交通部署案例集/2014/广州地铁

定性分析

模式描述

广州地铁是广州重要的快速轨道交通系统，广州是中国最大的城市之一。地铁系统始建于1993年，第一条线路于1997年6月28日开通。截至2013年底，广州地铁运营9条线路，总里程260.5公里，总车站数164个。

作为全球最繁忙的地铁系统之一，广州地铁为广州市民提供了一个可靠的快速轨道交通系统。随着地铁系统的成熟，客流量不断增长，有效缓解了地面道路网络的交通拥堵。特别是在2010年的广州亚运会期间，地铁日均客流量约为780万人次，打破了全国客流最高纪录。

对于交通系统而言，正如我们所提到的，广州地铁具有很高的效率，可以缓解交通拥堵，因为其在出行时间方面具有绝对优势。考虑到广州地铁与其他交通方式的结合，尤其是对广州火车站、天河体育中心等主要枢纽的连接，道路网络的可达性得到了改善。广州仍在新建或计划新建新的线路或现有线路的延伸。广州地铁长期规划总里程将达到751公里，将继续完善地铁系统，提升网络可达性。

对于乘客来说，广州地铁能够提供更高水平的交通服务，从安全、便捷和可靠性等方面改善出行环境。这些高度重视的优势促使交通方式从私家车转向地铁系统。与地面公交系统（包括BRT系统）、出租车和渡轮的合理有效衔接，进一步促进了广州地铁的发展，增强了其对广州市民的吸引力。

之前的场景

对于城市交通来说，在广州地铁出现之前，广州市民可用的交通方式包括公交车、出租车、渡轮和人力三轮车。公交车作为主要的交通方式，在居民日常出行中发挥着至关重要的作用。广州市的快速发展导致现有交通方式在满足居民需求方面存在局限性。

从供给方面来看，传统公交车的运力是当时的瓶颈。这种局限性不仅是由于车辆的设计，例如尺寸，还由于公交系统运营效率低下。这种低效率体现在两个方面。首先，公交线路重叠过多，导致公交系统覆盖范围有限，空间分布不均衡。其次，公交站台之间的衔接不协调，也削弱了公交系统的运营。此外，公交系统与其他交通系统的衔接也限制了其效率。

从需求方面来看，广州人口和经济的增长推动了交通系统需求的提升。公交系统的客流量从1949年的2990人次增加到1998年的97959人次，这是广州第一条地铁线路开通前一年。而公交车的运力有限，由于拥挤，降低了公交系统的服务水平，最终无法满足居民对交通系统的需求。此外，居民生活水平的提高，对交通服务提出了更高的期望，反映出当时对交通系统的 dissatisfaction。

此外，随着广州社会经济发展，私家车保有量从1969年的2853辆增加到1997年的221611辆。私家车增长的交通拥堵问题，需要改善交通系统，从而刺激了广州地铁的诞生。

发明

广东省省长陈瑜首次提出在广州建设地铁系统。建设技术的尚不成熟以及经济上的极度困难，使得该项目无法实现。广州地铁从珠江跨江隧道工程中学到了第一课，该工程是在广州地铁建设开始之前作为一项建设实验。此外，北京地铁和上海地铁的诞生和发展，为广州地铁带来了隧道、轨道和车辆等方面的先进技术。

随着广州地铁系统的快速发展，广州地铁系统应用了更多技术。例如，4号线采用了线性电机技术，这是中国地铁系统首次应用该技术。该系统具有爬坡能力强、转弯半径小、噪音低等优点。其他技术，如集成自动化技术、移动闭塞技术、智能驾驶技术等，也被整合在一起，实现了广州地铁的信息化建设和运营。

早期市场发展

广州地铁的诞生时间为1991年（广州地铁集团成立之年）至1999年（1号线开通之年）。广州地铁早期市场发展面临着诸多挑战。而最主要的挑战来自其竞争对手。

公交作为广州传统的交通系统，在各种交通方式中占据了大部分客流量。根据广东省统计年鉴，1999年公交在交通系统中的市场份额约为75%，而广州地铁仅为0.03%。此外，为了满足不断增长的交通需求，公交系统投入了更多公交车（1998年比1997年增加了531辆公交车），这给广州地铁早期市场的发展带来了更多困难。出租车的数量也出现了相对增长，反映出人们对交通服务的需求不断提升。但这种增长的程度并未被视为地铁系统的竞争对手。渡轮系统已经达到成熟期，市场份额开始下降，无法限制广州地铁的发展。

