從上海地鐵1號線看客流預測的不確定性論文

　　摘 要：上海地鐵1號線2005年的實際統計客運量，遠遠超過了同期預測的客流量。本文分析了城市軌道交通客流預測的不確定性，以及產生這一現象的原因。提出對城市軌道交通系統的運輸能力應留有適當的富裕量，以應對不可預見的客運量增長，或改善乘車舒適度。隨著城市化進程的加快、大批農民進城務工，預示著城市公交通客運量大幅度增長。加長列車編組、提高乘車舒適度也將提上議事日程。

　　關鍵詞：客流預測，公交客運量，列車編組，預測不確定性，城市化。

　　Abstract: The actual passenger volume statistics of Shanghai metro line 1 in 2005 is much higher than the number forecasted over the same period. This paper analyzes the uncertainty in urban railway traffic forecast and the reason for it. The author also states that to handle with the unforeseen growth in passenger volume or improve the ride comfort, appropriate surplus capacity should be considered in assessing the transport capacity of urban rail transit system.

　　With the acceleration of urbanization process, more and more farmers come to cities to apply labor. The public transport passenger volume in cities will be in significant growth. Lengthening marshalling and improving ride comfort will be written in agenda.

　　Key words: traffic forecast 、public transport passenger volume、marshalling、uncertainty in traffic forecast、urbanization

　　一 引言

　　近年來在城市軌道交通設計項目評審中，經常會聽到有些評審專家總認為被評審項目的預測客流量偏大，要求對預測客流進行調整。理由是隨著遠期地鐵線網的加密，各條線路的客流量會隨之減少。因而減小預測客流量，可以縮小車站土建規模，降低工程投資。

　　也有專家對此持不同意見。認為地鐵是百年大計，車站一旦建成將來就無法進行改建。考慮到我國的城市正處在發育擴張時期，以及客流預測的階段性和不確定性，地鐵設計應該為以后應對超出預測客流的客運量增長，改善乘車舒適度留有余地。主張對地鐵設計運輸能力留大不留小。這樣做雖然會增加少量的一次性投資，但對城市軌道交通可持續發展具有重要意義。

　　1999年為進行上海地鐵1號線北延伸線設計，申通公司委托某研究所預測地鐵一號線北延伸線的客流。預測范圍自莘莊站至泰和路站。此次客流預測的結果見下表。

　　上海地鐵一號線各年限預測客運量

　　預測年 限客運 量 2005年2012年2027年全日客運量（萬人次）68237238高峰高斷面流量（萬人次）2.187.066.33

　　由該表可以看出， 2005年全日預測客流量為68萬人次，高峰小時最大斷面客流量為2.18萬人次。

　　上海地鐵1號線一期工程新龍華——火車站段于1990年通車運營，1995車4月向南延伸到莘莊車站，2004年12月向北延伸到共富新村車站。線路全長28..795km，設25座車站。目前地鐵1號線列車為6輛編組，現有列車37列，高峰小時開行20對列車，上海火車站以南行車間隔為3min，北段到共富新村的行車間隔為9min。

　　根據上海地鐵運營公司2005年的統計資料，地鐵1號線2005年全年完成客運量29479.3萬人次，平均日客運量80.77萬人次。1—6月份高峰時段最大斷面客流保持在3.5—3.9萬人。7月、8月份最大斷面客流達到了4.—4.13萬人。

　　將1號線的實際客運量與預測客流量相比，預測全日客流量比實際客運量小20%，預測高峰小時斷面客流量比實際客流量小89%。爆出了客流預測的軟肋，首次證明地鐵預測客流量比實際客運量偏小。這一問題的出現，意義重大，值得我們深思研究。

　　二 地鐵客流預測方法簡介

　　客流量是城市軌道交通設計的基礎資料。為進行軌道交通設計，必須知道未來年度的客運量。由此確定車站站臺長度，各個時期的列車編組輛數、配屬列車數量、供電設備和通風設備的容量等。因此預測客流量在城市軌道交通設計中起著非常重要的作用。

