轨道交通客流预测的重要性与准确性分析

　　1. 研究背景
　　1.1 轨道交通的发展趋势
　　在发达的国际大都市，轨道交通占公共交通出行的比例很高，例如伦敦 61%，巴黎 70%，东京是 80%，可见对于特大城市，轨道交通是城市交通发展的必然趋势。目前我国大陆地区已经有九个城市拥有轨道交通系统，总长度超过 1300km，还有超过 25 个城市正在制定轨道交通规划或建设，总里程将突破 5000km，投资超过 8000 亿元，并且这一数字还有继续上升的趋势。截止到 2010 年底，上海拥有 452km 的轨道网，北京有 363km，广州是 222km，深圳拥有 178km，位居我国城市前四名。随着城市化进程的加快，人口密度和流动人口增加，私人机动车保有量也迅速提高，交通拥堵问题必将成为大型城市的顽疾，已经有越来越多的城市选择轨道交通的出路。 有学者指出，城市化在 30%至 70%之间的阶段会集中发展基础设施，特别是轨道交通。
　　1.2 客流预测的重要性
　　客流预测的重要性对于轨道系统来说无异于是最重要的一个环节，因为它决定了整个系统后期的所有设计和要素的选择，例如通行能力，轨道布局，车展规模，信号控制系统，工程造价，甚至是运营后的效率和收益。以前的客流预测通常会设置三个时间点，运营初期即轨道开通运营 5 年后，运营中期即轨道开通 10 年后，远期即轨道开通 25 年后。客流预测的主要任务，就是要对系统开通运营后的客流规模进行定量化分析，在规划信息不全面，未来变数很大的前提下做出精确预测，存在很大的难度，因此对于系统的规划设计和决策也存在很大的挑战。
　　2. 客流需求预测的内容
　　客流需求预测的主要目的，就是为轨道系统选择和通行能力确定确立依据。通常在进行客流预测工作之前，已经根据城市总体规划、城市轨道线网规划或其他规划方案、现状基本资料等信息确定了线路的基本走向和主要站点位置。因此，实际上线路走向和站点位置的选取对客流预测的准确性影响也很大。
　　客流预测的成果主要包括全日客流规模，早高峰最大客流断面的流量及其位置、各站各时段进出客流的数量等信息。全日客流主要用于系统运营的成本效益分析，全日客流多，则收益大。早高峰最大断面的规模直接决定了系统最大通行能力的设计，对于某些通勤交通比例较高的轨道线路，早高峰客流集聚效应明显，则应当设计预留足够的运能。各站的客流进出流量则直接决定站台宽度、楼梯宽度和数量等基础硬件设施的设计。
　　理论上，轨道通行能力被定义为小时最大通过客流量，而这一数值主要受系统设计的信号和轨道形式所决定。而实际客流需求会因为时间、日期和站点的不同而不同，同时也会因为天气状况、大型活动或事件、政策因素而改变。因此，客流预测实际上只是预测最有可能的客流需求数量级，而不可能做到精准的预测。
　　3. 轨道的选择
　　客流需求预测时轨道选型的重要依据，一般情况下，确定了轨道线路的大致走向和站点后，轨道具体类型还没有最终确定。轨道类型的确定一方面要根据未来规划年的实际客流需求规模，另一方面，还要考虑实际的经费预算是否允许。轨道类型主要分为：重轨也就是通常我们所说的地铁(HR)，轻轨(LRT)，城际快轨(CR)。其他几种轨道如使用范围较之前面三种较少，不在本文中单独讨论。不同类型的轨道其通行能力、投资、服务水平均存在差异，决策者要慎重做出决定。如果运营后的客流需求远远低于设计通行能力，那么前期的建设投资和后期的运营成本将会成为巨大的财政负担，同时影响未来其他轨道交通的规划和修建。而如果实际客流需求远超出设计通行能力，则会带来一系列的运营问题，车厢和站台的拥挤，运营效率降低，还可能带来安全隐患。
　　3.1 轨道类型的选择
　　轨道交通的选择应该是根据规划年客流需求预测和财政负担能力做出客观的选择。在美国和加拿大，通勤轨道和轻轨所占比例很大，参见下图，但是在中国的城市，绝大部分是投资大、通行能力高的重轨，占到了全部轨道线路的 72%。
　　3.2 车型选择和编组数量
　　通行能力因为车型的选择不同而差别巨大。常用的车型分为 A(车宽 3 米)、B(车宽2.8 米)和 C(车宽 2.6 米)，目前我国轨道交通采用的最多的车型是 A 和 B。如果采用 6 人/平方米的服务水平作为计算通行能力的依据，A 型车每节车厢的满载能力是 310 人，而 B 型车是 240。在极端情况下采取 8 人/平方米的服务水平，A 型车的满载能力提升为 410 人，而B 型车为 290 人。轨道车辆编组数量在全世界范围内都呈逐渐增长的趋势。东京地铁最早是4 节编组，后来涨到 6、8、9、10 直至 12 节;首尔从最初的 6 节扩容到 8 节和 10 节;莫斯科地铁从 6 节上升到 8 节和 9 节;巴黎则从 5 节上升到 6 节和 8 节。
　　3.3 服务水平的确定
　　在确定通行能力的时候，除了采用的车型、编组数，还需要确定预期的服务水平(LOS)。这里所说的服务水平，特指反应车厢内拥挤度的平均密度，即每平方米站立的人数(倒数为每人平均拥有多大的面积，也可以用来表征拥挤程度)。服务水平反映了轨道交通线路车厢内的舒适度，过高则意味着车厢内过度拥挤，从而可能会导致部分乘客流失、降低运营效率(站台上下客时间过长从而导致停靠站时间延长，从而降低发车频率)、产生安全隐患;过低则说明乘客需求不高、或是发车频率过高，从而提高了运营成本、减少了经营收入。预测时，一般不考虑实际运营服务的水平，只会根据反应车厢内拥挤程度的 LOS 来进行推算。
　　4. 结论和建议
　　轨道交通是世界范围解决城市交通的重要途径。要建设更多的轨道系统，客流预测的准确性就越是重要。(早)高峰客流需求决定了轨道系统的通行能力和各要素的选择设计。但早高峰的客流预测比全日客流预测的难度更大。实际上给出客流的范围要比精准预测容易的多。服务水平 LOS 的确定对于计算系统的通行能力很重要，较好的 LOS 意味着舒适的乘车环境和较强的吸引力，作者通过分析，认为 LOS 最大取值不宜超过 5，选择过高的 LOS 可以提高通行能力的计算值，但在将来的实际运营中未必能实现真正的提高通行能力。列车的发车频率可以提高系统的通行能力，但列车长度和编组数一旦确定就很难改变。本文作者经过分析建议规划设计阶段选取较大的车型和编组数，以获取通行能力的预留空间。鉴于轨道建设运营的费用高昂，加大预留空间可能是最经济可行的办法。