王 洋，賈利民，徐 杰，郭建媛，康亞舒

（1.北京交通大學(xué) 軌道交通控制與安全國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100044；2.北京交通大學(xué) 交通運(yùn)輸學(xué)院，北京 100044）

目前我國地鐵建設(shè)規(guī)模越來越大，新建線路的引入使路網(wǎng)結(jié)構(gòu)發(fā)生著劇烈的變化，地鐵運(yùn)營管理難度也隨之增加。雖然地鐵內(nèi)部設(shè)施設(shè)備更加先進(jìn)，運(yùn)營管理更加科學(xué)、規(guī)范，從業(yè)人員技能水平更高，但是地鐵事故還是時(shí)有發(fā)生。同時(shí)鑒于地鐵自身的特點(diǎn)：處于地下相對半封閉的空間，客流密集度高且客流種類多[1]，出行OD（Origin-Destination，起點(diǎn)-訖點(diǎn)）也存在較大差異，尤其是老人和小孩等弱勢群體，增加了突發(fā)事件下乘客疏散和誘導(dǎo)的難度。

現(xiàn)行的突發(fā)事件誘導(dǎo)方式只有廣播和人工疏導(dǎo)兩種，根本無法滿足突發(fā)事件下乘客對客流誘導(dǎo)信息的需求。例如：2011年上海地鐵追尾事故，事故發(fā)生后，只引導(dǎo)乘客自行換乘他線或出站換乘公交。沒有實(shí)施有效的客流誘導(dǎo)，造成大量客流滯留。本文正是以此為背景提出突發(fā)事件客流誘導(dǎo)系統(tǒng)的研究。

1 客流分布特征分析

1.1 不同時(shí)段客流分布特征

日客流分布通常呈現(xiàn)“駝峰曲線”特征，即早晚高峰時(shí)段，以通勤客流為主。平峰時(shí)段，客流量較均衡，以商務(wù)流、商業(yè)流為主。

工作日客流分布呈“雙峰”特征，非工作日的客流一般呈“階梯狀”，逐漸增加或減少。

在春節(jié)、五一、十一等節(jié)日，或是大型活動(dòng)（如奧運(yùn)會(huì)）期間出行客流明顯增加，還有學(xué)生寒假、暑假期間，流通客流量也很大。但是在中考、高考期間和開學(xué)后學(xué)生出行流驟減。

1.2 換乘站客流分布特征

換乘站是線路的連接點(diǎn)，客流集中，客流變化情況復(fù)雜，是客流誘導(dǎo)和運(yùn)營組織的瓶頸點(diǎn)，故需要進(jìn)行重點(diǎn)分析。

（1）密度大

換乘站內(nèi)以換乘客流為主，由于換乘客流方向性強(qiáng)、客流量大[2]，在突發(fā)事件下，極易造成慌亂，甚至踩踏事件的發(fā)生，客流誘導(dǎo)工作難度很大。圖1為北京地鐵部分線路換乘客流占全線客運(yùn)量之比以及換乘站數(shù)站全線比例。

圖1 北京地鐵部分線路換乘客流占全線客運(yùn)量比例及換乘站數(shù)占全線比例

（2）沖突點(diǎn)多

不同的出行目的和出行方向會(huì)形成不同的出行路徑，就不可避免地導(dǎo)致多股客流的交織，形成多個(gè)客流沖突點(diǎn)。在突發(fā)事件時(shí)，沖突點(diǎn)的安全性很低，一旦沖突點(diǎn)形成混亂，對客流誘導(dǎo)工作將造成很大困難。

（3）不均衡性

同一時(shí)段、不同換乘方向；不同時(shí)段、同一換乘方向的客流量會(huì)存在較大差異。最典型的是早晚高峰時(shí)，早高峰以進(jìn)城方向?yàn)橹?，而在晚高峰則相反。

（4）短時(shí)沖擊性

地鐵客流的到達(dá)并不是連續(xù)均衡的，是隨列車的到達(dá)呈現(xiàn)脈沖式分布[3]，也就是在短時(shí)間內(nèi)會(huì)激增大量客流，易形成擁堵和客流排隊(duì)，當(dāng)擁堵人數(shù)較多時(shí)，將會(huì)帶來較大的安全隱患。

1.3 重要客流集散點(diǎn)客流分布特征

處于在不同城區(qū)的線路，客流特征也不同。在中心商業(yè)繁華區(qū)、文化聚集區(qū)、客流集散點(diǎn)的線路，客流種類比較寬泛，客流量和客流強(qiáng)度較大，密集度高；在市郊結(jié)合、以上下班為主的線路，客流強(qiáng)度居中，呈現(xiàn)早晚高峰客流；郊區(qū)線路的客流強(qiáng)度最低。

