楊林正，鐘佐夫，章雍

（1.中國鐵路上海局集團有限公司 調度所，上海 200071；2.中國鐵路廣州局集團有限公司 廣州南站，廣東 廣州 510088；3.中南大學 交通運輸工程學院，湖南 長沙 410075）

1 概述

隨著我國經濟發(fā)展和人民生活水平的提高，旅客對出行服務質量的要求不斷提高，在設計鐵路車站時，一定要考慮旅客出行過程中的安全性、舒適性、便捷性等因素。尤其在一些重要節(jié)假日，如春運等高峰期間，車站客流量比平時顯著增加，車站一些“咽喉”部分容易出現擁堵等現象。在旅客進站流程中，實名認證與安檢是2個重要環(huán)節(jié)，合理布局實名認證與安檢這2個窗口，對優(yōu)化整個旅客進站流程具有重要意義。

Setti J R等[1]通過運用計算機仿真方法，對車站內旅客進出站進行模擬，通過對模型的分析處理，找出旅客在進出站過程中產生擁堵現象的原因。Takakuwa S等[2]以城市公共交通為研究對象，模擬旅客在車站流動情況，并對其進行仿真分析，提出改進城市交通現狀的優(yōu)化方案。Zhang Z G等[3]通過仿真模擬，預測旅客在車站的行為，從微觀上分析旅客的行為以及整體移動效果。秦麗嬌[4]以安檢環(huán)節(jié)為主要研究對象，通過實地調查分析，確定旅客的到達規(guī)律與服務時間規(guī)律，建立安檢窗口的排隊模型，根據模型分析安檢設備的最佳配置數量，并對其進行驗證。張曉磊[5]針對春運期間車站旅客在進出站流程中出現的擁堵現象，提出一種改進措施，將排隊論中的理論研究與現實情況相結合，形成一套包括成本、效率、需求的系統(tǒng)化研究指標。

2 旅客進站流程

2.1 進站流程

一般情況下，我國鐵路客運站旅客進站流程為：購票—實名認證—安檢—候車—檢票—上車。

2.2 進站效率制約因素

（1）車站相關設備配置數量不合理。鐵路客運站內與旅客進站相關的設備有售票設備、安檢設備、實名認證設備、檢票設備等。我國部分鐵路客運站在一些設備的配置數量上存在不合理現象。當相關設備配置數量過少時，無法滿足客流高峰期的服務要求；相關設備配置數量過多時，造成車站運營成本升高、占地面積增大。

（2）車站相關設備擺放位置不合理。通過對部分鐵路客運站進行調研發(fā)現，存在2個環(huán)節(jié)的銜接處或相同環(huán)節(jié)并聯設備擺放位置不合理的情況，導致旅客在進站過程中出現擁擠、人流難以疏散等現象。

（3）車站工作人員作業(yè)與設備工作不協(xié)調。造成這種情況的主要原因是車站工作人員業(yè)務不熟練，例如安檢環(huán)節(jié)，安檢員對旅客的檢查應與安檢設備對行李的檢查相協(xié)調，檢查速度盡量一致，否則容易出現秩序混亂等現象[6]。

3 旅客進站排隊研究

3.1 實名認證與安檢速率影響因素

對旅客進站中實名認證與安檢2個環(huán)節(jié)的速率影響因素進行分析，是探究實名認證與安檢窗口服務時間的基礎。

3.1.1 實名認證

影響實名認證速率的因素較多，如工作人員對設備操作的熟練程度、旅客的配合程度、旅客的持票狀態(tài)、設備開放數量、設備靈敏程度等[7-8]。主要對旅客的持票狀態(tài)與設備開放數量這2個因素進行分析：

（1）旅客持票狀態(tài)。旅客進行實名認證前的狀態(tài)分為2種：①備好狀態(tài)。旅客在到達實名認證窗口前已將車票與身份證準備好，接近窗口時可以直接進行實名認證操作。②未備好狀態(tài)。旅客在到達實名認證窗口前沒有準備好車票與身份證，需要臨時從包里或者身上拿出。上海站實名認證處1 h內到達旅客持票狀態(tài)對比見表1。

