1、本科毕业论文（20 届）北京轨道交通路径选择因素研究Beijing rail transportation path selection factors所在学院 专业班级 交通工程 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 摘 要：地铁的规划、建设是国民经济高速发展的需要。着重对地铁线路的客流分配方法及算法进行了研究。结合国内城市轨道交通无缝换乘的运营特点,充分考虑了影响城市轨道交通网络客流分配的主要因素(包括出行时间和换乘次数) ,以及城市轨道交通网络的特有属性,构造城市轨道交通网络的阻抗值用函数,并分析乘客在城市轨道交通网络中的路径选择行为。首先论述北京道交通客流发展趋势和轨道交通
2、客流的时空分布规律。研究轨道交通网络客流分布的时空分布特征，以及单线运营与网络化运营时客流时间分布特征的区别。其次，通过组织实施乘客出行问卷调查，统计分析乘客出行的基本特征。分析出行时间、距离、舒适度、换乘方式、运营时间等因素对乘客路径选择的影响程度，考虑舒适度、车站拥挤导致乘客延迟以及换乘排队等因素。最后从理论上研究城市轨道交通的客流分布规律，分析出行时间、距离、舒适度、换乘方式、运营时间等因素对乘客路径选择的影响程度，充分考虑影响城市轨道交通网络客流分配的主要因素对交通阻抗值的影响，而交通阻抗值直接反映了乘客路径的选择，从而对轨道交通客流分配影响因素进行了深入的计算与分析。关键词：地铁；客
3、流；方式分担；分配AbstractSubway planning, construction is the need of high-speed development of the national economy. The study focuses on the subway lines passenger allocation methods and algorithms. Operating characteristics combined with the seamless transfer of urban rail transit, take full account of t
4、he main factors that affect the Urban Mass Transit Network Assignment (including travel time and transfer times), and the unique attributes of the urban rail transport network, constructed urban rail transport network impedance function, and analysis of route choice behavior of passengers in the urb
5、an rail transport network.The first discusses the development trend of Beijing Road transport passenger and rail traffic passenger spatial and temporal distribution. Research and rail transportation network passenger temporal and spatial distribution characteristics, and the difference between the d
6、istribution characteristics of passenger flow time in single-line operation and network operation.Secondly, through the organization and implementation of passenger travel survey, the basic characteristics of the statistical analysis of passenger travel. Analysis of travel time, distance, comfort, t
