（同濟(jì)大學(xué)鐵道與城市軌道交通研究院，201804，上?！蔚谝蛔髡?，碩士研究生）

基于層次分析法模糊綜合評(píng)價(jià)大客流安全狀態(tài)

田 健 蒲 琪 陳小麗

（同濟(jì)大學(xué)鐵道與城市軌道交通研究院，201804，上?！蔚谝蛔髡撸T士研究生）

根據(jù)城市軌道交通車(chē)站大客流形成的主要成因，分析了大客流安全狀態(tài)評(píng)價(jià)的影響因素。采用基于層次分析法的模糊綜合評(píng)價(jià)法對(duì)大客流的安全狀態(tài)進(jìn)行評(píng)價(jià)，建立了客流安全狀態(tài)的模糊綜合評(píng)價(jià)模型。模糊綜合評(píng)價(jià)法的評(píng)價(jià)結(jié)果與仿真結(jié)果一致，表明該評(píng)價(jià)模型具有相對(duì)有效性。該評(píng)價(jià)模型綜合考慮了各方面影響因素，其評(píng)價(jià)結(jié)果可為車(chē)站制定限流措施提供依據(jù)。

城市軌道交通；大客流；安全狀態(tài)評(píng)價(jià)；模糊綜合評(píng)價(jià)

First-author's address Research Institude of Railway and Urban Transit，Tongji University，201804，Shanghai，China

1 大客流成因與分類(lèi)

城市軌道交通車(chē)站的主要功能是實(shí)現(xiàn)各類(lèi)客流的集散，是乘客、列車(chē)、車(chē)站、線(xiàn)路等各種交互關(guān)系最為集中和復(fù)雜的場(chǎng)所。對(duì)于大客流，國(guó)外部分城市軌道交通系統(tǒng)規(guī)定，客流量超過(guò)車(chē)站設(shè)計(jì)容量的70%即認(rèn)為是大客流；而我國(guó)鐵路方面則認(rèn)為，客流量超過(guò)車(chē)站設(shè)計(jì)容量的100%才認(rèn)為是大客流。

圖1為大客流產(chǎn)生過(guò)程分析示意圖。按照城市軌道交通大客流的產(chǎn)生原因，可將大客流分為可預(yù)見(jiàn)性大客流和不可預(yù)見(jiàn)性大客流?？深A(yù)見(jiàn)性大客流包括早晚高峰大客流、節(jié)假日大客流、大型活動(dòng)大客流以及惡劣天氣大客流等。不可預(yù)見(jiàn)性大客流主要是指突然在車(chē)站出現(xiàn)的客流瞬間集中增長(zhǎng)，造成車(chē)站、列車(chē)內(nèi)客流迅速攀升，導(dǎo)致站內(nèi)、列車(chē)內(nèi)擁擠；其誘因包括商場(chǎng)臨時(shí)促銷(xiāo)、天氣突變以及城市軌道交通系統(tǒng)發(fā)生緊急事件等。

圖1 大客流產(chǎn)生原因分析示意圖

2 大客流安全狀態(tài)指標(biāo)分析

2.1 研究方法

本研究主要采用文獻(xiàn)分析法、層次分析法，以及專(zhuān)家咨詢(xún)法、模糊綜合評(píng)價(jià)法等。層次分析法主要是用來(lái)確定各分項(xiàng)指標(biāo)對(duì)上一層次指標(biāo)的權(quán)重。模糊綜合評(píng)價(jià)法主要是用來(lái)對(duì)大客流安全狀態(tài)進(jìn)行分級(jí)。

2.2 評(píng)價(jià)體系

本研究所構(gòu)建的綜合評(píng)價(jià)體系為二級(jí)三層的綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系（見(jiàn)圖2），三個(gè)層次分別為目標(biāo)層Z、準(zhǔn)則層B和指標(biāo)層C。根據(jù)模糊理論，把層C對(duì)層B的評(píng)價(jià)作為第一級(jí)評(píng)判，把層B對(duì)層Z的評(píng)價(jià)作為第二級(jí)評(píng)判，從而構(gòu)成一個(gè)二級(jí)三層的綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。

