客流運(yùn)輸計(jì)劃及運(yùn)輸能力分析

1、客流、運(yùn)輸計(jì)劃及運(yùn)輸能力分析客流分析及預(yù)測(cè)1客流和客流預(yù)測(cè)客流是規(guī)劃軌道交通網(wǎng)絡(luò)、安排工程項(xiàng)目建設(shè)順序、設(shè)計(jì)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(yùn)力、編制運(yùn)輸計(jì)劃、組織行車和分析運(yùn)營(yíng)效果的基礎(chǔ)。1、客流的概念1）客流客流是指在單位時(shí)間內(nèi)，軌道交通線路上乘客流動(dòng)人數(shù)和流動(dòng)方向的總和?？土鞯母拍罴?表明了乘客在空間上的位移及其數(shù)量，又強(qiáng)調(diào)了這種位移帶有方向性和具有起止位置?？?流可以是預(yù)測(cè)客流，也可以是實(shí)際客流。2）斷面客流量斷面客流量是指在單位時(shí)間內(nèi)，通過(guò)軌道交通線路某一地點(diǎn)的客流量。這里，單位時(shí)間可 以是一晝夜、一小時(shí)或其它的時(shí)間單位。顯然，通過(guò)某一斷面的客流量就是通過(guò)該斷

2、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(jì)算公式如下：Pi+i=Pi-p 下+p 上3）最大斷面客流量在單位時(shí)間內(nèi)，通過(guò)軌道交通線路各個(gè)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(gè)斷面。最大斷面客 流量通常按高峰小時(shí)最大斷面客流量和全日最大斷面客流量計(jì)算。高峰小時(shí)最大客流斷面 和全日最大客流斷面一般也不在同一個(gè)斷面。4）高峰小時(shí)最大斷面客流量在以小時(shí)為單位計(jì)算斷面客流量的情況下，分時(shí)斷面客流量最大的小時(shí)稱為高峰小時(shí)。軌 道交通線路的高峰小時(shí)一般出現(xiàn)在早晨和傍晚，稱為早高峰小時(shí)和晚高峰小時(shí)。高峰小時(shí) 最

3、大斷面客流量是指高峰小時(shí)最大客流斷面的客流量。高峰小時(shí)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(xiàng)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(diǎn)（1）廣泛性（2）派生性（3）時(shí)間性（4）空間性3）城市交通需求的影響因素3客流預(yù)測(cè)1）客流預(yù)測(cè)的目的和作用城市軌道交通客流預(yù)測(cè)是軌道交通線網(wǎng)規(guī)劃的定量分析依據(jù)，它對(duì)于軌道交通系統(tǒng)的線網(wǎng) 規(guī)模、布局、車組配置、運(yùn)營(yíng)組織以及經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)等都起著至關(guān)重要的作用。2）客流預(yù)測(cè)的內(nèi)容（1）客流預(yù)測(cè)的內(nèi)容根據(jù)實(shí)際運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)，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(jì)年限以及對(duì)客流預(yù)測(cè)的成果可歸納為以

4、下五類基本內(nèi)容： 全線客流：全日客流量和各小時(shí)段的客流量及比例。全日客流量，是表現(xiàn)和評(píng)價(jià)運(yùn)營(yíng)效益的直觀指標(biāo)，也是進(jìn)一步評(píng)價(jià)線路負(fù)荷強(qiáng)度的重 要指標(biāo)。各小時(shí)段的客流量及列車數(shù)，是為全日行車組織計(jì)劃提供依據(jù)，在保證運(yùn)營(yíng)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(yùn)營(yíng)效益。 車站客流：包括全日、早、晚高峰小時(shí)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(shí)時(shí)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(yùn)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(zhǎng)度，行車密度，及車站 站臺(tái)長(zhǎng)度。全線早、晚高峰小時(shí)的站間斷面流量。這是全線運(yùn)行交路設(shè)計(jì)的基本

5、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(jì)算運(yùn)用車輛配置數(shù)量。 各車站早、晚高峰小時(shí)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(jì)的 基本依據(jù)，由此計(jì)算站臺(tái)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(shí)客流量對(duì)地下車站的空調(diào)設(shè)置、通風(fēng)量計(jì)算具有控制性作用。 此外，必要時(shí)應(yīng)對(duì)車站客流進(jìn)一步分析，預(yù)測(cè)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(chǎng)用地的規(guī)模提供依據(jù)。 分段客流：站間 0D表、平均運(yùn)距及各級(jí)運(yùn)距的乘客量。此項(xiàng)數(shù)據(jù)室為進(jìn)行分段客 流統(tǒng)計(jì)，制定票制和票價(jià)的分析，最終對(duì)建設(shè)投資、運(yùn)營(yíng)成本做財(cái)務(wù)分析

