張 敏，韋凌翔，茹小磊，趙丹婷

(長(zhǎng)安大學(xué) 公路學(xué)院，陜西 西安 710064)*

0 引言

由于城市地鐵系統(tǒng)具有運(yùn)量大、速度快、準(zhǔn)點(diǎn)性高等其他交通方式無(wú)法替代的優(yōu)勢(shì)，使其成為了城市公共交通系統(tǒng)的重要組成部分［1-2］.自1969～2014年初，城市地鐵系統(tǒng)在我國(guó)的北京、上海、廣州、南京、西安等二十余個(gè)城市已經(jīng)建成運(yùn)行.通過(guò)在長(zhǎng)期大規(guī)模的地鐵建設(shè)中的不斷摸索以及其技術(shù)的不斷進(jìn)步，我國(guó)城市地鐵在投資、建設(shè)、運(yùn)營(yíng)和管理等方面不斷發(fā)展并走向成熟和完善［3-4］.其中，地鐵站臺(tái)等待區(qū)域作為乘客等待上車(chē)的集散區(qū)域，制定相應(yīng)的服務(wù)水平標(biāo)準(zhǔn)、研究其乘客密度等交通參數(shù)特性對(duì)提升站臺(tái)等待區(qū)服務(wù)質(zhì)量以及保證乘客上下通行效率具有重要意義.

乘客在地鐵站臺(tái)等待區(qū)的服務(wù)水平受多種因素的影響，同一國(guó)家不同手冊(cè)、不同發(fā)展時(shí)期同一手冊(cè)所制定的行人服務(wù)水平劃分標(biāo)準(zhǔn)均存在較大的差異性.而國(guó)內(nèi)在《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》只是對(duì)其站臺(tái)設(shè)計(jì)的尺寸制定了相關(guān)的設(shè)計(jì)規(guī)范，并未對(duì)其相應(yīng)的服務(wù)水平等級(jí)進(jìn)行界定.因此有必要開(kāi)展針對(duì)我國(guó)城市地鐵站臺(tái)等待區(qū)服務(wù)水平劃分以及乘客密度特性方面的研究.目前，行人設(shè)施服務(wù)水平的研究方法［5-6］可分為:基于行人占用空間、基于步行環(huán)境質(zhì)量、基于定性因素分析、基于數(shù)學(xué)模型、基于行人感知等五類(lèi)服務(wù)水平劃分方法.事實(shí)上，對(duì)乘客設(shè)施的服務(wù)水平感受最深、最直接的是乘客設(shè)施的使用者.

目前國(guó)內(nèi)外對(duì)基于使用者感知的服務(wù)水平方面進(jìn)行了一些研究，取得了一定的研究成果［6-9］.以上研究成果中服務(wù)水平的研究對(duì)象主要集中在機(jī)場(chǎng)與地鐵通道，而地鐵站臺(tái)等待區(qū)作為乘客等待上車(chē)的集散區(qū)域，服務(wù)水平劃分標(biāo)準(zhǔn)的研究對(duì)提升站臺(tái)等待區(qū)服務(wù)質(zhì)量以及保證乘客上下通行效率具有重要意義.基于以上論述，本文擬以西安市地鐵為例，運(yùn)用乘客傾向選擇的調(diào)查方法，對(duì)西安市地鐵站臺(tái)等待區(qū)服務(wù)水平的判定進(jìn)行研究，并與美國(guó)《公共交通通行能力和服務(wù)質(zhì)量手冊(cè)(TCQSM原著第 2版)》(其他部分簡(jiǎn)稱(chēng)《TCQSM》)、《道路通行能力(HCM2000)》(其他部分簡(jiǎn)稱(chēng)《HCM》)中規(guī)定的關(guān)于行人在等待區(qū)的服務(wù)水平劃分標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了對(duì)比分析，此外運(yùn)用此判定標(biāo)準(zhǔn)對(duì)地鐵2號(hào)線沿線具有代表性站點(diǎn)的站臺(tái)等待區(qū)服務(wù)水平進(jìn)行實(shí)例驗(yàn)證分析.

1 SP調(diào)查與服務(wù)水平劃分結(jié)果

1.1 調(diào)查基本實(shí)現(xiàn)與原理

交通調(diào)查所選用的方法是乘客問(wèn)卷調(diào)查方法.基本調(diào)查思想是［7，10］:乘客在回答問(wèn)卷調(diào)查時(shí)，將根據(jù)自己對(duì)站臺(tái)等待區(qū)的不同擁擠程度的感知，及對(duì)應(yīng)的各等級(jí)服務(wù)水平描述，從各照片列表中選出與自身認(rèn)可的各等級(jí)相對(duì)應(yīng)的圖片.這種處理方法是為了減少乘客的選擇信息，力求問(wèn)卷簡(jiǎn)單可行.

