郑州地铁1号线客流时空分布特征分析

赵晓芳童晓进

郑州地铁1号线客流时空分布特征分析

赵晓芳1童晓进2

（1.杭州杭港地铁有限公司，310003，杭州；2.上海铁路局杭州站，310000，杭州//第一作者，助理工程师）

以实际运营客流统计数据为依据，从周客流、日客流、时客流等时间分布角度，以及从客流流向、区段客流等空间分布角度描述并分析了郑州地铁1号线客流的时空分布特征，并在此基础上提出地铁行车运营策略的改进建议。

郑州地铁；客流时间分布；客流空间分布；运营策略

First-author′s addressHangzhou MTR Co.，Ltd.，310003，Hangzhou，China

对于新开通的地铁线路，其运营初期的运力资源配置通常是根据前期客流预测所制定的。由于客流预测的不确定性，容易出现运能浪费或不够等状况。经过一段时间的运营后，有必要对实际运营所产生的客流数据进行分析，挖掘其中所蕴含的分布规律，这对于提高运力资源配置与客流实际分布的匹配程度有重要的现实指导意义。

本文以郑州地铁1号线为研究对象，重点分析其开通运营以来的客流时空分布变化规律，研究结果可为同类新开通的城市轨道交通线路提供参考。

1 郑州地铁1号线概况

《郑州市轨道交通线网规划》显示，郑州市轨道交通线网将由6条线路组成，在中心城区形成“三横两纵一环”的棋盘放射状结构。其中，地铁1号线一期工程线路全长26.2 km，贯穿城市东西发展主轴，自西向东联结的区域有高新片区、须水片区、西部服务片区、城市核心区、郑州东站片区，共设车站20座，西起西流湖站，东至市体育中心站。该线路于2013年12月28日开通运营，全线采用B型车6辆编组，市体育中心站至西流湖站为上行，西流湖站至市体育中心站为下行。

2 客流成长变化趋势

郑州地铁1号线自开通运营至2014年12月31日，期间日客流量变化曲线如图1所示。

图1 郑州地铁1号线日客流量变化曲线

在数据统计期间，日客流量整体呈现稳中有升的趋势，且曲线波动具有明显的规律性：①2013年12月28日至2014年3月1日，客流波动较大且规律性较弱；②2014年3月1日至2014年6月1日，客流规律性波动明显；③2014年6月1日至2014年9月1日，客流波动幅度较小，规律性较弱；④2014年9月1日至2014年12月31日，客流规律性波动明显，其客流变化规律与③类似，但日客流量有明显增长。

3 客流时间分布特征

对客流时间分布特征的分析，通常是从节假日、周、分时等时间单位角度开展。本文从周客流分布及分时客流分布这两个角度对郑州地铁1号线客流的时间分布特征进行描述与分析。

3.1 周客流分布

3.1.1 周客流分布特征

由图1的日客流量变化曲线可发现存在着一个近似以7 d为周期的客流波动规律。为进一步观察周客流分布，将日客流量数据绘制成周客流分布特征图（见图2）。由图2可看出，周客流分布表现为双休日客流量高于工作日客流量。

图2 郑州地铁1号线周客流量分布特征

3.1.2 周客流分布特征分析

周客流分布呈现以上特征，主要是由于1号线线位的影响。通常以通勤、通学客流为主的轨道交通线路上，双休日的客流会有所减少，而在连接商业网点、旅游景点的轨道交通线路上，双休日的客流又往往会有所增加［1］。1号线衔接二七广场商业中心及紫荆山商业中心，因此带动双休日客流量的增长，使双休日的客流量高于工作日客流量。

3.2 分时客流分布

3.2.1 分时客流分布特征

分时客流分布是以小时为单位的一天内客流分布情况。分时客流量用以确定城市轨道交通出入口、通道等设备容量，是计算全日行车计划和车辆配备计划的基础［1］。根据周客流的分布特征，通过客流小时系数（小时进站客流量与全日进站客流比值）分别对工作日和双休日的分时客流进行分析（见图3）。

从图3可看出，工作日客流随时间变化呈现双驼峰分布，早高峰（8:00—9:00）客流小时系数为9.2%，晚高峰（18:00—19:00）客流小时系数为11.1%；双休日客流分布较均衡。

3.2.2 分时客流分布特征分析

郑州地铁1号线分时客流不均衡主要由每个车站分时客流量不均衡造成，每个车站分时客流量不均衡由车站的功能类型决定（见表1）。现将郑州地铁1号线各车站按功能划分为以下类型：居住类，办公类，场站类，混合类，商业中心类，枢纽节点类，其他类［2］。

