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原文传递建成环境影响下的城市轨道交通站点客流和换乘模式研究

论文题名：	建成环境影响下的城市轨道交通站点客流和换乘模式研究
关键词：	城市轨道交通;轨道交通站点;换乘模式;时间序列模型
摘要：	随着中国城镇化和机动化水平的显著提升，交通拥堵、环境污染和城市无序蔓延等一系列城市和交通问题日益严峻，以城市轨道交通为代表的大运量公共交通系统是缓解这些症结的关键。建成环境作为城市满足人类活动而建造的人为环境，与城市居民的日常出行息息相关。由于城市功能布局和乘客出行目的的差异，城市轨道交通站点客流在时空维度上呈现显著的不均衡分布，如何从建成环境的影响中捕捉不同层面站点客流的复杂模式对出行生成的研究至关重要。另外，城市轨道交通与地面公交的站点换乘已成为站点客流的重要组成部分。由于受到站点周边建成环境的影响，不同时段的换乘客流在空间上存在显著的差异，在模型中综合考虑换乘出行的多维属性，对深入分析换乘出行模式有着重要的作用。虽然国内外已有大量文献针对城市轨道交通站点客流和换乘进行研究，但鲜有从建成环境的影响角度出发，全面开展对城市轨道单一站点客流、全网站点客流和换乘模式的理论和实证研究。因此，本文依托国家重点研发计划项目（2018YFB1600900）、国家自然科学基金项目（71771049）、江苏省杰出青年科学基金项目（BK20200014），从局部至整体，聚焦建成环境影响下的不同层面城市轨道交通站点客流和换乘出行，以南京城市轨道交通为研究案例，结合公共交通刷卡数据和建成环境数据等动静态数据集，针对不同研究问题提出解决方案，建立研究框架，揭示建成环境的作用机理，剖析城市轨道交通站点客流和换乘模式，提高对城市公共交通出行生成和行为规律的认识。本文的研究内容主要包括以下几个部分：　　首先，阐述城市建成环境数据和城市公共交通刷卡数据等多源数据集的类型和获取方法，分析每类数据的属性和结构，研究异构数据信息规范化处理方法，将单一的数据集拓展至静态和动态相匹配的融合数据集，可视化展示建成环境和城市轨道交通站点客流的分布，解析受到建成环境影响下不同层面站点客流的时空不均衡特性，为后文研究建成环境作用机理以及站点客流和换乘模式提供相关的理论依据和技术支持。　　其次，以城市轨道交通单一站点客流为研究对象，根据站点周边建成环境要素类别，选择受到特定建成环境要素的影响而具有显著客流非稳特性的城市轨道交通站点，考虑站点客流的短时突变特性，研究站点客流在时间序列上的变异性和复杂性，提出通用研究框架，分析站点客流的时间发展趋势和波动状态。检验时间序列残差平方间的序列自相关性，确定短时站点客流序列的残差分布，构建混合时间序列模型，拟合客流的均值和条件异方差，并通过模型参数和信息冲击曲线衡量高强度客流的变化模式。与传统时间序列模型进行对比，分析考虑客流模式中非线性和非对称性的混合模型在预测精确度和可靠性上的优势。　　再次，以城市轨道交通全网站点客流为研究对象，根据城市功能布局形态和轨道交通全网站点分布，结合居民通勤和非通勤出行特征，系统梳理城市建成环境要素对全天不同时段出行行为的潜在影响。考虑站点客流分布的不均衡特性和轨道交通网络结构，通过修正地理加权回归模型的结构和设定，引入自适应距离度量算法，建立基于现实不规则和复杂交通网络的客流分析模型。并通过构建多层级研究框架，剖析在不同时空尺度下城市轨道交通进出站客流的模式，充分认识城市轨道交通出行需求的生成和城市建成环境的作用机理并提出详实的城市和交通发展政策与建议。　　最后，以城市轨道交通全网站点与地面公交的换乘客流为研究对象，根据轨道交通站点周边与换乘相关的建成环境要素对站点进行聚类，表征站点在不同空间中的建成环境属性。分别从集计和非集计的角度出发，建立三维客流立方体和结构主题模型。其中，客流立方体以时间、空间和乘客属性等作为维度，通过可视化分析直观展示不同维度组合下的换乘客流分布的不均衡特性；重设结构主题模型的生成机制，将多维换乘信息融入主题模型结构中，以乘客为单位测算不同换乘模式的概率分布，对比不同换乘模式的显著性，甄别关键换乘模式，量化换乘模式之间的相关性，研究不同年龄层级的乘客在各类换乘模式中起的作用，分析换乘出行与站点周边建成环境和乘客属性之间的耦合关系。从集计和非集计角度全方位解析站点换乘模式，有助于深入挖掘换乘出行的时空演变规律，为城市轨道交通和地面公交一体化提升提供研究依据。
作者：	陈恩惠
专业：	交通运输工程
导师：	叶智锐
授予学位：	博士
授予学位单位：	东南大学
学位年度：	2021