鄭州地鐵1號線客流時空分布特征分析

趙曉芳童曉進

鄭州地鐵1號線客流時空分布特征分析

趙曉芳1童曉進2

（1.杭州杭港地鐵有限公司，310003，杭州；2.上海鐵路局杭州站，310000，杭州//第一作者，助理工程師）

以實際運營客流統(tǒng)計數(shù)據(jù)為依據(jù)，從周客流、日客流、時客流等時間分布角度，以及從客流流向、區(qū)段客流等空間分布角度描述并分析了鄭州地鐵1號線客流的時空分布特征，并在此基礎上提出地鐵行車運營策略的改進建議。

鄭州地鐵；客流時間分布；客流空間分布；運營策略

First-author′s addressHangzhou MTR Co.，Ltd.，310003，Hangzhou，China

對于新開通的地鐵線路，其運營初期的運力資源配置通常是根據(jù)前期客流預測所制定的。由于客流預測的不確定性，容易出現(xiàn)運能浪費或不夠等狀況。經(jīng)過一段時間的運營后，有必要對實際運營所產(chǎn)生的客流數(shù)據(jù)進行分析，挖掘其中所蘊含的分布規(guī)律，這對于提高運力資源配置與客流實際分布的匹配程度有重要的現(xiàn)實指導意義。

本文以鄭州地鐵1號線為研究對象，重點分析其開通運營以來的客流時空分布變化規(guī)律，研究結果可為同類新開通的城市軌道交通線路提供參考。

1 鄭州地鐵1號線概況

《鄭州市軌道交通線網(wǎng)規(guī)劃》顯示，鄭州市軌道交通線網(wǎng)將由6條線路組成，在中心城區(qū)形成“三橫兩縱一環(huán)”的棋盤放射狀結構。其中，地鐵1號線一期工程線路全長26.2 km，貫穿城市東西發(fā)展主軸，自西向東聯(lián)結的區(qū)域有高新片區(qū)、須水片區(qū)、西部服務片區(qū)、城市核心區(qū)、鄭州東站片區(qū)，共設車站20座，西起西流湖站，東至市體育中心站。該線路于2013年12月28日開通運營，全線采用B型車6輛編組，市體育中心站至西流湖站為上行，西流湖站至市體育中心站為下行。

2 客流成長變化趨勢

鄭州地鐵1號線自開通運營至2014年12月31日，期間日客流量變化曲線如圖1所示。

圖1 鄭州地鐵1號線日客流量變化曲線

在數(shù)據(jù)統(tǒng)計期間，日客流量整體呈現(xiàn)穩(wěn)中有升的趨勢，且曲線波動具有明顯的規(guī)律性：①2013年12月28日至2014年3月1日，客流波動較大且規(guī)律性較弱；②2014年3月1日至2014年6月1日，客流規(guī)律性波動明顯；③2014年6月1日至2014年9月1日，客流波動幅度較小，規(guī)律性較弱；④2014年9月1日至2014年12月31日，客流規(guī)律性波動明顯，其客流變化規(guī)律與③類似，但日客流量有明顯增長。

3 客流時間分布特征

對客流時間分布特征的分析，通常是從節(jié)假日、周、分時等時間單位角度開展。本文從周客流分布及分時客流分布這兩個角度對鄭州地鐵1號線客流的時間分布特征進行描述與分析。

3.1 周客流分布

3.1.1 周客流分布特征

由圖1的日客流量變化曲線可發(fā)現(xiàn)存在著一個近似以7 d為周期的客流波動規(guī)律。為進一步觀察周客流分布，將日客流量數(shù)據(jù)繪制成周客流分布特征圖（見圖2）。由圖2可看出，周客流分布表現(xiàn)為雙休日客流量高于工作日客流量。

