运输部署案例集/2018/南京地铁

定量分析

简介

南京地铁是服务于南京市及南京都市圈的城市轨道交通系统。其首条线路于2005年5月15日正式开通运营，使南京成为继北京、天津、上海、广州、深圳之后中国大陆第六个拥有地铁的都市城市。

截至2017年底，南京地铁已开通9条线路，共计164个车站。 线路总长347公里。中国线路总长排名第4 (仅次于上海、北京和广州)，位居世界第7位。构成覆盖南京市11个区的地铁网络。2017年地铁日均客流量为2980000人次，比2016年增加了40.9万人次，增长率为18.01%。累计客流量为9.77亿人次，比2016年增加了1.47亿人次。截至2018年3月，南京地铁日均客流量最高达到365.3万人次，位居中国第五。预计到2030年，南京地铁将建成25条地铁线路，总长1011.2公里。

名称	南京地铁	轨道类型	地铁
开通日期	2005年5月5日	运营里程（2017）	347公里
车站数量（2017）	164	官方语言	中文\英文
日均客流量（2018）	3,100,000	日最高客流量（2018）	3,650,000
年客流量（2017）	977,110,000	运营公司	南京地铁集团有限公司

                                                 

• 建设时间轴:

线路	里程   公里	列车颜色	开通时间
L 1	38.9	蓝色	15/05/2005
L 2	37.95	红色	28/05/2010
L S3	36.22	绿色	06/12/2017
L 10 阶段1	21.6	紫色	01/07/2014
L S1	35.8	香槟色	01/07/2014
L S8 阶段1	45.2	宝石绿	01/08/2014
L 3	44.9	粉紫色	01/04/2015
L 4 阶段1	33.8	深橙色	18/01/2017
L S9	52.4	亮黄色	30/12/2017

• 地铁线路图

• 
  南京地铁线路图

特点

• 优势

1.    节省土地：由于典型都市区城市土地价值高，在地面上修建铁路可以节省楼层空间，让地面土地可以用于其他用途。

2.    降低噪音：铁路建于地下，可以减少地面噪音。

3.    减少干扰：由于地铁行车路线与其他交通系统（如地面道路）没有重叠或交叉，因此由交通造成的交通干扰较少，可以节省大量通勤时间。

4.    节约能源：在全球变暖问题下，地铁是最佳的公共交通工具。由于地铁行驶速度稳定，节省了大量通勤时间，因此人们愿意乘坐，也取代了开车消耗的很多能源。

5.    减少污染：普通汽车使用汽油或柴油作为能源，而地铁使用电力，没有尾气排放，不会污染环境。

6.    城市轨道交通具有很高的准点性和舒适性：因为城市轨道交通是在专用车道上运行，不受其他车辆影响，不会造成线路堵塞，也不受气候影响。它是全天候的交通方式，列车可以按照时刻表运行，并具有可靠的准点性。与传统公共交通相比，城市轨道交通是在不受其他车辆干扰的线路运行。城市轨道交通车辆具有更好的运行特性。车辆、车站和其他空调、导向装置、自动售票等直接供乘客使用。服务设备和城市轨道交通具有更好的乘坐条件，舒适性优于公共电车和公共汽车。

7.    城市轨道交通具有很高的安全性：城市轨道交通是在专用轨道上运行，没有平交道口，不受其他车辆干扰，并拥有先进的通信信号设备。很少发生交通事故。

• 局限性

1.    建设成本高：由于需要在地下开挖，地下工程建设成本高于地上建设。

2.    建设周期长：由于隧道开挖、铺设轨道、安装设备以及各种调试工作。地铁从开始建设到投入运营需要很长时间。

3.    前期准备时间长：地铁建设具有较长的准备时间。由于需要进行规划和政府审批，甚至还要进行试运营。从最初酝酿到投入运营需要很长时间。短则几年，长则可能十几年。

4.    与其他交通方式相比，地铁应对突发事件的能力较差。比如发生地震，地铁可能会脱轨，而地震区的地下铁结构必须特别坚固。面对洪水等极端自然灾害

建设技术

• 硬件

南京地铁建设涉及众多专业技术和管理，包括盾构及进出洞施工、软土地层咬合保持技术、软基浅埋暗挖法施工技术、盾构隧道下穿既有铁路隧道施工技术、穿戴式施工技术、人工冻结法、盾构隧道管片拼装技术、地铁车站下穿既有车站施工技术、深基坑排水施工技术、施工下穿隧道爆破开挖振动技术、盾构转向机技术等。

• 软件

南京地铁的票务系统 相对完善，并进行了分类。票卡类型分为三种：1. 单程硬币票；2. IC卡和3. 应急票。其中，IC卡又细分为多种，也是最新的票卡。部分类型的IC卡甚至可以在商场、医疗服务和餐厅使用（例如智慧卡），实现了交通技术与其他模式的结合。

