城市軌道交通新線接入對既有網(wǎng)絡(luò)客流分布的影響

杜世敏，徐瑞華，李志佳

(1.同濟大學(xué)交通運輸工程學(xué)院，上海200092;2.北京市基礎(chǔ)設(shè)施投資有限公司，北京100101)

城市軌道交通新線接入對既有網(wǎng)絡(luò)客流分布的影響

杜世敏1，2，徐瑞華1，李志佳2

(1.同濟大學(xué)交通運輸工程學(xué)院，上海200092;2.北京市基礎(chǔ)設(shè)施投資有限公司，北京100101)

以城市軌道交通新線接入對既有網(wǎng)絡(luò)客流影響為研究對象，深入研究相關(guān)理論與方法，基于接入軌道交通網(wǎng)絡(luò)的新線特點、接入位置等因素，提出接入軌道交通既有網(wǎng)絡(luò)市區(qū)貫穿型線路、市區(qū)環(huán)狀型線路、郊區(qū)延伸型線路3種新線類型，分析不同新線類型接入后對既有軌道交通網(wǎng)絡(luò)客流分布的影響以及引起客流分布變化的原因，主要有:網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的擴張、土地使用性質(zhì)的改變、網(wǎng)絡(luò)連通性增強3個原因，并通過選取北京既有網(wǎng)絡(luò)中的4號線為典型案例，分析不同類型的線路接入對4號線的客運量、換乘量以及斷面客流量的影響，從而得出城市軌道交通新線接入對既有網(wǎng)絡(luò)客流分布的影響機理。

軌道交通;新線接入;既有線網(wǎng);客流分布

城市軌道交通具有運輸能力大、快速、準點率高、安全舒適、污染小等特點，能夠極大地緩解城市交通壓力，已然成為解決城市交通問題的首選方案。在網(wǎng)絡(luò)化運營階段，新線接入對整個網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生的沖擊尤為明顯，每一條新線的接入都會對既有軌道交通網(wǎng)絡(luò)的客流特征產(chǎn)生影響，如網(wǎng)絡(luò)的總客流規(guī)模、分布特征，各線的客流規(guī)模、最大斷面出現(xiàn)位置等［1］，但目前國內(nèi)對軌道交通新線接入后給既有網(wǎng)絡(luò)帶來的影響缺乏足夠的數(shù)據(jù)和經(jīng)驗總結(jié)。因此，有必要對新線接入對既有網(wǎng)絡(luò)的客流影響效果進行評價。

1 新線類型

由于新線的線型、功能和其在網(wǎng)絡(luò)中的布局有多種形式，因此，新線接入既有網(wǎng)絡(luò)的方式也各不相同。新線的接入會造成既有網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，筆者根據(jù)其位置、線型等因素以及新線與既有網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)關(guān)系，將新接入軌道交通網(wǎng)絡(luò)的類型分為市區(qū)貫穿型線路、市區(qū)環(huán)狀型線路、郊區(qū)延伸型線路3種，每種新線接入后網(wǎng)絡(luò)客流特征不同［2］。

1.1 市區(qū)貫穿型線路

市區(qū)貫穿型線路是指貫穿城市中心城中心地區(qū)，是城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)中的骨干線路，此類線路一般客流量較大，且客流分布多為由兩端向中間匯集，最高斷面出現(xiàn)在線路中間某一斷面區(qū)間。

市區(qū)貫穿型線路一般具有較多換乘站，服務(wù)范圍大，此類新線的接入對既有網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)影響較大，往往發(fā)揮聚集和分散兩個作用，典型的線路如北京軌道交通網(wǎng)絡(luò)中的6號線。

1.2 市區(qū)環(huán)狀型線路

市區(qū)環(huán)狀型線路是指連接中心城各功能區(qū)(或外圍新城)，并通過市區(qū)貫穿型線路將中心城核心區(qū)與邊緣集團(或新城)連接起來的線路，此類線路一般客流分布較為均衡，最大斷面的分布往往無明顯特征。

市區(qū)環(huán)狀型線路一般具有較好的網(wǎng)絡(luò)銜接性，具有較多換乘站，網(wǎng)絡(luò)連通性高，此類新線的接入對既有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)影響最大，往往發(fā)揮聚集和分散兩個作用。典型的線路如北京軌道交通網(wǎng)絡(luò)中的10號線。

