市域鐵路客流預測研究
——以寧象線為例

2022-07-13 05:19:36彭賽

鐵道建筑技術 2022年6期

彭賽

(中鐵上海設計院集團有限公司上海 200070)

1 概述

隨著以城市群、都市圈為代表的區域一體化發展形態逐漸形成，綜合交通體系中亟需補充市域鐵路層次短板，國家和地區相繼發文推進市域(郊)鐵路發展。市域鐵路客流預測對于指導市域鐵路線網規劃、工程可行性研究、工程設計等均具有重要意義，然而國內尚未形成十分成熟的市域鐵路客流預測體系[1-3]。

市域鐵路的研究范圍、客流特征介于城市軌道交通和國鐵之間[4]，其客流預測與后兩者存在異同，可在其基礎上加以轉化吸收。目前，城市軌道交通和國鐵領域均已形成成熟的客流預測體系。城市軌道交通客流預測常采用趨勢外延法、吸引范圍法和四階段法[5-6]等。其中四階段法由出行生成、出行分布、方式劃分和交通分配四個階段組成，各個階段均有若干模型與方法。國鐵客流預測常采用定性與定量相結合的方法。定性預測方法主要有經濟調查法、特爾菲法和類推法等；定量預測方法主要有時間序列法、影響因素法、四階段模式等，將國鐵客流分為轉移、趨勢、誘增三部分[7]。不少學者在城市軌道交通和國鐵客流預測方法的基礎上加以改進利用，研究適用于城際軌道交通、都市圈軌道交通客流預測的方法體系。陸化普[8]等人從城際軌道交通的特點出發，將城際軌道交通的客流分為城市內部客流與城市間客流，并提出采用競爭分配的方法進行預測；姚智勝[9]等人將三次吸引法和客流轉移理論相結合，并結合統計學中距離分析思想確定客流轉移率，從而預測未來客流；王樹盛[10]結合走廊理論和以Logit模型為代表的非集計模型，提出基于效用矩陣的客流預測方法。

總體來說，國內研究對于城市群/都市圈的市域鐵路客流預測的經驗相對較少。本文依托《浙江省都市圈城際鐵路二期建設規劃(2017-2022)》[11]以及市域鐵路客流預測研究課題的編制研究工作，通過研究寧波都市圈發展結構、市域鐵路線網形態，明確線路的功能定位、客流構成及研究范圍，結合城市軌道交通與國鐵客流預測方法，以寧象線為例探討市域鐵路客流預測方法，為后續開展類似項目的客流預測工作提供參考。

2 客流預測前提準備

寧象線由寧象主線和梅山支線組成，線路全長114.7 km，設站18座。其中寧象主線起于寧波市區錢湖大道站，經塘溪鎮、咸祥鎮后跨越象山港到達賢庠鎮，后經大徐鎮進入象山縣城區，止于大目灣站，遠期延伸至石浦鎮；梅山支線由寧象主線咸祥站引出，先后經過蟾岐鎮、大嵩工業園區、春曉，止于昆廷集散中心站。該線的功能定位、客流構成及研究范圍是進行客流預測的前提，通過研究寧波都市圈發展結構和市域鐵路線網規劃加以明確。

寧波都市圈由寧波市市域組成，區域內逐漸形成“一核兩翼、兩帶三灣”的空間發展格局。其中，以寧波市區為核心，由奉化縣、寧海縣和象山縣組成兩翼中的南翼，象山縣所在的東部濱海城鎮產業帶為兩帶之一。

寧波都市圈是長三角南翼經濟中心，都市圈內產業協作聯系緊密，周邊縣市與市區間聯系日益加強，區域一體化發展趨勢明顯。

寧波都市圈軌道交通線網由寧波至余慈線、寧波至慈溪線、寧波至象山線、寧波至奉化線等4條線路組成，形成“放射狀”線網，通過銜接市區內部軌道交通實現都市圈范圍內各縣市區之間的快速通達，見圖1。

圖1 寧波都市圈軌道交通線網規劃

寧象線快速串聯寧波市區、梅山地區與象山縣，不僅服務寧波市區與象山縣之間的城際客流，還可服務寧波市區內部、象山縣內部城市客流。因此，寧象線在功能上是一條真正意義上的市域鐵路，其客流構成由城市客流和城際客流兩部分組成，客流預測研究范圍應為寧波市域范圍。

