王雪梅 陳 瑩 張 寧

(1.同濟(jì)大學(xué)浙江學(xué)院,314051,嘉興; 2.蘇州軌道交通集團(tuán)有限公司運(yùn)營(yíng)分公司,215101,蘇州;3.東南大學(xué)教育部ITS工程研究中心,210096,南京∥第一作者,講師)

城市軌道交通運(yùn)營(yíng)客流交通狀態(tài)評(píng)價(jià)*

王雪梅1陳 瑩2張 寧3

(1.同濟(jì)大學(xué)浙江學(xué)院,314051,嘉興; 2.蘇州軌道交通集團(tuán)有限公司運(yùn)營(yíng)分公司,215101,蘇州;3.東南大學(xué)教育部ITS工程研究中心,210096,南京∥第一作者,講師)

客觀評(píng)價(jià)客流交通狀態(tài)對(duì)于改善城市軌道交通運(yùn)營(yíng)服務(wù)水平、提高運(yùn)營(yíng)管理效率具有重要意義。在定義城軌運(yùn)營(yíng)客流交通狀態(tài)的基礎(chǔ)上,以乘客流的均衡程度和順暢程度為準(zhǔn)則,構(gòu)建了客流交通狀態(tài)的三層評(píng)價(jià)指標(biāo)體系;根據(jù)某城市地鐵1號(hào)線(xiàn)運(yùn)營(yíng)實(shí)際客流數(shù)據(jù),計(jì)算各評(píng)價(jià)指標(biāo),并用層次分析法對(duì)客流交通狀態(tài)進(jìn)行評(píng)價(jià)。評(píng)價(jià)結(jié)果與實(shí)際情況相吻合,驗(yàn)證了城軌運(yùn)營(yíng)客流交通狀態(tài)評(píng)價(jià)體系的合理性,能夠?yàn)槌鞘熊壍澜煌ㄟ\(yùn)營(yíng)管理提供理論支持。

城市軌道交通; 運(yùn)營(yíng)客流; 交通狀態(tài); 評(píng)價(jià)

城市軌道交通運(yùn)營(yíng)狀態(tài)是指在軌道交通系統(tǒng)在提供運(yùn)輸服務(wù)過(guò)程中所表現(xiàn)出的整體運(yùn)輸性能和服務(wù)質(zhì)量。而城市軌道交通運(yùn)營(yíng)客流交通狀態(tài)是指在相應(yīng)運(yùn)營(yíng)狀態(tài)下,伴隨軌道交通系統(tǒng)運(yùn)行而產(chǎn)生的一種動(dòng)態(tài)乘客交通流狀態(tài)。

目前,國(guó)內(nèi)外針對(duì)軌道交通乘客交通流狀態(tài)的研究主要分為兩大類(lèi)。一類(lèi)研究基于速度、密度、流量等乘客交通流基本參數(shù),研究其變化規(guī)律或相互之間關(guān)系,對(duì)交通流狀態(tài)進(jìn)行分析,對(duì)擁堵的發(fā)生、性質(zhì)及變化規(guī)律進(jìn)行識(shí)別[1],該類(lèi)研究多側(cè)重于乘客交通流的短期判斷、預(yù)測(cè)、控制和誘導(dǎo)等。例如,文獻(xiàn)[2]對(duì)行人流量-密度模型進(jìn)行研究;文獻(xiàn)[3]構(gòu)建了城市軌道交通樞紐內(nèi)樓梯通道等交通設(shè)施的乘客密度與速度模型,并對(duì)這些不同設(shè)施的服務(wù)水平進(jìn)行等級(jí)劃分;文獻(xiàn)[4]研究了倫敦地鐵站行人的速度-流量關(guān)系。另一類(lèi)研究是在利用乘客交通流基本參數(shù)的同時(shí),通過(guò)引入通行能力等衍生參數(shù),利用層次分析、模糊數(shù)學(xué)、聚類(lèi)算法等方法,建立一個(gè)涉及多個(gè)變量的、多層次的綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系,從多個(gè)角度對(duì)乘客交通流狀態(tài)進(jìn)行更加全面的定量或定性評(píng)價(jià)。該類(lèi)研究側(cè)重于從時(shí)間和空間角度對(duì)乘客交通流的擁擠程度、強(qiáng)度、持續(xù)時(shí)間等方面的研究,是一種整體的、非實(shí)時(shí)的宏觀評(píng)價(jià)。例如,文獻(xiàn)[5]從車(chē)站和區(qū)間考慮,構(gòu)建了城市軌道交通運(yùn)行狀況的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系,并用層次分析法對(duì)其運(yùn)行狀況進(jìn)行評(píng)價(jià);文獻(xiàn)[6]對(duì)城市軌道交通樞紐內(nèi)乘客交通流的狀態(tài)進(jìn)行定義和劃分,結(jié)合熵理論建立了評(píng)價(jià)指標(biāo)體系,提出“三維立方體層”評(píng)價(jià)方法對(duì)乘客流交通狀態(tài)進(jìn)行綜合評(píng)判;文獻(xiàn)[7]提出了基于乘客集散的城市軌道交通樞紐動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)指標(biāo),并用仿真軟件對(duì)樞紐集散能力進(jìn)行評(píng)估;文獻(xiàn)[8]分級(jí)、分類(lèi)總結(jié)了車(chē)站客運(yùn)組織服務(wù)水平,構(gòu)建層次結(jié)構(gòu)的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系,并應(yīng)用模糊層次分析法比選和優(yōu)化客運(yùn)組織方案;文獻(xiàn)[9]分析了城市軌道交通的服務(wù)狀況,從方便性、迅捷性、舒適性和經(jīng)濟(jì)性出發(fā),建立了服務(wù)質(zhì)量的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。