1.3 郊區(qū)延伸型線路

郊區(qū)延伸型線路是指連接中心城與(市郊)新城，是城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)中的輔助線路，此類線路一般客流具有明顯的方向性，早高峰為進城客流，晚高峰為出城客流，最高斷面出現(xiàn)在接入網(wǎng)絡(luò)的最近區(qū)間上。

郊區(qū)延伸型線路一般通過單個或多個換乘站接入既有網(wǎng)絡(luò)，其接入對既有網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)影響較小，主要發(fā)揮聚集作用。典型的線路如北京軌道交通網(wǎng)絡(luò)中的大興線。

2 新線接入后網(wǎng)絡(luò)客流分布的變化

2.1 新線接入后網(wǎng)絡(luò)吸引客流的變化

新線接入后，新線自身帶來沿線客流需求增加，吸引部分地面公交、自駕車等客流轉(zhuǎn)移至軌道交通，既有網(wǎng)絡(luò)進站量、換乘量、客運量將增加明顯［3］;例如，北京市2012年底接入6號線一期、8號線二期、9號線、10號線等4條新線后，軌道交通客運量則增長29% (210萬人次)，2013年5月全市地面公交客運量同比下降5%(84萬人次)，其中二環(huán)同比下降14%、四環(huán)同比下降17%、三環(huán)同比下降22%，圖1是2012年新線接入后各環(huán)路公交下降情況。

圖1 2012年新線接入后各環(huán)路公交下降情況Fig.1 The changes of passenger amount in loop style bus lineswhen newline connected in 2012

2.2 新線接入后網(wǎng)絡(luò)OD的變化

在新線接入后，軌道交通網(wǎng)絡(luò)OD會發(fā)生一定變化，并因新線的類型不同對既有網(wǎng)絡(luò)客流影響也不同，可從新接入線路與既有網(wǎng)絡(luò)的空間關(guān)系，即并行、交叉銜接、無銜接3種關(guān)系入手研究新線接入后既有網(wǎng)絡(luò)OD的變化。

2.2.1 接入新線類型為市區(qū)貫穿型線路

市區(qū)貫穿型線路與交叉銜接線路的關(guān)系，主要表現(xiàn)為新接入線路與既有網(wǎng)絡(luò)相關(guān)線路銜接換乘，引起相關(guān)線路換乘量的增加，既有網(wǎng)絡(luò)相應(yīng)車站的客流壓力進一步加劇。如北京市2012年接入的6號線，其與10號線交叉銜接，呼家樓站由普通車站升級為換乘站，早高峰換入10號線的客流達15 000人次。

市區(qū)貫穿型線路與并行線路的關(guān)系，主要表現(xiàn)為新接入線路與既有網(wǎng)絡(luò)相關(guān)線路走向平行、沒有直接換乘關(guān)系，具備從既有網(wǎng)絡(luò)相關(guān)線路吸引客流的能力。如2012年接入的6號線，其與既有1號線并行，1號線高峰小時斷面流量均有一定程度的下降。

市區(qū)貫穿型線路與無任何銜接線路的關(guān)系，主要表現(xiàn)為新接入線路與既有網(wǎng)絡(luò)相關(guān)線路沒有直接換乘關(guān)系，對相關(guān)線路影響甚微。

2.2.2 接入新線類型為市區(qū)環(huán)狀型線路

市區(qū)環(huán)狀型線路與交叉銜接線路的關(guān)系，主要表現(xiàn)為新接入線路與既有網(wǎng)絡(luò)相關(guān)線路存在換乘關(guān)系，引起相關(guān)線路換乘量增加，從而給既有網(wǎng)絡(luò)相應(yīng)車站帶來客流壓力。如10號線貫通之后，在宋家莊站與5號線直接銜接，早高峰去往5號線OD量比10號線貫通前增長41.4%。