　　目前城市軌道交通客流預測都是采用“四階段”預測法。即出行發生與吸引預測，交通分布預測，交通方式劃分預測和交通分配預測。由此得到初期、近期和遠期的公交OD表，然后按交通方式劃分的比例，得出軌道交通的站間OD表。在此基礎上計算出各年度的上下車客流量和區間斷面客流量。

　　為了分析客流預測的不確定性，需要把各階段的預測方法做一個簡要說明。

　　1 出行發生與吸引預測

　　出行發生與吸引預測，一般是按交通小區進行預測。通常采用增長率法或原單位法進行預測。原單位法的計算原則通常可分為，以小區未來居住人口、流動人口和人均出行次數，計算出各小區未來全方式的出行量。和以不同用途的土地面積或工作面積，以及單位面積平均發生的交通量來進行預測。其中以居住人口、流動人口和人均出行次數預測法用的比較普遍。

　　2 出行分布預測

　　出行分布預測是采用增長率法、重力法或概率模型法，將各交通小區規劃年的出行發生量與吸引量，轉化為各小區間的交換量OD表。它反映了各小區間交通量的大小和流向。

　　重力法是出行分布預測中常用的方法。他的基本假設是兩個交通小區間的出行分布量與兩個小區間的出行發生量和出行吸引量成正比，與小區間的出行距離或廣義出行費用成反比。廣義出行費用也叫分布阻抗，包括小區之間的出行距離、出行時間及出行費用。將未來年各交通小區的發生量和吸引量代入公式，可得各預測年度居民全方式出行分布矩陣。

　　3 出行方式劃分預測

　　出行方式劃分預測，是在出行分布預測得到的OD矩陣基礎上，將各小區間的交換量轉化為交通方式。如步行、自行車、公共汽車、軌道交通、出租車和私家車等各種交通方式承擔OD的比例。根據預測年度的城市道路罔、公交和軌道交通線罔，計算出初期、近期、遠期公交的出行時間和費用矩陣，通過交通方式競爭，進而可得未來年公交類出行OD。

　　4 交通分配預測

　　交通分配預測，是將公交類出行OD量，通過行程時間、換乘時間、出行費用之間的競爭，從而確定軌道線路的客流量。進而可得出軌道交通各車站的乘降量、站間OD和斷面客流量。

　　交通分配預測常用重力模型，假定小區之間的交通量與兩個小區間的發生量、吸引量成正比，與兩個小區間的距離成反比。交通分配的基本參數有，路段走行時間函數，軌道交通旅行速度和高峰小時率等。

　　三 客流預測的不確定性分析

　　前面已經說明，2005年上海地鐵1號線平均日客流量，超過了同年預測客流量的20%，高峰小時斷面客流超過預測的89%。由此證明了客流預測存在著不確定性。也不像某些專家所說的那樣，預測客流量總是比實際客流量偏大。上海地鐵1號線的這一現象看似偶然，筆者認為卻是必然結果。理由如下：

　　1 客流預測的準確度不高

　　預測學是一門新的學科，是人們對未來事物進行預言和猜想的一種手段。盡管目前使用的預測方法很多，但其理論基礎都源自統計數學。就是根據已有的社會統計樣本資料，經過分析處理得到一套擬合數學模型，再以此模型外推預測年度的客流量。也就是把目前樣本的形態擴大到未來年度。

　　一般而言，現有的各種預測方法，用在短期預測(0.5—3年)可信度較高。預測的時間跨度越長，其準確度越低。地鐵客流量預測的時間跨度長達25—30年，其可信度自然不高。

　　2 客流預測參數的可變性

　　在客流預測中使用的一些技術參數是可變的。如在交通發生與吸引預測中用的居民出行次數，小區人口、流動人口數量，小區土地利用規劃。在出行方式劃分預測中，各種交通方式承擔交通量的比例。在交通分配預測中使用的路徑阻抗(路段行駛時間、費用和交叉口延誤時間)等，不同的預測人員在標定預測模型時，都是按照自己的思路決定相關參數的取值。因此不同預測人員的預測結果也會有差別。因此可以說，客流預測得到的只能是近似值。他不是做數學計算1+1=2。

