郑州市轨道交通 2 号线客流预测相关问题研究

王亦军，董奇志，牛红霞，王丽红

WanG Yi-jun1, DonG Qi-zhi1, niu Hong-xia2, WanG Li-hong3

（1.郑州铁路职业技术学院科研外事处，河南郑州451460；2.郑州铁路职业技术学院运输管理系，河南郑州451460；3.郑州铁路职业技术学院机车车辆学院，河南郑州451460）

(1.Scientific Research and Foreign Affairs Division, Zhengzhou Railway Vocational & Technical College, Zhengzhou 451460,Henan, China；2.Transport Management Department, Zhengzhou Railway Vocational & Technical College, Zhengzhou 451460, Henan, China；3.Locomotive & Vehicle Department, Zhengzhou Railway Vocational & Technical College, Zhengzhou 451460, Henan, China)

郑州市轨道交通 2 号线客流预测相关问题研究

王亦军1，董奇志1，牛红霞2，王丽红3

WanG Yi-jun1, DonG Qi-zhi1, niu Hong-xia2, WanG Li-hong3

（1.郑州铁路职业技术学院科研外事处，河南郑州451460；2.郑州铁路职业技术学院运输管理系，河南郑州451460；3.郑州铁路职业技术学院机车车辆学院，河南郑州451460）

(1.Scientific Research and Foreign Affairs Division, Zhengzhou Railway Vocational & Technical College, Zhengzhou 451460,Henan, China；2.Transport Management Department, Zhengzhou Railway Vocational & Technical College, Zhengzhou 451460, Henan, China；3.Locomotive & Vehicle Department, Zhengzhou Railway Vocational & Technical College, Zhengzhou 451460, Henan, China)

为了科学准确地把握郑州轨道交通2号线的客流特征，从全日客流、早晚高峰客流、换乘客流等技术指标进行客流预测，综合比较分析预测结果的关键参数并论证对车辆选型、设计系统运输能力、列车运行交路等运营方案的影响。结果表明，郑州轨道交通2号线沿线客流成熟稳定，初期、近期客流增长较快，远期增长较慢。尽管郑州轨道交通2号线预测客流在时空上分布很不均衡，但客流预测的抗风险能力较强。

轨道交通；客流预测；客流特征

客流预测作为轨道交通线网规划的一个重要组成部分，是项目建设决策和可行性研究的重要依据，它决定了轨道交通建设的规模和运营组织方式。对客流预测相关问题进行研究有助于更好地掌握客流预测的方法，提高其可靠性，从而有目的地进行各项设计工作[1]。郑州市轨道交通 2 号线为贯穿郑州市南北发展轴的骨架线路，其建设分 2 期进行，一期工程于 2010年 12月 28日在紫荆山公园的紫荆山站正式动工，于 2016年 8月 19日正式开通；二期工程预计 2016年 12月 1日开工，计划于2018年竣工。2号线一期工程的开通运营，标志着郑州地铁进入了双线运营时代，与已开通的轨道交通 1 号线形成了“十字框架”的网络结构。下面对郑州市轨道交通 2 号线客流预测相关问题进行研究。

1 郑州市轨道交通 2 号线客流预测分析

郑州市轨道交通 2 号线一期工程需求预测分析是在《郑州市城市总体规划》(2007—2020年) 及《郑州市城市综合交通规划》的基础上，结合项目研究在深度上的要求，对影响城市轨道交通客流的城市发展规划、土地开发、人口规模、经济增长、交通出行方式等主要因素进行研究，进而预测分析2 号线的客流数据。具体研究步骤为：①收集城市规划、经济、人口、就业及土地利用等基础资料，组织实施交通调查，建立出行产生、吸引模型，依据出行分布模型，预测出全方式出行、吸引量；②根据城市交通发展战略、政策、措施及区域发展，调整全方式出行 OD 矩阵，计算高峰小时系数，得到全方式、公交全日及高峰小时 OD；③通过目标年轨道交通网络、城市道路网络和公交网络，建立方式划分和路网分配的联合模型，结合目标年公交全日及高峰小时 OD，最终预测出轨道交通 2 号线各站全日、早晚高峰小时乘降量和断面流量及其他预测结果。轨道交通 2 号线客流预测技术路线如图1 所示[2]。

