城市轨道交通客流特征与规律分析

文章编号：1003-1421(2015)06-0085-07 中图分类号：U121；U231.+92 文献标识码：A

城市轨道交通客流特征与规律分析

Analysis on Characteristics and Principle of Passenger Flow of Urban Rail Transit马超群1，王玉萍2

MA Chao-qun1, WANG Yu-ping2（1. 长安大学 公路学院，陕西 西安  7100；2. 西安建筑科技大学 土木工程学院，

陕西 西安  710055）

(1. School of Highway, Chang’an University, Xi’an 7100, Shaanxi, China; 2. School of Civil Engineering,

Xi’an University of Architecture and Technology, Xi’an 710055, Shaanxi, China)

摘 要：通过对国内外既有线路的客流统计，阐述轨道交通客流的特征，为我国大城市轨道交通客流预测结果的合理性判断提供依据。从全网客流、客流时空分布、平均运距、换乘客流等方面，分析轨道交通的客流特征。结果表明，由于沿线土地利用的差异性，线路各个断面的客流存在不均衡现象；轨道交通运量高峰小时系数基本呈下降趋势，断面客流高峰小时系数值明显大于运量高峰小时系数值；通常轨道交通市区线的平均运距为线路全长的 1/4～1/3，郊区线的平均运距为线路全长的 1/2～1/1.5；随着网络规模的扩大，换乘客流大幅增加，基本占全网客运量的 30%～40% 甚至更高，其中郊区线的换乘比例大于市区线，环线的换乘比例明显较高。关键词：轨道交通；客流特征；时空分布；平均运距；换乘客流Abstract: Through the passenger flow statistics of existing railway lines in China and foreign countries, this paper expounds the characteristics of passenger flow of rail transit, which provides references for reasonably judging the result of passenger flow forecast for rail transit in large cities of China. From aspects of passenger flow of whole railway network, space distribution of passenger flow, average transport distance and transfer passenger flow, the paper analyzes the characteristics of passenger flow of rail transit. The result shows: because of the difference in land use along the line, the passenger flow appears unbalance status on each section of the line; the peak hour factor (PHF) of traffic volume of rail transit basically present decrease trend, and the PHF value of passenger flow on the section was obviously larger than that of traffic volume; generally, the average transport distance of urban lines for rail transit occupies 1/4~1/3 of total line length, while the distance of suburb lines occupies 1/1.5~1/2 of the total line length; following with expansion of railway network scale, transfer passenger flow was greatly increased, which basically occupied 30%~40% or even more of passenger transport volume of whole railway network, in which, the transfer proportion of suburb line are larger than that of urban line, and the proportion of loop line is obviously higher.Key Words: Rail Transit; Characteristics of Passenger Flow; Space Distribution; Average Transport Distance; Transfer Passenger Flow第37卷 第4期85城市轨道交通

1 概述

铁道运输与经济 城市轨道交通客流特征与规律分析 马超群 等

城市轨道交通是典型的点线型交通方式，客流的集散来自于沿线各车站，由于沿线各车站周边区域用地性质、开发强度的异质性，导致各车站乘降客流在时空分布上的差异性，从而决定了线路在各区间的客流断面存在不均衡现象[8]。以北京城市轨道交通线网为例分析不同位置线路的断面客流分布特征。2.1.1  穿越城市中心区的直径线城市轨道交通直径线重点满足城市中心区交通、支持城市外围区域的发展。对于“摊大饼式”的大城市，客流的向心性特征十分明显，具体表现为城市中心区与外围区域之间的出行交换量很大，通常以通勤出行为典型代表。穿越城市中心区的轨道交通直径线全日站间 OD 与客流断面如图 1 所示，向心客流与离心客流呈现均衡，在列车运行的起始段 ( 多处于城市外围区域 )，在向心客流的推动下，各区间的客流得到逐渐的堆积累加，在中心区达到最大；在列车运行方向的末尾段，离心客流起主导作用，各区间的客流得到逐渐的削减疏散。因此，直径线的全日断面客流量呈中间大、两端小的“纺锤形”分布[9]。直径线早高峰站间 OD 与客流断面如图 2 所示，全线客流均以向心客流为主，沿列车运行方向一般在城市中心区边缘地带形成客流高断面，如果线路存在换乘站，则容易在进城方向的第 1 或第 2 个换乘站处形成客流高断面，穿过中心市区后客流断面下降很快。北京地铁 5 号线是贯穿旧城区的南北直径线，为一类骨架线路，线路位于城市中轴线东侧，南北表 1 国外城市轨道交通客流情况

城市纽约伦敦巴黎莫斯科首尔柏林东京马德里大阪

人口

/ 百万人 8.2 8.5 9.6 8.610.3 3.4 8.5 3.6 2.7

线路条数/ 条26121611 8 91313 7

线网长度/ km398415213275287146292283105.8

人均线路长度/ ( km / 百万人 )

