城市轨道交通新线接入对既有网络客流分布的影响

杜世敏，徐瑞华，李志佳

(1.同济大学交通运输工程学院，上海200092;2.北京市基础设施投资有限公司，北京100101)

城市轨道交通新线接入对既有网络客流分布的影响

杜世敏1，2，徐瑞华1，李志佳2

(1.同济大学交通运输工程学院，上海200092;2.北京市基础设施投资有限公司，北京100101)

以城市轨道交通新线接入对既有网络客流影响为研究对象，深入研究相关理论与方法，基于接入轨道交通网络的新线特点、接入位置等因素，提出接入轨道交通既有网络市区贯穿型线路、市区环状型线路、郊区延伸型线路3种新线类型，分析不同新线类型接入后对既有轨道交通网络客流分布的影响以及引起客流分布变化的原因，主要有:网络规模的扩张、土地使用性质的改变、网络连通性增强3个原因，并通过选取北京既有网络中的4号线为典型案例，分析不同类型的线路接入对4号线的客运量、换乘量以及断面客流量的影响，从而得出城市轨道交通新线接入对既有网络客流分布的影响机理。

轨道交通;新线接入;既有线网;客流分布

城市轨道交通具有运输能力大、快速、准点率高、安全舒适、污染小等特点，能够极大地缓解城市交通压力，已然成为解决城市交通问题的首选方案。在网络化运营阶段，新线接入对整个网络产生的冲击尤为明显，每一条新线的接入都会对既有轨道交通网络的客流特征产生影响，如网络的总客流规模、分布特征，各线的客流规模、最大断面出现位置等［1］，但目前国内对轨道交通新线接入后给既有网络带来的影响缺乏足够的数据和经验总结。因此，有必要对新线接入对既有网络的客流影响效果进行评价。

1 新线类型

由于新线的线型、功能和其在网络中的布局有多种形式，因此，新线接入既有网络的方式也各不相同。新线的接入会造成既有网络的拓扑结构发生改变，笔者根据其位置、线型等因素以及新线与既有网络的结构关系，将新接入轨道交通网络的类型分为市区贯穿型线路、市区环状型线路、郊区延伸型线路3种，每种新线接入后网络客流特征不同［2］。

1.1 市区贯穿型线路

市区贯穿型线路是指贯穿城市中心城中心地区，是城市轨道交通网络中的骨干线路，此类线路一般客流量较大，且客流分布多为由两端向中间汇集，最高断面出现在线路中间某一断面区间。

市区贯穿型线路一般具有较多换乘站，服务范围大，此类新线的接入对既有网络的结构影响较大，往往发挥聚集和分散两个作用，典型的线路如北京轨道交通网络中的6号线。

1.2 市区环状型线路

市区环状型线路是指连接中心城各功能区(或外围新城)，并通过市区贯穿型线路将中心城核心区与边缘集团(或新城)连接起来的线路，此类线路一般客流分布较为均衡，最大断面的分布往往无明显特征。

市区环状型线路一般具有较好的网络衔接性，具有较多换乘站，网络连通性高，此类新线的接入对既有网络结构影响最大，往往发挥聚集和分散两个作用。典型的线路如北京轨道交通网络中的10号线。

1.3 郊区延伸型线路

郊区延伸型线路是指连接中心城与(市郊)新城，是城市轨道交通网络中的辅助线路，此类线路一般客流具有明显的方向性，早高峰为进城客流，晚高峰为出城客流，最高断面出现在接入网络的最近区间上。

郊区延伸型线路一般通过单个或多个换乘站接入既有网络，其接入对既有网络的结构影响较小，主要发挥聚集作用。典型的线路如北京轨道交通网络中的大兴线。

2 新线接入后网络客流分布的变化

2.1 新线接入后网络吸引客流的变化

新线接入后，新线自身带来沿线客流需求增加，吸引部分地面公交、自驾车等客流转移至轨道交通，既有网络进站量、换乘量、客运量将增加明显［3］;例如，北京市2012年底接入6号线一期、8号线二期、9号线、10号线等4条新线后，轨道交通客运量则增长29% (210万人次)，2013年5月全市地面公交客运量同比下降5%(84万人次)，其中二环同比下降14%、四环同比下降17%、三环同比下降22%，图1是2012年新线接入后各环路公交下降情况。