圖2 鄭州地鐵1號線周客流量分布特征

3.1.2 周客流分布特征分析

周客流分布呈現(xiàn)以上特征，主要是由于1號線線位的影響。通常以通勤、通學客流為主的軌道交通線路上，雙休日的客流會有所減少，而在連接商業(yè)網(wǎng)點、旅游景點的軌道交通線路上，雙休日的客流又往往會有所增加［1］。1號線銜接二七廣場商業(yè)中心及紫荊山商業(yè)中心，因此帶動雙休日客流量的增長，使雙休日的客流量高于工作日客流量。

3.2 分時客流分布

3.2.1 分時客流分布特征

分時客流分布是以小時為單位的一天內(nèi)客流分布情況。分時客流量用以確定城市軌道交通出入口、通道等設備容量，是計算全日行車計劃和車輛配備計劃的基礎［1］。根據(jù)周客流的分布特征，通過客流小時系數(shù)（小時進站客流量與全日進站客流比值）分別對工作日和雙休日的分時客流進行分析（見圖3）。

從圖3可看出，工作日客流隨時間變化呈現(xiàn)雙駝峰分布，早高峰（8:00—9:00）客流小時系數(shù)為9.2%，晚高峰（18:00—19:00）客流小時系數(shù)為11.1%；雙休日客流分布較均衡。

3.2.2 分時客流分布特征分析

鄭州地鐵1號線分時客流不均衡主要由每個車站分時客流量不均衡造成，每個車站分時客流量不均衡由車站的功能類型決定（見表1）。現(xiàn)將鄭州地鐵1號線各車站按功能劃分為以下類型：居住類，辦公類，場站類，混合類，商業(yè)中心類，樞紐節(jié)點類，其他類［2］。

圖3 鄭州地鐵1號線分時客流分布情況

表1 鄭州地鐵1號線車站分時客流特征及車站功能

由表1可看出，工作日分時客流分布呈現(xiàn)雙駝峰的原因：醫(yī)學院站以西的車站周邊用地以居住為主，會展中心站以東的車站周邊用地以辦公為主，故工作日早高峰市民自西向東去上班或上學，晚高峰市民自東向西下班或放學回家。線路東西兩端車站用地性質的差異性致使1號線分時客流分布表征不同。

3.2.3 分時客流分布不均衡程度

為量化客流分布的不均衡程度，可通過單向分時客流不均衡系數(shù)α1表達。α1趨向于1表明分時客流比較均衡，當α1≥2時，表明分時客流的不均衡程度比較大［3］。

式中：

α1——單向分時客流不均衡系數(shù)；

Pt——單向分時最大斷面客流量，人次；

Pmax——單向高峰小時最大斷面客流量，人次；

H——全日運營小時數(shù)。

由1號線客流數(shù)據(jù)代入式（1）得出，工作日上行α1=2.3，下行α1=2.6，不均衡程度較高；雙休日上下行α1=1.4，單向分時客流比較均衡。

4 客流空間分布特征

城市軌道交通線路客流的空間分布一般從節(jié)點客流、客流流向、區(qū)段客流、客流運距等角度進行研究。本文著重從客流流向及區(qū)段客流分布方面對客流的空間分布特征進行分析。

4.1 客流流向分布

4.1.1 單位時間（1 d）內(nèi)客流流向

4.1.1.1 單位時間內(nèi)客流流向特征

根據(jù)出行的特點，乘客在產(chǎn)生出行需求的同時也會產(chǎn)生回程需求。從理論上來說，一條線路的客流在上、下行方向上是均衡的。但實際情況中，由于不同交通方式的競爭以及交通銜接等原因，可能會造成一天內(nèi)上下行客流量之間存在差異［4］。現(xiàn)基于鄭州地鐵1號線《每日OD客流報表》進行乘客流向觀察。圖4為上行減去下行客流所得數(shù)據(jù)。

圖4 鄭州地鐵1號線月內(nèi)日客流流向特征

由圖4可看出，上下行客流差異性呈現(xiàn)以周為單位規(guī)律性變化。周日、周一上行客流低于下行客流，且周日較明顯；其余時間上行客流高于下行客流，且周五較明顯。上下行客流數(shù)據(jù)差值約2 700人次，占全日客流量的1.7%，客流差異不高。

