客流、運輸計劃及運輸能力分析

1、客流、運輸計劃及運輸能力分析客流分析及預(yù)測1 .客流和客流預(yù)測客流是規(guī)劃軌道交通網(wǎng)絡(luò)、安排工程項目建設(shè)順序、設(shè)計車站規(guī)模和確定車站設(shè)備容量的依據(jù)，也是軌道交通系統(tǒng)安排運力、編制運輸計劃、組織行車和分析運營效果的基礎(chǔ)。1、 客流的概念1） 客流客流是指在單位時間內(nèi)，軌道交通線路上乘客流動人數(shù)和流動方向的總和?？土鞯母拍罴缺砻髁顺丝驮诳臻g上的位移及其數(shù)量，又強(qiáng)調(diào)了這種位移帶有方向性和具有起止位置?？土骺梢允穷A(yù)測客流，也可以是實際客流。2） 斷面客流量斷面客流量是指在單位時間內(nèi)，通過軌道交通線路某一地點的客流量。這里， 單位時間可以是一晝夜、一小時或其它的時間單位。顯然， 通過某一斷面的客流量就是通

2、過該斷面所在區(qū)間的客流量。斷面客流可以分為上行斷面客流量和下行斷面客流量，計算公式如下：pi+1 =p i-p 下 +p 上3） 最大斷面客流量在單位時間內(nèi)，通過軌道交通線路各個斷面的客流量一般是不相等的。最大斷面客流量是指最大客流斷面的客流量。上下行方向的最大客流斷面一般不在同一個斷面。最大斷面客流量通常按高峰小時最大斷面客流量和全日最大斷面客流量計算。高峰小時最大客流斷面和全日最大客流斷面一般也不在同一個斷面。4） 高峰小時最大斷面客流量在以小時為單位計算斷面客流量的情況下，分時斷面客流量最大的小時稱為高峰小時。軌道交通線路的高峰小時一般出現(xiàn)在早晨和傍晚，稱為早高峰小時和晚高峰小時。高峰小

3、時最大斷面客流量是指高峰小時最大客流斷面的客流量。高峰小時最大斷面客流量是行車組織和車站設(shè)備容量確定的一項基礎(chǔ)資料。2 .客流的產(chǎn)生1）城市交通的需求2）城市交通需求的特點（ 1 ）廣泛性（ 2）派生性（ 3）時間性（ 4）空間性3）城市交通需求的影響因素3 .客流預(yù)測1）客流預(yù)測的目的和作用城市軌道交通客流預(yù)測是軌道交通線網(wǎng)規(guī)劃的定量分析依據(jù)，它對于軌道交通系統(tǒng)的線網(wǎng)規(guī)模、布局、車組配置、運營組織以及經(jīng)濟(jì)評價等都起著至關(guān)重要的作用。2）客流預(yù)測的內(nèi)容（ 1 ）客流預(yù)測的內(nèi)容根據(jù)實際運用經(jīng)驗，在軌道交通系統(tǒng)中，從系統(tǒng)功能要求出發(fā)，在城市總體規(guī)劃和軌道交通線網(wǎng)規(guī)劃的前提下，按各設(shè)計年限以及對客流

4、預(yù)測的成果可歸納為以下五類基本內(nèi)容： 全線客流：全日客流量和各小時段的客流量及比例。全日客流量，是表現(xiàn)和評價運營效益的直觀指標(biāo)，也是進(jìn)一步評價線路負(fù)荷強(qiáng)度的重要指標(biāo)。各小時段的客流量及列車數(shù)，是為全日行車組織計劃提供依據(jù)，在保證運營能力和服務(wù)水平的前提下，合理安排行車間隔，提高列車滿載率及運營效益。 車站客流：包括全日、早、晚高峰小時的上下車客流，站間斷面客流量以及相應(yīng)的超高峰系數(shù)。其中：高峰小時時段的站間最大單向斷面流量。這是決定建設(shè)軌道交通的必要性和確定系統(tǒng)運量規(guī)模的基本依據(jù)，由此選定交通制式，車型，車輛編組長度，行車密度，及車站站臺長度。全線早、晚高峰小時的站間斷面流量。這是全線運行交路