图 1 轨道交通 2 号线客流预测技术路线

1.1 客流主要指标预测

采用 TransCAD 软件中的公交分配模块，通过随机用户平衡模型，在网络方案上进行网络流量分配，预测得到郑州市轨道交通 2 号线初期 (2018年)、近期 (2025年)、远期 (2040年) 的客流主要指标。

1.1.1 客流预测

以 2018年、2025年、2040年作为特征年，对郑州轨道交通 2 号线进行客流预测，分全日客流预测和早/晚高峰小时客流预测，技术指标主要包含客运量、客运周转量、平均运距、单向最大断面流量、负荷强度等。通过插值法得出一期工程在项目初期、近期和远期的客流指标[3]，轨道交通 2 号线全日客流预测结果如表 1 所示，早/晚高峰小时客流预测结果如表 2 所示。

表 1 轨道交通 2 号线全日客流预测结果

1.1.2 站点超高峰系数预测

站点超高峰系数用来描述站点乘降量在高峰小时内分布的不均衡性，通常为最高时刻 (如 15 min)的乘降量与平均时刻乘降量的比值。根据《地铁设计规范 (GB50157-2003)》，超高峰设计客流量为该站预测远期高峰小时客流量 (或客流控制时期的高峰小时客流量) 乘以 1.1～1.4 超高峰系数。影响超高峰系数的因素有土地利用类型、站点性质 (普通站或换乘站)、站点客流来源 (如有无铁路客流) 等[4]。在郑州市 2 号线一期工程 16 个站中，紫荆山站属于大型商业中心，容易受到节假日客流的冲击，其超高峰系数建议取高值 1.4；东风路站、关虎屯站、黄河路站、东大街站、陇海东路站的吸引范围是城市主要的商住区，客流性质属于典型的通勤客流，早高峰出行量大，其超高峰系数建议取高值 1.3，其余各站根据各自高峰客流集散规模，超高峰系数取值在 1.1～1.2 之间。

表 2 轨道交通 2 号线早/晚高峰小时客流预测结果

1.1.3 换乘客流预测

换乘点是轨道交通线网骨架中各线路的交织点，是提供乘客转线换乘的重要地点，乘客通过换乘点的车站及其专用通道设施，实现 2 座车站之间的人流沟通，达到换乘的目的。到 2040年 2 号线与其他轨道线路交汇换乘的站点有 6 个，依次为与1 号线、8 号线、5 号线、3 号线、6 号线、14 号线在紫荆山站、东风路站、黄河路站、东大街站、二里岗站、花寨站换乘。轨道交通 2 号线换乘客流量预测结果如表 3 所示。

表 3 轨道交通 2 号线换乘客流量预测结果

1.2 客流预测结果分析

1.2.1 客流特征分析

从郑州市轨道交通 2 号线的客流指标预测结果中，可以看出 2 号线客流具有以下特征。

（1）客流效益显著。轨道交通 2 号线全日总客运量从初期的 31.64 万人次增长到近期的 60.10 万人次及至远期的 80.31 万人次。随着轨道交通 2 号线的建成，郑州市轨道交通形成了“十字型”的骨架网，轨道交通方式的吸引强度越来越大，网络效益突显，2 号线客流也一直稳步上升；到远期随着郑州市轨道交通网络的全部建成，2 号线客流增长趋缓。

（2）负荷强度大。轨道交通 2 号线的客运强度初期即高达 1.77，远期更是上升到 3.06。可见，其线路沿线的客流成熟稳定，与其在轨道网络中的地位吻合。随着轨道交通 2 号线的逐步建设，线路北部区段用地不断开发，诱增的轨道客流也不断增大。