4.1.1.2 單位時間內(nèi)客流流向特征分析

根據(jù)圖4客流流向特征，選定客流數(shù)據(jù)差異較大的周日及周五進行分析。通常全線客流流向的不均衡性是由每個車站所發(fā)出的上下行客流量不均衡造成，分析車站上下行客流的不均衡性可找出全線客流流向不均衡原因。圖5、圖6是根據(jù)《每日OD客流報表》得出的各站上下行客流差異圖示。

圖5 周五各站客流特征

由圖5可看出，燕莊站以西車站普遍呈現(xiàn)上行到達客流大于下行發(fā)送客流情況，燕莊站以東車站普遍呈現(xiàn)上行發(fā)送客流大于下行到達客流情況，大部分車站整體表現(xiàn)為上行客流高于下行客流情況。結合車站的功能劃分可知，燕莊以西多為居住為主，燕莊以東以辦公為主，周五作為工作日最后一天，自東向西的返程客流增多致使上下行客流差異性加大。

由圖6可看出，周日大部分車站呈現(xiàn)上行客流低于下行客流情況，市體育中心站、二七廣場站、西流湖站差異性明顯，其他各站客流差值小。市體育中心車站周邊高校園區(qū)多，周日學生短途返程客流增多，致使下行到達客流高于上行發(fā)送客流。觀察西流湖站、二七廣場站一周內(nèi)上下行客流差異性發(fā)現(xiàn)，西流湖站、二七廣場站均顯示下行發(fā)送客流大于上行到達客流情況，但由于二七廣場站作為商業(yè)中心類車站，周日客流差異會略微增大。因此，周日上下行客流差異性增大，主要由西流湖站、二七廣場站、市體育中心站乘客出行習慣所致。

4.1.2 高峰時段客流流向特征

4.1.2.1 高峰時段客流流向情況

空間客流在方向上有雙向型和單向型兩種形式［5-6］，其中雙向型表現(xiàn)為單位時段（1 h）內(nèi)上下行的運量數(shù)值接近，單向型表現(xiàn)為單位時段內(nèi)上下行的運量數(shù)值差異較大。

由圖7可看出，上行早高峰各斷面客流量略低于下行晚高峰客流量，早晚高峰上下行客流量差異很大，因此鄭州地鐵1號線屬于單向型線路。

4.1.2.2 高峰時段客流流向不均衡程度

為量化早晚高峰客流流向分布的不均衡程度，現(xiàn)通過客流不均衡系數(shù)α2來研究。α2趨向于1，表明上下行方向客流比較均衡；當α2≥1.5時，表明上下行方向客流不均衡程度比較大［3］。

式中：

a2——上下行方向客流不均衡系數(shù)；

P上max——上行方向最大斷面客流量，人次；

P下max——下行方向最大斷面客流量，人次。

由斷面客流數(shù)據(jù)計算可知，早高峰上下行方向客流不均衡系數(shù)為1.49；晚高峰上下行方向客流不均衡系數(shù)為1.32。

4.2 區(qū)段客流分布

4.2.1 區(qū)段客流分布特征

區(qū)段客流分布特征主要以區(qū)間斷面客流形式呈現(xiàn)。客流在區(qū)段上的分布根據(jù)乘客乘車區(qū)間的不同呈現(xiàn)出不同分布形態(tài)，主要有凸型、凹型、均等型、漸變型、不規(guī)則形等5種［7］。

由圖8可看出，1號線中部區(qū)段的斷面客流量較大，而線路兩端區(qū)段的斷面客流量較小，呈現(xiàn)凸型特征，最大斷面客流區(qū)間位于紫荊山站至燕莊站區(qū)間。