5、設(shè)計的基本依據(jù)，由此確定區(qū)域折返交路、折返列車數(shù)量、折返車站位置及配線形式，并計算運用車輛配置數(shù)量。各車站早、晚高峰小時的上下車客流量及相應(yīng)的超高峰系數(shù)。這是各車站規(guī)模設(shè)計的基本依據(jù)，由此計算站臺寬度；樓、 扶梯寬度；售、 檢票機(jī)數(shù)量；車站出入口的總寬度等。其中晚高峰小時客流量對地下車站的空調(diào)設(shè)置、通風(fēng)量計算具有控制性作用。此外， 必要時應(yīng)對車站客流進(jìn)一步分析，預(yù)測到達(dá)本站的客流所采用的各種交通方式的分類和比例。這為本站附近如何考慮停車場用地的規(guī)模提供依據(jù)。 分段客流：站間OD 表、平均運距及各級運距的乘客量。此項數(shù)據(jù)室為進(jìn)行分段客流統(tǒng)計，制定票制和票價的分析，最終對建設(shè)投資、運營成本做財務(wù)分

6、析，對社會經(jīng)濟(jì)效益分析，提出項目效益評價意見。 換乘客流：各換乘站分向換乘客流量。這項數(shù)據(jù)對線路主客流方向的評價很重要，并為換乘形式設(shè)計和換乘車站間的換乘通道或樓梯寬度的計算提供依據(jù)。 出入口分向客流。根據(jù)每座車站確定的出入口分布位置，對每個出入口做分型客流預(yù)測，并做波動性分析，為每個出入口寬度計算提供依據(jù)。二、客流預(yù)測的思路和方法軌道交通系統(tǒng)客流預(yù)測的結(jié)果應(yīng)包括：站間方向到發(fā)客流量，各站乘降量，全日斷面客流量， 分時斷面客流量，全日分時最大斷面客流量，高峰小時最大斷面客流量，總客運量，以及總客運量占公交總運量比重等。1. 客流預(yù)測的思路客流預(yù)測主要有四階段客流預(yù)測、趨勢外推客流預(yù)測、車站吸引

7、區(qū)域客流預(yù)測三種。1) 四階段客流預(yù)測四階段客流預(yù)測在城市軌道交通規(guī)劃中得到廣泛的應(yīng)用，這是一種在現(xiàn)狀O-D 調(diào)查基礎(chǔ)上， 結(jié)合未來城市發(fā)展及土地利用規(guī)劃，定量預(yù)測城市遠(yuǎn)期客流的預(yù)測模式，能較好反映城市客流與城市發(fā)展關(guān)系，但當(dāng)城市發(fā)展未能按規(guī)劃實現(xiàn)時，預(yù)測的客流分布與將來實際客流分布就會存在較大差異?？土黝A(yù)測的四階段如圖：(1) 出行生成出行生成預(yù)測是確定每一交通小區(qū)的出行生成量和出行吸引量。出行生成預(yù)測的基礎(chǔ)資料是城市的遠(yuǎn)景人口和就業(yè)崗位數(shù)等預(yù)測數(shù)據(jù)，而這些數(shù)據(jù)又需要根據(jù)遠(yuǎn)景土地使用規(guī)劃得出。土地使用規(guī)劃規(guī)定了城市土地的居住、工業(yè)、商業(yè)等用途，對城市各部分的功能進(jìn)行了定位。根據(jù)土地使用規(guī)劃，

8、可以把交通規(guī)劃的區(qū)域劃分成許 多交通小區(qū)。在已知哥交通小區(qū)的居住人口數(shù)、就業(yè)崗位數(shù)及家庭人口、 收入和私人交通工具擁有數(shù)等數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上應(yīng)用回歸分析法、類型分析法或交叉分類法等預(yù)測方法來預(yù)測以交通小區(qū)為單位的出行生成量和出行吸引量。(2) 出行分布出行分布預(yù)測是確定各交通小區(qū)出行發(fā)生量的去向和出行吸引量的來源，即各交通小區(qū)間出行發(fā)生與吸引分布。出行分布可用O-D矩陣表來表示。確定出行分布的常用數(shù)學(xué)模型有弗雷特法和引力模型等。(3) 出行方式劃分出行方式劃分預(yù)測是確定公共交通、出租汽車、私人汽車、自行車和步行等各種出行方式承擔(dān)的各交通小區(qū)間出行量的比例。影響出行方式劃分的因素主要有：出行者的特征；

