城际铁路网诱增客流预测方法研究

（西南交通大学 交通运输与物流学院，四川 成都 610031）

1 诱增客流的产生机理

所谓诱增，是指由于外部因素的变化促使了本不具备发生条件的潜在事件的发生[1]。城际铁路网建设产生的诱增客流量是指由于城际铁路网的建设，使原有通道的交通条件发生改变，导致公共出行的方式也发生了变化，从而在城际铁路网影响范围内引发原有交通条件下未出行的铁路客流量。诱增客流量具有滞后性、有限性、潜在性和区域性的特点，其发展大体要经过3个阶段:聚集形成阶段、快速增长阶段和逐渐稳定阶段[2]。

根据诱增客流的产生机理可将城际铁路网诱增客流分为近期需求释放型诱增客流和中远期经济诱发型诱增客流两类。

（1）近期需求释放型诱增客流。城际铁路建成运营后，原有运输通道的交通条件得到改善，通道运输能力和服务水平得到提升，使原有受通道能力限制的旅客出行得以释放。这部分客流处于城际铁路网络建成初期阶段，包括原来不存在的出行和随着条件改善导致的出行次数增加，这都是在现有的客流基础上诱增的新客流。出行行为和出行频率都是“从无到有”。

（2）中远期经济诱发型诱增客流。城际铁路网络投入运营的中远期，由于城际铁路网经过的区域之间可达性增强，出行更加便利、快捷，出行时间也相应缩短，出行需求也进一步增强。出行需求的增强直接影响了城际铁路网沿线土地开发利用，导致了土地规模扩大化，开发强度深入化，产业格局丰富化，产业结构立体化，创造更多工作岗位，产生新的客流吸引点。中远期经济诱发型诱增客流包括城际铁路网投入运营后经济发展吸引的“增加人口”的出行量和城际铁路网影响范围内“原有人口”出行需求增加这两种诱增客流。中远期经济诱发型客流的形成是通道运输条件的提升和沿线影响区域内经济发展二者共同作用的结果。在时间上通常表现为滞后性，即通常会在城际铁路网投入运营一段时间后随着沿线影响区域土地开发强度提升逐渐形成。

2 城际铁路网诱增客流的思路与方法

通过对以上诱增机理的分析可知，对于近期需求释放型诱增客流预测时只需考虑到通道交通条件的改善即可，而近、远期城际铁路网的辐射效应逐渐形成，沿线影响区域内土地开发和产业布局结构已经达到一个稳定的阶段，形成新的客流吸引点和经济增长点，沿线各地区之间的交流逐渐增强，城际铁路的效用逐渐显现。

2.1 近期需求释放型诱增客流预测方法

（1）采用重力模型诱增客流的不足之处。针对通道交通条件改善的情况，一般根据“有无对比”的原则，即对城际铁路网建设前后，根据出行费用的变化，采用重力模型进行诱增客流的预测。但是重力模型适用于通道内只存在单一运输方式的情况，在通道内存在多种运输方式时，由于运输方式的复杂性、运输方式之间的关联性，在标定模型阻抗值时存在一定的困难。城际铁路网的诱增客流预测在一定程度上可以借鉴这种方法，但是由于城市之间存在多种运输方式，直接运用重力模型求解势必会造成严重的误差。

（2）采用重力模型诱增客流的改进方法。本文提出的城际铁路网诱增客流预测存在一定的特殊性，主要表现为：①两个城市之间的主要运输方式复杂度较低。通常连接城市的运输通道包括铁路、公路、航空（影响较小）等。其中，铁路主要包括普速铁路和高速铁路；公路按照等级不同又可分为高速公路、国道、省道、县道等，从实际生活中来看，城市之间的公路通道以高速公路、国道居多。②交通方式之间的关联度较低、运输方式之间的影响较小。城市之间的客流交换多为点到点之间的移动，中间换乘环节少，各个交通方式之间的联系和影响都很小。

基于城际铁路网诱增客流预测的特点，可考虑将以上几种类型的阻抗通过因子分析法转为一种综合阻抗，利用广义出行费用计算各个区域之间的出行阻抗值，带入重力模型求解，该模型仿效牛顿万有引力定律的原理，区域间的客流量与区域的各自发生量和吸引量成广义的正比关系，而与两区域间的交通阻抗成广义反比关系[3]。

采用重力模型求解区域出行阻抗改变前（即无城际铁路网交通项目时）的两个区域之间的客流量Tij和出行阻抗改变后（即有城际铁路网交通项目时）的两个区域之间的客流量所以近期需求释放后诱增客流的表达式为：

