多网融合下市域（郊）铁路客流预测方法研究

多网融合下市域（郊）铁路客流预测方法研究

王雪元,吴其刚

中国铁路设计集团有限公司，天津，300308

摘要：市域（郊）铁路作为城市群、都市圈多层次、一体化轨道交通不可或缺的组成部分，客流分析及预测工作仍处于起步阶段，尚未形成技术标准体系。结合市域（郊）铁路发展经验，明确市域（郊）铁路功能定位及客流特征分析，提出预测方法与技术路线。本文阐述了客流五大特征：承担客流以通勤为主；具有明显的早晚高峰特征；客流总量不大，平均乘距较长；车站乘降量差异性高；线路功能差异导致客流相差较大。创新性提出了基于多网融合的跨线需求与本线城市客流需求相互叠加的综合预测方法体系，并以上海两港快线为例进行了预测分析。

关键词：市域（郊）铁路；客流特征；预测方法

文献标识码：A

基金项目：中国铁路设计集团有限公司A类课题（2021A240307）

作者简介：王雪元（1992年——）男，工程师，研究方向：交通运输规划与管理

1、市域（郊）铁路发展

目前国内市域（郊）铁路发展模式主要有两种：一是以北京、上海等为代表的利用既有铁路资源开行市郊车；二是以浙江温州、南京为代表的新建市域（郊）线路。目前利用既有铁路开行市域（郊）列车线路22条，营业里程合计1845km，以路地合作、共同出资为主利用；以服务超大、特大城市为主，占比47.1%，其他则主要为省会城市、计划单列市；以利用设计速度200km/h以下既有普速铁路线路为主，占比77.3%；以服务城市内部市域出行为主，运营里程70km以内线路占比54.5%。新建市域（郊）线路430公里，以地方出资为主，成灌、成蒲为路地共同出资。市域（郊）铁路发展有效地服务了都市圈中心城区与外围组团之间的出行需求，但大多数采用单条线路形式在运行，与其他层次轨道交通网没有实现互联互通，没有形成规模化和网络化效应，客流整体效果不显著。

2、市域（郊）铁路功能

市域（郊）铁路主要服务于城市外围组团，中心城区与外围组团之间存在一定的客流规模，是市域（郊）铁路发展的重点。根据市域（郊）铁路的起源及其在国内外发展情况分析，主要功能如下：

（1）是支撑与引导大城市由单中心向多中心发展形态转变、疏解中心城区重叠功能、促进新城发展的重要交通基础设施。

（2）是城市综合交通体系的重要组成部分，与城区内的城市轨道交通网络共同组成市域范围内多层次轨道交通网络系统，在大都市区中心城与外围组团（郊区、新城、卫星城等）间城市短途客运交通中发挥骨干作用。

（3）主要为中心城与外围组团（郊区、新城、卫星城等）间的通勤、通学、商务、休闲、探亲、娱乐和购物出行等乘客提供快速、大容量、公交化公共交通服务，其中以通勤为主，其余次之。

3、市域（郊）铁路客流特征

1. 承担客流以通勤为主、功能多样

归纳国内已经开通运营的市域（郊）铁路客流发现，其承担的客流性质以通勤、通学、旅游等为主。同时，承担的客流也会因其沿线区域性质不同而呈现出其他特征。

2. 呈现明显的早晚高峰特征

市域（郊）铁路客流出行目的主要为通勤、通学等，决定了承担客流在早晚会出现明显的高峰。如上海金山市域铁路周一至周五以上班族为主，具有明显的早晚高峰现象；北京市域铁路S2线虽然70-80%为旅游客流出行，但也呈现明显的早出城和晚进城特征（晚高峰为15:00-19:00），与大城市短程旅游铁路特征相符。

3. 客流总量不大，平均乘距较长

市域（郊）铁路连接中心城区与新城、外围组团等，由于沿线人口和岗位数量较低，客流强度明显低于市中心区线路，但长距离出行客流比例较高，旅客平均乘距长，一般为10～20km（与市域郊铁路线路长度有关）甚至更长，远大于市中心区线路，是市域范围或都市区短途交通的骨干。如青岛11号线连接崂山区与即墨区，日客运量约11万人，远低于地铁1号线开通年运量；平均运距25km，占线路总长的42.4%。