7、ransfer modes, operation time and other factors impact on passenger route choice, consider comfort, crowded station the passenger delay and transfer queuing and other factors.Finally, from the theoretical study of urban rail transit passenger flow distribution law, analysis of travel time, distance,
8、 comfort, transfer modes, hours of operation and other factors on the passenger path choice effect, take full account of the main factors that affect the Urban Mass Transit Network Assignment traffic impedance values, traffic impedance values directly reflect the passengers the choice of the path, t
9、he depth of calculation and analysis of the influencing factors of rail transit.Key Word： Subway ;Passenger ;Way-Sharing ;Allocation目 录1 绪论 .11.1 研究背景与内容 .11.1.1 研究背景 .11.1.2 研究意义 .21.2 国内外研究现状 .31.3 研究目的与内容 .31.3.1 研究目的 .31.3.2 研究内容 .42 城市轨道交通客流分析 .42.1 国外城市轨道交通客流发展趋势分析 .52.2.1 时间分布特征 .62.2.2 空间分布特
10、征 .72.2.3 小结 .73 乘客出行的基本特征 .73.1 乘客出行行为调查分析 .73.2 路径选择的影响因素 .93.2.1 基本因素 .93.2.2 换乘因素 .113.2.3 其他因素 .124 北京市轨道交通客流路径选择因素研究 .124.1 背景概述 .124.2 客流路径选择因素对路径交通阻抗值函数的影响 .134.3 小结 .155 课题结论与展望 .155.1 研究结论 .155.2 研究展望 .16参考文献： .17致谢 .18附录 .1911 绪论地铁是一种大容量、快速、安全的客运方式,在解决大城市“乘车难”和城市群际间的交通问题上日益引起世界各国的重视。随着我国国
11、民经济的发展,城市交通需求迅速增长,在许多大城市及城市群际间,有限的地面交通已无法适应日益增长的客运需求,导致严重的交通阻塞,阻碍了经济发展和城市功能的发挥。因而,地铁(或轻轨)交通已在我国部分城市出现,并将得到迅猛发展。地铁的投资巨大,建设周期长,所以必须对地铁建设进行科学的规划和可行性论证,其中很重要的一环是线路客流预测(即客流分配)。由于我国的地铁建设刚起步,对地铁客流分配的研究尚未系统化,目前采用较多的分配方法是交通方式的全有全无分配,即在路网的最短路矩阵的基础上,通过对常见出行方式组合的阻抗值计算,将全出行方式组合的客流分配在阻抗最小的出行方式组合上。这种地铁客流分配方法存在许多不足