6、，對(duì)社會(huì) 經(jīng)濟(jì)效益分析，提出項(xiàng)目效益評(píng)價(jià)意見(jiàn)。 換乘客流：各換乘站分向換乘客流量。這項(xiàng)數(shù)據(jù)對(duì)線路主客流方向的評(píng)價(jià)很重要，并為換乘形式設(shè)計(jì)和換乘車站間的換乘通 道或樓梯寬度的計(jì)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(duì)每個(gè)出入口做分型客流預(yù)測(cè)，并做波動(dòng)性分析，為每個(gè)出入口寬度計(jì)算提供依據(jù)。二、客流預(yù)測(cè)的思路和方法軌道交通系統(tǒng)客流預(yù)測(cè)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(shí)斷面客流量，全日分時(shí)最大斷面客流量，高峰小時(shí)最大斷面客流量，總 客運(yùn)量，以及總客運(yùn)量占公交總運(yùn)量比重等。1.客流預(yù)測(cè)的思路客流預(yù)測(cè)主要有四階段客流預(yù)測(cè)、趨勢(shì)外推客流預(yù)測(cè)、車站吸

7、引區(qū)域客流預(yù)測(cè)三種。1）四階段客流預(yù)測(cè)四階段客流預(yù)測(cè)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0-D調(diào)查基礎(chǔ)上，結(jié)合未來(lái)城市發(fā)展及土地利用規(guī)劃，定量預(yù)測(cè)城市遠(yuǎn)期客流的預(yù)測(cè)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(shí)現(xiàn)時(shí)，預(yù)測(cè)的客流分布 與將來(lái)實(shí)際客流分布就會(huì)存在較大差異?？土黝A(yù)測(cè)的四階段如圖：（1）出行生成出行生成預(yù)測(cè)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(cè)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(cè)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(duì)城市各部分的功能進(jìn)行了定位。根據(jù)土地使用規(guī)

8、劃，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(cè)方法來(lái)預(yù)測(cè)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(cè)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(lái)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0-D矩陣表來(lái)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(cè)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

9、的特征；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(gè)人選擇模型等。（4）出行分配出行分配預(yù)測(cè)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(shí)，應(yīng)考慮通過(guò)能力限制因素和因此引起的擁擠現(xiàn)象。2）趨勢(shì)外推客流預(yù)測(cè)趨勢(shì)外推客流預(yù)測(cè)通常是用來(lái)預(yù)測(cè)新建交通線路的客流量。趨勢(shì)外推是指根據(jù)公交線 路的現(xiàn)狀客流資料，按時(shí)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(cè)方法，能較好地反映近期客流量的增長(zhǎng)情況，但在 預(yù)見(jiàn)交通線路建成后的城市出行分布

10、變化上，趨勢(shì)外推法客流預(yù)測(cè)結(jié)果的可靠性稍差。3）車站吸引區(qū)域客流預(yù)測(cè)車站吸引漁區(qū)客流預(yù)測(cè)又稱為三次吸引客流預(yù)測(cè)模式，它以車站確定的吸引區(qū)域來(lái)預(yù) 測(cè)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(shí)間 或到達(dá)車站距離為半徑的圓來(lái)確定的。到達(dá)車站的時(shí)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(cè)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(jì)算公式來(lái)預(yù)測(cè)通過(guò)四種方式到 站的乘車的人數(shù)。2.客流預(yù)測(cè)的方法1）定量預(yù)測(cè)方法定量預(yù)測(cè)方法采用數(shù)學(xué)模型，對(duì)數(shù)據(jù)有較高的數(shù)量和質(zhì)量要求，計(jì)算工作量較大。定 量預(yù)測(cè)方法又可分為按時(shí)間

11、序列預(yù)測(cè)和按因果關(guān)系預(yù)測(cè)兩類方法。（1） 時(shí)間序列客流預(yù)測(cè)方法該類客流預(yù)測(cè)方法的基本思路是將時(shí)間作為自變量，根據(jù)客流從過(guò)去到現(xiàn)在的變 化規(guī)律來(lái)預(yù)測(cè)未來(lái)的客流。這類方法的主要優(yōu)點(diǎn)是需要數(shù)據(jù)相對(duì)較少、運(yùn)用簡(jiǎn)便， 只要采用時(shí)間段的統(tǒng)計(jì)客流數(shù)據(jù)變動(dòng)趨勢(shì)沒(méi)有大的異常波動(dòng)，預(yù)測(cè)結(jié)果一般較好。 這類方法的主要缺點(diǎn)是無(wú)法反映客流變動(dòng)的原因，因而不能指明在影響客流的因 素發(fā)生變化時(shí)，客流變化的趨勢(shì)與結(jié)果。常用的時(shí)間序列客流預(yù)測(cè)方法有移動(dòng)平 均法、指數(shù)平滑法和自回歸法等。 移動(dòng)平均法移動(dòng)平均法借助移動(dòng)平均數(shù)來(lái)修勻原始客流時(shí)間數(shù)列的變動(dòng)，以達(dá)到較準(zhǔn)確地描 述客流變化趨勢(shì)和進(jìn)行客流預(yù)測(cè)的目的。所謂移動(dòng)平均，就是按原始