目前,國(guó)內(nèi)外有關(guān)軌道交通運(yùn)營(yíng)客流交通狀態(tài)研究仍處在初始階段,其研究?jī)?nèi)容往往只局限于單一方面。鑒于此,本文以乘客流均衡性和順暢性為準(zhǔn)則構(gòu)建客流交通狀態(tài)的三層評(píng)價(jià)指標(biāo)體系;利用自動(dòng)售檢票系統(tǒng)獲得實(shí)際客流數(shù)據(jù),計(jì)算評(píng)價(jià)指標(biāo)值,采用綜合評(píng)價(jià)方法對(duì)城市軌道交通運(yùn)營(yíng)客流交通狀態(tài)進(jìn)行評(píng)價(jià),形成以評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建和綜合評(píng)價(jià)方法為一體的城市軌道交通運(yùn)營(yíng)客流交通狀態(tài)評(píng)價(jià)體系。本文研究不僅可以幫助運(yùn)營(yíng)管理者準(zhǔn)確把握客流交通狀態(tài),提供運(yùn)營(yíng)調(diào)度的決策支持,同時(shí)也為站臺(tái)擁擠管理、應(yīng)急響應(yīng)及發(fā)布誘導(dǎo)信息提供重要依據(jù),還有助于指導(dǎo)站廳內(nèi)和車(chē)廂內(nèi)乘客選擇合適路徑換乘,減緩嚴(yán)重?fù)矶萝?chē)站或列車(chē)的運(yùn)輸壓力,最終達(dá)到資源配置最優(yōu)化和服務(wù)質(zhì)量最大化的目標(biāo)。

1 客流交通狀態(tài)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

1.1 評(píng)價(jià)指標(biāo)選取

評(píng)價(jià)指標(biāo)的選取和計(jì)算結(jié)果會(huì)直接影響到綜合評(píng)價(jià)結(jié)果的準(zhǔn)確性和有效性。指標(biāo)過(guò)多可能存在相關(guān)性指標(biāo),指標(biāo)過(guò)少又無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)評(píng)價(jià)對(duì)象、全面和客觀的描述。因此,本文在遵循科學(xué)性、系統(tǒng)性、實(shí)用性、可比性及相對(duì)獨(dú)立性原則的基礎(chǔ)上選取評(píng)價(jià)指標(biāo)。

1.1.1 乘客流的均衡程度

1.1.1.1 時(shí)間均衡性

反映軌道交通乘客流均衡程度的指標(biāo)主要是站點(diǎn)客流、斷面客流和線(xiàn)路客流時(shí)間不均衡系數(shù)。本文采用客流時(shí)間分布不均衡系數(shù)來(lái)描述站點(diǎn)、斷面和線(xiàn)路客流當(dāng)前運(yùn)營(yíng)時(shí)段與歷史運(yùn)營(yíng)日平均客流分布狀況,計(jì)算式為:

(1)

式中:

KT——客流時(shí)間分布不均衡系數(shù)，0≤KT≤1;

Qi——當(dāng)前運(yùn)營(yíng)日第i個(gè)時(shí)段的客流量;