2.3 大客流安全狀態(tài)指標(biāo)分析

客流密度，是反映人員密集程度的指標(biāo)，也是引發(fā)客流風(fēng)險(xiǎn)的最直接的因素，其單位為人/m2。

圖2 大客流安全狀態(tài)層次分析結(jié)構(gòu)模型

客流速度，一般是指行人群體步行的平均速度，其單位為m/s或m/min。客流速度隨著客流密度的增大而減小。

車(chē)站設(shè)計(jì)集散能力的影響因素包括出入口及通道的通過(guò)能力、自動(dòng)售檢票設(shè)備能力、車(chē)站乘降設(shè)備能力、列車(chē)運(yùn)能以及站廳站臺(tái)的集散能力等。其中，北京市軌道交通的相關(guān)規(guī)定為：當(dāng)車(chē)站客流量達(dá)到設(shè)計(jì)客流量的70%時(shí)，開(kāi)始采取限流措施。

站內(nèi)關(guān)鍵設(shè)施擁堵點(diǎn)比例，是指在站臺(tái)、站廳、樓梯、出入口通道、換乘通道等影響乘客通行的關(guān)鍵設(shè)施中擁堵點(diǎn)所占的百分比。當(dāng)站內(nèi)關(guān)鍵服務(wù)設(shè)施的乘客空間負(fù)荷度大于1時(shí)，說(shuō)明客流的到達(dá)量大于該服務(wù)設(shè)施的服務(wù)水平，在該服務(wù)設(shè)施的瓶頸區(qū)域會(huì)出現(xiàn)乘客擁堵現(xiàn)象。

列車(chē)延誤時(shí)間的長(zhǎng)短也能反映出客流的擁擠程度。對(duì)于列車(chē)延誤時(shí)間長(zhǎng)短的判別標(biāo)準(zhǔn)，不同類(lèi)型、不同規(guī)模的車(chē)站不盡相同。

大客流情況下，列車(chē)的滿(mǎn)載率居高不下，會(huì)導(dǎo)致乘客在車(chē)站的滯留；而如果客流積壓則易產(chǎn)生乘客吊門(mén)現(xiàn)象，使得屏蔽門(mén)無(wú)法完全關(guān)閉，列車(chē)反復(fù)開(kāi)關(guān)門(mén)會(huì)導(dǎo)致列車(chē)停站時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，將造成運(yùn)營(yíng)安全隱患。

3 大客流安全狀態(tài)分級(jí)與分析

3.1 分項(xiàng)指標(biāo)權(quán)重的確定

根據(jù)模糊綜合評(píng)價(jià)的模型，筆者采用了確定各分項(xiàng)權(quán)重的專(zhuān)家咨詢(xún)?cè)u(píng)價(jià)表，并請(qǐng)了15位專(zhuān)家及有關(guān)人員對(duì)各分項(xiàng)的權(quán)重給予評(píng)價(jià)。被咨詢(xún)的人員包括城市軌道行業(yè)的專(zhuān)家、地下空間研究的專(zhuān)家及從事服務(wù)標(biāo)志系統(tǒng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的技術(shù)人員。評(píng)價(jià)結(jié)果具有充分的代表性，具有較高的可信度。根據(jù)專(zhuān)家咨詢(xún)的結(jié)果，筆者應(yīng)用層次分析法確定權(quán)重的方法，計(jì)算了各因素的權(quán)重，并進(jìn)行了一致性檢驗(yàn)。計(jì)算得到的權(quán)重（Wi）結(jié)果如表1～4所示。

表1 B1各分項(xiàng)權(quán)重

表2 B2各分項(xiàng)權(quán)重

表3 B3各分項(xiàng)權(quán)重

表4 準(zhǔn)則層各指標(biāo)權(quán)重

通過(guò)計(jì)算得到權(quán)重向量

3.2 設(shè)置模糊評(píng)價(jià)的評(píng)價(jià)集

評(píng)價(jià)集是評(píng)價(jià)對(duì)象可能出現(xiàn)的所有評(píng)價(jià)結(jié)果的集合。評(píng)價(jià)集用S=｛Sj｝（j=1，2，3，…，m）表示，其中Sj代表第j種評(píng)價(jià)結(jié)果。事實(shí)上，每種評(píng)價(jià)結(jié)果都是一個(gè)模糊集，進(jìn)行評(píng)價(jià)的目的就是得出評(píng)價(jià)對(duì)象隸屬于各結(jié)果的隸屬度，并據(jù)此得出結(jié)論。本文將評(píng)價(jià)集定義為S=｛S1：大客流狀態(tài)安全，S2：大客流狀態(tài)較安全，S3：大客流狀態(tài)一般，S4：大客流狀態(tài)危險(xiǎn)，S5：大客流狀態(tài)很危險(xiǎn)｝。