市區(qū)環(huán)狀型線路與并行線路、無任何銜接線路的關(guān)系，與市區(qū)貫穿型線路與并行線路、無任何銜接線路的關(guān)系一致。

2.2.3 接入新線類型為郊區(qū)延伸型線路

郊區(qū)延伸型線路與交叉銜接線路的關(guān)系，主要表現(xiàn)為新接入線路與既有網(wǎng)絡(luò)相關(guān)線路單點或多點銜接，相關(guān)線路的進站量和換乘量增加的幅度比較大，如2010年接入的亦莊線與既有5號線在宋家莊站形成換乘關(guān)系，平日早高峰74.8%的進站乘客由宋家莊站換入5號線。

在實際軌道交通網(wǎng)絡(luò)中，一般不存在與郊區(qū)延伸型線路并行的線路。郊區(qū)延伸型線路對無任何銜接線路客流分布影響甚微。

2.3 新線接入后網(wǎng)絡(luò)出行路徑的變化

新線接入后網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，軌道交通網(wǎng)絡(luò)OD將出現(xiàn)新的連通路徑，為乘客出行提供多樣化選擇，一般接入市區(qū)貫穿型線路和市區(qū)環(huán)狀型線路時，對既有網(wǎng)絡(luò)出行路徑變化的影響較大，對郊區(qū)延伸型線路影響較少。

2.3.1 新接入線路為市區(qū)貫穿型線路的路徑變化

市區(qū)貫穿型線路接入后，打造了新的出行路徑，打破了原來網(wǎng)絡(luò)的客流分布，促使客流在各線路上重新分布。如北京軌道交通6號線接入后，在城市的東西方向增加了新的選擇路徑，如八通線、1號線到達5號線的OD量分別下降17.4%、19.4%。

2.3.2 新接入線路為市區(qū)環(huán)狀型線路的路徑變化

市區(qū)環(huán)狀型線路是影響既有網(wǎng)絡(luò)出行路徑變化最大的線型，市區(qū)環(huán)狀型線路接入后，網(wǎng)絡(luò)新增多條可選路徑，分擔既有網(wǎng)絡(luò)的換乘客流，對改變網(wǎng)絡(luò)客流分布起到關(guān)鍵作用。如10號線貫通后，新路徑直接導(dǎo)致亦莊線換乘5號線的換乘量下降36.3%。

3 新線接入后網(wǎng)絡(luò)客流分布變化原因

隨著城市軌道交通新線的不斷建設(shè)，網(wǎng)絡(luò)規(guī)模逐漸擴大、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)逐漸復(fù)雜化，網(wǎng)絡(luò)連通性增強使居民出行路徑的選擇更趨于多樣化，城市軌道交通新線接入會引起既有線的客流分布及客流量產(chǎn)生相應(yīng)的變化［4 5］。

3.1 網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的擴張

軌道交通以其快速性和大運量等優(yōu)勢，在新線接入后對車站周邊產(chǎn)生了一系列積極的影響。隨著新線的不斷接入(特別是5號線接入后)，隨著軌道交通運營里程的增加，軌道交通客運量迅速增長［6］，北京自1971年到2014年，網(wǎng)絡(luò)規(guī)模增長了23倍，網(wǎng)絡(luò)客運量增長400倍，表1列出了北京軌道交通網(wǎng)絡(luò)歷年客運量。

表1 北京軌道交通網(wǎng)絡(luò)歷年客運量Tab.1 Annual passenger flow am ount in Beijing urban rail transit network

根據(jù)2000年至2014年軌道交通運營里程與年客運量(見圖2)的線性擬合關(guān)系，2009年至2014年的網(wǎng)絡(luò)客流量平均增長速度大約是2000年到2003年的3倍，通過擬合，軌道交通新線規(guī)模與客流增長趨勢呈線性變化。

圖2 2000—2014年軌道網(wǎng)絡(luò)里程與年客運量Fig.2 Passenger flow and mileage of the rail transit network(2000—2014)

3.2 土地使用性質(zhì)的改變

新線的不斷接入使得沿線車站更具吸引力，沿線居民出行將更加便利，從而打破了原有土地利用和交通的平衡狀態(tài)，沿線土地的開發(fā)和使用進一步刺激了客流需求的增長，從而改變了新線網(wǎng)絡(luò)的時間、空間分布規(guī)律。北京地鐵5號線接入后，沿線不斷涌入新增居民和開發(fā)新房地產(chǎn)項目，與客流的培育雙重作用引起新線客流的逐年增長。