　　3 城市規劃的不穩定性

　　城市總體規劃是地鐵客流量預測的基礎。隨著我國城市化進程的加快，城市人口在增加。據了解到2020年我國將有3億農村勞動力轉入城市，北京市2006年已有113萬農業勞動力轉入工業。城市的土地利用規劃也經常變動。為適應這種變化，我國的城市總體規劃每隔十年修改一次。而城市軌道交通建設僅憑當前一次客流量預測定終身，經過若干年之后，在交通需求與供給之間必然會出現較大的矛盾。

　　4 客流預測的階段性

　　目前城市軌道交通客流量預測，都是用近十幾年的經濟數據來標定數學模型。即用當前的經濟模式外推得到一套客流預測結果。幾十年之后，隨著國家建設的發展和經濟規模的擴大，如果再對同一條軌道交通線路重新進行客流預測，使用的技術參數也隨之發生變化，這時的預測結果肯定會比原來的客流量大。

　　國外地鐵的發展歷史也證明了這一點。已有近百年地鐵歷史的發達國家城市，其車內乘客仍然很擁擠，甚至要用人推才能關上車門。這從側面說明了城市的現狀客流量已經大大超過了當初預測的客流量。

　　我國地鐵設計規范規定地鐵的使用期為100年，目前我們只能預測未來30年的客流量，怎樣彌合這一巨大差距，是今后需要研究的課題。

　　5 地鐵開發效應的影響

　　實踐證明，地鐵對引導和帶動沿線開發具有特殊作用。隨著地鐵的修建，線路兩側就會出現超出原有城市規劃的高強度開發，帶動沿線房地產升值。也為地鐵帶來巨大的客流量。事情的經過是客流量預測在前，高強度開發在后。這是造成2005年上海地鐵1號線的實際客運量，超過當年預測客流量的原因之一。

　　上海地鐵1號線未延伸到莘莊以前，線路兩側都是村鎮和農田，在此背景下進行了北延伸線的客流預測。現在由錦江樂園至莘莊線路兩側都是新建的住宅小區，兩側的居民都是以地鐵為出行工具。高峰時段地鐵列車在南段的載客量已達到60—70%。進入市區后車內更加擁擠。

　　四 幾點體會

　　1上海地鐵1號線2005年的實際客流量，已大大超過了2005年的預測客流量。說明地鐵預測客流量并不是總是偏大.的。上海地鐵1號線的經驗說明其預測的客流量偏小。那些已有百年地鐵歷史的發達國家地鐵仍然很擁擠，也從反面證明了其原來的預測客流量偏小。這是由于客流預測方法本身的缺欠，以及城市總體規劃不斷地變化造成的。

　　2 地鐵的使用期限為100年，我們又無法預測今后100年的客流量。地鐵車站一旦建成要改造很困難。東京地鐵4號線原來按4輛編組站臺改建為6輛站臺，總共用了15年時間。因此，筆者認為在地鐵車站設計上應該看的遠一點，給地鐵以后的發展多留一點余地是十分必要的。

　　4 筆者曾對A型車、B型車5輛編組和6輛編組的車站方案進行過分析比較。結果表明，對于A型車、B型車來說，6輛編組的車站比5 輛編組的車站只增加3—4%的土建工程投資，而系統運輸能力可增加20%。

　　5 我國是世界人口大國，隨著城市化建設進程的加快，城市公共交通客運量將會大幅度增加。加大地鐵列車編組、提高系統運輸能力已經提上議事日程。我國地鐵不會永遠停留在6輛編組的水平。上海地鐵1號線已經采購了16列8輛編組的列車，將于2007年初運營。我相信在可預見的將來，其他城市也會考慮加長列車編組的問題。

　　6 實踐證明，在地鐵車站周圍進行高強度開發，已成為當今城市建設的定式。地鐵車站周圍成為居民購房的熱點。在進行地鐵客流量預測時應把地鐵沿線與城市的一般地區區別開來。適當提高預測參數的取值，以縮小預測誤差。

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