3.3 設(shè)置隸屬矩陣及評(píng)價(jià)集閾值

通過(guò)查閱相關(guān)文獻(xiàn)、參考地鐵公司的運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn)，并結(jié)合專(zhuān)家調(diào)查法，確定了各指標(biāo)的“安全”和“很危險(xiǎn)”的值E和F。確定指標(biāo)層的6項(xiàng)指標(biāo)分別依據(jù)大客流狀態(tài)分級(jí)的閾值，如表5所示。

表5 大客流安全分級(jí)的各指標(biāo)閾值

客流速度（C2）采用公式：

客流密度（C1）、實(shí)際客流與設(shè)計(jì)客流之比（C3）、關(guān)鍵設(shè)施擁堵點(diǎn)比例（C4）、列車(chē)延誤時(shí)間（C5）、同站臺(tái)同方向列車(chē)連續(xù)跳停次數(shù)（C6）均采用指標(biāo)安全度函數(shù)關(guān)系式：

3.4 案例分析

案例所在車(chē)站為中型車(chē)站，站臺(tái)面積為4 510 m2，車(chē)站設(shè)計(jì)客流量為7 517人/h。列車(chē)為8節(jié)編組，上下車(chē)門(mén)共40個(gè)。早高峰時(shí)段列車(chē)運(yùn)行間隔為164 s，集散客流為5 000～6 000人/h；晚高峰時(shí)段列車(chē)運(yùn)行間隔為200 s，站臺(tái)集散客流為2 500～3 500人/h。列車(chē)?？繒r(shí)間為14～16 s（此處停站時(shí)間特指屏蔽門(mén)已開(kāi)啟，可供乘客上下車(chē)至屏蔽門(mén)關(guān)閉的時(shí)間間隔）。

開(kāi)通的出入口共有3個(gè)，分別為1號(hào)口、5號(hào)口和6號(hào)口。進(jìn)出站閘機(jī)共有2處，閘機(jī)類(lèi)型均為三桿式?？拷?號(hào)口處，進(jìn)站閘機(jī)為3臺(tái)，出站閘機(jī)4臺(tái)；靠近5、6號(hào)口處，進(jìn)站閘機(jī)為4臺(tái)，出站閘機(jī)為3臺(tái)。從站廳到站臺(tái)共有3處樓梯，兩側(cè)分別是1個(gè)步行樓梯與1個(gè)自動(dòng)扶梯，自動(dòng)扶梯均為下行，中間2個(gè)樓梯均為步行樓梯。選取2種大客流假設(shè)情況，具體如表6所示。

表6 大客流情況假設(shè)

3.4.1 案例仿真

本文選用Vissim微觀交通仿真軟件。Vissim5.3版本中的行人模塊能對(duì)行人的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行模擬，對(duì)于行人的排隊(duì)、擁擠等行為，根據(jù)此模型做校正處理后可以仿真，因此該軟件適用于驗(yàn)證本文模型。

為了驗(yàn)證模糊綜合評(píng)價(jià)模型對(duì)大客流安全等級(jí)評(píng)判的有效性，本文分別對(duì)表6中的2種大客流假設(shè)情況進(jìn)行客流集散仿真。由于此模型主要是針對(duì)大客流的安全狀態(tài)做出評(píng)判，因此客流量較低的情況不予考慮。