图1 2012年新线接入后各环路公交下降情况Fig.1 The changes of passenger amount in loop style bus lineswhen newline connected in 2012

2.2 新线接入后网络OD的变化

在新线接入后，轨道交通网络OD会发生一定变化，并因新线的类型不同对既有网络客流影响也不同，可从新接入线路与既有网络的空间关系，即并行、交叉衔接、无衔接3种关系入手研究新线接入后既有网络OD的变化。

2.2.1 接入新线类型为市区贯穿型线路

市区贯穿型线路与交叉衔接线路的关系，主要表现为新接入线路与既有网络相关线路衔接换乘，引起相关线路换乘量的增加，既有网络相应车站的客流压力进一步加剧。如北京市2012年接入的6号线，其与10号线交叉衔接，呼家楼站由普通车站升级为换乘站，早高峰换入10号线的客流达15 000人次。

市区贯穿型线路与并行线路的关系，主要表现为新接入线路与既有网络相关线路走向平行、没有直接换乘关系，具备从既有网络相关线路吸引客流的能力。如2012年接入的6号线，其与既有1号线并行，1号线高峰小时断面流量均有一定程度的下降。

市区贯穿型线路与无任何衔接线路的关系，主要表现为新接入线路与既有网络相关线路没有直接换乘关系，对相关线路影响甚微。

2.2.2 接入新线类型为市区环状型线路

市区环状型线路与交叉衔接线路的关系，主要表现为新接入线路与既有网络相关线路存在换乘关系，引起相关线路换乘量增加，从而给既有网络相应车站带来客流压力。如10号线贯通之后，在宋家庄站与5号线直接衔接，早高峰去往5号线OD量比10号线贯通前增长41.4%。

市区环状型线路与并行线路、无任何衔接线路的关系，与市区贯穿型线路与并行线路、无任何衔接线路的关系一致。

2.2.3 接入新线类型为郊区延伸型线路

郊区延伸型线路与交叉衔接线路的关系，主要表现为新接入线路与既有网络相关线路单点或多点衔接，相关线路的进站量和换乘量增加的幅度比较大，如2010年接入的亦庄线与既有5号线在宋家庄站形成换乘关系，平日早高峰74.8%的进站乘客由宋家庄站换入5号线。

在实际轨道交通网络中，一般不存在与郊区延伸型线路并行的线路。郊区延伸型线路对无任何衔接线路客流分布影响甚微。

2.3 新线接入后网络出行路径的变化

新线接入后网络结构发生变化，轨道交通网络OD将出现新的连通路径，为乘客出行提供多样化选择，一般接入市区贯穿型线路和市区环状型线路时，对既有网络出行路径变化的影响较大，对郊区延伸型线路影响较少。

2.3.1 新接入线路为市区贯穿型线路的路径变化

市区贯穿型线路接入后，打造了新的出行路径，打破了原来网络的客流分布，促使客流在各线路上重新分布。如北京轨道交通6号线接入后，在城市的东西方向增加了新的选择路径，如八通线、1号线到达5号线的OD量分别下降17.4%、19.4%。

2.3.2 新接入线路为市区环状型线路的路径变化

市区环状型线路是影响既有网络出行路径变化最大的线型，市区环状型线路接入后，网络新增多条可选路径，分担既有网络的换乘客流，对改变网络客流分布起到关键作用。如10号线贯通后，新路径直接导致亦庄线换乘5号线的换乘量下降36.3%。

3 新线接入后网络客流分布变化原因

随着城市轨道交通新线的不断建设，网络规模逐渐扩大、网络结构逐渐复杂化，网络连通性增强使居民出行路径的选择更趋于多样化，城市轨道交通新线接入会引起既有线的客流分布及客流量产生相应的变化［4 5］。

3.1 网络规模的扩张

轨道交通以其快速性和大运量等优势，在新线接入后对车站周边产生了一系列积极的影响。随着新线的不断接入(特别是5号线接入后)，随着轨道交通运营里程的增加，轨道交通客运量迅速增长［6］，北京自1971年到2014年，网络规模增长了23倍，网络客运量增长400倍，表1列出了北京轨道交通网络历年客运量。