Qj——?dú)v史運(yùn)營(yíng)日第j天的客流量;

n——?dú)v史運(yùn)營(yíng)天數(shù),取決于客流數(shù)據(jù)的樣本容量。

1.1.1.2 空間均衡性

從斷面客流和線(xiàn)路客流的空間分布和方向分布出發(fā),分別采用斷面客流空間分布不均衡系數(shù)和線(xiàn)路客流方向分布不均衡系數(shù)反映軌道交通區(qū)間和線(xiàn)路當(dāng)前時(shí)段客流運(yùn)行的均衡程度,計(jì)算式為:

(2)

式中:

KS——單向斷面客流空間分布不均衡系數(shù)，1/n≤KS≤1;

Qj——第j斷面單向客流量;

Qmax——單向斷面最大客流量;

n——單向全線(xiàn)斷面數(shù)。

(3)

式中:

KD——線(xiàn)路客流方向分布不均衡系數(shù)，0.5≤KD≤1;

Q1,max——上行方向最大斷面客流量;

Q2,max——下行方向最大斷面客流量。

1.1.2 乘客流的順暢程度

1.1.2.1 密度

采用立席密度作為乘客流運(yùn)行順暢程度的評(píng)價(jià)指標(biāo)。站臺(tái)立席密度是指在站臺(tái)處除去黃色警戒線(xiàn)以外空間,當(dāng)前時(shí)段乘客有效站立面積內(nèi)所聚集的人數(shù);而列車(chē)立席密度是指在車(chē)廂中除去坐席空間,當(dāng)前時(shí)段乘客在有效站立面積內(nèi)所聚集的人數(shù)。列車(chē)立席密度為:

(4)

式中:

Q——當(dāng)前時(shí)段列車(chē)內(nèi)實(shí)際承載的乘客數(shù);

A站——有效站立面積。

1.1.2.2 負(fù)荷度

負(fù)荷度是當(dāng)前時(shí)段內(nèi)設(shè)施實(shí)際通過(guò)的客流量與設(shè)施的設(shè)計(jì)通過(guò)能力之比,是交通需求與實(shí)際供給關(guān)系的反映[5]。用負(fù)荷度來(lái)表征軌道交通站點(diǎn)內(nèi)客流運(yùn)行過(guò)程中乘客在進(jìn)出站閘機(jī)、通道和樓梯中的密集程度,計(jì)算式為:

(5)

式中:

Qr—— 當(dāng)前時(shí)段使用閘機(jī)、通道或樓梯的實(shí)際客流量;

Q0—— 閘機(jī)、通道或樓梯的設(shè)計(jì)通行能力。

1.2 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系建立

從軌道交通運(yùn)行過(guò)程中客流狀態(tài)的順暢性和均衡性考慮,根據(jù)指標(biāo)選取的原則,建立基于線(xiàn)路的軌道交通運(yùn)營(yíng)客流交通狀態(tài)三層評(píng)價(jià)指標(biāo)體系(見(jiàn)圖1),為運(yùn)營(yíng)客流交通狀態(tài)評(píng)價(jià)提供依據(jù)。

目標(biāo)層主準(zhǔn)則層分準(zhǔn)則層指標(biāo)層

圖1 城軌運(yùn)營(yíng)客流交通狀態(tài)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

2 客流交通狀態(tài)評(píng)價(jià)方法

對(duì)城市軌道交通運(yùn)營(yíng)客流交通狀態(tài)進(jìn)行科學(xué)評(píng)價(jià),建立評(píng)價(jià)指標(biāo)體系是基礎(chǔ),而好的評(píng)價(jià)方法是進(jìn)行科學(xué)評(píng)價(jià)的又一關(guān)鍵。層次分析法(AHP)是將研究對(duì)象作為一個(gè)系統(tǒng),按照分解、比較判斷及綜合的思維方式進(jìn)行定量與定性分析的一種決策方法。該方法的特點(diǎn)是利用少量信息,將思維過(guò)程數(shù)學(xué)化系統(tǒng)化,從而將多目標(biāo)多準(zhǔn)則且難以全部量化處理的決策問(wèn)題化為多層次單目標(biāo)問(wèn)題。因此,本文采用層次分析方法對(duì)城市軌道交通運(yùn)營(yíng)客流交通狀態(tài)進(jìn)行評(píng)價(jià),根據(jù)需要全面地考察城軌運(yùn)營(yíng)客流交通狀態(tài)各個(gè)方面,使綜合評(píng)價(jià)結(jié)果更接近于客觀實(shí)際。