48.548.822.232.027.942.934.478.639.2

日均客运量/ ( 万人次 / d )

397.3298.6367.18.52.1126.0726.0178.1268.5

客运强度/ ( 万人次 / ( km · d ))

1.000.721.723.271.580.862.490.632.54

在城市轨道交通项目的规划与设计中，有很多重要问题的判断和决策都需要通过客流预测提供数据支持。随着我国城市轨道交通的快速发展，客流预测工作也越来越受到重视，在城市轨道交通工程前期工作中，客流预测已经单列为一项专题研究。多年来，经过我国交通界专家学者的研究，已经逐步建立起一套完整的轨道交通客流预测模型和方法体系，但还需要不断积累和完善[1]。但是，由于轨道交通客流受很多因素影响，在客流预测中存在很多不确定性因素，客流预测准确性仍然需要进一步提高[2-3]。因此，通过国内外城市轨道交通相关客流指标，分析轨道交通客流成长规律与特征，为宏观判断我国大城市轨道交通客流预测的合理性提供依据[4-5]。国外一些轨道交通发展比较成熟的城市，轨道交通客流基本处于一种稳定的状态，其客流特征可以为我国城市轨道交通的发展状态和远期客流预测提供借鉴。国外轨道交通客流情况如表 1[6-7]所示。从表 1 中可以看出，城市轨道交通的人均线路长度指标在 20～40 km/百万人的线网，其客运强度基本在 1.5 万人次 / ( km · d ) 以上；人均线路长度指标在 40 km / 百万人 以上的线网，其客运强度基本低于 1.0 万人次 / ( km · d )。2 客流时空分布特征分析

2.1  断面客流特征分布 注：仅统计城市轨道交通系统。

86第37卷 第4期城市轨道交通客流特征与规律分析 马超群 等

铁道运输与经济城市轨道交通

2.1.2  呈现放射线形式的郊区线路郊区线路多为放射线形式，线路一端位于大型对外交通枢纽附近或城市中心地区，另一端多位于外围段中心市区段外围段城市外围郊区新城。这类线路主要解决郊区与主城区之间的通勤交通，线路的一个运行方向承担向心客流，另一个方向则承担离心客流，郊区线全日站间 OD 与客流断面如图 5 所示，向心客流与离心客流呈现均衡，全日客流断面呈典型的渐变型，在市区端形成客流高断面，客流朝郊区方向逐渐缩小。郊区线早高峰站间 OD 与客流断面如图 6 所示，向心客流与离心客流极不平衡，导致 2 个方向客流量图 1 直径线全日站间 OD 与客流断面示意图

外围段中心市区段外围段差异很大，如北京八通线早高峰时段进城方向客流断面是出城方向客流断面的 10 倍之多，但 2 个方向的客流仍然都在市区端形成高断面，逐渐向外递减。图 2 直径线早高峰站间 OD 与客流断面示意图

向连接主城的中心与北部的北苑边缘集团，中间服务于亚运村等高密度居住区、老城中心王府井商业圈的“商业银街”东单大街，南部服务于方庄大型居住区，是一条典型的穿越城市中心区的直径线路。北京地铁 5 号线的全日客流断面呈典型的“纺锤形”，如图 3 所示；早高峰的客流断面呈偏峰形态的向心客流，如图 4 所示；晚高峰的客流断面分布基本与早高峰呈逆向形态。200 000150 000 市区郊区图 5 郊区线全日站间 OD 与客流断面示意图 客流量 / (人次 / d )100 00050 0000天通苑北天通苑天通苑南立水桥立水桥南北苑路北大屯路东惠新西街北口惠新西街南口和平西桥和平里北街雍和宫北新桥张自忠路东四灯市口东单崇文门磁器口天坛东门蒲黄榆刘家窑市区郊区50 000100 000150 000200 000宋家庄图 6 郊区线早高峰站间 OD 与客流断面示意图

下行上行图 3 北京地铁 5 号线全日客流断面

40 00030 000北京八通线是一条典型的郊区线路，主要承担通州区与主城区之间的通勤客流。由于八通线与1 号线在四惠东站和四惠站形成 2 处换乘。因此，线路的客流高断面没有出现在市区末稍端，而是在第 1 个换乘站四惠东站前形成了客流高断面，如客流量 / (人次 / h )20 00010 000天通苑北天通苑天通苑南立水桥立水桥南北苑路北大屯路东惠新西街北口惠新西街南口和平西桥和平里北街雍和宫北新桥张自忠路东四灯市口东单崇文门磁器口天坛东门蒲黄榆刘家窑宋家庄010 00020 00030 000图 7 所示。八通线双桥站以东沿线区域用地性质以居住为主，双桥站以西和市中心则是该线乘客的主要就业地区，因而该线路潮汐现象明显，早高峰是明显的向心客流，而晚高峰是明显的离心客流，这下行上行图 4 北京地铁 5 号线早高峰客流断面