4. 车站乘降量差异性高

车站客流量的大小与周边城市开发紧密相关。沿线区域发展情况不同，市域（郊）铁路客流量在不同区间一般也存在差别。通常情况下，处在发展较好的地区或旅游景区的车站，客流量较大。如青岛11号线苗岭路、青岛科大站乘降量均超过4万人/日，北九水、钱谷山等站均比较小。

5. 线路功能差异导致客流相差较大

对于通勤线路，工作日较节假日客流量明显增加；对于旅游线路，节假日客流量则会明显增高。津蓟市域（郊）铁路开通后，依据季节客流特点，安排“黄金周、小长假”及暑期、周末（周五、六、日）等高峰时段，每日开行9对，其他平峰时期每日开行6对。因此对于功能复杂的市域铁路有必要区分工作日、周末和节假日，根据客流特征合理灵活安排列车开行方案。

4、客流预测方法体系

4.1 客流预测方法

根据市域（郊）铁路功能及承担客流性质，市域（郊）铁路既可以承担市区与外围组团间城市内部客流，又考虑到市域（郊）铁路作为都市圈多层次、一体化、多网融合的轨道交通的重要组成部分，具有承担外部跨线客流的需求，实现网间互联互通，提升客流通达性。确定市域铁路客流需求计算方法如下：

式中：—跨线需求；—内部需求

采用通道客流吸引预测法，在铁路总量基础上按照吸引范围预测本线承担铁路跨线客流。

采用四阶段法。

出行生成：在一定的人口、就业与土地利用关系下，对未来的交通小区的交通产生与吸引量利用回归模型进行预测。与城轨预测区别在于小区划分覆盖全市域，外围组团小区进一步细化。

交通分布：利用重力模型将各交通小区规划年的出行发生量和吸引量转化成为各小区之间的出行OD量。

式中：—交通小区和交通小区的出行量；—系数；—交通小区的产生量；—交通小区的吸引量；交通小区和交通小区之间的综合阻抗。

方式划分：利用Logit模型预测不同交通方式在小区间O-D量中所承担的比例。

，

式中：—第种交通方式的效用函数。—交通方式的个数。

交通分配：在轨道交通方式客流需求的基础上，采用多路径选择模型，得到研究年度线路的客流详细指标。

若利用既有铁路开行市域郊，还需要考虑既有铁路的富余能力作为约束条件。

4.2 案例分析

两港快线是上海东南部的一条市域（郊）铁路，连接浦东新片区开放区先行启动区与浦东沿海、浦东枢纽T3航站楼站，同时与机场快线相连，进而可与沪苏湖铁路、南沿江铁路贯通。新建线路长约53.9km。根据客流性质的不同，客流预测分为对外客流预测和城市客流预测两部分。

4.2.1 对外客流预测

在深度剖析对外客流需求影响因素的基础上，引入通道客流吸引预测法，以两港快线通达性和运输径路等因素为约束条件，预测本线承担的对外跨线客流。

出行总量：预测上海枢纽旅客发送量近远期分别为2.2亿人次和2.8亿人次。

分通道需求：划分对外吸引范围，得到上海分方向客流（图1）。

图1 上海市铁路客流流向预测分布图

跨线需求：结合路网分析及项目功能定位、铁路客运发到预测量和各站分工，预测研究年度经本项目年对外发送旅客见下表1。跨线客车的开行结合实际运营灵活安排。

表1 国铁跨线客流密度、客车对数

4.2.2 城市客流预测

主要是城市内部客流，采用四阶段法。为了综合考虑未来土地使用和交通设施变化对公交客流的影响，预测地域范围涵盖整个上海市域范围，共划分为4518个交通小区。交通方式选择模型为反映各种交通方式之间的竞争替代、互补、换乘衔接关系，采用NestedLogit模型。交通分配模型选用了Pathfinder法，它概括了TRANPLAN方法和最优策略法，用一个取值在0和1之间的临界参数对可选路线加入超级路径进行控制。具体预测值见下表2、图6。

表2 两港快线城市客流总体指标表

5、总结

市域（郊）铁路是城市中心城区连接周边城镇组团及其城镇组团之间的通勤化、快速度、大运量的轨道交通系统，是城市综合交通体系的重要组成部分。本文系统归纳梳理了目前市域（郊）铁路发展概况，分析了市域（郊）铁路功能及与其他轨道交通层次的关系，提出了市域（郊）铁路的客流特征；最后结合承担客流的特征，创新性地提出了以四阶段法为基础、基于多网融合的、跨线需求与本线城市客流需求相互叠加的综合预测方法体系，为后续项目客流预测的开展提供了借鉴。

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