图3 郑州地铁1号线分时客流分布情况

表1 郑州地铁1号线车站分时客流特征及车站功能

由表1可看出，工作日分时客流分布呈现双驼峰的原因：医学院站以西的车站周边用地以居住为主，会展中心站以东的车站周边用地以办公为主，故工作日早高峰市民自西向东去上班或上学，晚高峰市民自东向西下班或放学回家。线路东西两端车站用地性质的差异性致使1号线分时客流分布表征不同。

3.2.3 分时客流分布不均衡程度

为量化客流分布的不均衡程度，可通过单向分时客流不均衡系数α1表达。α1趋向于1表明分时客流比较均衡，当α1≥2时，表明分时客流的不均衡程度比较大［3］。

式中：

α1——单向分时客流不均衡系数；

Pt——单向分时最大断面客流量，人次；

Pmax——单向高峰小时最大断面客流量，人次；

H——全日运营小时数。

由1号线客流数据代入式（1）得出，工作日上行α1=2.3，下行α1=2.6，不均衡程度较高；双休日上下行α1=1.4，单向分时客流比较均衡。

4 客流空间分布特征

城市轨道交通线路客流的空间分布一般从节点客流、客流流向、区段客流、客流运距等角度进行研究。本文着重从客流流向及区段客流分布方面对客流的空间分布特征进行分析。

4.1 客流流向分布

4.1.1 单位时间（1 d）内客流流向

4.1.1.1 单位时间内客流流向特征

根据出行的特点，乘客在产生出行需求的同时也会产生回程需求。从理论上来说，一条线路的客流在上、下行方向上是均衡的。但实际情况中，由于不同交通方式的竞争以及交通衔接等原因，可能会造成一天内上下行客流量之间存在差异［4］。现基于郑州地铁1号线《每日OD客流报表》进行乘客流向观察。图4为上行减去下行客流所得数据。

图4 郑州地铁1号线月内日客流流向特征

由图4可看出，上下行客流差异性呈现以周为单位规律性变化。周日、周一上行客流低于下行客流，且周日较明显；其余时间上行客流高于下行客流，且周五较明显。上下行客流数据差值约2 700人次，占全日客流量的1.7%，客流差异不高。

4.1.1.2 单位时间内客流流向特征分析

根据图4客流流向特征，选定客流数据差异较大的周日及周五进行分析。通常全线客流流向的不均衡性是由每个车站所发出的上下行客流量不均衡造成，分析车站上下行客流的不均衡性可找出全线客流流向不均衡原因。图5、图6是根据《每日OD客流报表》得出的各站上下行客流差异图示。

图5 周五各站客流特征

由图5可看出，燕庄站以西车站普遍呈现上行到达客流大于下行发送客流情况，燕庄站以东车站普遍呈现上行发送客流大于下行到达客流情况，大部分车站整体表现为上行客流高于下行客流情况。结合车站的功能划分可知，燕庄以西多为居住为主，燕庄以东以办公为主，周五作为工作日最后一天，自东向西的返程客流增多致使上下行客流差异性加大。

由图6可看出，周日大部分车站呈现上行客流低于下行客流情况，市体育中心站、二七广场站、西流湖站差异性明显，其他各站客流差值小。市体育中心车站周边高校园区多，周日学生短途返程客流增多，致使下行到达客流高于上行发送客流。观察西流湖站、二七广场站一周内上下行客流差异性发现，西流湖站、二七广场站均显示下行发送客流大于上行到达客流情况，但由于二七广场站作为商业中心类车站，周日客流差异会略微增大。因此，周日上下行客流差异性增大，主要由西流湖站、二七广场站、市体育中心站乘客出行习惯所致。

4.1.2 高峰时段客流流向特征

4.1.2.1 高峰时段客流流向情况

空间客流在方向上有双向型和单向型两种形式［5-6］，其中双向型表现为单位时段（1 h）内上下行的运量数值接近，单向型表现为单位时段内上下行的运量数值差异较大。

由图7可看出，上行早高峰各断面客流量略低于下行晚高峰客流量，早晚高峰上下行客流量差异很大，因此郑州地铁1号线属于单向型线路。

4.1.2.2 高峰时段客流流向不均衡程度

为量化早晚高峰客流流向分布的不均衡程度，现通过客流不均衡系数α2来研究。α2趋向于1，表明上下行方向客流比较均衡；当α2≥1.5时，表明上下行方向客流不均衡程度比较大［3］。