本文的調(diào)查問(wèn)卷在使用對(duì)站臺(tái)等待區(qū)實(shí)景照片的基礎(chǔ)上，借助MATLAB編程模擬不同密度的乘客散點(diǎn)分布圖，提高被調(diào)查者對(duì)區(qū)域乘客擁擠度的平面直觀感受.

對(duì)地鐵站臺(tái)等待區(qū)而言，其服務(wù)水平等級(jí)可以使用反映乘客微觀交通特性的指標(biāo)(乘客空間需求等)和反映乘客宏觀交通特性的指標(biāo)(人群密度等)進(jìn)行劃分.參考《TCQSM》中各類(lèi)行人設(shè)施的分級(jí)描述確定了站臺(tái)等待區(qū)的服務(wù)水平描述(如表1).

表1 站臺(tái)等待區(qū)行人服務(wù)水平分級(jí)問(wèn)卷描述

1.2 調(diào)查數(shù)據(jù)處理方法

首先，對(duì)設(shè)計(jì)的圖片進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，根據(jù)區(qū)域面積以及乘客人數(shù)，得到每張圖片的乘客密度.其次，根據(jù)乘客對(duì)照片的選擇結(jié)果，將所得數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，確定對(duì)應(yīng)的服務(wù)水平的上下界.此外，由于西安等國(guó)內(nèi)各城市的地鐵建設(shè)尚處于發(fā)展期，為保證服務(wù)水平劃分結(jié)果具有長(zhǎng)期適用性以及可移植性等應(yīng)用需求，本文把乘客選擇的結(jié)果作為各等級(jí)服務(wù)水平的下界，其上界可以用高一級(jí)服務(wù)水平的下界確定.其中，最低等級(jí)的F級(jí)服務(wù)水平無(wú)須確定下界，調(diào)查數(shù)據(jù)僅供校核.根據(jù)調(diào)查問(wèn)卷的選擇結(jié)果，可以直觀得到站臺(tái)等待區(qū)服務(wù)水平的邊界值.乘客需求空間下界值(Di)由式(1)確定，具體如下［7-8］.

式中:Dij為i服務(wù)水平的第j張圖片的乘客需求空間;fij為i服務(wù)水平的第j張圖片被選擇頻數(shù).

1.3 調(diào)查結(jié)果與服務(wù)水平劃分

本文根據(jù)以上調(diào)查設(shè)計(jì)了《地鐵車(chē)站站臺(tái)等候區(qū)域乘客擁擠度感知調(diào)查問(wèn)卷》，調(diào)查方式分為兩種:①通過(guò)網(wǎng)絡(luò)向西安市市民發(fā)放電子問(wèn)卷;②在西安市地鐵站點(diǎn)隨機(jī)向乘客發(fā)放調(diào)查問(wèn)卷進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查.按照調(diào)查數(shù)據(jù)處理方法得出了站臺(tái)等待區(qū)5個(gè)服務(wù)水平等級(jí)下相應(yīng)的乘客密度與空間占有率(乘客密度與空間占有率互為倒數(shù)關(guān)系)下界值，如表2所示.將此服務(wù)水平的劃分標(biāo)準(zhǔn)與《TCQSM》、《HCM》(注:2010年版《HCM》將行人等待區(qū)域服務(wù)水平等級(jí)劃分部分省略，故本文參照2000年版《HCM》的相應(yīng)劃分標(biāo)準(zhǔn))的空間占有率下界以及乘客密度下界對(duì)比可以看出，本文得到的西安市站臺(tái)等待區(qū)的服務(wù)水平劃分標(biāo)準(zhǔn)略低，即西安市地鐵站臺(tái)等待區(qū)乘客所感受的服務(wù)水平低于美國(guó)的服務(wù)水平.其主要原因?yàn)?中國(guó)西安市居民(黃種人)的體形較美國(guó)城市居民(白種人、黑種人)體型相對(duì)較小、西安市等大城市居民忍耐性較高等差異性［8-9］.

表2 乘客在不同服務(wù)水平下的乘客密度和占有空間下界值

2 乘客密度采集與服務(wù)水平評(píng)價(jià)

2.1 乘客密度采集

2.1.1 調(diào)查方法

為了準(zhǔn)確獲取乘客在地鐵站站臺(tái)等待區(qū)乘客密度的時(shí)空特性，采用錄像機(jī)記錄的視頻信息進(jìn)行地鐵內(nèi)乘客密度數(shù)據(jù)采集的方法，即錄像采集法.錄像采集法是目前行人調(diào)查中廣泛采用的調(diào)查方法，具備存儲(chǔ)便捷，可以重訪獲取細(xì)節(jié)信息的優(yōu)點(diǎn)［11-12］.其中，行人密度計(jì)算公式如式(2)，乘客空間占有率計(jì)算式(3)所示［13］，其計(jì)算示意圖如圖1所示.