表1 上海站實名認證處1 h內到達旅客持票狀態(tài)對比

（2）設備開放數量。決定鐵路客運站實名認證設備開放數量的因素為高峰時段內到達實名認證窗口的人數。高峰時段指在一天中某個時間段內車站人流量明顯高于其他時間段，取這個時間段內1 h作為車站高峰小時。按照人們的出行規(guī)律，一般情況下分為早、晚高峰小時。實名認證設備開放數量應盡可能滿足高峰小時客流量的需求。如果設備投入不足，則會出現通過能力不足、“咽喉”擁擠、旅客排隊時間過長等現象，影響整個旅客進站流程。

3.1.2 安檢

安檢速率指的是在單位時間內安檢環(huán)節(jié)服務的旅客人數。安檢設備包括安全門、安檢X光機等。該環(huán)節(jié)涉及2個過程：一是利用安檢X光機對旅客的行李進行掃描；二是安檢員手持金屬檢測器對旅客身體進行檢查。由于這2個過程同時進行，所以影響安檢速率的因素有很多，包括工作人員的熟練程度、旅客配合度、行李包裹體積、安檢X光機傳送帶傳送速率等[9]。

3.2 實名認證與安檢環(huán)節(jié)旅客到達、服務時間規(guī)律

根據數理統(tǒng)計原理，對上海站高峰小時期間實名認證與安檢環(huán)節(jié)進行統(tǒng)計分析，確定這2個環(huán)節(jié)旅客到達、服務時間分布規(guī)律，為建立排隊模型奠定基礎。

3.2.1 旅客到達

通過對上海站進行調研，統(tǒng)計車站高峰小時內每隔30 s旅客到達實名認證、安檢窗口的人數。采用matlab軟件進行分布擬合，實名認證窗口旅客到達流服從參數為5.288的泊松分布，安檢窗口旅客到達流服從參數為5.313的泊松分布。

3.2.2 旅客服務時間

在高峰小時內對實名認證、安檢窗口旅客服務時間進行統(tǒng)計，處理后的數據見表2。

采用matlab軟件進行分布擬合，實名認證窗口服務時間服從參數為6.81的負指數分布，安檢窗口服務時間服從參數為5.61的負指數分布。

表2 實名認證、安檢窗口服務時間統(tǒng)計

4 旅客進站流程排隊模型

4.1 排隊系統(tǒng)特征分析

通過對實名認證與安檢窗口旅客到達以及服務時間規(guī)律進行研究可知，實名認證與安檢是2個隨機服務系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有如下特征：

（1）輸入過程。實名認證與安檢窗口的服務對象是進站旅客，將每個旅客看成獨立個體，不會相互影響。高峰小時內2個窗口旅客到達流服從泊松分布。為方便研究，將實名認證與安檢窗口作為2個獨立的窗口進行分析。

（2）服務過程。實名認證、安檢相關設備以及2個窗口的工作人員共同構成服務系統(tǒng)。同一個窗口、同類設備之間屬于并聯關系，如安檢門與安檢X光機。旅客之間是相互獨立的個體，且同一套設備不能同時服務2名旅客。實名認證與安檢窗口的服務時間服從負指數分布。

（3）排隊過程。實名認證與安檢都是服從先到先服務的等待制隨機服務系統(tǒng)。進站旅客先進行實名認證然后進行安檢，由于旅客之間是獨立存在的，所以旅客在進站后會選擇人數較少的隊列進行排隊。

4.2 排隊過程分析

進站旅客在進行實名認證和安檢過程中需要經過2個排隊環(huán)節(jié)（見圖1）。旅客進站到達實名認證排隊系統(tǒng)之后選擇其中一隊進行排隊，在實名認證通過后進入對應的安檢系統(tǒng)進行安檢。

圖1 旅客進站排隊過程

旅客到達

旅客離去

隊列 實名認證 隊列 安檢

候車區(qū)旅客到達

隊列 實名認證 隊列 安檢

旅客離去

4.3 排隊模型構建

4.3.1 模型假設

通過對實名認證與安檢窗口旅客的到達流以及服務時間分布規(guī)律進行研究，確定2個系統(tǒng)旅客的到達服從泊松分布，服務時間服從負指數分布。分析2個系統(tǒng)中旅客的排隊過程與排隊特征后，引入部分參數指標，建立相關排隊模型。

（1）旅客到達流服從泊松分布,平均到達率為λ（人/min）；

（2）旅客服務時間服從負指數分布,平均服務率為μ（人/min）；

（3）高峰時期車站客流量大，旅客到達是一種非損失流；

（4）排隊制度為等待制，服務規(guī)則為先到先服務；

（5）系統(tǒng)中同類并聯設備的臺數為C，平均每臺設備的客流強度為λ/C，其繁忙率ρ=λ＜1，由于該研Cμ究針對指定窗口及同類并聯設備臺數為1的窗口，C取值為1。