表1 北京轨道交通网络历年客运量Tab.1 Annual passenger flow am ount in Beijing urban rail transit network

根据2000年至2014年轨道交通运营里程与年客运量(见图2)的线性拟合关系，2009年至2014年的网络客流量平均增长速度大约是2000年到2003年的3倍，通过拟合，轨道交通新线规模与客流增长趋势呈线性变化。

图2 2000—2014年轨道网络里程与年客运量Fig.2 Passenger flow and mileage of the rail transit network(2000—2014)

3.2 土地使用性质的改变

新线的不断接入使得沿线车站更具吸引力，沿线居民出行将更加便利，从而打破了原有土地利用和交通的平衡状态，沿线土地的开发和使用进一步刺激了客流需求的增长，从而改变了新线网络的时间、空间分布规律。北京地铁5号线接入后，沿线不断涌入新增居民和开发新房地产项目，与客流的培育双重作用引起新线客流的逐年增长。

3.3 网络连通性增强

随着新线的接入、换乘车站的增多，城市轨道交通网络结构和规模趋于复杂化，OD之间的物理连通路径增多，使得乘客出行路径多样化成为可能［78］。通过对2009年6月与2012年6月北京轨道交通网络进行路径搜索，发现有效OD对数从14 012增长到45 582，3年内增长超过3倍，而多路径OD的比例也从55%上升至65%，表2列出了OD间物理路径数目。

表2 OD间物理路径数目统计Tab.2 Physical path number in OD m atrix

4 实证分析

本文通过选取不同接入类型线路对北京地铁4号线的影响，分析不同类型线路接入对既有线路客运量、换乘量、断面客流量的影响。

4.1 郊区延伸型线路对4号线的影响

4.1.1 大兴线对4号线客运量的影响

2010年大兴线等5条郊区线接入后，4号线—大兴线日客运量增加33%。增加的客流中，主要由于大兴线接入所引发，所占比例为70%，表3列出了新接入郊区延伸型线路对4号线客流的影响。同时，其余线路变化相对较小，增幅远小于4号线的增加比例。4

表3 新接入郊区延伸型线路对4号线客流的影响Tab.3 The changes of passenger amount in Line 4 when urban suburban link lines are connected in

.1.2大兴线对4号线换乘量的影响

郊区延伸线接入后若车站由非换乘站升级为换乘站，新线接入给既有线路带来换乘客流，车站客流量将发生显著变化;若接入前该车站已是换乘站，其受新线接入的影响，既有换乘站客流量变化将更为显著。随拓扑距离的增加对既有线的客流变化率影响逐渐减少，在具体定义拓扑换乘站时，除考虑与主换乘站的距离外，还需结合线路在网络中的定位予以修正。以2011年接入的大兴线为例，由于4号线与2号线为平行关系，其对平行区段内换乘站影响幅度要小于交叉衔接的线路，因此，选定1拓换乘站为西单、2拓换乘站为宣武门、3拓换乘站为西直门，表4列出了大兴线接入后关键换乘站的增幅情况。

表4 大兴线接入后关键换乘站增幅情况Tab.4 The changes of passenger amount in key transfer station when Daxing Line is connected in

4.1.3 大兴线对4号线断面客流量的影响

郊区延伸型线路接入既有网络后，其周边关键断面与该线直接相连的换乘站距离由近至远不断衰减。大兴线接入后，4号线早高峰的客流主方向为从南至北，受影响的第一个断面为公益西桥→角门西，其断面增幅达98.16%，选取接入点北侧的5个断面进行统计分析，表5列出了大兴线接入后早高峰关键断面客流的增幅情况。

表5 大兴线接入后早高峰关键断面客流增幅情况Tab.5 The changes of section passenger amount in morning peak when Daxing Line is connected in

4.2 市区贯穿型和环状型线路对4号线的影响

4.2.1 对4号线客运量的影响

市区贯穿型线路和环状型线路一般引起换乘站增多，引起客流在网络中的重新分配，对OD分布及出行路径的影响较大，随着6号线一期、10号线二期接入，网络可达性进一步提高，与其相交的4号线—大兴线日客运量增加22%，与之无衔接关系的线路增加比例不明显［910］，表6列出了新接入市区贯穿型线路和环状型线路对4号线客流的影响。