2 系統(tǒng)需求分析

2.1 路網(wǎng)結(jié)構(gòu)多樣

軌道交通路網(wǎng)形式復(fù)雜多樣，隨著新建線路的引入，路網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)將更加復(fù)雜多樣。此時(shí)，突發(fā)事件對路網(wǎng)結(jié)構(gòu)、路網(wǎng)能力、客流分布產(chǎn)生的影響將呈現(xiàn)出更多的不確定性。不同類型、級別的突發(fā)事件對路網(wǎng)的影響程度也存在差異。例如：在蓄意攻擊下，北京軌道交通網(wǎng)絡(luò)的抗攻擊性很差；在隨機(jī)性攻擊時(shí)，網(wǎng)絡(luò)的容錯(cuò)性較強(qiáng)[4]。

2.2 車站內(nèi)部結(jié)構(gòu)差異

不同類型車站內(nèi)的基礎(chǔ)設(shè)施分布和位置的布置存在較大差異，而且出入口、消防口等不僅有限，而且存在建筑死角[5]，在突發(fā)事件下，客流誘導(dǎo)工作難度很大。

2.3 客流多樣

軌道交通客流種類多樣，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，呈現(xiàn)不同的客流特點(diǎn)和分布特征。例如：通勤流和學(xué)生流，主要集中在早晚高峰期；探親流和旅游流集中在周末和假期。在突發(fā)事件時(shí)，要充分考慮到事發(fā)時(shí)客流的特點(diǎn)、屬性以及客流成分，尤其是老人和兒童會(huì)增加客流誘導(dǎo)的難度，所以必須進(jìn)行科學(xué)有效、及時(shí)的客流誘導(dǎo)工作。

2.4 能力變化

不同突發(fā)事件對路網(wǎng)能力的影響程度和結(jié)果是不同的。例如：在發(fā)生毒氣、爆炸時(shí)，對人體造成危害，線路全線停運(yùn)，路網(wǎng)能力大幅度下降；因天氣惡劣引起突發(fā)大客流時(shí)，路網(wǎng)能力緊張，會(huì)造成客流滯留和擁擠。無論哪種情況，一旦路網(wǎng)能力出現(xiàn)極度緊張甚至崩潰，極易引發(fā)一系列公共安全問題。

2.5 突發(fā)事件類型多樣

突發(fā)事件類型有多種多樣，如火災(zāi)、爆炸、毒氣襲擊、地震、惡劣天氣、突發(fā)大客流或設(shè)備故障、損壞等[1]。不同級別、不同類別的突發(fā)事件需采取的客流誘導(dǎo)組織工作是不同的；同一事件對不同線路、車站產(chǎn)生的影響程度也不同，所以就需要有專業(yè)的客流誘導(dǎo)系統(tǒng)發(fā)布及時(shí)的、有針對性的客流誘導(dǎo)信息，應(yīng)對不同種類的突發(fā)事件。

2.6 客流網(wǎng)絡(luò)傳播性

當(dāng)發(fā)生突發(fā)事件時(shí)，突發(fā)客流不僅會(huì)在事發(fā)車站內(nèi)造成擁擠，還會(huì)導(dǎo)致相鄰線路、車站內(nèi)的客流積聚，產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)傳播效應(yīng)。尤其是換乘站。此時(shí)運(yùn)營部門就應(yīng)及時(shí)提供客流誘導(dǎo)信息，否則可能導(dǎo)致更大面積甚至整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的崩潰。

3 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

系統(tǒng)面向兩個(gè)用戶層次：工作人員、乘客。系統(tǒng)體系架構(gòu)采用B/S（Browser/Server）模式，用戶可通過Web瀏覽器訪問網(wǎng)頁，從基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫獲取的信息能以文本、圖像、表格或多媒體對象的形式在網(wǎng)頁上進(jìn)行展現(xiàn)。開發(fā)平臺采用J2EE平臺，集成開發(fā)環(huán)境選用MyEclipse8.5企業(yè)級工作平臺（MyEclipse Enterprise Workbench），數(shù)據(jù)庫選用Oracle 10g，Web服務(wù)器采用Apache Tomcat 6.0，交互圖形界面設(shè)計(jì)則使用Adobe Flex Builder 4.5。