12、。1.1 研究背景与内容1.1.1 研究背景伴随着国民经济持续、快速的发展、城市化进程的加快、机动车快速的增长，城市交通阻塞日益严重，环境日益恶化。由于城市轨道交通具有运量大、准时、快捷、环保的特点，发展城市轨道交通已成为大城市发展公共交通根本性的方针和缓解城市交通拥堵的最佳选择。截止2008年，中国大陆地区已有10个城市拥有了城市轨道交通运营服务，还有更多城市正在规划和建设城市轨道交通。北京市已建成123个车站，八条轨道交通线路，总长度达200公里的轨道线网，北京的轨道交通网络已初具规模。未来几年，北京市仍将大力发展轨道交通，到2015年，将形成19条线路、总长561公里的轨道交通网络。城市
13、轨道交通网络化建设和网络化运营的最终目的是方便乘客，要达到这一目的，必须使城市轨道交通和其他交通方式综合协调发展。走向网络化才能真正将乘客吸引到公共交通，解决城市交通拥堵的问题。轨道交通网络的换乘模式主要分为无缝换乘模式和付费区换乘模式。国内大部分城市的轨道交通网络都采用付费区换乘的方式，在这种方式下由AFC系统可以准确的记录乘客出行的起终点和中间的换乘节点，这样就很容易了解乘客的出行规律，了解轨道交通网络每条线的客流规律，换乘站的客流集中程度等内容 1。如果是不同的运营商在经营不同的轨道交通线路，那么这种换乘方式可以实现各条轨道交通线路运营商准确地独立收费。然而，这种换乘模式增加了乘客的不便
14、性，降低了轨道2交通的吸引力。而对于北京市实行的网络化运营下的无缝换乘的方式，这种换乘方式能把更多的乘客吸引到轨道交通上来，但也增加了各条线路运营商之间票务清分的难度。同时这种换乘方式通过AFC系统的记录仅有乘客的出行起点和终点。在这个庞大的网络中，如果想更好的掌握客流规律，特别是每一条线的客流规律，就需要准确的了解乘客的换乘站点，这样才能研究出乘客在一个轨道交通网络中如何对起终点间的多条路径进行选择。这其中包括乘客在进行路径选择时具体考虑的因素的比重以及掌握各条选择路径的人流量等研究问题。轨道交通网络化运营中出现的客流非线性增长以及所引起的乘客出行选择行为的变化，将对城市轨道交通的运营管理提
15、出更高要求。因此，从理论上研究城市轨道交通的客流分布规律，对于满足网络化、大客流、小间隔运营组织下精确化管理的需要，指导新线路规划，换乘站改扩建，增加设施设备从而更好的服务乘客具有重要的意义。我国对轨道交通的研究起步比较晚，但最近几年随着国家对基础设施投资的不断加大，轨道交通方面的研究逐渐增多，但大多研究都集中在轨道交通设施的改扩建，轨道交通的线网规划方面，对轨道交通客流方面研究的不多。仅有为数不多的几篇文献在研究轨道交通客流方面的问题，但是这些文献没有对直接影响着轨道交通网络乘客路径选择的线路换乘惩罚系数和有效路径的选择范围以及参数的验证和灵敏度分析等方面进行深入的研究和分析。1.1.2 研
16、究意义随着国家对基础设施建设巨大的投入，越来越多的城市开始建设轨道交通，城市的轨道交通线路数也在逐渐增加，轨道交通的设备也在不断更新换代，轨道交通由一个运营商变为几个运营商，轨道交通网络化运营的时代已经到来。如何更好的掌握客流状况，掌握乘客的换乘情况，从而更好的改进设施设备，改善服务，把乘客从其他交通方式吸引到轨道交通上以保障城市的交通畅通：如何进行各个运营商票务的清分，从而公平，公正的保障各个轨道交通运营商的利益等3问题已成为迫切的问题 2。(1)对于管理者，建立合理的乘客路径选择模型，能更好的掌握各条线，各个车站，整个网络的客流规律，以便在适当的时间采取必要的措施保证轨道交通的平稳、安全运
17、行。从而为城市居民提供安全、方便、舒适、快捷、经济的出行方式，保障城市公共交通持续、稳定、健康发展的良好趋势。(2)对于运营商，建立合理的乘客路径选择模型，能更准确地掌握各个车站的客流强度，为他们完善设备，改善服务来吸引更多的乘客提供了理论支持。从而为优先发展公共交通，缓解城市交通拥堵，改善城市人居环境，促进城市可持续发展创造了有利条件。(3)对于运营商，建立合理的乘客路径选择模型，能准确的得到属于自己的票务收入，以保证他们的合理权益。有利于吸引国外资本、民营资本以及其他各类资本进入城市轨道交通及其他基础设施领域，以便加快轨道交通建设的市场化进程，打破垄断局面，建立新型的融资和运营模式。(4)
