西安地鐵3 號線客流趨勢預測研究

白俊峰，龐 瑾

（1. 陜西城際鐵路有限公司，西安 712035；2. 中鐵第一勘察設計院集團有限公司，西安 710043；3. 陜西省鐵道及地下交通工程重點實驗室(中鐵一院)，西安 710043）

客流量是城市軌道交通規劃、設計、建設、運營各階段的基本依據，預測結果的可靠與否直接關系到城市軌道交通的建設投資、運營效率和經濟效益[1]。由于客流預測周期長，假設條件多，且城市發展及居民出行特征變化較大，我國各城市普遍存在實際客流與設計客流偏差較大的問題，如表1 所示。設計客流和實際客流的偏差導致設計運營方案難以匹配實際客流需求，使運營出現運能虛糜或能力不足等問題。

下面針對西安地鐵3 號線，分析其現狀客流特征，并與原設計客流進行對比分析，考慮城市規劃、軌道交通建設時序、居民出行結構等因素，同時結合西安地鐵客流成長規律、客流月不均衡系數、西安東站定位變化綜合分析，對3 號線客流趨勢進行預測，提出了研究年度內的分年度預測客流推薦值，旨在為3號線增購車輛、制定運營計劃提供依據，并為其他同類線路進行客流趨勢預測提供借鑒。

表1 部分城市地鐵線路預測客流與實際客流比較Tab. 1 Comparison of predicted passenger flow and actual value in some urban metro Lines

1 西安地鐵3 號線概況

3 號線于2016 年11 月8 日開通，是西安市開通運營的第4 條地鐵線路，是線網中的骨干線。線路呈西南—東北走向，西南起自魚化寨，東北止于保稅區，運營里程38.0 km，設站26 座，與已經開通運營的1、2、4 號線分別在通化門站、小寨站、大雁塔站換乘。

3 號線列車采用B 型車6 輛編組，自運營以來，運行圖進行了多次調整?，F狀采用大小交路運行，魚化寨—保稅區為大交路，運行26 站；魚化寨—香湖灣為小交路，運行21 站。目前早超高峰上線37列車，最小行車間隔2 min 52 s；早超高峰大交路開行5 對，小交路開行11 對，單向加開5 列。運營計劃區分早超高峰、晚超高峰、高峰、平峰、低峰期不同的運行間隔，以及分工作日、非工作日、節假日的列車運行圖。

2 3 號線現狀客流特征

2.1 全線日均客流特征

西安地鐵3 號線自開通以來，客流增長較快，日均客流由開通初期29 萬～37 萬人次/d 增長至68 萬人次/d，如圖1 所示。

2.2 全日分時客流特征

3 號線工作日、非工作日和節假日的全日分時客流特征存在明顯差異，如圖2 所示。工作日客流存在明顯的“雙峰”，早高峰出現在7:45～8:45，早高峰小時系數為12.8%；晚高峰出現在18:00～19:00，晚高峰小時系數為11.7%，早高峰客流高于晚高峰。

圖1 3 號線各月日均客流Fig. 1 Average monthly passenger flow of Line 3

圖2 3 號線全日分時客流特征Fig. 2 Characteristics of full-day time-sharing passenger flow of Line 3

非工作日和節假日無明顯早、晚高峰，客流特征相似，全日客流分布較為均衡，最大高峰小時系數分別為8.9%、9.7%。

2.3 斷面客流分布特征

2.3.1 工作日高峰小時斷面客流

工作日早、晚高峰斷面客流分布如圖3、4 所示，最大斷面出現在早高峰下行，最大斷面客流為34 539人次/h。早高峰下行斷面客流整體高于上行，客流以下行進城的通勤客流為主，晚高峰反之，斷面客流呈現方向的不均衡性，早、晚高峰方向不均衡系數分別為1.31、1.21。早、晚高峰上下行最大客流斷面均位于吉祥村—小寨斷面，早高峰下行、晚高峰上行延平門—辛家廟段斷面客流較大，在1 萬人次/h 以上，香湖灣—保稅區段斷面客流為全線最低，不足2 000 人次/h。

圖3 3 號線周一早高峰斷面客流Fig. 3 Passenger flow on monday morning peak section of Line 3

圖4 3 號線周一晚高峰斷面客流Fig. 4 Passenger flow on monday evening peak section of Line 3

2.3.2 非工作日及節假日高峰小時斷面客流

圖5 3 號線非工作日高峰小時斷面客流Fig. 5 Passenger flow on saturday peak section of Line 3

非工作日高峰小時斷面客流總體較工作日的要低，如圖5 所示，上、下行客流較為均衡，方向不均衡系數接近1。上、下行最大客流斷面位置與工作日的不同，出現在大雁塔—小寨斷面。太白南路—大雁塔段的斷面客流較大，在1 萬人次/h 以上，香湖灣—保稅區段的斷面客流為全線最低，基本在2 000 人次/h以下。