4.2.2 區(qū)段客流分布不均衡程度

為量化區(qū)段客流分布不均衡程度，通過單向斷面客流不均衡系數(shù)α3進行研究。α3趨向于1，表明斷面客流比較均衡；當α3≥1.5時，表明斷面客流不均衡程度較大。

圖6 周日各站客流特征

圖7 早晚高峰客流流向分布特征

圖8 區(qū)段客流分布特征

式中：

α3——單向斷面客流不均衡系數(shù)；

Pi——單向斷面客流量，人次；

Pmax——最大斷面客流量，人次；

K——單向全線斷面?zhèn)€數(shù)。

通過計算可知，1號線上行α3=1.67，下行α3= 1.6，斷面客流不均衡程度略高。

5 基于客流特征的運營對策

通過對鄭州地鐵1號線客流時空分布特征的分析，提出該線路列車運行方案及列車運行圖的調(diào)整建議。

（1）列車運行圖。根據(jù)周客流分布特征，建議工作日、周末采用不同的運行圖。結合分時客流分布特征，建議工作日采用高峰、平峰結合的運行圖，周末采用全天平峰運行圖。工作日高峰增加上線列車數(shù)，高峰時間段設置在7:00—9:00和17:00—19:00，其他時間段為平峰時間。建議根據(jù)早晚高峰斷面區(qū)間小時客流量合理配置運力。

（2）列車運行方案。根據(jù)區(qū)段客流分布特征，建議采用大小交路相結合的列車運行方案。全線采用大交路為主，在西流湖站—市體育中心站采用大交路，鄭州東站—醫(yī)學院站采用小交路的列車交路計劃，組織列車在線路上按不同的密度行車。根據(jù)大小交路斷面區(qū)間客流情況，建議工作日高峰期大交路列車開行5對/h，小交路列車開行5對/h，平峰期大交路列車開行4對/h，小交路列車開行4對/ h，大小交路開行比均為1:1；周末大交路列車開行6對/h，小交路列車開3對/h，大小交路開行比為2:1。

6 結語

本文以鄭州地鐵1號線既有客流數(shù)據(jù)為基礎，分析客流時空分布特征，得出客流變化規(guī)律。挖掘客流時空分布的不均衡性，分析客流時空分布不均衡程度。通過客流時空分布特征和不均衡程度，給出列車運行圖及列車運行方案建議。

［1］張成.城市軌道交通客流特征分析［D］.西安：西南交通大學，2006.

［2］王新聲．城市公共交通運營調(diào)度管理［M］．北京：中國鐵道出版社，2001．

［3］張秀媛.城市軌道交通客流分析［M］.北京:北京交通大學出版社，2011.

［4］彭艷梅.成灌市域鐵路列車運行計劃優(yōu)化研究［D］.成都：西南交通大學,2012.

［5］程曉青.城市軌道交通運營組織相關技術研究［D］.成都：西南交通大學,2010.

［6］方蕾，龐志顯.城市軌道交通客流與行車組織［J］.城市軌道交通研究，2004（5）：42-44.

［7］劉劍鋒，羅銘，馬毅林,等.北京軌道交通網(wǎng)絡化客流特征分析與啟示［J］.都市快軌交通，2012，25（1）：27-32.

［8］史瑞潔.城市軌道交通運營組織優(yōu)化研究［D］.成都：西南交通大學，2011.

Characteristic Analysis of Temporal and Spatial Distributions of Passengers on Zhengzhou Metro Line 1

ZHAO Xiaofang，TONG Xiaojin

Based on the actual data of passenger flow on Zhengzhou metro Line 1，the characteristics of temporal and spatial distributions of passenger flow are analyzed based on the description of weekly，daily and hourly passenger flow from time distribution angle，and on the description of passenger flow direction，sectional passenger flow from spatial distribution angle.On this basis，transportation countermeasures for metro operation improvementare proposed.

Zhengzhou metro；temporal distribution of passengers；spatial distribution of passengers；transportation countermeasure

U293.13

10.16037/j.1007-869x.2017.08.016

2015-12-11）