12、客流時(shí)間數(shù) 列的一定項(xiàng)數(shù)（跨越期數(shù)）計(jì)算移動(dòng)平均數(shù)，逐項(xiàng)移動(dòng)，邊移動(dòng)邊平均，得出一 組移動(dòng)平均數(shù)，由這組移動(dòng)平均數(shù)構(gòu)成新的客流時(shí)間序列。新的客流時(shí)間數(shù)列可 以把原始客流時(shí)間數(shù)列中的某些不規(guī)則變動(dòng)，特別是周期性變動(dòng)加以修勻，從而 顯示出客流長(zhǎng)期變化的基本趨勢(shì)。為了取得較好地客流預(yù)測(cè)結(jié)果，通常還在一次 移動(dòng)平均的基礎(chǔ)上，對(duì)一次移動(dòng)平均的基礎(chǔ)上，對(duì)一次移動(dòng)平均數(shù)進(jìn)行二次移動(dòng) 平均。移動(dòng)平均法用于客流預(yù)測(cè)，通過(guò)修勻原始客流時(shí)間數(shù)列，能夠削弱偶然因素對(duì)客 流變化的影響，較好地反映客流變化趨勢(shì)。但移動(dòng)平均法對(duì)原始客流時(shí)間數(shù)列兩 端的值無(wú)法進(jìn)行修勻計(jì)算，因此每一次移動(dòng)平均都會(huì)使數(shù)列變短，并使進(jìn)一步觀 察受到

13、影響。此外，移動(dòng)平均法存在時(shí)間滯后的情況，預(yù)測(cè)值多數(shù)偏低，因而移 動(dòng)平均法比較適用于客流的短期預(yù)測(cè)。 指數(shù)平滑法指數(shù)平滑法也是通過(guò)修勻歷史數(shù)據(jù)中的隨機(jī)成分去預(yù)測(cè)未來(lái)，但它所使用的修勻 方法與移動(dòng)平滑法不同，它在借助平滑平均數(shù)來(lái)修勻原始客流時(shí)間數(shù)列的同時(shí)， 引入一個(gè)人為確定的平滑指數(shù)d,對(duì)原始客流時(shí)間數(shù)列中的數(shù)據(jù)按時(shí)間先后給以不同的權(quán)數(shù)，時(shí)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(cè)時(shí)，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(duì)原始客流時(shí)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(shí)間數(shù) 列進(jìn)行客流預(yù)測(cè)。指數(shù)平滑法對(duì)原

14、始客流時(shí)間數(shù)列的長(zhǎng)度沒(méi)有特別要求，數(shù)據(jù)較少時(shí)也能進(jìn)行預(yù)測(cè)。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(cè)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(cè)時(shí)，a 一般取值為0.20.5，不宜過(guò)大。指數(shù)平滑法比較適用于客流的長(zhǎng)期趨勢(shì)預(yù)測(cè)。 自回歸法自回歸法又稱鮑克斯-詹金斯法，它是對(duì)原始客流時(shí)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(guò) Yt-i的變動(dòng)去預(yù)測(cè) Yt,進(jìn)行客流預(yù)測(cè)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(shí)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(shí)，可用 自回歸法進(jìn)行

15、預(yù)測(cè)。當(dāng)原始客流時(shí)間數(shù)列中的各期數(shù)據(jù)大體上是呈線性變化趨勢(shì)時(shí)，可采用下面的線 性自回歸方程來(lái)進(jìn)行客流預(yù)測(cè)：Yt=a+bY t-1自回歸法在客流的短期預(yù)測(cè)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(jì)算量較大和計(jì)算較復(fù)雜。(2)因果關(guān)系客流預(yù)測(cè)方法該類客流預(yù)測(cè)方法的基本思路是將影響客流變動(dòng)的經(jīng)濟(jì)和非經(jīng)濟(jì)因素作為自變量 來(lái)預(yù)測(cè)未來(lái)客流。這類方法的主要優(yōu)點(diǎn)是能夠考慮較多的對(duì)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(shí)在數(shù)量足夠多的情況下，常能取得較好地 預(yù)測(cè)精度。這類方法的主要缺點(diǎn)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(cè)性，預(yù)測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確度會(huì)因此受到影響。常用的因果關(guān)系客流預(yù) 測(cè)方法有回歸預(yù)測(cè)法、類型分析法和引力模型等?；貧w預(yù)測(cè)法回歸預(yù)測(cè)法士通過(guò)回歸分析，建立一個(gè)合適的因變量和自變量之間的函數(shù)關(guān)系來(lái) 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(cè)、 多元線性回歸預(yù)測(cè)、一元非線性回歸預(yù)測(cè)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(gè)自變量，這種回歸預(yù)測(cè)稱為 一元線性回歸預(yù)測(cè)，一元線性回歸方程的一般形式為：Y=a+Bx如果因