節假日高峰小時最大斷面客流出現高于周末、低于工作日，如圖6 所示，上、下行客流呈現不均衡性，方向不均衡系數為1.15。最大斷面出現在下行方向小寨—吉祥村區間，最大斷面客流為17 111 人次/h。上行方向最大斷面客流為12 716 人次/h，位置在小寨—大雁塔區間。

圖6 3 號線節假日高峰小時斷面客流Fig. 6 Passenger flow on holiday peak section of Line 3

2.4 日均換乘客流特征

3 號線有3 座換乘站，通化門站、小寨站、大雁塔站日均換乘客流分別為11.6 萬、19.1 萬、10.2 萬人/d。小寨站的換乘客流明顯大于通化門站和大雁塔站的換乘客流，3 座換乘站在3 號線換入、換出的客流基本均衡(見圖7)。

圖7 3 號線換乘站日均換乘客流Fig. 7 Average daily transfer passenger flow at transfer station of Line 3

2.5 車站客流分布特征

日均集散量較大的車站依次是小寨、太白南路、延平門、科技路、大雁塔站，其中：小寨站是日均集散量最大的車站，達15.5 萬人次左右；集散量最小的車站為雙寨站，全日集散量僅1 180 人次，占全線的0.13% (見圖8)。

圖8 3 號線各站集散客流Fig. 8 Passenger flow at each station of Line 3

3 現狀客流與原設計客流對比

3.1 客流指標對比

西安地鐵3 號線現狀日均客流為68.26 萬人次，是原設計值的1.7 倍；早高峰最大斷面客流為3.45 萬人次/h，是原設計值的1.9 倍；日客流強度為1.80 萬人次/km，是原設計值的1.7 倍；平均運距為7.40 km，是原設計值的65.9%。除平均運距外，其他客流指標均遠超原設計值。

3.2 車站客流對比

車站實際客流與2018 年的預測值相比，誤差絕對值大于100%的車站有6 座，占比23.1%；誤差絕對值大于50%的車站有13 座，占比50%。大部分車站，如魚化寨、延平門、太白南路、吉祥村、廣泰門等車站，客流遠超預測值；部分車站，如桃花潭站以北的站點，客流均小于預測值。整體而言，青龍寺以西的客流預測偏保守，桃花潭以北的客流預測偏高(見圖9)。

圖9 車站進出站客流預測值與實際值對比Fig. 9 Comparison of predicted and actual passenger flow of the station

3.3 客流對比結論

1) 3 號線運營以來客流增長較快，原預測對客流的增長形式把握不足，客流量級及客流強度差異較大。對部分站點，如魚化寨、延平門、太白南路、吉祥村、廣泰門等車站，客流估計嚴重不足。

2) 客流形態與原預測不相符，原預測高峰小時最大斷面位于咸寧路—建工路(長樂公園)區間，實際出現在小寨—吉祥村區段。

3) 早高峰斷面客流預測較保守，為1.77 萬人次/h，現狀值為3.45 萬人次/h，遠超初期預測值，提前5 年超過了近期預測值。現狀高峰小時單向最大斷面客流已超出初期設計輸送能力的68.9%。

綜上所述，3 號線主要客流指標均遠超設計值(見表2)，開行方案已達運能極限，急需增購車輛來提升運能，提高服務水平，而原預測客流已無法指導購車計劃及運營方案，迫切需要研究3 號線客流增長趨勢。

3.4 誤差原因分析

現狀客流與原設計客流的誤差主要與城市發展規劃、軌道交通線網規劃、軌道交通建設時序的安排、居民出行特征、沿線土地開發等因素有關[2,5]。3 號線是2005 版線網規劃(修編)中的線路，設計時間較早，隨著城市發展及規劃變化，以上因素都發生了較大變化。導致3 號線現狀客流與原設計客流偏差的主要原因如表3 所示。

表2 3 號線運營客流與原設計客流的主要指標對比Tab. 2 Comparison of main indicators of operating passenger flow and designed value of Line 3

表3 客流預測基礎與實際情況對比Tab. 3 Comparison of passenger flow forecast and the actual condition