式中：

a2——上下行方向客流不均衡系数；

P上max——上行方向最大断面客流量，人次；

P下max——下行方向最大断面客流量，人次。

由断面客流数据计算可知，早高峰上下行方向客流不均衡系数为1.49；晚高峰上下行方向客流不均衡系数为1.32。

4.2 区段客流分布

4.2.1 区段客流分布特征

区段客流分布特征主要以区间断面客流形式呈现。客流在区段上的分布根据乘客乘车区间的不同呈现出不同分布形态，主要有凸型、凹型、均等型、渐变型、不规则形等5种［7］。

由图8可看出，1号线中部区段的断面客流量较大，而线路两端区段的断面客流量较小，呈现凸型特征，最大断面客流区间位于紫荆山站至燕庄站区间。

4.2.2 区段客流分布不均衡程度

为量化区段客流分布不均衡程度，通过单向断面客流不均衡系数α3进行研究。α3趋向于1，表明断面客流比较均衡；当α3≥1.5时，表明断面客流不均衡程度较大。

图6 周日各站客流特征

图7 早晚高峰客流流向分布特征

图8 区段客流分布特征

式中：

α3——单向断面客流不均衡系数；

Pi——单向断面客流量，人次；

Pmax——最大断面客流量，人次；

K——单向全线断面个数。

通过计算可知，1号线上行α3=1.67，下行α3= 1.6，断面客流不均衡程度略高。

5 基于客流特征的运营对策

通过对郑州地铁1号线客流时空分布特征的分析，提出该线路列车运行方案及列车运行图的调整建议。

（1）列车运行图。根据周客流分布特征，建议工作日、周末采用不同的运行图。结合分时客流分布特征，建议工作日采用高峰、平峰结合的运行图，周末采用全天平峰运行图。工作日高峰增加上线列车数，高峰时间段设置在7:00—9:00和17:00—19:00，其他时间段为平峰时间。建议根据早晚高峰断面区间小时客流量合理配置运力。

（2）列车运行方案。根据区段客流分布特征，建议采用大小交路相结合的列车运行方案。全线采用大交路为主，在西流湖站—市体育中心站采用大交路，郑州东站—医学院站采用小交路的列车交路计划，组织列车在线路上按不同的密度行车。根据大小交路断面区间客流情况，建议工作日高峰期大交路列车开行5对/h，小交路列车开行5对/h，平峰期大交路列车开行4对/h，小交路列车开行4对/ h，大小交路开行比均为1:1；周末大交路列车开行6对/h，小交路列车开3对/h，大小交路开行比为2:1。

6 结语

本文以郑州地铁1号线既有客流数据为基础，分析客流时空分布特征，得出客流变化规律。挖掘客流时空分布的不均衡性，分析客流时空分布不均衡程度。通过客流时空分布特征和不均衡程度，给出列车运行图及列车运行方案建议。

［1］张成.城市轨道交通客流特征分析［D］.西安：西南交通大学，2006.

［2］王新声．城市公共交通运营调度管理［M］．北京：中国铁道出版社，2001．

［3］张秀媛.城市轨道交通客流分析［M］.北京:北京交通大学出版社，2011.

［4］彭艳梅.成灌市域铁路列车运行计划优化研究［D］.成都：西南交通大学,2012.

［5］程晓青.城市轨道交通运营组织相关技术研究［D］.成都：西南交通大学,2010.

［6］方蕾，庞志显.城市轨道交通客流与行车组织［J］.城市轨道交通研究，2004（5）：42-44.

［7］刘剑锋，罗铭，马毅林,等.北京轨道交通网络化客流特征分析与启示［J］.都市快轨交通，2012，25（1）：27-32.

［8］史瑞洁.城市轨道交通运营组织优化研究［D］.成都：西南交通大学，2011.

Characteristic Analysis of Temporal and Spatial Distributions of Passengers on Zhengzhou Metro Line 1

ZHAO Xiaofang，TONG Xiaojin

Based on the actual data of passenger flow on Zhengzhou metro Line 1，the characteristics of temporal and spatial distributions of passenger flow are analyzed based on the description of weekly，daily and hourly passenger flow from time distribution angle，and on the description of passenger flow direction，sectional passenger flow from spatial distribution angle.On this basis，transportation countermeasures for metro operation improvementare proposed.

Zhengzhou metro；temporal distribution of passengers；spatial distribution of passengers；transportation countermeasure

U293.13

10.16037/j.1007-869x.2017.08.016

2015-12-11）