2.1 AHP基本步驟

AHP將一般決策問(wèn)題相對(duì)于目標(biāo)的重要性以數(shù)量表示出來(lái),從而排出大小次序,為決策者依據(jù)。該方法比較容易對(duì)任意兩個(gè)因素作出精確判斷,并給出相對(duì)重要性之比的數(shù)量關(guān)系。本文按照建立評(píng)價(jià)指標(biāo)、建立評(píng)語(yǔ)、建立評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重以及層次總評(píng)價(jià)的步驟[7],應(yīng)用AHP進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。

2.1.1 建立評(píng)價(jià)指標(biāo)

根據(jù)上文分析,從軌道交通運(yùn)行過(guò)程中客流狀態(tài)的順暢性和均衡性考慮,建立了評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。評(píng)價(jià)指標(biāo)如表1所示。

2.1.2 建立評(píng)語(yǔ)集

在城市軌道交通運(yùn)營(yíng)客流交通狀態(tài)評(píng)價(jià)中,選取的綜合評(píng)語(yǔ)集V={優(yōu)、良、中、差},并將評(píng)語(yǔ)量化為“優(yōu)”=4,“良”=3,“中”=2,“差”=1。同時(shí),對(duì)于各指標(biāo)還有各自的單因子評(píng)語(yǔ)集,其量化閾值范圍如表1。

表1 城市軌道交通運(yùn)營(yíng)客流交通狀態(tài)各評(píng)語(yǔ)等級(jí)的評(píng)價(jià)指標(biāo)閾值表

2.1.3 建立評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重

AHP的核心是評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重的確定。評(píng)價(jià)城市軌道交通運(yùn)營(yíng)客流交通狀態(tài)的指標(biāo)有主次之分。利用AHP計(jì)算各評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重,可較大幅度的減少主觀因素的影響;用CR指標(biāo)(中間意原指標(biāo),也稱(chēng)能量指標(biāo))檢驗(yàn)主觀判斷偏離客觀實(shí)際的程度,通過(guò)對(duì)判斷矩陣的調(diào)整,可使權(quán)重分配趨于合理。建立評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重的詳細(xì)步驟如圖2所示。

2.1.4 層次總評(píng)價(jià)

層次總評(píng)價(jià)是在單因子評(píng)價(jià)結(jié)果的基礎(chǔ)上,對(duì)總目標(biāo)進(jìn)行的最終評(píng)價(jià)。本文建立的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的指標(biāo)層都是定量指標(biāo),為了便于計(jì)算,將定性的評(píng)語(yǔ)集轉(zhuǎn)化為量化值V={4、3、2、1},繼而通過(guò)各指標(biāo)實(shí)際值的等級(jí)歸類(lèi)和權(quán)重可以得到綜合層次總評(píng)價(jià)的結(jié)果。

圖2 建立評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重的基本步驟

2.2 實(shí)例分析

實(shí)例計(jì)算采用某地鐵自動(dòng)售檢票系統(tǒng)獲取的進(jìn)出站交易記錄,即乘客通過(guò)進(jìn)站閘機(jī)和出站閘機(jī)的刷卡交易記錄。以2010年9月1日06:00至2010年9月29日23:00(除中秋節(jié)假期9月22日至24日外)的某地鐵1號(hào)線(xiàn)客流數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),按30 min為統(tǒng)計(jì)周期,根據(jù)評(píng)價(jià)指標(biāo)計(jì)算方法,對(duì)2010年9月29日8:00—9:00早高峰時(shí)段內(nèi)各站點(diǎn)、各斷面及線(xiàn)路客流進(jìn)行指標(biāo)計(jì)算,以評(píng)價(jià)1號(hào)線(xiàn)當(dāng)前時(shí)段的客流交通狀態(tài)。

利用式(1)—(5)求出各指標(biāo)值。其中,D1、D2及D6、D7取平均值,D8、D9及D10按客流強(qiáng)度最大的新街口站取值,并以該站為最不利情況的代表。將以上各評(píng)價(jià)指標(biāo)計(jì)算結(jié)果、評(píng)分等級(jí)和評(píng)分整理匯總于表2。

表2 評(píng)價(jià)指標(biāo)結(jié)果匯總表

計(jì)算所建立的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系中各指標(biāo)(D1～D10)的權(quán)重,得到評(píng)價(jià)指標(biāo)的組合權(quán)重為:

結(jié)合指標(biāo)權(quán)重,對(duì)各個(gè)評(píng)語(yǔ)加權(quán)平均后得到運(yùn)營(yíng)客流交通狀態(tài)評(píng)分:

v=3×0.061 5+3×0.068 5+4×0.022

+3×0.198+4×0.199 8+3×0.200 2

+2×0.062 4+1×0.020 8+2×0.080 8

+4×0.086=3.123

可見(jiàn),當(dāng)前時(shí)段客流交通狀態(tài)綜合評(píng)價(jià)的結(jié)果為“良”。觀察指標(biāo)評(píng)價(jià)結(jié)果發(fā)現(xiàn),乘客流的均衡性較好,而其順暢性較差。這是造成綜合評(píng)價(jià)結(jié)果值不高的主要原因。另外,選擇評(píng)價(jià)的時(shí)段為早高峰時(shí)段,而且,D8、D9及D10等表征乘客流順暢性的指標(biāo),均采用客流強(qiáng)度最大的站點(diǎn)數(shù)據(jù),導(dǎo)致其評(píng)價(jià)結(jié)果偏保守。從整體來(lái)看,目前1號(hào)線(xiàn)在研究時(shí)段內(nèi)運(yùn)營(yíng)客流交通狀態(tài)是良好的,與實(shí)際情況相吻合。該評(píng)價(jià)結(jié)果驗(yàn)證了本文中評(píng)價(jià)指標(biāo)選取及評(píng)價(jià)方法的合理性。

3 結(jié)語(yǔ)

近年來(lái),隨著我國(guó)城市軌道交通的迅速發(fā)展,軌道交通運(yùn)營(yíng)管理的重要性日益突顯。軌道交通運(yùn)營(yíng)客流交通狀態(tài)評(píng)價(jià)除能實(shí)時(shí)反映系統(tǒng)當(dāng)前狀態(tài)外,還應(yīng)能體現(xiàn)運(yùn)行狀態(tài)的變化趨勢(shì)。其評(píng)價(jià)結(jié)果值應(yīng)直觀、易于發(fā)布,從而發(fā)揮信息發(fā)布的導(dǎo)向作用和軌道交通服務(wù)質(zhì)量提高、運(yùn)營(yíng)效率改進(jìn)的指導(dǎo)作用。

本文從城市軌道運(yùn)營(yíng)客流交通狀態(tài)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系和綜合評(píng)價(jià)兩個(gè)方面進(jìn)行了分析與研究。由于數(shù)據(jù)采集的限制,本文研究的內(nèi)容局限于單線(xiàn)。伴隨我國(guó)城市軌道交通的進(jìn)一步發(fā)展,運(yùn)營(yíng)階段逐步由單線(xiàn)轉(zhuǎn)向網(wǎng)絡(luò)化,必然產(chǎn)生換乘客流。這將大大影響運(yùn)營(yíng)客流的宏觀交通特性,尤其是在發(fā)生換乘的站點(diǎn)，以及與之密切聯(lián)系的斷面與線(xiàn)路，其客流特征有較大變化。此時(shí),需要進(jìn)一步優(yōu)化完善評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。從外部線(xiàn)網(wǎng)環(huán)境考慮,應(yīng)增加體現(xiàn)客流在線(xiàn)網(wǎng)中重分配和換乘強(qiáng)度的指標(biāo),以便更全面地對(duì)整個(gè)城市軌道交通系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)客流交通狀態(tài)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。

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Evaluation of Ridership Traffic State in Urban Rail Transit Operation

WANG Xuemei, CHEN Ying, ZHANG Ning

Objective evaluation of ridership traffic state in urban rail transit operation is very important for improving rail transit service level,management and operational efficiency.On the basis of defining the ridership traffic state concept in urban rail transit operation,a three-level index system for evaluating the ridership traffic state in rail transit operation is constructed by taking the balance and smoothness of ridership performance as the criterion.Taking metro Line 1 in a city as an example,the actual ridership data is used to calculate the performance indexes,and evaluate the real ridership traffic state by using AHP (analytic hierarchy process).The evaluation result matches the actual conditions,demonstrates the validity of the developed evaluation system for ridership traffic state in urban rail transit operation.This evaluation system can provide theoretical supports for urban rail transit operation.

urban rail transit; ridership traffic; operational state;evaluation First-author′s address Zhejiang College of Tongji University,314051,Jiaxing,China

* 浙江省教育廳縱向科研項(xiàng)目(Y201534856)

U 293.13

10.16037/j.1007-869x.2016.12.029

2016-03-13)