18、对于规划者及决策者，建立合理的乘客路径选择模型，可以为城市轨道交通的大规模建设后城市交通需求空间分布的预测提供理论依据。线网规划作为轨道交通发展的基础和先决条件，是关系到今后轨道交通建设及运营能否顺利实施，并能否有效地节省投资的重要问题。综上所述，进行轨道交通乘客路径选择方面的研究是具有很高的理论意义和现实价值的 3。1.2 国内外研究现状目前,对国内外的轨道交通客流分配模型和算法研究,大多是借鉴道路交通流量的分配理论和常规公交客流分配理论的成果,通过对轨道交通客流的特性分析,提取出轨道交通客流出行的特点,建立了轨道交通客流分配的模型。现有研究大多是以常规公交的客流出行行为特性为基础,对轨道交
19、通客流出行特点的研究不够深入,并且以轨道交通客流分配模型为研究重点的相关文献较少,国内尚处于起步阶段。同时,对轨道交通的均衡分配的算法研究较少,现有研究中大多利用求解最短路径的数值解法。因此,有必要深入研究包括拥挤状态下的不同客流条件下的轨道交通分配模型和算法。考虑了由于列车容量限制使得乘客乘车时感受到不舒适的广义费用函数或阻抗函数,但没有将乘客因为拥挤而无法登上列车的情况考虑进去,简化了乘客在站台的等待时间,所提出的模型是以轨道交通列车具有足够大的运载能力为前提,也就是说乘客无论在车厢内是否感受到拥挤,都可以登上列车。显然,在现实的轨道交通网络中,这种假设仅仅停留在理论上的研究层面中,在国内
20、外的大城4市的轨道交通网络中,由于列车容量的限制而产生的拥挤现象较为常见,因此轨道交通配流的一般模型对于研究乘客的出行状况很难符合实际情况的要求 4。1.3 研究目的与内容1.3.1 研究目的分析对比国内外轨道交通客流分配影响因素。国外轨道交通系统发展的现状城市化是世界各国共同的发展趋势，世界上许多发达国家在小汽车进入家庭后，仍然实施的是“公交优先”的交通管理模式。以东京和伦敦为例，轨道交通分别承担了 94%和 89%的客运量，是居民出行的主要方式。除了发达国家，一些新兴的工业化国家和地区也在大力发展轨道交通系统。国内形势也是跟随国际大形势，主要发展公共交通，以公共交通为主，公交优先。也是国内
21、发展的必然趋势，分析国内外城市轨道交通客流形成机理，城市轨道交通客流的时间、空间的分布特性，从而做出总结。从理论上研究城市轨道交通的客流分布规律，为设计和提出以城市交通系统性能优化为目标，并集成经济、环境和社会效益的城市交通管理策略提供理论依据 5。 1.3.2 研究内容论文主要从线路类型、网络结构和换乘模式等方面分析城市轨道交通物理网络特征，探讨了基于网络可达关系的乘客出行路径选择的多样性；在此基础上，考虑列车运行影响，分析多种分配因素对客流的影响。阐述城市轨道交通系统中乘客出行行为的复杂适应性特征；分析影响乘客出行路径选择的确定性的时间因素和其他非确定性因素。因为城市轨道交通客流特性城市轨
22、道交通系统是为“人”提供位移服务的工具，作为服务对象的“人” ，是系统当中要考虑的最重要的因素。同时，人又是系统当中最复杂的因素，可以根据其统计特性，通过“客流”这一集合概念，来梳理和把握这些复杂性中的共性，从而量化和简化这种复杂性。分析城市轨道交通客流形成机理，城市轨道交通客流的时间、空间的分布特性。2 城市轨道交通客流分析随着国内经济的持续发展以及城市化和机动化进程的加快，交通问题已经成为各大城市可持续发展的主要“瓶颈” ，优先发展公共交通是缓解城市交通问题的重要举措，而发展轨道交通则是优先发展公交的重要方面。目前，各大城市如北京、上海、广州等城市的轨道交通建设尚处于初始阶段，还未形成网络
23、，但随着城市轨道交通建设的不断推进，城市轨道交通网络将逐步形成，其管理必然由目前的单线运营转变为网络运营 6。另外，城市轨道交通系统的运营将5采用各线路间无缝换乘模式，即乘客在不同线路之间换乘时，不需再刷卡付费，在此条件下，乘客的出行路径将无法确定，这将对城市轨道交通的运营管理带来困难。因此，首先需要从理论上深入研究城市轨道交通网络客流的分布规律，才有可能找到适合我国城市轨道交通发展的运营管理方法。目前，国内外的专家学者在城市道路交通网络流量分配方面，以出行者选择行为为核心进行了深入研究，并取得大量研究成果，而针对城市轨道交通网络的流量分配问题的研究却很少。城市轨道交通网络与道路交通网络的流量