3.3 網(wǎng)絡(luò)連通性增強

隨著新線的接入、換乘車站的增多，城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和規(guī)模趨于復(fù)雜化，OD之間的物理連通路徑增多，使得乘客出行路徑多樣化成為可能［78］。通過對2009年6月與2012年6月北京軌道交通網(wǎng)絡(luò)進行路徑搜索，發(fā)現(xiàn)有效OD對數(shù)從14 012增長到45 582，3年內(nèi)增長超過3倍，而多路徑OD的比例也從55%上升至65%，表2列出了OD間物理路徑數(shù)目。

表2 OD間物理路徑數(shù)目統(tǒng)計Tab.2 Physical path number in OD m atrix

4 實證分析

本文通過選取不同接入類型線路對北京地鐵4號線的影響，分析不同類型線路接入對既有線路客運量、換乘量、斷面客流量的影響。

4.1 郊區(qū)延伸型線路對4號線的影響

4.1.1 大興線對4號線客運量的影響

2010年大興線等5條郊區(qū)線接入后，4號線—大興線日客運量增加33%。增加的客流中，主要由于大興線接入所引發(fā)，所占比例為70%，表3列出了新接入郊區(qū)延伸型線路對4號線客流的影響。同時，其余線路變化相對較小，增幅遠小于4號線的增加比例。4

表3 新接入郊區(qū)延伸型線路對4號線客流的影響Tab.3 The changes of passenger amount in Line 4 when urban suburban link lines are connected in

.1.2大興線對4號線換乘量的影響

郊區(qū)延伸線接入后若車站由非換乘站升級為換乘站，新線接入給既有線路帶來換乘客流，車站客流量將發(fā)生顯著變化;若接入前該車站已是換乘站，其受新線接入的影響，既有換乘站客流量變化將更為顯著。隨拓撲距離的增加對既有線的客流變化率影響逐漸減少，在具體定義拓撲換乘站時，除考慮與主換乘站的距離外，還需結(jié)合線路在網(wǎng)絡(luò)中的定位予以修正。以2011年接入的大興線為例，由于4號線與2號線為平行關(guān)系，其對平行區(qū)段內(nèi)換乘站影響幅度要小于交叉銜接的線路，因此，選定1拓換乘站為西單、2拓換乘站為宣武門、3拓換乘站為西直門，表4列出了大興線接入后關(guān)鍵換乘站的增幅情況。

表4 大興線接入后關(guān)鍵換乘站增幅情況Tab.4 The changes of passenger amount in key transfer station when Daxing Line is connected in

4.1.3 大興線對4號線斷面客流量的影響

郊區(qū)延伸型線路接入既有網(wǎng)絡(luò)后，其周邊關(guān)鍵斷面與該線直接相連的換乘站距離由近至遠不斷衰減。大興線接入后，4號線早高峰的客流主方向為從南至北，受影響的第一個斷面為公益西橋→角門西，其斷面增幅達98.16%，選取接入點北側(cè)的5個斷面進行統(tǒng)計分析，表5列出了大興線接入后早高峰關(guān)鍵斷面客流的增幅情況。

表5 大興線接入后早高峰關(guān)鍵斷面客流增幅情況Tab.5 The changes of section passenger amount in morning peak when Daxing Line is connected in

4.2 市區(qū)貫穿型和環(huán)狀型線路對4號線的影響

4.2.1 對4號線客運量的影響

市區(qū)貫穿型線路和環(huán)狀型線路一般引起換乘站增多，引起客流在網(wǎng)絡(luò)中的重新分配，對OD分布及出行路徑的影響較大，隨著6號線一期、10號線二期接入，網(wǎng)絡(luò)可達性進一步提高，與其相交的4號線—大興線日客運量增加22%，與之無銜接關(guān)系的線路增加比例不明顯［910］，表6列出了新接入市區(qū)貫穿型線路和環(huán)狀型線路對4號線客流的影響。

表6 新接入市區(qū)貫穿型線路和環(huán)狀型線路對4號線客流的影響Tab.6 The changes of passenger amount in Line 4 when cross urban line and loop line are connected in