3.1 系統(tǒng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理

（1）路網(wǎng)屬性管理主要是實(shí)現(xiàn)對路網(wǎng)各類基礎(chǔ)信息的管理，管理內(nèi)容包括：線路屬性（線路ID、線路名稱、位置等）、線路連接關(guān)系、換乘關(guān)系、線路各車站、車站連接關(guān)系等。為確定事故的影響范圍、車站線路的受影響程度、判斷事故級別等提供路網(wǎng)數(shù)據(jù)支持。

（2）車站屬性管理主要是實(shí)現(xiàn)對車站各類信息的管理，管理內(nèi)容包括：車站屬性、車站類型、車站內(nèi)部設(shè)施等。

（3）列車時(shí)刻表管理主要是實(shí)現(xiàn)對列車時(shí)刻表的管理，例如列車車次、列車運(yùn)行時(shí)間、列車停站時(shí)間、列車追蹤時(shí)間等。

（4）歷史客流數(shù)據(jù)管理主要是對客流分時(shí)段、分線路等進(jìn)行管理。包括各線路、車站的歷史客流進(jìn)出站量、客流換乘量、客流分布規(guī)律等。

數(shù)據(jù)的導(dǎo)入采用大型數(shù)據(jù)庫常用的加載方法批量處理，并應(yīng)用wrapper包裝器將數(shù)據(jù)的格式統(tǒng)一化，導(dǎo)入程序讀取文件數(shù)據(jù)并進(jìn)行解析。在系統(tǒng)需要數(shù)據(jù)計(jì)算時(shí)，可提取數(shù)據(jù)并進(jìn)行處理。

3.2 突發(fā)事件管理

（1）記錄事故信息：突發(fā)事件類型、級別、影響范圍、發(fā)生地點(diǎn)和時(shí)間、事發(fā)車站、所屬線路、所在區(qū)間、行車方向、車次等。

（2）設(shè)定不同突發(fā)事件類型：火災(zāi)、爆炸、化學(xué)威脅、地震；設(shè)備故障、列車故障；乘客被車門擠傷、失足跌入軌道，等。

（3）設(shè)定突發(fā)事故級別，暫設(shè)4級：一般事故、較大事故、重大事故、特別重大事故。

（4）設(shè)定事故的影響范圍：直接影響車站、間接受影響車站；直接受影響線路、間接受影響線路；事故區(qū)間，等。

（5）根據(jù)不同突發(fā)事件類型和事故級別，初步設(shè)定相應(yīng)的客流誘導(dǎo)方案和信息模板。

將突發(fā)事件的類型、級別、影響范圍、發(fā)生地點(diǎn)、持續(xù)時(shí)間、相應(yīng)的處置方案等模塊設(shè)定為多選功能，可在不同模塊進(jìn)行編輯、更新。不同突發(fā)事件模塊與事件處置措施模板形成“一對一”的對應(yīng)關(guān)系。

3.3 路網(wǎng)能力分析

路網(wǎng)能力分析包括：通過能力，如：線路通過能力、列車折返能力、最終通過能力等；車站各設(shè)備能力，如通道通過能力、樓梯及自動(dòng)扶梯輸送能力、AFC設(shè)備使用能力，以及站臺和站廳空間容納能力等；換乘能力，線路間換乘能力、換乘通道綜合能力等[6]。

將突發(fā)事件信息進(jìn)行數(shù)據(jù)化處理，整理成系統(tǒng)識別的統(tǒng)一格式，導(dǎo)入基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理模塊和突發(fā)事件管理模塊的數(shù)據(jù)，建立不同突發(fā)事件下的能力計(jì)算模型與算法，對路網(wǎng)能力的各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行計(jì)算。制定路網(wǎng)能力等級規(guī)則，對計(jì)算指標(biāo)進(jìn)行分析，得到路網(wǎng)能力綜合分析結(jié)果。路網(wǎng)能力分析結(jié)果將傳輸?shù)叫畔⒄故灸K，作為判定路網(wǎng)運(yùn)營狀態(tài)的依據(jù)。

3.4 客流分析

客流分析涉及的指標(biāo)包括客運(yùn)量、進(jìn)站量、斷面客流、換乘量等指標(biāo)，為確定突發(fā)事件的客流影響范圍提供依據(jù)。

導(dǎo)入實(shí)時(shí)客流數(shù)據(jù)并格式統(tǒng)一化，建立不同突發(fā)事件下，突發(fā)客流指標(biāo)及數(shù)學(xué)模型和計(jì)算方法，調(diào)入基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理模塊中的歷史客流數(shù)據(jù)，分析對比客流分布特征的變化情況，得出突發(fā)事件下客流分布情況。分析結(jié)果作為判定事故影響范圍和進(jìn)行客流誘導(dǎo)的依據(jù)。