3 寧象線客流預測

3.1 預測思路與小區劃分

結合寧象線功能定位，其客流預測可結合TransCAD軟件[12]，采用“四階段”預測模型，分為交通產生吸引、交通分布、方式劃分和交通分配四個步驟。借助寧波市域的手機出行數據，對出行率、出行分布矩陣和軌道交通出行比重等進行標定，同時對于寧波-象山的城際間客流進行單獨的分析和預測，并在四階段模型中予以約束。具體預測思路如圖2所示。

圖2 寧象線客流預測流程

3.2 四階段預測過程

(1)人口崗位預測

遠期的規劃人口來自各類總規、控規中的規劃人口；規劃崗位數據依據總規、控規中的規劃用地性質、容積率等信息，結合現狀手機數據中的職住比信息來進行綜合判斷和預測。初期和近期的規劃人口崗位數據則依據現狀和遠期數據運用內插法來進行預測。分中區的遠期人口崗位分布如圖3所示。

圖3 分中區遠期規劃人口崗位分布

(2)出行生成與分布

現狀的交通產生吸引主要借助手機數據來獲取，規劃年的交通產生量預測通過出行率法，交通吸引量預測主要采用類型分析法。

出行率法公式:

式中:P為分區i的出行產生量；ai為常住人口出行率；bi為流動人口出行率；Xi、Yi分別為分區i的常住人口和流動人口。

類型分類模型:

式中:Bi為分區i的理論吸引量；di為分區i的崗位數；wi為分區i每個崗位平均出行吸引量。

現狀出行分布數據主要依據手機數據來獲取，規劃年的出行分布預測通過Frator增長率法。遠期全日全方式出行期望線如圖4所示。

圖4 遠期全方式出行分布

(3)方式劃分與交通分配

參考上海軌道交通出行比重-距離函數，根據曲線趨勢擬合得到修正后的函數，結合規劃年的分區出行費用、時間和接駁距離等進行折減，得到規劃年的軌道交通出行比重矩陣:

式中:Pij為分區i到分區j的軌道方式出行量占全方式出行的比重；Ps為軌道交通出行比重-距離曲線中出行距離為s時對應的軌道出行比重；Pd為分區i到分區j的軌道出行接駁距離對應的比重折減系數；Pc為分區i到分區j的軌道出行費用對應的比重折減系數；Pt為分區i到分區j軌道出行的出行時耗對應的比重折減系數。

公交分配模型選用Pathfinder法。其涉及的主要參數有票價(市域鐵路票價取0.35元/km)、軌道線路運營車速、發車間隔及等待、換乘等懲罰時間。

3.3 城際客流預測

考慮寧波-象山城際間客流的特殊性，傳統四階段法難以合理反映其出行需求，尤其是使用寧象線的客流需求。預測結合現狀客流、區域人口及出行量的增長及對城際間客運需求的方式分擔比的預測，得到寧波-象山縣間的軌道交通客流需求量。

(1)城際出行總量

由于象山縣現狀無鐵路系統和機場，水運方式客運量相對于公路也基本可以忽略，因此目前象山縣對外客運主要由公路承擔，象山縣至寧波方向主要通道為象山港大橋，也是與本次客流預測線路通道基本一致的通道。

根據手機信令數據，象山縣對外出行中寧波方向占比約8.9%。結合《寧波市綜合交通戰略研究》中關于2030年市域交通需求分布特征的分析，研究年度考慮到居民出行總量基數增大，內部出行比重增加，并類比國內同等規模城市，預測遠期象山縣全天對寧波方向約為居民出行總量的7.5%，出行量約15.5萬人次/d。其中，象山港大橋通道的客運量約占90%，因此，預測遠期象山港大橋通道上的寧波-象山客運總需求約為14萬人次/d。

(2)城際方式劃分

綜合考慮到城鄉客運的增長，大客車方式的轉移和市域鐵路的誘增量、象山港大橋的通行能力等因素，預測寧波-象山間象山港大橋通道上的客運方式結構和客運量如表1所示。

表1 遠期通道客運結構預測

在此基礎上疊加旅游客流0.65萬人次/d，寧象線遠期城際間客運量約4.56萬人次/d。據此對規劃年涉及到寧象線的各站間客運量進行總量控制，出行分布仍采用由現狀OD和規劃年各區域OD，可以得到規劃年城際間出行OD，并疊加至四階段法得到的寧波市區內部各區域間OD和象山內部各區域間出行OD，得到最終的規劃年OD。