9、出行的特征；交通系統(tǒng)的特征。出行方式劃分的常用數(shù)學(xué)模型有出行端 模型、出行方式轉(zhuǎn)換模型和個人選擇模型等。(4) 出行分配出行分配預(yù)測是確定交通網(wǎng)絡(luò)中各線路承擔(dān)的各交通小區(qū)間出行量比例。出行分配的常用方法有最短徑路分配法、均衡分配法和隨機(jī)分配法等。 在采用最短路徑法時，應(yīng)考慮通過能力限制因素和因此引起的擁擠現(xiàn)象。2)趨勢外推客流預(yù)測趨勢外推客流預(yù)測通常是用來預(yù)測新建交通線路的客流量。趨勢外推是指根據(jù)公交線路的現(xiàn)狀客流資料，按時間序列，采用數(shù)學(xué)方法，利用有關(guān)參數(shù)，求出新建交通線路的客流。 這是一種基于現(xiàn)狀的預(yù)測方法，能較好地反映近期客流量的增長情況，但在預(yù)見交通線路建成后的城市出行分布變化上，趨勢

10、外推法客流預(yù)測結(jié)果的可靠性稍差。3）車站吸引區(qū)域客流預(yù)測車站吸引漁區(qū)客流預(yù)測又稱為三次吸引客流預(yù)測模式，它以車站確定的吸引區(qū)域來預(yù)測車站、 斷面和線路的客流量。車站吸引區(qū)域是以車站為圓心、一定的到達(dá)車站時間或到達(dá)車站距離為半徑的圓來確定的。到達(dá)車站的時間或距離又可以分為乘電、汽車、 騎自行車和步行四種方式。該種客流預(yù)測模式認(rèn)為，在合理確定車站吸引區(qū)域的前提下，可以根據(jù)吸引區(qū)域內(nèi)土地利用的性質(zhì)和借助有關(guān)計算公式來預(yù)測通過四種方式到站的乘車的人數(shù)。2. 客流預(yù)測的方法1） 定量預(yù)測方法定量預(yù)測方法采用數(shù)學(xué)模型，對數(shù)據(jù)有較高的數(shù)量和質(zhì)量要求，計算工作量較大。定量預(yù)測方法又可分為按時間序列預(yù)測和按因果

11、關(guān)系預(yù)測兩類方法。（ 1） 時間序列客流預(yù)測方法該類客流預(yù)測方法的基本思路是將時間作為自變量，根據(jù)客流從過去到現(xiàn)在的變化規(guī)律來預(yù)測未來的客流。這類方法的主要優(yōu)點是需要數(shù)據(jù)相對較少、運用簡便，只要采用時間段的統(tǒng)計客流數(shù)據(jù)變動趨勢沒有大的異常波動，預(yù)測結(jié)果一般較好。這類方法的主要缺點是無法反映客流變動的原因，因而不能指明在影響客流的因素發(fā)生變化時，客流變化的趨勢與結(jié)果。常用的時間序列客流預(yù)測方法有移動平均法、指數(shù)平滑法和自回歸法等。 移動平均法移動平均法借助移動平均數(shù)來修勻原始客流時間數(shù)列的變動，以達(dá)到較準(zhǔn)確地描述客流變化趨勢和進(jìn)行客流預(yù)測的目的。所謂移動平均，就是按原始客流時間數(shù)列的一定項數(shù)（跨

12、越期數(shù)）計算移動平均數(shù)，逐項移動，邊移動邊平均，得出一組移動平均數(shù)， 由這組移動平均數(shù)構(gòu)成新的客流時間序列。新的客流時間數(shù)列可以把原始客流時間數(shù)列中的某些不規(guī)則變動，特別是周期性變動加以修勻，從而顯示出客流長期變化的基本趨勢。為了取得較好地客流預(yù)測結(jié)果，通常還在一次移動平均的基礎(chǔ)上，對一次移動平均的基礎(chǔ)上，對一次移動平均數(shù)進(jìn)行二次移動平均。移動平均法用于客流預(yù)測，通過修勻原始客流時間數(shù)列，能夠削弱偶然因素對客流變化的影響，較好地反映客流變化趨勢。但移動平均法對原始客流時間數(shù)列兩端的值無法進(jìn)行修勻計算，因此每一次移動平均都會使數(shù)列變短，并使進(jìn)一步觀察受到影響。 此外， 移動平均法存在時間滯后的情

