運輸部署案例集/2018/南京地鐵

定量分析

簡介

南京地鐵是服務於南京市及南京都市圈的城市軌道交通系統。其首條線路於2005年5月15日正式開通運營，使南京成為繼北京、天津、上海、廣州、深圳之後中國大陸第六個擁有地鐵的都市城市。

截至2017年底，南京地鐵已開通9條線路，共計164個車站。 線路總長347公里。中國線路總長排名第4 (僅次於上海、北京和廣州)，位居世界第7位。構成覆蓋南京市11個區的地鐵網路。2017年地鐵日均客流量為2980000人次，比2016年增加了40.9萬人次，增長率為18.01%。累計客流量為9.77億人次，比2016年增加了1.47億人次。截至2018年3月，南京地鐵日均客流量最高達到365.3萬人次，位居中國第五。預計到2030年，南京地鐵將建成25條地鐵線路，總長1011.2公里。

名稱	南京地鐵	軌道型別	地鐵
開通日期	2005年5月5日	運營里程（2017）	347公里
車站數量（2017）	164	官方語言	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	運營公司	南京地鐵集團有限公司

                                                 

• 建設時間軸:

線路	里程   公里	列車顏色	開通時間
L 1	38.9	藍色	15/05/2005
L 2	37.95	紅色	28/05/2010
L S3	36.22	綠色	06/12/2017
L 10 階段1	21.6	紫色	01/07/2014
L S1	35.8	香檳色	01/07/2014
L S8 階段1	45.2	寶石綠	01/08/2014
L 3	44.9	粉紫色	01/04/2015
L 4 階段1	33.8	深橙色	18/01/2017
L S9	52.4	亮黃色	30/12/2017

• 地鐵線路圖

• 
  南京地鐵線路圖

特點

• 優勢

1.    節省土地：由於典型都市區城市土地價值高，在地面上修建鐵路可以節省樓層空間，讓地面土地可以用於其他用途。

2.    降低噪音：鐵路建於地下，可以減少地面噪音。

3.    減少干擾：由於地鐵行車路線與其他交通系統（如地面道路）沒有重疊或交叉，因此由交通造成的交通干擾較少，可以節省大量通勤時間。

4.    節約能源：在全球變暖問題下，地鐵是最佳的公共交通工具。由於地鐵行駛速度穩定，節省了大量通勤時間，因此人們願意乘坐，也取代了開車消耗的很多能源。

5.    減少汙染：普通汽車使用汽油或柴油作為能源，而地鐵使用電力，沒有尾氣排放，不會汙染環境。

6.    城市軌道交通具有很高的準點性和舒適性：因為城市軌道交通是在專用車道上執行，不受其他車輛影響，不會造成線路堵塞，也不受氣候影響。它是全天候的交通方式，列車可以按照時刻表執行，並具有可靠的準點性。與傳統公共交通相比，城市軌道交通是在不受其他車輛干擾的線路執行。城市軌道交通車輛具有更好的執行特性。車輛、車站和其他空調、導向裝置、自動售票等直接供乘客使用。服務裝置和城市軌道交通具有更好的乘坐條件，舒適性優於公共電車和公共汽車。

7.    城市軌道交通具有很高的安全性：城市軌道交通是在專用軌道上執行，沒有平交道口，不受其他車輛干擾，並擁有先進的通訊訊號裝置。很少發生交通事故。

• 侷限性

1.    建設成本高：由於需要在地下開挖，地下工程建設成本高於地上建設。

2.    建設週期長：由於隧道開挖、鋪設軌道、安裝裝置以及各種除錯工作。地鐵從開始建設到投入運營需要很長時間。

3.    前期準備時間長：地鐵建設具有較長的準備時間。由於需要進行規劃和政府審批，甚至還要進行試運營。從最初醞釀到投入運營需要很長時間。短則幾年，長則可能十幾年。

4.    與其他交通方式相比，地鐵應對突發事件的能力較差。比如發生地震，地鐵可能會脫軌，而地震區的地下鐵結構必須特別堅固。面對洪水等極端自然災害

建設技術

• 硬體

南京地鐵建設涉及眾多專業技術和管理，包括盾構及進出洞施工、軟土地層咬合保持技術、軟基淺埋暗挖法施工技術、盾構隧道下穿既有鐵路隧道施工技術、穿戴式施工技術、人工凍結法、盾構隧道管片拼裝技術、地鐵車站下穿既有車站施工技術、深基坑排水施工技術、施工下穿隧道爆破開挖振動技術、盾構轉向機技術等。

