口年龄结构不同走行时间各异，而这对换乘系统的运行效率具有重要影响。因此，要做到真正落实优先发展公共交通，使公共交通吸引更广泛的出行者，掌握换乘节点的客流走行特性规律，对解决客流换乘中存在的问题至关重要。

本文选择典型交通枢纽，研究换乘客流的综合走行时间随时间变化的波动情况。由于不同年龄层次、不同出行目的的乘客具有体力、行程路线的差异，相同换乘起讫点间的走行时间也是不同的。本文按照年龄层次、出行目的这两种划分角度，分别调查统计对应的换乘走行人数和走行时间，然后分别加权计算走行时间，再获得最后的综合走行时间，并拟合出综合走行时间随时间变化的波动曲线，总结规律、分析特征并得出结论。

1 调查对象的选择

换乘距离与换乘时间是两个相互影响的变量，二者成正比关系，一般来说距离越长，所用的时间也就越多。当然影响换乘时间的因素很多，如乘客自身年龄、出行目的以及导向标志设置等等。北京西直门站有地下的地铁2号线车站，又有高架的城铁13号线车站，还有地面的公交车站。通过对西直门站交通现状进行调查，发现各种换乘方式中，轨道交通之间的换乘、轨道交通与道路公交之间的换乘是主要换乘方式，不仅换乘客流量大、换乘走行距离长，而且流线交叉严重、换乘过程耗时长，换乘效率亟待提高。因此选择西直门站作为复杂客流的大型综合交通枢纽的代表进行调研。主要调查从西直门站A口至城铁的直门公交站（以下简称公交站）换乘路经上的客流。

2 换乘客流走行调查方案设计

2.1 调查目的

通过在工作日白天12h时段内，对从西直门地铁站A口出来换乘到公交站的客流人数、人口组成及相应走行时间的实地调查，研究工作日中各类换乘客流人数及走行时间随时间的变化情况，分析造成这种变化的原因，得出换乘走行特性。

2.2 调查内容

为了研究地铁换乘道路公交的客流在两站间的走行时间特性，具体调查内容确定为三部分：①在工作日7：00－19：00（12h）（含早高峰、平峰和晚高峰）内，换乘客流总人数随时间的变化情况；②基于人口结构划分和出行目的划分的换乘客流随时间的变化情况；③换乘客流走行时间随时间的变化情况。

按换乘客流人口年龄结构的划分如下：儿童（15岁以下独立走行）、青年（15岁到35岁）、中年人（35岁到55岁）和老人（55岁以上独立走行）；按出行目的划分的换乘客流结构如下：上下班或公务出行、上学、旅游（有箱包行李）、休闲购物。以上不同划分的每种乘客在白天不同时间，在地铁站与公交站之间的步行时间，即走行时间。

2.3 调查时间和调查位置设置

调查时段选择为周二、周三两个工作日，从7：00到19：00（12h）每隔半小时对西直门地铁站A口到公交站的换乘客流的总人数、人口结构组成及各自人数、不同年龄或出行目的的乘客的走行时间进行调查。

通过实地调查发现，从西直门地铁站A口走出的乘客，其去往位于西环广场前的城铁西直门公交站，首先要在围栏内走一段约30m的路程，然后再径直走向公交站，为取捷径，中途必然要经过位于西环广场西南角的一根支柱与大楼主体之间的空档处。从地铁站A口到公交站的目测距离为300m。调查者的所在位置选取此空档处，此处视线较宽阔，向东可以望见在西直门地铁站A口进出的乘客流，向北又可以望见在城铁西直门公交站上下的乘客流，便于调查时认定在地铁站与公交站之间换乘的乘客，并对他们的特性进行研究。

调查位置在图1中标注，换乘客流走行路径如图1中折线所示。

图1 调查位置及换乘客流走行线路示意图

2.4 调查方法

换乘客流走行人数调查及走行时间调查流程图如图2、图3所示。

图2 换乘走行人数调查流程图

图3 换乘走行时间调查流程图

从7：00到19：00期间，每隔半个小时进行一次调查统计。每次调查统计中，按照不同的分类标准，都分为四类换乘客流，所以需要8个人分工计数调查。换乘乘客的划分类别归属通过观察乘客形态特征结合上前询问确认的方式进行。