24、分配有着明显的不同：首先，研究对象不同，前者研究的是乘客的交通选择行为，所形成的网络流是乘客流在网络中的流动现象；而后者研究的是车辆的路线选择问题，所形成的网络流是不同车辆在网络中的流动现象；其次，前者考虑的因素多且复杂，例如时间、价格、安全舒适以及服务质量等，都会影响轨道交通网络流的分配状态；而后者只考虑时间因素；再次，前者要考虑不同线路特性对流量分配的影响，即存在换乘问题；而后者却不用考虑换乘问题，这一点也正是城市轨道交通网络流量分配问题的难点所在。因此，针对城市轨道交通网络的特有属性，研究出行者的路径选择行为以及在此基础上的轨道交通网络流量的分配问题，对于城市轨道交通系统的市场化运营以及
25、优化管理具有重要意义。2.1 国外城市轨道交通客流发展趋势分析经过一个多世纪的历程，国外的轨道交通系统发展呈现出以下几方面的特点:(一)发展趋势多样化。目前，国际上技术比较成熟、己经上线运营的城市轨道交通有地铁、市郊铁路、轻轨、单轨、导轨、线性电机牵引的轨道交通及有轨电车等七种类型。其中以市郊铁路、地铁、轻轨和有轨电车应用最为广泛，以线性电机牵引系统最有发展前途。(二)发展规模网络化。纽约、伦敦、巴黎、莫斯科、东京等轨道交通较发达的地区，基本形成一定的规模和网络，可以延伸到城市的各个方向，城市结构更加合理。(三)发展中国家的轨道交通主要集中在 200 万人口以上的大城市。一般只有少数特大城市发
26、展地铁，更多的则是优先发展轻轨交通。(四)城市轨道交通发展具有稳定资金来源。中央政府、地方政府和轨道交通受益部门共同投资建设例如日本地铁建设采用补助金制度，对于市郊铁道，由国家和地方政府平均负担 36%的补贴，而国家对单轨和新交通的补贴达到 66%。德国交通财政资助法规定，每年向购油者6加收，O%的税收作为城市交通建设资金，联邦政府负担 60%，州政府负担40%。巴黎的法规规定，城市交通设施基本建设，中央政府投资 40.5%，其余由地方政府和有关部门投资。有偿使用资金在日本是将各级财政以不同形式筹集的资金，以有偿使用方式通过金融机构提供给企事业单位。香港也采取有偿使用资金办法，政府认购地铁公司
27、现金股份占投资的 28%。受益者投资日本的单轨新交通建设，除国家、地方政府补贴外，沿线受益者也要资助建设。2.2 城市轨道交通客流分布特征分析目前，国内外的专家学者在城市道路交通网络流量分配方面，以出行者选择行为为核心进行了深入研究，并取得大量研究成果，而针对城市轨道交通网络的流量分配问题的研究却很少。城市轨道交通网络与道路交通网络的流量分配有着明显的不同：首先，研究对象不同,前者研究的是乘客的交通选择行为，所形成的网络流是乘客流在网络中的流动现象；而后者研究的是车辆的路线选择问题，所形成的网络流是不同车辆在网络中的流动现象；其次，前者考虑的因素多且复杂，例如时间、价格、安全舒适以及服务质量等
28、，都会影响轨道交通网络流的分配状态；而后者只考虑时间因素；再次，前者要考虑不同线路特性对流量分配的影响，即存在换乘问题；而后者却不用考虑换乘问题，这一点也正是城市轨道交通网络流量分配问题的难点所在。因此，针对城市轨道交通网络的特有属性，研究出行者的路径选择行为以及在此基础上的轨道交通网络流量的分配问题，对于城市轨道交通系统的市场化运营以及优化管理具有重要意义。现在，国内外专家学者对城市轨道交通网络方面的研究非常关注，但主要集中在网络规划、运营组织和管理上，对于城市轨道交通网络客流分配问题的研究相对较少。虽然有些学者试图将城市道路交通网络的配流方法应用在轨道交通网络中，在分析乘客的交通选择行为的基础上，基于随机用户平衡理论构造了铁路客运网络的流量分配模型及优化算法。但在这些研究中，一些关键问题还没有很好地解决，如轨道交通网络中不同线路之间换乘费用的处理、路段上的流量与费用之间的函数关系、有效路径的选择范围以及求解算法等，而这些问题直接影响着城市轨道交通网络客流分配的效果。本文主要围绕城市轨道交通运营管理中的基础理论问题，紧密结合我国城市轨道交通的发展战略及交通特点，在充分考虑影响城市轨道交通网络客流分配的主要因素，以及城市轨道交通网络的特有属性的基础上，对城市轨道交通网络的客流分配问题进行