圖1 乘客密度計(jì)算示意圖

將所有數(shù)據(jù)信息錄入數(shù)據(jù)處理表格中，以便分析乘客密度和空間占有率的時(shí)空特性.

式中:K為地鐵內(nèi)站點(diǎn)等待區(qū)的乘客交通流密度，p/(m2·min);N為單位時(shí)間(min)在站臺(tái)等待區(qū)的乘客平均數(shù)量，p;A為站臺(tái)等待區(qū)的面積，m2;L為地鐵站臺(tái)等待區(qū)的長(zhǎng)度，m;W為地鐵站臺(tái)等待區(qū)的長(zhǎng)度，m;S為地鐵內(nèi)站點(diǎn)等待區(qū)的乘客空間占有率，m2/(p·min).

2.1.2 調(diào)查站點(diǎn)與時(shí)段的選取

為保證調(diào)查位置全面覆蓋不同特征站點(diǎn)，選取西安市地鐵2號(hào)線的起始站(北客站和韋曲南站)、換乘站點(diǎn)(北大街站)、客流集散較大站點(diǎn)(鐘樓站、體育場(chǎng)站、小寨站、會(huì)展中心站)共計(jì)7個(gè)站點(diǎn)上行、下行的站臺(tái)等待區(qū)為調(diào)查站點(diǎn)，位置如圖2所示.為了得到調(diào)查站點(diǎn)在運(yùn)行時(shí)段的乘客密度的時(shí)空分布數(shù)據(jù)，并考慮乘客密度數(shù)據(jù)的調(diào)查需要確定一個(gè)連續(xù)漸變的時(shí)段，因此，乘客密度觀測(cè)的時(shí)間為工作日(周三)和非工作日(周六)晚高峰17∶00～19∶00.確定目標(biāo)車(chē)站的站臺(tái)等待區(qū)后，選取區(qū)域內(nèi)一段寬W，長(zhǎng)L的區(qū)域作為拍攝區(qū)域，為便于在視頻數(shù)據(jù)提取時(shí)更準(zhǔn)確判斷出行人是否處于該區(qū)域，邊界盡量選擇有明顯標(biāo)識(shí)的邊線.

圖2 調(diào)查站點(diǎn)位置分布圖

2.1.3 站點(diǎn)調(diào)查位置設(shè)計(jì)

由于地鐵站臺(tái)等待區(qū)具有數(shù)量多、乘客密度與其距樓梯出入口的距離呈正相關(guān)性等特點(diǎn)，通過(guò)設(shè)置合理的錄像采集點(diǎn)表征整個(gè)站臺(tái)的乘客密度特性至關(guān)重要［10，13］.為此，本文對(duì)所需調(diào)查的7個(gè)站點(diǎn)的站臺(tái)等待區(qū)面積、數(shù)量以及其排隊(duì)等候區(qū)與樓梯出入的距離進(jìn)行了實(shí)地測(cè)量與調(diào)查，設(shè)計(jì)了每個(gè)站點(diǎn)設(shè)置6個(gè)代表性的錄像位置(上下行各3個(gè))的調(diào)查位置選取方案.

2.2 數(shù)據(jù)處理與服務(wù)水平評(píng)價(jià)

首先，根據(jù)錄像采集的數(shù)據(jù)，記錄被觀測(cè)站臺(tái)等待區(qū)乘客密度數(shù)據(jù);其次，根據(jù)式(2)計(jì)算乘客密度，對(duì)每個(gè)站點(diǎn)同一方向的3個(gè)觀測(cè)點(diǎn)的乘客密度數(shù)據(jù)取平均值得到7個(gè)站點(diǎn)兩個(gè)方向工作日、非工作日的乘客密度參數(shù)，根據(jù)乘客密度按照式(3)計(jì)算相應(yīng)的乘客空間占有率參數(shù);最后，依據(jù)本文建立的地鐵站臺(tái)等待區(qū)服務(wù)水平劃分標(biāo)準(zhǔn)(表2)，計(jì)算7個(gè)站點(diǎn)工作日與非工作日上、下行的服務(wù)水平評(píng)價(jià)圖如圖3所示(上行表示開(kāi)往北客站方向，下行表示開(kāi)往韋曲南站).