13、況，預(yù)測值多數(shù)偏低，因而移動平均法比較適用于客流的短期預(yù)測。 指數(shù)平滑法指數(shù)平滑法也是通過修勻歷史數(shù)據(jù)中的隨機(jī)成分去預(yù)測未來，但它所使用的修勻方法與移動平滑法不同，它在借助平滑平均數(shù)來修勻原始客流時間數(shù)列的同時，引入一個人為確定的平滑指數(shù)d， 對原始客流時間數(shù)列中的數(shù)據(jù)按時間先后給以不同的權(quán)數(shù)， 時間越近，權(quán)數(shù)越大。使用指數(shù)平滑法進(jìn)行客流預(yù)測時，采用線性數(shù)學(xué)模型，應(yīng)在一次平滑平均的基礎(chǔ)上，作二次平滑平均；如采用二次曲線數(shù)學(xué)模型，則還應(yīng)作三次平滑平均。在對原始客流時間數(shù)列進(jìn)行了二次和三次平滑平均后，就可根據(jù)新的客流時間數(shù)列進(jìn)行客流預(yù)測。指數(shù)平滑法對原始客流時間數(shù)列的長度沒有特別要求，數(shù)據(jù)較少時也

14、能進(jìn)行預(yù)測。平滑常數(shù)a 的取值決定于原始數(shù)據(jù)的多少和預(yù)測要求，a 取值較大，權(quán)數(shù)變化速率較快和敏感性較強(qiáng)，但修正程度反而較小。 因此，在進(jìn)行預(yù)測時，a一般取值為0.2 0.5，不宜過大。指數(shù)平滑法比較適用于客流的長期趨勢預(yù)測。 自回歸法自回歸法又稱鮑克斯-詹金斯法，它是對原始客流時間數(shù)列中的各期數(shù)據(jù)Yt與前一期數(shù)據(jù)Yt-i進(jìn)行回歸分析，通過 Yt-i的變動去預(yù)測 Yt,進(jìn)行客流預(yù)測的一種方法。自回歸法以Yt-i為自變量，Yt為因變量，按線性或指數(shù)曲線回歸方程擬合，建立數(shù)學(xué)模型。 在原始客流時間數(shù)列中的各期數(shù)據(jù)相互間具有較高的相關(guān)性時，可用自回歸法進(jìn)行預(yù)測。當(dāng)原始客流時間數(shù)列中的各期數(shù)據(jù)大體上是

15、呈線性變化趨勢時，可采用下面的線性自回歸方程來進(jìn)行客流預(yù)測：Yt =a+bY t-i自回歸法在客流的短期預(yù)測方面具有一定精度，因而得到較廣泛的應(yīng)用。但該方法需要較多的歷史數(shù)據(jù)，計算量較大和計算較復(fù)雜。（ 2） 因果關(guān)系客流預(yù)測方法該類客流預(yù)測方法的基本思路是將影響客流變動的經(jīng)濟(jì)和非經(jīng)濟(jì)因素作為自變量來預(yù)測未來客流。這類方法的主要優(yōu)點是能夠考慮較多的對客流可能產(chǎn)生影響的因素， 揭示引起客流變化的原因。同時在數(shù)量足夠多的情況下，常能取得較好地預(yù)測精度。 這類方法的主要缺點是由于自變量的選擇、有關(guān)參數(shù)的確定帶有一定的主觀性和預(yù)測性，預(yù)測結(jié)果的準(zhǔn)確度會因此受到影響。常用的因果關(guān)系客流預(yù)測方法有回歸預(yù)測法、類型分析法和引力模型等。 回歸預(yù)測法回歸預(yù)測法士通過回歸分析，建立一個合適的因變量和自變量之間的函數(shù)關(guān)系來近似地表達(dá)客流和影響客流因素之間的平均變化關(guān)系。它包括一元線性回歸預(yù)測、多元線性回歸預(yù)測、一元非線性回歸預(yù)測等方法。如果因變量表現(xiàn)為自變量的一次函數(shù)，并且只有一個自變量，這種回歸預(yù)測稱為一元線性回歸預(yù)測，一元線性回歸方程的一般形式為：Y=a+Bx如果因變量表現(xiàn)為自變量的一