客流速度、客流密度可以在客流仿真過(guò)程中通過(guò)設(shè)置檢測(cè)點(diǎn)得到，因此不需要假設(shè)，只需賦予行人一個(gè)期望速度，即行人在自由流速狀態(tài)下的速度?？土鲹頂D主要會(huì)發(fā)生在關(guān)鍵設(shè)施點(diǎn)，如通道、進(jìn)出站閘機(jī)前、樓扶梯、站臺(tái)等，因此，本文所檢測(cè)的為關(guān)鍵設(shè)施點(diǎn)的客流密度和客流速度數(shù)據(jù)。通過(guò)計(jì)算關(guān)鍵設(shè)施的空間負(fù)荷度可判斷關(guān)鍵設(shè)施是否是擁堵點(diǎn)，進(jìn)而可得到站內(nèi)關(guān)鍵設(shè)施擁堵點(diǎn)比例。由于客流仿真開(kāi)始時(shí)，乘客還均處于進(jìn)出站通道或者列車(chē)上，還未進(jìn)站，因此，為了提高仿真數(shù)據(jù)的有效性，選取180仿真秒之后的數(shù)據(jù)作為評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)。得到的仿真結(jié)果如圖3、圖4所示。

圖3 第1種大客流假設(shè)情況仿真結(jié)果統(tǒng)計(jì)圖

圖4 第2種大客流假設(shè)情況仿真結(jié)果統(tǒng)計(jì)圖

從上圖3、圖4可以看出，第1種大客流假設(shè)情況下的客流安全等級(jí)為一般安全等級(jí)，而第2種大客流假設(shè)情況下的客流安全等級(jí)為危險(xiǎn)等級(jí)。

3.4.2 大客流模糊綜合評(píng)價(jià)

3.4.2.1 第1種大客流假設(shè)情況評(píng)價(jià)

通過(guò)Vissim微觀交通仿真系統(tǒng)的仿真，可以得到第1種大客流假設(shè)情況下的客流平均密度為3.720人/m2，平均速度為0.827 m/s，關(guān)鍵設(shè)施擁堵點(diǎn)數(shù)量為10個(gè)（共14處），如表7所示。

由此可得第1種大客流假設(shè)情況下的評(píng)價(jià)集=（0.072 6 0 0.455 4 0.357 6 0.114 4）。根據(jù)最大隸屬度原則，可判斷出客流的安全級(jí)別處于一般安全級(jí)別，與仿真得出的判斷結(jié)果一致。

表7 第1種大客流假設(shè)情況下各指標(biāo)取值

3.4.2.2 第2種大客流假設(shè)情況評(píng)價(jià)

通過(guò)Vissim微觀交通仿真系統(tǒng)的仿真，可以得到第2種大客流假設(shè)情況下的客流平均密度為4.623人/m2，平均速度為0.607 m/s，關(guān)鍵設(shè)施擁堵點(diǎn)數(shù)量為10（共14處），如表8所示。

表8 第2種大客流假設(shè)情況下各指標(biāo)取值

由此可得第2種大客流假設(shè)情況下的評(píng)價(jià)集=（0.106 7 0.038 5 0.009 1 0.486 5 0.343 6）。根據(jù)最大隸屬度原則，可判斷出客流的安全級(jí)別處于危險(xiǎn)級(jí)別，與仿真得出的判斷結(jié)果一致。

4 結(jié) 語(yǔ)

模糊綜合評(píng)價(jià)法對(duì)于兩種大客流假設(shè)情況下的客流安全狀態(tài)等級(jí)的評(píng)價(jià)結(jié)果與仿真結(jié)果一致。由此表明，本文所建立的城市軌道交通大客流模糊綜合評(píng)價(jià)模型具有相對(duì)有效性，可以為運(yùn)營(yíng)者在進(jìn)行城市軌道交通大客流安全狀態(tài)等級(jí)評(píng)判時(shí)提供參考，有助于更好地保障城市軌道交通大客流情況下的安全運(yùn)營(yíng)。

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Fuzzy Comprehensive Evaluation of Large Passenger Flow Safety Based on Analytic Hierarchy Process

Tian Jian，Pu Qi，Chen Xiaoli

According to the main causes of large passenger flow on rail transit，the factors that directly influence the safety status evaluationof large passenger flow are analyzed.By usingthe fuzzy comprehensive evaluation method based on AHP，the safety status of large passenger flow on rail transit are evaluated，and a fuzzy comprehensive evaluation model for the evaluation is established，which has been simulated to prove the practicability.This model consists of every factor from different aspects，therefore the evaluationresult could guide the limiting measuresat rail transit stations.

urban rail transit；large passenger flow；safety status evaluation；fuzzy comprehensive evaluation

U 298.2；C 931.1

2012-12-03）