在调查客流走行的过程中，需要分别统计按不同年龄和不同出行目的划分的四类换乘客流的人数和换乘走行时间；按年龄或按出行目的统计出的四类客流人数之和即为总人数。

调查换乘客流人数时，统计3min内按某个换乘方向经过调查地点在地铁站与公交站之间走行的客流人数，其每分钟均值可以由此求出，反映了两站间的换乘客流通过能力。

调查不同换乘客流的走行时间采用跟踪计时调查法。比如，调查某一青年从地铁站到公交站的走行时间，从他从地铁站A口出来开始计时，跟踪并行，直到他到达公交站，停止计时，记录其步行时间。其他类型乘客走行时间调查同理。

3 换乘客流走行的调查结果及分析

3.1 换乘客流总人数及其人口组成结构

7：00到19：00期间换乘客流总人数的变化情况如图4所示。按照年龄层次和出行目的划分的换乘客流人口数量组成情况如图5所示。其中7：00到10：00为早高峰，10：00到16：00为平峰，16：00到19：00为晚高峰。

图4 白天换乘客流总人数变化图

图5 换乘客流组成结构（按年龄层次与出行目的划分）

从图4、图5可以看出，从西直门地铁站换乘到城铁西直门公交站的客流数量呈现出较大的波动性。早高峰与晚高峰对换乘客流数量的影响较为明显。

在7：00到8：00一个小时的时段内，换乘客流数量剧增，并达到早高峰换乘客流数量的最高点。可见大多数的上班族都在此时段出发、换乘赶往上班地点。由于居住在城区外环和郊区的工薪阶层越来越多，而地铁或轻轨出行方便快捷，同时地铁2元低票价方案的实施，城市轨道交通已经成为更多人上班出行公共交通工具的首选，这也使轨道交通换乘公交客流显著增加。8：00到10：00期间，换乘客流数量从最高峰逐渐下降，到达较为稳定的平峰期。到16：00时，又有增长的趋势，18：00达到晚高峰的最高点。晚高峰峰值比早高峰略小，这与选择乘坐其他交通工具、或者选择更晚些出行有关。

从年龄层次划分的角度对换乘客流的组成结构分析，青年占了绝大部分，其次是中年，两者之和占了总人数的96%。老人的人数不多，儿童（独立出行）最少。这种结构组成主要是因为地铁更受中青年乘客欢迎，老人群体相比于地铁更倾向于道路公交方式，儿童若独立出行也很少在地铁与公交之间换乘。

从出行目的划分的角度对换乘客流的组成结构分析，上下班公务出行占总人数的50%以上，其次为休闲购物的人数，再次为旅游者，上学选择此换乘方式的人数很少。可见地铁与公交间换乘乘客主要为上班族；休闲购物者活动范围较大，也常需要换乘；探亲旅游者往返于火车站或长途客运站，部分人员会选择这里的地铁与公交枢纽的换乘接着赶往目的地；因为受就近择校原则的影响，上学的学生活动范围有限，一般不需要此类换乘。

3.2 各种年龄层次的换乘客流走行时间

按年龄层次划分，即将换乘客流分为儿童、青年、中年人和老人，其各自的换乘走行时间随时间推移的变化情况，如图6、图7、图8、图9所示。

图6 儿童走行时间变化图

图7 青年走行时间随时间变化图

从以上4幅图中可以看出，青年、中年和老人的走行时间都随着时间的变化表现出一定规律的波动性；儿童由于人数少，分布不均匀，这里忽略它的规律性分析。

图8 中年人走行时间变化图

图9 老人走行时间变化图

青年人的走行时间波动最大。其走行在早高峰期间用时最少，基本保持在90s左右，这是大部分青年赶时间上班的结果。在12：30前的平峰时期，青年人走行时间较长，因为此时休闲购物的乘客较多，不存在赶时间的问题。在13：00到13：30出现了一个走行较快的时期，原因是部分人上班或购物归来中午回家。之后的平峰期走行恢复到较慢的状态。晚高峰到来，走行时间逐步下降，后来又保持较稳定状态。