第37卷 第4期87城市轨道交通

铁道运输与经济 200 000150 000城市轨道交通客流特征与规律分析 马超群 等

是由于沿线地区就业与居住比例极不平衡所致[10]，北京地铁八通线早高峰客流断面如图 8 所示。客流量 / (人次 / h )200 000150 000100 00050 0000100 00050 0000前门崇文门朝阳门东四十条雍和宫安定门鼓楼大街长椿街和平门建国门东直门积水潭积水潭阜成门复兴门宣武门西直门50 000100 000150 000客流量 / (人次 / h )四惠四惠东高碑店传媒大学双桥管庄八里桥北苑果园九棵树梨园临河里土桥200 00050 000100 000150 000200 000车公庄外环内环图 9 北京地铁 2 号线全日客流断面

40 000由西向东由东向西30 000客流量 / (人次 / h )图 7 北京地铁八通线全日客流断面

25 00020 00020 00010 0000前门东四十条鼓楼大街崇文门宣武门复兴门长椿街和平门建国门朝阳门东直门雍和宫安定门阜成门西直门北京站10 00020 00030 00040 000客流量 / (人次 / h )15 00010 0005 0000四惠四惠东高碑店传媒大学双桥管庄八里桥北苑果园九棵树梨园临河里土桥车公庄外环北京站内环5 00010 000图 10 北京地铁 2 号线早高峰客流断面

由西向东由东向西峰小时系数定义为高峰时段客流量与全天客流量的比值。根据选取不同的客流指标，如全线客运量、各断面客流量、各车站乘降客流量等，高峰小时系数含义也各有不同。运量高峰小时系数为高峰时段全线客运量与全天全线客运量的比值；断面高峰小时系数为某一区间高峰小时断面客流量与该区间全日断面客流量的比值，一般研究高峰小时单向最大客流断面，即在高峰小时期间线路某一个方向 ( 上行或下行 ) 的断面客流量最大的区间。从目前的统计数据来看[12-13]，北京城市轨道交通工作日全网客运量早高峰小时系数为 13.7%，晚高峰小时系数为 11.7%，各线早高峰小时系数有所不同，但基本在 12.8% 以上，相比较而言，通勤客流特征越明显的线路高峰小时系数越高，而环线的高峰小时系数一般都比较低。一般而言，高峰小时单向最大客流断面的高峰小时系数值明显大于运量高峰小时系数值，并且分布较为集中，如上海城市轨道交通除 2 号线和 7 号线，其余各线路的高峰小时单向最大客流断面的高峰小时系数值多在 20%～24%之间[14]。2.3  平均运距优化线路的平均运距即为该线路乘客的平均乘行图 8 北京地铁八通线早高峰客流断面

2.1.3  满足集散和换乘功能的中心区环线城市轨道交通环线为城市提供沿环周切向客流快速通道的同时，也满足各条径向线路之间的换乘需求，因而环线兼具客流集散和换乘功能[10]。城市轨道交通环线一般多见于城市中心区或邻近城市中心区的边缘地区，该区域的城市用地开发比较成熟，而且具有较强的同质性，环线上各车站的乘降量基本处于同一量级水平，而且复杂的换乘关系对环线客流断面也有一定的匀化作用。因此，城市轨道交通环线各区间的断面客流相对均衡，不存在特别明显的客流突变路段。北京地铁 2 号线是典型的城市中心区环线，该线路经过市中心最繁华的地段，其沿线用地发展处于非常成熟的混合开发状态，线路全日客流断面和高峰客流断面都相对比较均衡，并且内外环线上的客流并无太大差异，如图 9 和图 10 所示。2.2  高峰小时系数轨道交通客流在全天各时段的分布不均衡[11]，而高峰小时系数反映了客流的集中程度，一般将高88第37卷 第4期西值门西值门城市轨道交通客流特征与规律分析 马超群 等

铁道运输与经济城市轨道交通

距离，是衡量城市轨道交通线路运营的一个重要指标，既可以反映轨道交通线路乘客空间分布情况，也在一定程度上反映客流在各断面上的聚集程度。对于一条城市轨道交通线路而言，平均运距不能太长，也不能太短。平均运距太长表明该线路在规划时线路长度可能过短，而平均运距过短则表明该线路走向不够理想或长度过长，两者均需要对线路进行优化[15]。北京城市轨道交通线路的平均运距如表 2 所示，通常市区线路的平均运距为线路全长的1/4～1/3 ( 平均值为 1/3.2 )。其中，市区半径线路( 或放射线 ) 的平均运距与线路长度之比大于直径线和环线 ( 包括 U 型线 ) 与线路长度之比，换乘站较多环线 ( 包括 U 型线 ) 受换乘客流的影响，平均运距相对偏小；郊区线平均运距普遍比市区线路大得多，通常郊区线路的平均运距为线路全长的 1/2～1/1.5 ( 平均值为 1/1.7 )，平均运距与线路长度之比大约是市区线的 2 倍左右。3 换乘客流特征分析