（3）客流特征与生活走廊特征吻合。轨道交通2 号线途经城市南北主要的生活走廊，客流高峰断面在中心城区的东风路、关虎屯路、黄河路、紫荆山间，与 2 号线所在生活走廊特征吻合；平均乘距初期为 8.0 km，近期为 8.2 km，远期为 8.4 km，符合 2 号线途经生活走廊出行的客流特征。

1.2.2 分时客流分析

在表1全日客流预测结果的基础上，借鉴国内外城市轨道交通客流分布规律及基年郑州市全日公交分布情况，依据轨道交通 2 号线的功能和性质，对初期、近期、远期的全日客流变化进行预测，可知，2 号线的客流在全天各时段是不均衡的，反映全日时段客流变化规律用时段系数来表示，时段系数定义为某时段的客流量与全天客流量的比值，而高峰小时系数是时段系数的极大值，它反映了客流的集中程度，一般将高峰小时系数定义为高峰时段客流量与全天客流量的比值[5]。轨道交通 2 号线初期全日时段系数分布曲线如图 2 所示。

图 2 轨道交通 2 号线初期全日时段系数分布曲线

轨道交通2号线的运营时间为 5 ∶ 00—23 ∶ 00。从图 2 可以看出，2 号线路早高峰主要集中在 7 ∶ 00—8 ∶ 00 时间段，早高峰小时系数在16%～ 18% 之间；晚高峰主要集中在 17 ∶ 00—18 ∶ 00，晚高峰小时系数在 13%～15% 之间；早晚高峰客流均以通勤客流为主。9 ∶ 00—17 ∶ 00 的平峰客流分布比较均匀，时段系数在 6%～8% 之间。

1.2.3 节假日客流分析

参考国内相关城市轨道交通实际运营的调查资料，周末客流普遍大于工作日客流，其增长幅度平均约为 20%[6]。根据郑州市的实际情况，郑州市周末客流预测在日均客流的基础上应上浮 20% 左右。类比国内其他相关城市轨道交通运营经验，结合各站点区位及周边用地分布情况，分析在郑州市 2 号线一期工程易受节假日等突发客流冲击的车站将主要集中在紫荆山、东风路、农业路、黄河路、东大街、陇海东路 6 站。在站点设计过程中，应对大型社会活动期间及节假日突发客流制订相应的应对措施，并储备一定的富裕能力。

1.2.4 换乘客流分析

郑州市轨道交通 2 号线的换乘功能较强，远期2040年 2 号线与轨道线网 1 号线、3 号线、5 号线、6 号线、8 号线、14 号线均有换乘联系。以远期早高峰换乘客流进行分析，由表 3 可知，2040年全线早高峰小时换乘总量为 6.59 万人次。2 号线与1 号线在紫荆山广场换乘，是 2 号线换乘量最大的站点，早高峰小时换乘总量为 1.56 万人次，占早高峰换乘总量的 23.7%；2 号线与 3 号线在东大街站换乘，换乘总量为 1.09 万人次，占早高峰换乘总量的16.5%；2 号线与 8 号线在东风站换乘，换乘总量为1.39 万人次，占早高峰换乘总量的 21.1%；2 号线与 6 号线在二里岗站换乘，换乘总量为 0.90 万人次，占早高峰换乘总量的 13.7%；2 号线与 14 号线在花寨站换乘，换乘总量为 0.25 万人次，占早高峰换乘总量的 3.8%。其中换乘客流较大的车站分别为紫荆山站、东风路站、东大街站。在相应站点设计过程中，不仅要满足换乘客流总量需求，还应充分考虑换乘客流的快捷换乘因素。

2 客流预测结果对运营方案的影响

2.1 对车辆选型的影响

根据客流预测结果可知，郑州市轨道交通 2 号线远期高峰小时单向最大客流为 3.53 万人次，为大运量的轨道交通工程，根据《城市轨道交通工程项目建设标准》(建标 104-2008) 的有关规定，单向运能 3 万～5 万人次/h，适用的车型为 B 型车或 A型车。A 型车和 B 型车在相同的运输能力下， A 型车较 B 型车购置费高，因而 B 型车性价比更高。此外，B 型车应用广泛，目前国内采用 B 型车的有沈阳、长春、大连、天津、北京、广州、武汉、西安、成都、重庆等城市[7]。综合多种因素，郑州轨道交通 2 号线最终选用 B 型车，运营初期、近期、远期均采用 4 动 2 拖 6 辆固定编组结构。