• 軟體

南京地鐵的票務系統 相對完善，並進行了分類。票卡型別分為三種：1. 單程硬幣票；2. IC卡和3. 應急票。其中，IC卡又細分為多種，也是最新的票卡。部分型別的IC卡甚至可以在商場、醫療服務和餐廳使用（例如智慧卡），實現了交通技術與其他模式的結合。

早期市場

• 背景

1.   公共汽車系統問題

2005年之前，南京市民主要的公共交通工具是公共汽車。然而，2005年公共汽車行業遭受重創。2003年，SARS疫情對公共汽車這種人口密集的交通系統造成了衝擊。使用公共汽車的人比例下降至24.1%。理論上，它將在2005年回升。然而，公共交通的比例繼續下降，達到22%。6%，是五年來的最低值，與2003年每天減少40000名乘客相比。2005年，它還創造了兩個其他最長記錄：過去七年中最長的等待時間 - 5.8分鐘和過去六年中最長的換乘時間。人們對公共交通越來越不滿。消費者不滿的焦點是：擁擠、緩慢、等待。乘客和公交公司之間的矛盾越來越突出。據研究，僅有100名南京市民中的22.6人願意乘坐公共汽車，人們越來越願意透過在6點到7點之間出行來避開早高峰。

2.   人口增長和結構變化

從1982年到2005年，南京市常住人口呈現上升趨勢，從4491100人增長到6889000人，這種趨勢在接下來的幾年裡依然保持。而且年齡結構也在發生變化，勞動力群體（15-59歲）比例上升，相應的公共交通需求也會增加。2006年，城市化人口達到76.4%，2007年上升至76.82%。

3.   出行方式

從2005年到2009年，是南京的誕生階段。客流量的增長率僅為196.3%。以中間年份 - 2007年為例。

2007年出行方式比例

步行	公共汽車	腳踏車	地鐵	計程車	摩托車	公司車	私家車	其他
26.32	40.14	19.3	2.16	2.09	1.4	3.66	4.31	0.58

在早期市場，地鐵並沒有佔據主導地位，比例非常小。人們出行時更傾向於步行和騎腳踏車。造成這種現象的主要原因有兩個：一是城市軌道交通模式剛剛出現，需要時間來適應市場，獲得市場的認可。二是2009年之前只有一條地鐵在運營，無法完全覆蓋市場。

4.   市場影響

自2005年建成以來，南京地鐵對交通市場產生了一定的影響。首先，由於地鐵本身的特性，它能夠減少地面交通擁堵，從而提高整體市場質量，緩解其他相關交通行業的壓力。其次，地鐵的出現改變了傳統的出行方式。高效執行是地鐵獨特的優勢，不會受到交通擁堵等問題的影響。此外，新興產業的出現提供了大量的就業機會，從規劃、建設到運營，都能夠為城市帶來可觀的就業機會。最後，地鐵作為一種新模式的出現，可以與現有模式完美結合。城市內長途旅行使用地鐵，短途旅行使用公共交通，可以提升城市的便捷性。

政策

• 誕生階段政策

1. 政府聯合各相關產業成立了專門機構——南京軌道交通產業協會（成立於2006年）。其成員涵蓋車輛整合、路網訊號、綜合監控等各個專業領域。協會透過組織PPP、BOT等總承包模式，推出了南京軌道交通產品。協會內部以互利共贏為重，加強內部協作。

2. 優惠政策

a. 一定時間內的換乘可享受優惠。

b. 針對特殊人群發行不同型別的公交卡，給予優惠。

c. 不同的優惠共享模式。

• 成長階段政策

1. 現象與問題

自2005年南京地鐵開通以來，隨著地鐵開通線路的增加，新線路客流量強度下降，設施老化，票價和政府支出等因素，導致南京地鐵運營虧損嚴重，地鐵可持續發展形式嚴峻。

2. 對應政策

a. 界定補貼範圍，實施分類補貼政策。對相關地鐵線路的維修更新進行補貼。

b. 將“專項補貼”與“年度補貼”相結合，將財政補貼與經營業績相結合，有效區分政策性虧損與經營性虧損。

c. 進行運營成本監管。南京地鐵要儘快開展運營成本監管工作，對地鐵運營財務狀況進行專項審計，根據審計確認的金額給予年度財政補貼，確保城市軌道交通健康可持續發展。

政策影響

在南京地鐵誕生階段，中國地鐵建設還處於起步階段，缺乏經驗和專業團隊。雖然國有生產已經具備能力，但市場信譽不足，在專案招標中難以與國外投資者競爭。此時，一些保護性政策的引入，確保了國有化的發展和崛起，穩定了市場初期基礎。政府對市場的監管十分嚴格，為地鐵國有核心技術穩定發展奠定了基礎。