3.1  网络换乘客流随着城市轨道交通网络规模的扩大，覆盖面增加，换乘客流也大幅增加[16]，2013 年国内 3 大城市轨道交通网络换乘客流情况如表 3 所示，从表 3 中可以看出，线路条数越多换乘系数越高，换乘客流比例在 40% 左右。表 3 国内 3 大城市轨道交通网络换乘客流情况[12-13]

城市线路条数 / 条线网里程 / km客运量 / ( 万人次 / d)换乘量 / ( 万人次 / d)

换乘系数换乘比例 / %

北京174569414241.8245

上海124296902761.6740

广州9236507199.71.6539

表 2  北京城市轨道交通线路的平均运距

线 路1 号线4 号线**5 号线8 号线9 号线2 号线10 号线***13 号线15 号线八通线机场线亦庄线房山线昌平线大兴线**

线路类型市区直径线市区直径线市区直径线市区半径线市区半径线市区内环线市区外环线市区U型线郊区线郊区线郊区线郊区线郊区线郊区线郊区线

运营长度 / km

312827181723254133192823232122

平均运距 / km

8.169.258.376.866.985.367.2110.7516.6310.0224.2410.2915.5512.1310.34

平均运距与线路长度之比值

0.26 (1/3.8)0.33 (1/3.0)0.31 (1/3.2)0.38 (1/2.6)0.41 (1/2.4)0.23 (1/4.3)0.29 (1/3.5)0.26 (1/3.8)0.50 (1/2.0)0.53 (1/1.9)0.87 (1/1.200.45 (1/2.2)0.68 (1/1.5)0.58 (1/1.7)0.47 (1/2.1)

注：表中数据 ( 运营长度、平均运距 ) 来源于 2013 年北京交通发展年报；**在 2013 年北京交通发展年报中

将4 号线与大兴线并成一条线路统计，线路长度 50 km，平均运距 9.37 km，表中采用 2012 年北京交通发展年报中的 4 号线、大兴线单独统计数据；***10 号线尚未完全成环运营，按 2012 年统计。

第37卷 第4期城市轨道交通

3.2  单线换乘客流铁道运输与经济 城市轨道交通客流特征与规律分析 马超群 等

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郊区线的换乘比例大于市区线，郊区线多以放射线的形式存在，在市区端与其他线路衔接换乘，郊区向心客流大部分在这些换乘站换乘其他线路到达城市各区域，对于离心客流则在市区端通过换乘集结，因而郊区线的换乘率一般比较高，如北京八通线的换乘比例为 43.8%、上海7号线的换乘比例为 80.3%、上海 9 号线的换乘比例为 87.7%。环线换乘比例明显较高，城市轨道交通网络中大多数线路都有换乘站，换乘关系复杂，如北京 2 号线的换乘比例为 41.5%、上海 4 号线的换乘比例为 73%，比同市其他线路相比其换乘比例相对较高[12-13]。4 结论

根据城市轨道交通客流历史数据，分析城市轨道交通的全网客流、客流时空分布、高峰小时系数、平均运距、换乘客流等指标，为城市轨道交通客流预测参数选取及预测结果的评估提供依据。（1）轨道交通的人均线路长度指标在 20～40 km / 百万人的线网，其客运强度基本在 1.5 万人次 / ( km · d ) 以上；人均线路长度指标在40 km / 百万人以上的线网，其客运强度基本低于1.0万人次 / ( km · d ) 。（2）穿越城市中心区的直径线全日客流断面呈典型的“纺锤形”，早高峰的客流断面呈偏峰形态的向心客流；郊区线路全日客流断面呈典型的渐变型，线路潮汐现象明显，早高峰是明显的向心客流，晚高峰是明显的离心客流；中心区环线的客流断面相对比较均匀，并且内外环线上的客流没有太大的差异。（3）通常市区线路的平均运距为线路全长的 1/4～1/3，郊区线路的平均运距为线路全长的 1/2～1/1.5。（4）随着城市轨道交通网络规模的扩大，换乘客流大幅增加；郊区线的换乘比例大于市区线，环线的换乘比例明显较高。参考文献：[1] 过秀成，吕 慎. 基于合作竞争类 OD 联合方式划分轨道客

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收稿日期：2015-01-12修订日期：2015-05-05

基金项目：国家自然科学基金项目(51408624)；高校基本科研业务费资助项目(2013G1211008)

责任编辑：何 莹

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