圖3 服務(wù)水平評(píng)價(jià)圖

由圖3可得出以下結(jié)論:①始發(fā)站(韋曲南站、北客站)均處于B級(jí)服務(wù)水平，表明始發(fā)站站臺(tái)等待區(qū)的乘客的所進(jìn)行的活動(dòng)基本不受到限制;②會(huì)展中心站、小寨站、體育場(chǎng)站、鐘樓站四個(gè)客流集散較大站點(diǎn)大部分處于C級(jí)服務(wù)水平，表明人流密度處于在個(gè)人的舒適范圍之內(nèi)，此外，體育場(chǎng)站工作日的上、下行方向處于B級(jí)服務(wù)水平(乘客的所進(jìn)行的活動(dòng)基本不受到限制)、小寨站非工作日的下行方向處于D級(jí)服務(wù)水平(乘客在隊(duì)伍中受到很大的限制);③北大街換乘站點(diǎn)的工作日下行方向以及非工作日的上、下行方向均為D級(jí)，表明乘客在隊(duì)伍中受到很大的限制，只能作為整體向前移動(dòng)，在此人流密度下長(zhǎng)時(shí)間等待是不舒適的，只有工作日的上行方向?yàn)镃級(jí)服務(wù)水平(人流密度處于在個(gè)人的舒適范圍之內(nèi)).綜上所述，以上得出的結(jié)論與實(shí)際中在相應(yīng)時(shí)段對(duì)應(yīng)站點(diǎn)的候車(chē)感受基本一致，驗(yàn)證了服務(wù)水平劃分標(biāo)準(zhǔn)在西安市的適用性.

3 結(jié)論

(1)西安市站臺(tái)等待區(qū)的服務(wù)水平劃分標(biāo)準(zhǔn)略低于美國(guó)《TCQSM》、《HCM》的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，即西安市地鐵站臺(tái)等待區(qū)乘客所感受的服務(wù)水平低于美國(guó)的服務(wù)水平;

(2)對(duì)服務(wù)水平實(shí)例判定的結(jié)果與實(shí)際中在相應(yīng)時(shí)段對(duì)應(yīng)站點(diǎn)的候車(chē)感受基本一致，驗(yàn)證了服務(wù)水平劃分標(biāo)準(zhǔn)在西安市等國(guó)內(nèi)地鐵已建或者待建城市的適用性以及可移植性.

［1］YIFAN L I，JUNMIN C，JIE J I，et al.Analysis of Crowded Degree of Emergency Evacuation at“Bottleneck”P(pán)osition in Subway Station Based on Stairway Level of Service［J］.Procedia Engineering，2011，11:242-251.

［2］WAN J，SUI J，YU H.Research on evacuation in the subway station in China based on the Combined Social Force Model［J］.Physica A:Statistical Mechanics and its Applications，2014，394:33-46.

［3］XU X，LIU J，LI H，et al.Analysis of subway station capacity with the use of queueingtheory［J］.Transportation Research Part C:Emerging Technologies，2014，38:28-43.

［4］郭延永，劉攀，吳瑤.城市軌道交通建設(shè)時(shí)序確定方法［J］.武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2013，35(6):75-80.

［5］金光浩，榮建，邊揚(yáng).路段無(wú)信號(hào)控制人行橫道行人過(guò)街服務(wù)水平研究［J］.武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2012，34(7):61-66.

［6］MUMAYIZ S，ASHFORD N.Methodology for planning and operations management of airport terminal facilities［M］.［s.l.］:［s.n.］，1986.

［7］CORREIA A R，WIRASINGHE S C，DE BARROS A G.Overall level of service measures for airport passenger terminals［J］.Transportation Research Part A:Policy and Practice，2008，42(2):330-346.

［8］LEE J Y S，LAM W H K.Levels of service for stairway in Hong Kong underground stations［J］.Journal of transportation engineering，2003，129(2):196-202.

［9］曹守華，袁振洲，基于乘客感知的城市軌道交通通道服務(wù)水平劃分［J］.交通運(yùn)輸系統(tǒng)工程與信息，2009(4):99-104.

［10］CORREIA A R，WIRASINGHE S C，DE BARROS A G.Overall level of service measures for airport passenger terminals［J］.Transportation Research Part A:Policy and Practice，2008，42(2):330-346.

［11］RUSH T，PRZYBYLA J，MELCHER D，et al.Video A-nalysis and Analytical Modeling of Actual Vehicle/Pedestrian Collisions［R］.SAE Technical Paper，2014.

［12］SHAH J，JOSHI G J，PARIDA P.Behavioral Characteristics of Pedestrian Flow on Stairway at Railway Station［J］.Procedia-Social and Behavioral Sciences，2013，104:688-697.

［13］周繼彪，陳紅，等.地鐵換乘樞紐行人交通特性實(shí)證研究［J］.武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2014(4):1-8.