此外，與民營企業合作，引入人性化地鐵服務，例如IC卡，包括智惠卡，不僅可以用於地鐵、公交等交通工具，還可以用於商場購物、餐廳消費，甚至醫療費支付。多方聯動刺激消費的方法，導致地鐵初期客流量穩步增長。

進入發展中期，地鐵開始出現鉅額虧損。但事實上，南京是國內唯一地鐵盈利城市，陸沉系統的虧損也是預料之中的。為了支援地鐵產業的可持續發展，政府提供的補貼發揮了重要作用。為了刺激地鐵的使用，政府在大部分地鐵站附近設定了公共腳踏車站點，方便了人們到達地鐵站，提高了人們對地鐵的興趣。

成熟階段

從目前南京地鐵的發展趨勢來看，南京地鐵仍處於發展階段。南京地鐵規劃從2005年至2030年，地鐵系統尚未完善。目前，有10條地鐵線路正在建設中。

最佳化與改進

• 南京地鐵的“鎖定”

南京地鐵自成立以來就是一家國有企業，在國有企業的領導下運營。在政府主導的背景下，其資金十分穩定，但缺乏市場自由，對其有一定限制。其目標性很強，盈利慾望很低。雖然能夠建立非常龐大的網路系統，但也造成了相當大的資金浪費。如今，地鐵系統已經出現鉅額虧損，但政府仍在加大投資，建設地鐵系統。地鐵是一種不易改變的交通方式。與公交、腳踏車等道路交通不同，其嵌入模式是軌道交通，需要大量投資。

• “重塑”

重塑南京地鐵的方向應該是合理利用市場，不僅要滿足市場需求，還要獲取利益，實現雙贏。對於南京地鐵的規劃，首先要關注質量，其次才是數量。注意與公共交通、公共腳踏車等現有模式相結合。多種模式結合，明確分工，最大限度發揮每種模式的應用特點：地鐵透過城市內部長距離運輸，緩解高峰時段的交通壓力；公交用於中距離運輸；腳踏車可以滿足城市內部短距離的個人需求。這樣可以減少資金浪費，最大限度地利用地鐵。

定量分析

‘S’曲線與分析

資料分析和S曲線趨勢分析方法基於GARRISON, W. L. and LEVINSON, D. M. 的理論。

2005-2017年乘客數量（實際和預測）

年份	實際乘客數量（千人）	預測乘客數量（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. 南京地鐵2005-2017年實際/預測乘客數量

其中，預測乘客數量根據以下公式計算

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

其中

S(t) 是狀態指標（例如預測乘客數量）

t 是時間（年）

是拐點時間。

K 是飽和狀態水平

b 是係數

• 確定K值

K 基於對2005-2017年交通增長的估計。預計在飽和狀態下，客運量將達到每年11.9億人次。K 的初始值選擇為1100000到1300000。當K值為11.9億時，R平方最接近1，資料分析迴歸結果如下所示

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. 尋找K值

• 迴歸結果

SUMMARY OUTPUT
迴歸
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
迴歸	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. 當k=1190000時的迴歸分析

• S曲線和分析

圖1. 南京地鐵建模後的S曲線

從S曲線的趨勢來看，南京地鐵應該處於成長階段的末期。目前客流量處於快速增長階段。從2005年到2009年是南京地鐵的誕生階段，從2009年到2017年是南京地鐵的成長階段。

從目前的S曲線趨勢來看，南京地鐵發展已經到達成長階段的末期。預計值與實際值吻合程度較高，說明未來發展很可能遵循預計值。但是，從南京目前的交通規劃來看，正在規劃中的地鐵線路有15條。地鐵對於一座城市來說是一種較為奢侈的交通方式，主要用於市中心的交通。然而，南京地鐵的發展方向開始向主城區周邊區域傾斜。這樣的交通規劃會提高城市的便捷性，但總體來說需要大量的資金。