中年人的走行时间虽有波动，但没有青年人的那么明显。整体也是早高峰走行较快，平峰期较慢且波动较小，而晚间高峰期走行又加快。

老人的整体走行时间是最长的。平均在120s左右。没有早晚高峰的明显波动，但在11：00和11：30，以及16：00到17：30也呈现出走行较快，原因是多数老人在此时换乘尽早结束自己的出行，赶回家准备晚饭。

3.3 各种出行目的的换乘客流走行时间

按出行目的划分，即将换乘客流分为上下班或公务出行、上学出行、旅游出行和休闲购物出行，其各自的换乘走行时间随时间推移的变化情况，如图10、图11、图12、图13所示。

从以上4幅图中可以看出，上下班或公务出行和休闲购物出行的换乘乘客的走行时间也表现出一定规律的波动性；旅游出行的乘客整体走行时间较长，是因为拖拽行李不方便快行，出行时间往往与火车或城际客车出发或到达的时间有关；上学出行选择地铁与公交换乘的人数较少，但仍有早、晚高峰时期走行快的特点。

图10 上下班或公务出行走行时间变化图

图11 上学出行走行时间变化图

图12 旅游出行走行时间变化图

图13 休闲购物出行走行时间随时间变化图

上下班或公务出行的换乘乘客在早晚高峰的走行时间都较平峰短很多，早高峰平均为90s，晚高峰平均100s，这是由于赶时间上班或回家的原因。在平峰期走行较慢，因为此时因公务出行的人大部分没有赶时间的必要。

由于北京大部分商场10：00开门，休闲购物的出行者在此之间的走行都是比较慢的，在下班的晚高峰期间及之后，因为天色渐黑赶着回家，出现走行较快的现象。

4 综合换乘客流走行时间计算与曲线拟合

4.1 综合换乘客流走行时间的计算

按年龄层次划分，用加权法计算：

走行时间1＝（儿童人数×儿童走行时间＋青年人数×青年走行时间＋中年人数×中年人走行时间＋老年人数×老人走行时间）／（儿童人数＋青年人数＋中年人数＋老年人数）。

按出行目的划分，用加权法计算：

走行时间2＝（上下班或公务出行人数×上下班或公务出行走行时间＋上学出行人数×上学走行出行时间＋旅游出行人数×旅游出行走行时间＋休闲购物出行人数×休闲购物出行走行时间）／（上下班或公务出行人数＋上学出行人数＋旅游出行人数＋休闲购物出行人数）。

计算得到两条换乘客流走行时间随时间推移的变化线，如图14所示。

图14 换乘客流走行时间随时间变化图

从图中可以看出，两种划分方式得到的走行时间曲线非常相近，波动规律也是一致的。但是，仍需要对两者进行调整统一。

4.2 综合换乘客流走行时间的曲线拟合

综合两种换乘客流特征，推算得出各时段换乘客流的综合换乘客流走行时间。用平均计算法调整两种划分方式所得的走行时间。即：综合走行时间＝（走行时间1＋走行时间2）／2。计算得到换乘客流综合走行时间随时间推移的变化图。

对综合换乘客流走行时间进行曲线拟合，把它看作一个多阶（6阶）函数，得到的函数图线与实际图线较为接近。以7：00时为x＝1，每过半小时x增加1，即7：30时x＝2，8：00时x＝3，以此类推；y为调整后的综合换乘客流走行时间，单位为s。该函数式见图15。

对拟合函数与实际走行时间函数进行相关性分析计算，相关系数的计算公式为：，得到两者的相关系数为0.973 666，相关度较高，基本符合需求，拟合有效。

图15 综合换乘走行时间的函数拟合

所以，在工作日白天12h时段内换乘走行时间的时变曲线，可以看作为一个如上所示的6阶函数。在城市轨道交通与道路公交换乘衔接的研究中，换乘走行时间不应过于简化处理，本研究中分析其随时间变化所呈现出的较规律的波动特性，更加科学、贴合实际，对今后进一步的换乘研究具有积极的探索性意义。由于西直门地铁站A口与城铁西直门公交站之间的乘客换乘走行相对典型，其换乘走行的基本规律也代表了大部分轨道交通与道路公交之间的换乘客流走行情况。