早期市场

• 背景

1.   公共汽车系统问题

2005年之前，南京市民主要的公共交通工具是公共汽车。然而，2005年公共汽车行业遭受重创。2003年，SARS疫情对公共汽车这种人口密集的交通系统造成了冲击。使用公共汽车的人比例下降至24.1%。理论上，它将在2005年回升。然而，公共交通的比例继续下降，达到22%。6%，是五年来的最低值，与2003年每天减少40000名乘客相比。2005年，它还创造了两个其他最长记录：过去七年中最长的等待时间 - 5.8分钟和过去六年中最长的换乘时间。人们对公共交通越来越不满。消费者不满的焦点是：拥挤、缓慢、等待。乘客和公交公司之间的矛盾越来越突出。据研究，仅有100名南京市民中的22.6人愿意乘坐公共汽车，人们越来越愿意通过在6点到7点之间出行来避开早高峰。

2.   人口增长和结构变化

从1982年到2005年，南京市常住人口呈现上升趋势，从4491100人增长到6889000人，这种趋势在接下来的几年里依然保持。而且年龄结构也在发生变化，劳动力群体（15-59岁）比例上升，相应的公共交通需求也会增加。2006年，城市化人口达到76.4%，2007年上升至76.82%。

3.   出行方式

从2005年到2009年，是南京的诞生阶段。客流量的增长率仅为196.3%。以中间年份 - 2007年为例。

2007年出行方式比例

步行	公共汽车	自行车	地铁	出租车	摩托车	公司车	私家车	其他
26.32	40.14	19.3	2.16	2.09	1.4	3.66	4.31	0.58

在早期市场，地铁并没有占据主导地位，比例非常小。人们出行时更倾向于步行和骑自行车。造成这种现象的主要原因有两个：一是城市轨道交通模式刚刚出现，需要时间来适应市场，获得市场的认可。二是2009年之前只有一条地铁在运营，无法完全覆盖市场。

4.   市场影响

自2005年建成以来，南京地铁对交通市场产生了一定的影响。首先，由于地铁本身的特性，它能够减少地面交通拥堵，从而提高整体市场质量，缓解其他相关交通行业的压力。其次，地铁的出现改变了传统的出行方式。高效运行是地铁独特的优势，不会受到交通拥堵等问题的影响。此外，新兴产业的出现提供了大量的就业机会，从规划、建设到运营，都能够为城市带来可观的就业机会。最后，地铁作为一种新模式的出现，可以与现有模式完美结合。城市内长途旅行使用地铁，短途旅行使用公共交通，可以提升城市的便捷性。

政策

• 诞生阶段政策

1. 政府联合各相关产业成立了专门机构——南京轨道交通产业协会（成立于2006年）。其成员涵盖车辆集成、路网信号、综合监控等各个专业领域。协会通过组织PPP、BOT等总承包模式，推出了南京轨道交通产品。协会内部以互利共赢为重，加强内部协作。

2. 优惠政策

a. 一定时间内的换乘可享受优惠。

b. 针对特殊人群发行不同类型的公交卡，给予优惠。

c. 不同的优惠共享模式。

• 成长阶段政策

1. 现象与问题

自2005年南京地铁开通以来，随着地铁开通线路的增加，新线路客流量强度下降，设施老化，票价和政府支出等因素，导致南京地铁运营亏损严重，地铁可持续发展形式严峻。

2. 对应政策

a. 界定补贴范围，实施分类补贴政策。对相关地铁线路的维修更新进行补贴。

b. 将“专项补贴”与“年度补贴”相结合，将财政补贴与经营业绩相结合，有效区分政策性亏损与经营性亏损。

c. 进行运营成本监管。南京地铁要尽快开展运营成本监管工作，对地铁运营财务状况进行专项审计，根据审计确认的金额给予年度财政补贴，确保城市轨道交通健康可持续发展。

政策影响

在南京地铁诞生阶段，中国地铁建设还处于起步阶段，缺乏经验和专业团队。虽然国有生产已经具备能力，但市场信誉不足，在项目招标中难以与国外投资者竞争。此时，一些保护性政策的引入，确保了国有化的发展和崛起，稳定了市场初期基础。政府对市场的监管十分严格，为地铁国有核心技术稳定发展奠定了基础。

此外，与民营企业合作，引入人性化地铁服务，例如IC卡，包括智惠卡，不仅可以用于地铁、公交等交通工具，还可以用于商场购物、餐厅消费，甚至医疗费支付。多方联动刺激消费的方法，导致地铁初期客流量稳步增长。