尽管私家车没有直接与地铁系统竞争，但它们确实影响了广州地铁的早期市场。中国经济发展刺激了私家车保有量的快速增长。从1991年到1998年，私家车数量从96701辆增加到235727辆，这使得那些能够负担私家车的乘客减少了使用公共交通系统的意愿。

尽管在早期发展阶段，广州地铁在可靠性方面的优势没有得到全面体现，因为20世纪90年代的地面交通状况并不差，但其在舒适性方面的吸引力，尤其是对于长途旅行，开始吸引更多乘客。而广州地铁的增长也随之开始。

广州地铁的增长

广州地铁的建设始于1999年，而快速全面发展始于2006年。在此期间，广州地铁在广州的交通系统中进行了系统性的扩展。里程的增长并非广州地铁发展的唯一考量因素。服务覆盖范围、与重要枢纽和其他交通方式的连接、换乘站的设计和位置都得到了高度重视。截至今日，广州地铁的换乘站总数为21个，地铁系统连接了众多重要枢纽，例如火车站。

在发展时期，广州地铁的市场份额百分比一直在上升。2006年，其市场份额百分比为8%，远高于1998年的0.03%。而到2010年，该百分比已达到26.5%。

广州地铁的成熟

对于广州地铁成熟期的开始，并没有明确的定义。从《广东省统计年鉴》的数据来看，我们可以将2011年视为其成熟期的开始，因为从2011年开始，客运量的增长率开始下降。在那时，广州地铁已经拥有了一个相对完善的网络，能够以更高的服务水平为乘客提供服务。此外，对于广州地铁的长期规划，该系统将进一步完善，成为广州重要的交通系统。然而，这一时期也出现了新的挑战，其中一个主要挑战来自广州快速公交系统的竞争。

广州BRT系统于2008年开始建设，并于2010年开始运营。它包含51条BRT线路，总长度为22.9公里。它采用了BRT系统的直连模式，避免了封闭系统中强制性的换乘。高峰时段的客流量可达每小时26.9万人次，是全球BRT系统中客流量第二大的系统。BRT系统在灵活性和机动性方面的优势，吸引了更多乘客在其运营后使用。此外，BRT系统还可以保证其旅行时间的可靠性。因此，广州BRT系统的发展对广州地铁构成了竞争。

相关政策

广州地铁的诞生伴随着国家政策，政府鼓励发展公共交通系统，并限制私人汽车的使用。地方政府也对广州地铁的建设持积极态度。因此，在此期间首次提出了交通优先的概念，地方政府先后从法国和德国引进资金用于广州地铁的建设。

为了促进广州地铁的发展，制定了许多具体的政策，以提高广州地铁的运营和管理效率。票价政策是其中的重要组成部分。广州地铁的票价采用分段计价，根据不同的里程段进行收费。票价政策中包含许多不同的票种，例如单程票和一日票。对于老人和学生也制定了优惠票价。但票价政策的多次调整，例如取消月票和修改票价折扣，对乘客产生了负面影响。安全是广州地铁的另一个重要组成部分。为了保证地铁系统的秩序，《广州市地铁管理条例》和《广州地铁乘车规则》相继出台。

虽然有些政策也对广州地铁产生了负面影响，例如BRT系统的建设，最初是为加强和补充地铁系统而提出的。但政府仍有政策促进地铁系统的进一步发展。因此，在广州地铁的长期规划中，到2020年，广州地铁将拥有15条线路，总里程将达到550公里。

定量分析

从《广州市统计年鉴》中收集了广州地铁的年度客运量和里程数据，以分析广州地铁的生命周期。客运量数据为1998年至2012年，里程数据为1999年至2012年，因为数据缺失。收集到的数据如表1所示。

表1 广州地铁客运量和里程统计数据

使用三参数逻辑函数来估计广州地铁的生命周期，该函数可以表示为

S(t)=K/1+EXP(-b*(t-t0)) (1)