2.2 对设计系统运输能力的影响

根据客流预测结果，设计郑州市轨道交通 2 号线系统运输能力如表 4 所示。

表 4 轨道交通 2 号线系统运输能力

2.3 对列车运行交路的影响

根据线路长度和客流特点，郑州市轨道交通 2号线运营初期采用的运行交路如图 3 所示，近期、远期采用的运行交路如图 4 所示。

图 3 轨道交通 2 号线运营初期高峰小时运行交路

图 4 轨道交通 2 号线运营近期、远期高峰小时运行交路

3 结论

在对郑州市轨道交通 2 号线客流的关键参数进行综合比较分析和论证的基础上，探讨郑州市轨道交通 2 号线的客流特征，研究客流预测结果对运营方案的影响，主要研究结论归纳如下。

（1）郑州市轨道交通 2 号线沿线的客流成熟稳定，与其在轨道交通网络中的骨干地位完全吻合。线路客流总体保持增长趋势，运营后初期、近期客流增长较快，远期增长较慢，客流趋于平稳。

（2）从全日断面客流预测结果来看，断面客流不均衡程度较大，中间段大、两端小，呈典型的“橄榄形”分布，但方向分布相对均衡；早/晚高峰小时客流同样呈现中间段大、两端小的“橄榄形”分布，并且中间段方向分布相对均衡，两端方向分布不均衡现象明显，这种情况下，直径线路上应做到经济合理地配备运力比较困难。

（3）早高峰小时系数为 16%～18%，晚高峰小时系数为 13%～15%，平峰客流分布比较均匀，时段系数在 6%～8% 之间。可见高峰期间客流比较集中，客流在时间分布上很不均衡，而客流在时间分布上的均衡性将直接影响行车组织和系统利用率。

（4）客流预测风险可以通过对线路在发展成熟区域的客流量与全线客流量的比重及车站乘降量的集中率来评估[8]。轨道交通 2 号线发展成熟区域中心城片区和北部地区、西南部地区的客运量占全线客运量的 70% 左右，并且中间段大、两端小“橄榄形”分布的全日断面客流说明车站乘降量的集中率不高。因此，2 号线客流的风险较小，抗风险能力较强。

（5）郑州市轨道交通 2 号线车型应选用 B 型车，4 动 2 拖 6 辆固定编组结构。线路运营初期运用车辆 13 列可以满足运输需求。

[1] 刘 扬，程铭基. 轨道交通客流预测估算方法的研究[J]. 铁道工程学报，2015，32(12)：92-96. LIU Yang，CHENG Ming-ji. Research on the Forecast Methods of Rail Transit Passenger Flow[J]. Journal of Railway Engineering Society，2015，32(12)：92-96.

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责任编辑：王 静

Study on Passenger Flow Forecast of Metro Line 2 in Zhengzhou

The paper takes into account major technical parameters - passenger flow for the day, that for rush hours and that for transfer - in the passenger flow forecast to have a scientific and accurate reading on the passenger flow of Metro No.2 in Zhengzhou province. The paper compares and analyzes the key parameters of the forecast, and looks into their influence to vehicle selection, system transportation capacity and train operation route. The results show that, the passenger flow of Zhengzhou Metro Line 2 is stable with the passenger flow rising rapidly at the preliminary stage and in the near future while such momentum is expected to slow down in the long run. The results promises great anti-risk performance, despite of the uneven space-time distribution of passenger flow forecast of Zhengzhou Metro Line 2.

Rail Transit; Passenger Flow Forecast; Passenger Flow Characteristics

1003-1421(2016)12-0085-06

U239.5

B

10.16668/j.cnki.issn.1003-1421.2016.12.17

2016-10-26

河南省科技发展计划课题 (162400410164)