基于客流集聚点之间连通度的轨道交通线网规模测算模型

基于客流集聚点之间连通度的轨道交通线网规模测算模型

1线网规模的测算方法较多。在文在城市公路网的规划中，如何根据城市发展水平控制轨道交通网的合理规模是非常重要的。所谓合理规模,是在一定的发展阶段、一定的城市规模及经济发展水平上,建立一个经济、有效的线网。合理规模是对一个城市轨道交通线网进行总量的宏观控制。在轨道交通线网规划中对其合理规模进行框定有着重要的作用和意义,一方面,通过寻求经济有效的规模,可以防止规划与建设的盲目性;另一方面,确定合理规模是构建一个高效线网的前提,是进行多方案比选的基础,因此合理规模是线网规划中一个重要的质量控制点。目前,我国许多城市在进行轨道交通线网规划时,对线网合理规模的推算主要采用以下4种方法。(1)按出行需求推算线网规模。这是目前最常用的一种方法,其难点是对未来出行总量和交通结构的把握,该方法中采用的交通结构往往具有策略性和目标性。(2)按线网服务覆盖面推算线网规模。该算法简单易行,但是各圈层区域的轨道交通线网密度这一关键参数是以车站吸引范围为基准确定的,而车站的吸引范围大多靠主观定性分析,缺乏理论依据的支撑。(3)从财政实力“可能”的角度分析线网建设规模。由于该方法对远景年的经济发展和造价等难以把握,一般仅用于对近期建设规模的估算。(4)回归分析法。孙有望和陆化普利用世界上轨道交通系统发展比较成熟的几座城市的有关数据分别得到不同的回归模型,但是,由于国外城市的线网建设机制和发展历程,以及城市经济条件等,与我国存在明显差异,我国城市轨道交通尚处于发展的初步阶段,还没有达到合理规模,因此,很难获得合适的拟合样本,因此该方法仅停留在理论研究层面,很少在实践中用于估算轨道交通线网规模。轨道交通线网规划是一个庞大而复杂的工程,目前线网构架多采用“点”、“线”、“面”要素层次分析法。其中,“点”即客流集散点,是轨道交通设站服务、吸引客流的发生点。本文从轨道交通线网所需要连接的客流集散点入手,通过网络连通度推算未来年轨道交通线网的合理规模。2网络聚集点与网络连接2.1城市大型客流扩散点的确定客流集散点是指客流产生、吸引或换乘的点。一般将城市大型客流集散点按功能分为中心商务区(CBD)、商业服务中心、居住区、工业区、科教区、文化娱乐体育设施、交通港站枢纽等类别,在一些行政用地比较集中的城市还可以包括行政中心。城市大型客流集散点是研究轨道交通线网规划的基础。轨道交通线网的合理布局在很大程度上取决于其是否覆盖一定数量的大型客流集散点。因此,城市大型客流集散点的确定与轨道交通线网规模有密切关系。大型客流集散点的确定主要采用两种方法:①根据城市交通现状和城市规划确定客流集散点;②根据交通小区的客流发生量和吸引量确定客流集散点。实际操作中可结合两种方法进行,具体步骤如下。(1)将远期OD矩阵对角线上元素置0,剔除交通小区内部出行。(2)对矩阵各行各列分别求和,得到交通小区区外出行的发生量和吸引量。(3)按交通小区区外出行量进行排序,按一定比例取前若干小区作为客流集散点。(4)通过定性分析,按非客流集散点的区位和城市规划中的重要程度判定是否遗漏了若干重要的客流集散点。2.2节点数的比值找到大型客流集散点后,需要布设合理的轨道交通线路来连接这些大型客流集散点。其连通状况可以通过网络连通度表示。网络连通度定义为构成线网的边数与节点数的比值,记为DN:式中:DN为网络连通度;LN为网络线路总里程,km;H为相邻两个节点之间的平均空间直线距离,km,;A为城市连片发展区面积,km2;N为城市连片发展区应连通的节点数,即客流集散点数;ξ为网络线路的展线系数,与线路弯曲情况及客流集散点分布的几何形状有关,其含义为线网各节点间实际线路总里程与直线总里程之比。