其中K为饱和状态水平，b为线性回归模型中自变量x的系数，将在后面解释。t为时间，此处为年份，t0为拐点时间。

对于我们用来估计K、b和t0的线性回归模型，我们设定

Y=bX+c (2)

Y=LN(客运量或里程/(K-客运量或里程)) (3)

X=年份 (4)

客运量分析

首先测试了不同的K值，以找到K的最佳估计结果，并使用R平方和调整后的R平方结果来比较K的值。比较结果如表2所示。

表2 基于不同K值的R平方和调整后的R平方

从表2中可以清楚地看到，当K值设置为200000时，回归结果最好，因为它的R平方和调整后的R平方最高。因此，为了进一步估计客运量，我们将K的值设置为200000。Y对X的回归结果如表3所示。

表3 Y对X的回归结果

X的系数（即公式1中的b）和截距可以从回归模型中得到。由于t0代表拐点时间，即客运量等于饱和状态（K值）一半的年份，因此也可以根据回归结果估计t0。

t0=截距/-b=2008.71 (5)

由于所有未知参数，例如K、b和to，都已估计出来，根据公式1，我们可以估计和预测广州地铁客运量的发展趋势，并得到一个S曲线，如图1所示。

图1 广州地铁客运量S曲线

从图1中可以看出，我们估计的客运量S曲线与原始数据非常吻合。估计的客运量反映了广州地铁的生命周期。经过快速增长后，广州地铁将在2020年左右达到饱和状态。

实际客运量和估计客运量之间存在明显的差距，差距出现在2006年至2009年，在此期间，实际客运量的增长率相对低于估计的增长率。这种状况的主要原因是地铁系统的建设速度放缓，里程增长的比率也表明了这一点。由于广州地铁的客运量直接取决于其覆盖范围，因此里程增长速度放缓伴随着客运量增长速度的放缓。此外，票价政策在2006年底从分段计价改为里程计价，这也可能是出现差距的辅助原因。

里程分析

与客运量分析类似，为了分析广州地铁的里程发展，我们首先需要估计该地铁系统里程数据的最佳K值。根据广州地铁里程的发展趋势，我们测试了从300公里到8000公里的K值。表4显示了基于不同K值的里程对年份回归的R平方和调整后的R平方结果。

表4 基于不同K值的R平方和调整后的R平方

从表2中可以看出，当K值设置为2000公里时，R平方和调整后的R平方最高。根据公式3，Y对X的具体回归结果，其中K设置为2000公里，如表3所示。

表5 Y对X的回归结果

该回归模型的系数为 0.2457，截距为 -496.21。根据公式 5，t0 可以计算为

t0=截距/-b=2019.33 (6)

然后可以估计和预测广州地铁里程的发展趋势，结果的 S 曲线如图 2 所示。

图 2 广州地铁里程曲线

由于我们估计的 K 值远大于去年数据中的最大里程，t0 在 2019 年，因此该 S 曲线的绝大部分都是基于预测。广州地铁里程的饱和状态将在 2040 年达到，这符合广州地铁的长期规划。但我们在此采用的 K 值远大于 2040 年规划的里程，即 909 公里。

实际里程和预计里程之间也存在差距。一个合理的解释是，地铁线路的建设周期较长，因此实际里程的变化不可能像预计的那样平滑。此外，随着广州地铁的快速发展，出现了许多问题，例如车站的翻新和地铁系统的土地沉降。广州地铁集团必须在建设期间解决这些问题，这限制了发展速度。

总结

从客流量和里程的定量分析来看，客流量和里程的发展趋势之间存在一些矛盾。首先，客流量的 S 曲线表明广州地铁已进入成熟阶段，而里程的 S 曲线表明广州地铁仍处于增长期的初期，无法满足当前广州地铁的现状。其次，客流量和里程达到饱和状态的时间完全不同。对于客流量，饱和状态将在 2020 年达到，这是实现广州地铁中期规划目标的年份。对于里程，2040 年是实现长期规划目标的年份。这些矛盾反映了广州地铁发展的不平衡。政府和广州地铁集团可能需要关注这个问题。