4.2.2 對4號線換乘量的影響

新線的接入會引起銜接線路換乘站客流的增加，再逐漸波及1拓換乘站、2拓換乘站等，如6號線接入后的平安里站、10號線二期接入后的角門西站，新線接入前均為普通車站，新線接入后升級為換乘站，客流增幅較大。反之，平行線路的接入會引起既有網(wǎng)絡(luò)相關(guān)線路客運量、換乘客流量的變化，因6號線一期、10號線二期接入后對4號線的分流作用明顯，西單、宣武門、西直門等關(guān)鍵換乘站的換乘量均有減少，特別是西單換乘站減少達24.69%，表7列出了6號線一期、10號線二期接入后關(guān)鍵換乘站的增幅情況。

表7 6號線一期、10號線二期接入后關(guān)鍵換乘站增幅情況Tab.7 The changes of passenger amount in key transfer station when Line 6(phase I) and Line 10(phase II)are connected in

4.2.3 對4號線斷面客流量的影響

新線接入后對4號線斷面客流量的影響，一是針對與新接入線路銜接的既有線，通過換乘站進行換入和換出引起斷面變化;二是針對與新接入線路平行的既有線，通過分流引起斷面變化;三是針對無銜接的線路，通過其他既有線的再次分流進入而引起斷面變化。10號線二期接入后，由于換乘次數(shù)少、乘車環(huán)境好，分擔4號線南段去往10號線國貿(mào)以北車站的部分客流，比例分別占進站客流的8%和9%，從而使4號線全線客流均有所減少，上行角門西至西單滿載率小幅下降，但10號線新增客流也會進入4號線，因此滿載率的降幅均未超過5%，表8列出了10號線二期對4號線高峰斷面的影響。

表8 10號線二期對4號線高峰斷面的影響Tab.8 The changes of section passenger amount when Line 10(phase II)is connected in

5 結(jié)語

新線接入導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)客流分布發(fā)生改變，在網(wǎng)絡(luò)化運營階段，研究市區(qū)貫穿型線路、市區(qū)環(huán)狀型線路以及郊區(qū)延伸型線路接入對既有線網(wǎng)的客流影響情況，明確新線接入后客流發(fā)生變化的內(nèi)在機理，能夠為相關(guān)運營管理部門提供輔助決策數(shù)據(jù)，為既有軌道交通網(wǎng)絡(luò)相關(guān)線路優(yōu)化列車運行圖、調(diào)整行車計劃，換乘站采取應(yīng)對措施、改善運營服務(wù)水平提供理論支持，也為后續(xù)軌道交通的規(guī)劃、建設(shè)提供依據(jù)，有助于合理確定規(guī)劃線路的接入方式、建設(shè)時序等［11］。

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(編輯:郝京紅)

Im pact on Passenger Flow Distribution by New Lines Connected to the Existing Network of Urban Rail Transit

DU Shim in1，2，XU Ruihua1，LIZhijia2
(1.Tongji University school of transportation engineering，Shanghai200092; 2.Beijing Infrastructure Investment Co.，Ltd.，Beijing 100101)

The impacts on passenger flows of the existing network by new rail lines are researched，and the related theories and methods are explored.The new lines are classified into three types，i.e.，the urban crossing lines，the urban loop lines and the suburban linked lines，and the influences of different types of lines joining the existing rail network are proposed.The expansion of urban rail transitnetwork，the property change of the land use and the enhancementof the network connectivity are the threemain factors that influence the characteristics of the passenger flows in thewhole network when the new line is connected.The impacts of the new line on the network was analyzed by taking Line4 of Beijing urban rail transitasan example，and the internalmechanism of impacts on the passenger flows，transfer flows and section flows of Line4 were studied under different types of connection ways.

urban rail transit;new rail accession;existing rail network;passenger flow distribution

U231.2

A

1672- 6073(2017)02- 0026- 06

10.3969/j.issn.1672 6073.2017.02.006

2016- 12 09

2017 01 20

杜世敏，女，博士研究生，高級工程師，規(guī)劃設(shè)計部副經(jīng)理，從事城市軌道交通規(guī)劃建設(shè)與管理工作，dushim in@b ii.com.cn;

導(dǎo)師簡介:徐瑞華，男，教授，博士生導(dǎo)師。

國家自然基金項目(71271153)