网络连通度从整体上表达了线网中各节点的连通和通达状况,其值从平均意义上反映了线网节点间的连通强度。3基于连接度计算的铁路线网的合理规模根据公式⑴可以得出轨道交通网络总里程的测算公式:3.1节点通达性的计算节点的通达性是指与该节点衔接的边的数目,从一个侧面反映了节点的可达性。若某节点只有一条边与之相接,则该节点的通达性为1,称其为悬点;若某个节点没有边与之相连,则该节点的通达性为零,称其为孤点。根据节点的通达性和轨道交通网络的特点,可以将网络节点分为悬点、一般节点和交叉点,分别对应于轨道交通线网中的线路起终站点、一般中间站点和换乘站点。按照节点通达性的定义,一般节点的通达性为2,悬点的通达性为1,交叉点的通达性为4(只考虑换乘站均为2线交叉的情况)。悬点一般选择连片区域内靠近内侧边缘的节点,由于轨道交通线路大多为直径线路,因此连片区域内其线路的起终站点一般会落在悬点上,故选点的数目基本上可以确定直径线路的条数,即为悬点数的1/2左右。在理论上,对线网结构要求每一条线均应与其他线有相交换乘点,使乘客在每一条线路上仅需换乘一次即可到达目的地。因此,在理想情况下,对于无环形线的放射型线网,应作到线线相交,其换乘节点合理数量的计算如公式⑶所示,有环形线的放射型线网的换乘节点合理数量的计算,如公式⑷所示。式中:N3为换乘节点数;NL为线网中直径线路条数;N1为悬点数。于是,一般节点的数量为:式中:N为网络节点总数;N1为悬点数;N2为一般节点数;N3为换乘节点数。网络连通度DN为构成路网的边数与节点数的比值,即为网络节点通达性平均值的1/2,具体计算如公式⑹所示。式中:i为节点类型,i=1代表悬点,i=2代表一般节点,i=3代表交叉点;di为第i类节点的连通性,其中d1=1,d2=2,d3=4;Ni为第i类节点的数目;N为节点总数。3.2城市主要河流流域在设计规划城市轨道交通线路时,要尽量沿城市干道布设,并且要以最短捷的线路连接较大交通枢纽(包括对外交通中心,如火车站、码头和长途汽车站等)、商业中心、文化娱乐中心、大的生活居住小区等客流集散量大的场所,以减小线路的非直线系数和缩短居民出行时间。此外,为了避免交通资源的浪费,轨道交通线路要避免与城市快速路重合距离过长,因此,展线系数ξ采用城市主干路和次干路组成的路网平均展线系数。由于城市道路普遍比较平直,因此ξ一般都接近于1.0,在南方多水多山的城市,由于道路受河流山川的限制,变形弯曲程度比较严重,其ξ则相对较大。4胶片区域的测量根据西安市第四次城市总体规划,结合城市交通调查,《西安市城市快轨道交通线网规划》编制课题组绘制的主要客流集散点如图1所示。图1中共有客流集散点61个,其中55个在连片区域。连片区域的55个客流集散点中,边缘悬点有11个。西安市城市道路很少有弯曲,因此取展线系数ξ=1.0;根据规划,连片区域用地面积A=600km2。(1)无环形线的放射型线网。如果采用无环形线的放射型线网,根据公式⑶求得换乘点约为12个,根据公式⑸求得一般节点为32个,于是线网的连通度为:最后,得到连片发展区轨道交通线网的合理规模为:(2)有环形线的放射型线网。如果采用有环形线的放射型线网,根据公式⑷求得换乘点约为23个,根据公式⑸求得一般节点为21个,于是线网的连通度为:最后,得到连片发展区轨道交通线网的合理规模为:《西安市城市快轨道交通线网规划》中提出的线网推荐方案,共由6条线路组成,为一典型的无环形线的放射型线网,其线路总长度为251.80km,其中在主城区(即连片发展区)的线网长度为202.80km,与上述无环形线的放射型线网的测算结果十分接近。5客流扩散点数量的市场特征基于连通度的轨道交通线