进入发展中期，地铁开始出现巨额亏损。但事实上，南京是国内唯一地铁盈利城市，陆沉系统的亏损也是预料之中的。为了支持地铁产业的可持续发展，政府提供的补贴发挥了重要作用。为了刺激地铁的使用，政府在大部分地铁站附近设置了公共自行车站点，方便了人们到达地铁站，提高了人们对地铁的兴趣。

成熟阶段

从目前南京地铁的发展趋势来看，南京地铁仍处于发展阶段。南京地铁规划从2005年至2030年，地铁系统尚未完善。目前，有10条地铁线路正在建设中。

优化与改进

• 南京地铁的“锁定”

南京地铁自成立以来就是一家国有企业，在国有企业的领导下运营。在政府主导的背景下，其资金十分稳定，但缺乏市场自由，对其有一定限制。其目标性很强，盈利欲望很低。虽然能够建立非常庞大的网络系统，但也造成了相当大的资金浪费。如今，地铁系统已经出现巨额亏损，但政府仍在加大投资，建设地铁系统。地铁是一种不易改变的交通方式。与公交、自行车等道路交通不同，其嵌入模式是轨道交通，需要大量投资。

• “重塑”

重塑南京地铁的方向应该是合理利用市场，不仅要满足市场需求，还要获取利益，实现双赢。对于南京地铁的规划，首先要关注质量，其次才是数量。注意与公共交通、公共自行车等现有模式相结合。多种模式结合，明确分工，最大限度发挥每种模式的应用特点：地铁通过城市内部长距离运输，缓解高峰时段的交通压力；公交用于中距离运输；自行车可以满足城市内部短距离的个人需求。这样可以减少资金浪费，最大限度地利用地铁。

定量分析

‘S’曲线与分析

数据分析和S曲线趋势分析方法基于GARRISON, W. L. and LEVINSON, D. M. 的理论。

2005-2017年乘客数量（实际和预测）

年份	实际乘客数量（千人）	预测乘客数量（千人）
2005	16210	28119
2006	57980	42295
2007	80160	63229
2008	103790	93677
2009	113530	137005
2010	214594	196777
2011	343701	275795
2012	400626	374578
2013	452160	489786
2014	503000	613758
2015	716540	736121
2016	830670	847020
2017	977410	940025
表1. 南京地铁2005-2017年实际/预测乘客数量

其中，预测乘客数量根据以下公式计算

S(t) = K/[1+exp(-b(t-t0)]

其中

S(t) 是状态指标（例如预测乘客数量）

t 是时间（年）

是拐点时间。

K 是饱和状态水平

b 是系数

• 确定K值

K 基于对2005-2017年交通增长的估计。预计在饱和状态下，客运量将达到每年11.9亿人次。K 的初始值选择为1100000到1300000。当K值为11.9亿时，R平方最接近1，数据分析回归结果如下所示

k	1120000	1130000	1140000	1150000	1160000	1170000	1180000	1190000	1200000	1210000	1220000	1230000	1240000	1250000	1260000	1270000	1280000	1290000	1300000
R平方	0.972519	0.972973	0.973319	0.973576	0.973759	0.973878	0.973944	0.973964	0.973945	0.973893	0.973812	0.973706	0.973579	0.973434	0.973273	0.973098	0.972912	0.972716	0.97251
表2. 寻找K值

• 回归结果

SUMMARY OUTPUT
回归
Multiple R	0.986896001
R Square	0.973963717
Adjusted R Square	0.971596782
Standard Error	0.279649049
Observation	13
ANOVA
	df	SS	MS	F	Significance F
回归	1	32.17978705	32.17979	411.4873	4.59104E-10
Residual	11	0.860239498	0.078204
Total	12	33.04002655
	Coefficients	Standard Error	t Stat	P-value	Lower 95%	Upper 95%	Lower 95.0%	Upper 95.0%
Intercept	-846.8055342	41.68602411	-20.3139	4.52E-10	-938.5558546	-755.0552137	-938.555855	-755.055214
b	0.42049021	0.020728967	20.28515	4.59E-10	0.374866062	0.466114358	0.374866062	0.466114358
tnought	2013.85315
表3. 当k=1190000时的回归分析

• S曲线和分析

图1. 南京地铁建模后的S曲线

从S曲线的趋势来看，南京地铁应该处于成长阶段的末期。目前客流量处于快速增长阶段。从2005年到2009年是南京地铁的诞生阶段，从2009年到2017年是南京地铁的成长阶段。

从目前的S曲线趋势来看，南京地铁发展已经到达成长阶段的末期。预计值与实际值吻合程度较高，说明未来发展很可能遵循预计值。但是，从南京目前的交通规划来看，正在规划中的地铁线路有15条。地铁对于一座城市来说是一种较为奢侈的交通方式，主要用于市中心的交通。然而，南京地铁的发展方向开始向主城区周边区域倾斜。这样的交通规划会提高城市的便捷性，但总体来说需要大量的资金。