4 3 號線客流趨勢預測

4.1 研究年度線網構成

按照實際開通時間，3 號線一期近期為2026 年，確定研究年度為2026 年。研究年度地鐵線網組成包括：1～6 號線、8 號線、10 號線一期、14 號線、15號線一期、16 號線一期，約430 km。

4.2 客流影響因素分析

西安市近年發展較為迅速，城市空間擴張、經濟結構優化、產業布局調整等方面均有大幅變化，因而影響軌道交通客流[6]。此外，西安地鐵自開通運營以來，客流增長態勢明顯，且客流隨月份變化而波動。下面以文獻[7-8]中，2026 年3 號線高峰小時最大斷面客流預測值2.75 萬人次/h 為基礎，預測3 號線研究年度內高峰小時最大斷面客流。影響因素主要考慮國土空間規劃、軌道交通建設時序、居民出行結構，同時結合西安地鐵客流成長規律、客流月不均衡系數、西安東站定位變化來綜合分析。

1) 城市人口與規模。人口和用地規模是客流預測的基礎數據。根據西安國土空間規劃，2020 年規劃人口1 070.78 萬人，用地規模865 km2。圍繞國家西部大開發、“一帶一路”、西咸一體化等重大政策的落實，大西安未來人才、產業吸引力將持續增強，人口及用地規模將持續增大，對城市軌道交通客流起到促進作用，3 號線客流仍有增大的趨勢。

2)建設時序。隨著西安市第三期建設規劃的批復，研究年度內陸續新開通多條線路，對3 號線客流的影響如表4 所示。

表4 研究年度內新線開通對3 號線客流的影響Tab. 4 Impact of new line on passenger flow of Line 3 in the years in question

3) 居民出行結構。西安市規劃至2030 年，主城區軌道交通出行占公共交通出行的50%。隨著未來西安市建設公交都市策略的實施，軌道交通的骨干地位日趨顯著，3 號線客流仍有增大趨勢。

4) 客流成長規律。西安地鐵經歷了3 個階段：一是單線運營期，客流增長較緩，高峰小時最大斷面在主城區范圍內，位置不定；二是十字骨架網絡期，1 號線開通后，2 號線客流大幅增加，由于換乘效應，使得最大斷面位置逐步向換乘站靠攏；三是網絡化運營期，3 號線開通后，網絡化運營初具規模，線網換乘系數由1.29 增長至1.34，最大斷面集中在換乘站周邊。結合西安地鐵客流成長規律，3 號線高峰小時客流變化特征與全日客流變化特征相似，增幅取3%。

5) 客流月不均衡系數。10～12 月的客流為一年之最，月不均衡系數在1.0～1.1 之間，本次客流估算月不均衡系數取1.15。

6) 西安東站定位變更?？紤]東站定位變更及5 號線對3 號線換乘客流的影響，高峰小時客流變化特征與全日客流變化特征相似，增幅取5%。

4.3 客流增長趨勢預測

綜合上述分析，3 號線研究年度2026 年高峰小時最大斷面客流推薦值為3.76 萬人次/h；其余各年度(2020—2025 年)在現狀客流和2026 年客流推薦值的基礎上，結合研究年度內新線開通的影響來綜合分析，客流預測推薦值如表5 所示。

表5 3 號線研究年度客流增長趨勢預測推薦值Tab. 5 Passenger flow trend forecasting in the years in question of Line 3

5 對客流預測和運營組織的建議

基于3 號線客流發展規律，對今后城市軌道交通規劃設計及運營提出以下建議：

1) 對于3 號線，現狀早高峰客流擁擠嚴重，部分車站客流組織壓力大，開行方案已達運能極限，實際客流與預測客流差異較大，不能滿足現狀客運需求，不能適應客流增長，應及時增購列車來提升運能，提高服務水平。

2) 目前，我國各城市軌道交通線路實際客流與設計客流偏差較大的問題普遍存在，對于已經開通運營的線路，應適時分析客流特征，進行客流趨勢預測，以便更好地提供運營服務。

3) 在客流預測階段，應重視客流敏感性分析。軌道交通客流預測影響因素眾多，如城市交通建設力度、城市交通發展政策、軌道交通沿線的土地開發強度和速度、軌道交通票制票價、常規公交和軌道交通的銜接和競爭等。在城市和軌道交通發展過程中，這些影響因素與客流預測階段相比會出現較多變化。因此，選擇適當的敏感性因素，做好敏感性分析，可在一定程度上抵抗客流預測風險。

4) 在城市軌道交通線路投入運營前，建議補充近短期客流預測，及時反映線路客流特征及波動情況，以幫助運營部門優化運營組織方案及儲備運能[8-10]。