现阶段,国内城市将建设轨道交通视为缓解城市交通问题和促进城市发展的途径之一,将之视为市政重点建设工程,予以大力度的支持和财政支援。然而,城市轨道交通系统作为一个开放的复杂系统,不仅需要其内部各组成部分有序协调的工作,而且与其外部的城市交通系统乃至城市社会经济文化的发展之间也是相互促进、相互制约,轨道交通提供网络在提供可靠的交通供给的同时,促进经济发展,带来潜在交通需求的增长。
此消彼长之下,城市轨道交通对于解决城市交通问题和促进城市发展的效果是否能达到期望水平,还有待考证。因此,论文以城市交通系统供需结构为着眼点,引入城市轨道交通网络成熟度的概念,旨在探讨城市轨道交通网络的发展水平以及与城市发展之间的协调关系。
因为轨道交通系统普遍存在于大城市之中,根据大城市交通的特点,论文界定城市交通系统由小汽车、出租车、公共汽车和轨道交通四种交通方式组成。采用复杂系统的分析方法——系统动力学原理,分析城市交通系统外部环境和内部组成之间供给需求结构的因果关系,建立城市交通系统供需结构量化估算模型,估算特定时间段内城市交通系统供需比,定量的表示交通系统的供需状态。
采用8个城市的15个时段作为观测点,总结描述供大于求、供需平衡和供不应求的交通状态和供需比范围,进而从居民出行需求、城市交通供需和城市经济三个方面探讨城市轨道交通网络的成熟状态。根据轨道交通网络在交通系统结构中的作用,即在提供交通供给的同时又诱增交通需求,描绘成熟的轨道交通网络应具备的特点,引入城市轨道交通网络成熟度的概念。
从轨道交通网络发展中规划、建设和运营三个环节的目标、采用的主要方法、
对城市交通的影响和对城市发展的影响四个方面入手,得出能够反映轨道交通网络发展水平的成熟度指标;确定了城市轨道交通网络的线网规模成熟度、服务客流覆盖率成熟度、城市可达性增长率成熟度和交通供需调节能力成熟度四个成熟度指标;从而,给出了轨道交通网络成熟度的数学表达。对轨道交通网络成熟度进行量化时,采用出行需求分析法分析轨道交通网络线网规模成熟值;建立了服务客流覆盖率估算模型,用数值模拟的方法进行仿真,确定服务客流覆盖率成熟值;建立城市可达性增长率估算模型,用正交试验法确定其成熟值;建立交通供需调节能力估算模型,依据大雨天气地面道路通行能力的下降比例,求解交通供需调节能力的成熟值;最终,得出城市轨道交通网络成熟度的量化模型。
在此基础上,将轨道交通成熟度进一步细化分级,使轨道交通网络成熟度概念能够更好的指导城市轨道交通网络的发展。依据对交通系统的界定,将城市居民出行结构界定为小汽车、出租车、公共汽车和轨道交通在交通系统在运输客流总量中所占的比例。
在无换乘情况下和换乘轨道交通情况下,分别建立居民出行结构进化博弈模型,根据无名氏定理,采用逆向归纳法推导出各自的纳什均衡。采用北京市居民出行样本数据对模型进行验证,借助北京市的交通运行指数(TPI)演绎不同路况下的居民出行结构变化趋势,分析模型的适用性。
最终建立基于服务客流覆盖率成熟度的居民出行结构进化博弈模型,得出轨道交通网络每个阶段下的轨道交通分担比例,进而讨论轨道交通网络成熟度对居民出行结构的影响。城市轨道交通网络成熟度的实证研究方面,首先分析了成熟度评价方法的适用范围;其次,选取15个国内的典型城市,对其轨道交通网络成熟度的现状和近期进行评价,以此检验轨道交通网络成熟度概念及其量化模型的
合理性,并探讨各城市出行结构的变化;再次,以哈尔滨轨道交通线网规划方案为例,证明该方法体系既能够评价城市轨道交通网络的发展水平,又能够对城市轨道交通网络规划方案进行比选和优化,还能够提供使轨道交通网络发挥预期效益的有效途径;最后,找出制约城市轨道交通网络成熟度的因素,并给出相应的解决措施。
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