式中：ΔTij-为近期需求释放型诱增客流；

Tij-出行阻抗改变前区域i产生的吸引到区域j上的预测流量；

-出行阻抗改变后区域i产生的吸引到区域j上的预测流量；

Pi-区域i产生的预测出行量；

图7为不同能量的激光作用下，熔融物喷溅速率。从15 J开始，材料出现明显的喷溅，随着激光能量的增加喷溅速率增大，并且在激光能量超过20 J之后，喷溅速率增加得更快。蒸发反冲压力所带来的物质喷溅的速度在10 m/s范围。与实验结果相比，计算得到的喷溅速率在量级上一致，但大能量激光作用下趋势略有不同，这是由于实验误差与理想的计算模型共同带来的。

Pj-吸引到区域j的预测出行量；

Rij-从区域i到区域j的阻力；

K、α、β、r-模型参数，取值通过多元线性回归法标定[3]。

综上可知，求出城际铁路网诱增客流ΔTij的关键在于求出城际铁路网开通运营前后的阻抗Rij、以及背景客流Tij。区域i、区域j之间的出行阻抗与区域间交通运输方式的时间、费用、线路、设备、车辆的性能、过程中所提供的服务有关，所以不同运输方式的出行阻抗不一致。区域i、区域j之间运输通道的广义出行费用为Cij=(tij,fij,…)，由于城际铁路的特殊性，本文只考虑时间、费用两种因素，结合重力模型适用范围的约束性，需要对这两种因素进行处理，使之与重力模型相适应。

为了消除因素的量纲效应，使每个变量具有同等的表现力，需要对广义费用进行标准化处理，即：

式中，pn表示区域i、区域j之间运输通道内第n种运输方式的重要度。

将式（6）、（7）代入式（5）可得到综合广义出行费用的计算公式：

将式（7）与式（1）联立可知：

2.2 中远期经济诱发型诱增客流预测方法

目前，公路诱增交通量的预测方法大多针对高速公路项目[4-6]，而城际铁路的中远期经济诱发机理和公路诱增客流的变化规律极为相似，即新建高速公路诱增交通量有酝酿培育、快速增长、逐渐稳定三个变化阶段[7]，所以新建高速公路诱增交通量模型对城际铁路诱增交通量也适用，生长曲线分布如图1所示。

图1 中远期经济诱发型客流生长曲线

生长曲线数学模型[8]为：

t-时间变量，年；

n-诱增客流上限值；

a,b-模型参数。

模型中n值反映了中远期经济诱发型诱增客流的有限性，并且不同地区的n值是有差异的。参数a、b的值是生长曲线形状的具体数值反映。生长曲线符合中远期经济诱发型诱增客流的本质发展规律，可以从宏观角度对其进行预测。

3 云南省城际铁路网诱增客流分析

近年来，在建设中国—东盟自由贸易区和加快建设面向西南开放重要“桥头堡”的新形势下，以及在实施“一带一路”战略和长江经济带建设的推动下，云南正在努力构建全方位开放新格局，面对国家铁路建设思路和政策调整，创新体制机制，创新思路，立足于交通运输率先现代化的总体发展要求，开展省城际铁路网规划研究工作。在城际铁路网的建设中，诱增客流的预测对城际铁路网工程投资、发展规划以及列车运行图编制等具有十分重要的意义。

本文主要选取云南省境内19个城市为研究对象，计算各个城市之间的诱增客流。根据《云南省城际铁路网规划深度研究》的相关数据，确定云南省城际铁路网规划的预测年限，即近期为2030年，中远期为2050年。依据现状各城市间出行分布OD可标定重力模型函数值，如图2所示。

图2 倒数幂数函数参数值

（1）近期需求释放型诱增客流。可采用有无对比法预测，根据重力模型，计算近期研究区域内诱增客流的OD分布，见表1。

表1 近期需求释放型客流OD（单位：万人）

（2）中远期经济诱发型诱增客流。根据《滇中城市群城际铁路网规划研究》相关数据，标定生长曲线函数中的参数。采用城际铁路网建成后30年的诱增客流作为上限值n，得到诱增客流量模型为：

由模型可知，研究区域内经济诱发型诱增客流量见表2。

表2 中远期经济诱发型客流（单位：万人）

4 结语

通过分析新建城际铁路网诱增客流量的变化规律，将诱增客流量的预测分为近期需求释放型预测与中远期经济诱发型预测两个阶段，并且分别采用改进重力模型法和生长曲线法进行诱增客流量预测，从而为其他城际铁路网建设诱增客流预测奠定基础。但是由于受基础研究数据的限制和没有考虑其他更多的影响因素，本文仍存在许多有待改进完善的地方。