表6 新接入市区贯穿型线路和环状型线路对4号线客流的影响Tab.6 The changes of passenger amount in Line 4 when cross urban line and loop line are connected in

4.2.2 对4号线换乘量的影响

新线的接入会引起衔接线路换乘站客流的增加，再逐渐波及1拓换乘站、2拓换乘站等，如6号线接入后的平安里站、10号线二期接入后的角门西站，新线接入前均为普通车站，新线接入后升级为换乘站，客流增幅较大。反之，平行线路的接入会引起既有网络相关线路客运量、换乘客流量的变化，因6号线一期、10号线二期接入后对4号线的分流作用明显，西单、宣武门、西直门等关键换乘站的换乘量均有减少，特别是西单换乘站减少达24.69%，表7列出了6号线一期、10号线二期接入后关键换乘站的增幅情况。

表7 6号线一期、10号线二期接入后关键换乘站增幅情况Tab.7 The changes of passenger amount in key transfer station when Line 6(phase I) and Line 10(phase II)are connected in

4.2.3 对4号线断面客流量的影响

新线接入后对4号线断面客流量的影响，一是针对与新接入线路衔接的既有线，通过换乘站进行换入和换出引起断面变化;二是针对与新接入线路平行的既有线，通过分流引起断面变化;三是针对无衔接的线路，通过其他既有线的再次分流进入而引起断面变化。10号线二期接入后，由于换乘次数少、乘车环境好，分担4号线南段去往10号线国贸以北车站的部分客流，比例分别占进站客流的8%和9%，从而使4号线全线客流均有所减少，上行角门西至西单满载率小幅下降，但10号线新增客流也会进入4号线，因此满载率的降幅均未超过5%，表8列出了10号线二期对4号线高峰断面的影响。

表8 10号线二期对4号线高峰断面的影响Tab.8 The changes of section passenger amount when Line 10(phase II)is connected in

5 结语

新线接入导致网络客流分布发生改变，在网络化运营阶段，研究市区贯穿型线路、市区环状型线路以及郊区延伸型线路接入对既有线网的客流影响情况，明确新线接入后客流发生变化的内在机理，能够为相关运营管理部门提供辅助决策数据，为既有轨道交通网络相关线路优化列车运行图、调整行车计划，换乘站采取应对措施、改善运营服务水平提供理论支持，也为后续轨道交通的规划、建设提供依据，有助于合理确定规划线路的接入方式、建设时序等［11］。

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(编辑:郝京红)

Im pact on Passenger Flow Distribution by New Lines Connected to the Existing Network of Urban Rail Transit

DU Shim in1，2，XU Ruihua1，LIZhijia2
(1.Tongji University school of transportation engineering，Shanghai200092; 2.Beijing Infrastructure Investment Co.，Ltd.，Beijing 100101)

The impacts on passenger flows of the existing network by new rail lines are researched，and the related theories and methods are explored.The new lines are classified into three types，i.e.，the urban crossing lines，the urban loop lines and the suburban linked lines，and the influences of different types of lines joining the existing rail network are proposed.The expansion of urban rail transitnetwork，the property change of the land use and the enhancementof the network connectivity are the threemain factors that influence the characteristics of the passenger flows in thewhole network when the new line is connected.The impacts of the new line on the network was analyzed by taking Line4 of Beijing urban rail transitasan example，and the internalmechanism of impacts on the passenger flows，transfer flows and section flows of Line4 were studied under different types of connection ways.

urban rail transit;new rail accession;existing rail network;passenger flow distribution

U231.2

A

1672- 6073(2017)02- 0026- 06

10.3969/j.issn.1672 6073.2017.02.006

2016- 12 09

2017 01 20

杜世敏，女，博士研究生，高级工程师，规划设计部副经理，从事城市轨道交通规划建设与管理工作，dushim in@b ii.com.cn;

导师简介:徐瑞华，男，教授，博士生导师。

国家自然基金项目(71271153)