3.5 客流誘導(dǎo)信息發(fā)布

客流誘導(dǎo)信息發(fā)布主要是實(shí)現(xiàn)對不同受影響程度的車站發(fā)布不同的客流誘導(dǎo)信息。包括發(fā)布對象、發(fā)布內(nèi)容、發(fā)布形式、時(shí)間管理4個(gè)方面。

（1）發(fā)布對象。即生成直接受影響的車站和間接受影響的車站。（2）發(fā)布內(nèi)容。從突發(fā)事件管理中調(diào)出的相適應(yīng)的客流誘導(dǎo)方案及信息模板。（3）發(fā)布形式。站內(nèi)外PIS（Passenger Information System，乘客信息系統(tǒng)）、官方網(wǎng)站、廣播、查詢機(jī)等。（4）發(fā)布時(shí)間。設(shè)定客流誘導(dǎo)信息的發(fā)布時(shí)間、結(jié)束時(shí)間。

根據(jù)客流分析和路網(wǎng)能力結(jié)果，系統(tǒng)將自動(dòng)生成發(fā)布對象、發(fā)布內(nèi)容模板，工作人員核實(shí)事件的直接影響范圍和間接影響范圍，并確認(rèn)發(fā)布內(nèi)容、發(fā)布形式，若需修改，可直接進(jìn)行編輯。生成完整的發(fā)布信息后，將信息存入模板中，同時(shí)可進(jìn)行發(fā)布信息預(yù)覽。在確認(rèn)預(yù)覽的發(fā)布信息無誤后，單擊發(fā)布按鈕，即可按照預(yù)覽形式發(fā)布信息。

3.6 信息展示

路網(wǎng)運(yùn)營狀態(tài)以動(dòng)態(tài)圖顯示，實(shí)時(shí)展現(xiàn)線路和車站的運(yùn)營狀態(tài)。當(dāng)發(fā)生突發(fā)事件時(shí)，事故車站和線路突出顯示，區(qū)別于正常運(yùn)行的線路和車站。

（1）路網(wǎng)狀態(tài)以動(dòng)態(tài)圖進(jìn)行展示。日常運(yùn)營時(shí)，以紅黃綠3種不同顏色區(qū)分線路與車站的運(yùn)行狀態(tài)及擁擠度（即紅色代表嚴(yán)重?fù)頂D，黃色代表擁擠，綠色暢通）。在突發(fā)事件下，以紅色或紅叉突出顯示事發(fā)車站和所在區(qū)間，路網(wǎng)其他運(yùn)行線路和車站均以灰色標(biāo)出。

（2）PIS展示。站內(nèi)外PIS，以路網(wǎng)全圖、路網(wǎng)局部圖、文字相互交替的形式進(jìn)行誘導(dǎo)信息展示。停播各種電視節(jié)目，以客流誘導(dǎo)信息為最高優(yōu)先級。

（3）網(wǎng)站查詢。乘客可登錄官方網(wǎng)站查詢突發(fā)事件信息，獲取突發(fā)事件下的客流誘導(dǎo)信息、查詢路徑變更情況。

4 結(jié)束語

本文以城市軌道交通系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營為背景，圍繞城市軌道交通復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)行環(huán)境下的信息共享和應(yīng)急處置的迫切要求，提出城市軌道交通突發(fā)事件客流誘導(dǎo)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路。系統(tǒng)應(yīng)用后，希望能夠達(dá)到以突發(fā)事件實(shí)時(shí)路網(wǎng)數(shù)據(jù)和客流數(shù)據(jù)為核心，經(jīng)過對突發(fā)事件的發(fā)生、發(fā)展進(jìn)行科學(xué)有效的分析和處理，提供可視化的事件分析與處理結(jié)果，為應(yīng)急指揮人員采取有效措施、下達(dá)處置命令、協(xié)調(diào)各種救援力量提供有力的技術(shù)支持，同時(shí)乘客可實(shí)時(shí)獲得突發(fā)事件信息及客流誘導(dǎo)信息的良好實(shí)用效果。

[1]劉小娜，馬東輝，郭小東. 地鐵突發(fā)事件典型案例分析[J].安全，2006，27（6）：25-26.

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[5]陳曉竹.突發(fā)事件對城市地鐵通過能力影響[J]. 魅力中國，2009（21）：137-138.

[6]張一梅. 基于路網(wǎng)的城市軌道交通系統(tǒng)運(yùn)輸能力研究[D].北京：北京交通大學(xué)，2009.