綜上所述，實名認證排隊系統(tǒng)與安檢排隊系統(tǒng)為多個單通道單服務臺等待制系統(tǒng)，服從M/M/1/∞/∞/FCFS排隊系統(tǒng)模型。

4.3.2 模型參數

M/M/1/∞/∞/FCFS排隊系統(tǒng)模型有以下4個參數：

（1）系統(tǒng)中旅客平均停留數，即系統(tǒng)總隊長，Ls；

（2）系統(tǒng)中排隊旅客平均停留數，即旅客排隊隊長，Lq；

（3）系統(tǒng)中旅客平均等待時間，Ws；

（4）系統(tǒng)中旅客平均排隊時間，Wq。各參數之間的函數關系為：

4.3.3 模型驗證

為驗證M/M/1 /∞/∞/FCFS排隊系統(tǒng)模型，計算排隊系統(tǒng)模型參數（見表3）。

表3 實名認證與安檢排隊系統(tǒng)模型參數

由表3可知，通過模型計算出的理論值與實際值存在一定偏差，其主要原因有旅客在進站過程中的隨機性、樣本數量不足等。但可看出，計算結果與實際值最大誤差為29.50%，滿足誤差允許的最大范圍。所以M/M/1/∞/∞/FCFS排隊系統(tǒng)模型可以作為實名認證與安檢窗口的排隊模型。

5 旅客進站流程優(yōu)化

5.1 優(yōu)化窗口設置

將實名認證窗口與安檢窗口合并，旅客進站過程中在安檢的同時進行實名認證，在此期間旅客只需排隊1次即可進入候車室，優(yōu)化后的窗口設置見圖2。

圖2 優(yōu)化后的窗口設置

5.2 優(yōu)化后旅客排隊研究

5.2.1 旅客到達和服務時間規(guī)律

將實名認證與安檢窗口合并后，旅客到達流仍服從參數為5.288的泊松分布。通過對上海站進行考察并進行數據分析，旅客通過實名認證窗口的時間明顯比通過對應安檢的時間要短，所以新的排隊系統(tǒng)服務時間服從參數為5.61的負指數分布。

5.2.2 優(yōu)化前后相關參數對比

對優(yōu)化后的排隊系統(tǒng)進行計算，與優(yōu)化前相關參數進行對比（見表4）。由表4可以看出，優(yōu)化后的排隊系統(tǒng)總隊長比原排隊系統(tǒng)減少了24.6%，旅客排隊隊長比原排隊系統(tǒng)減少了22.7%；優(yōu)化后排隊系統(tǒng)旅客平均等待時間比原排隊系統(tǒng)減少了24.3%，旅客平均排隊時間比原排隊系統(tǒng)減少了22.6%。

表4 優(yōu)化前后排隊系統(tǒng)相關參數對比

5.3 完善相應管理措施

系統(tǒng)優(yōu)化后的排隊時間及總排隊人數均少于原系統(tǒng)，優(yōu)化方案理論上可行。但在實際操作中，車站還需進一步完善既有管理措施，才能真正實現旅客進站流程優(yōu)化。

窗口合并后，避免了進站環(huán)節(jié)的冗余，旅客進站效率大幅提升。與此同時，新的窗口設置要求車站工作人員要盡快適應服務模式的轉變，通過加強培訓、強化業(yè)務能力等途徑，盡快適應新的工作要求?，F階段，實名認證人員是車站正式職工，安檢人員是雇傭的合同工，其在旅客進站中扮演著不同角色且接受不同部門的領導。窗口合并后，可以考慮合并窗口工作人員均由雇傭的合同工組成，工作人員在各司其職的同時做到協(xié)同工作，并且接受同一部門的領導，實現職責合一。此外，窗口合并后，旅客進站需要一定的適應時間，車站應加強對旅客的引導，使旅客能夠更加快速便捷地進入車站。

6 結論與展望

將實名認證窗口與安檢窗口合并，旅客在安檢的同時進行實名認證，其排隊時間以及系統(tǒng)中總排隊人數均少于原系統(tǒng)，能縮短旅客進站時間，緩解車站進站“咽喉”區(qū)壓力，提高車站通過能力，實現旅客進站流程優(yōu)化。在實際操作中要采取工作人員盡快適應窗口變化、實現職責合一以及加強對旅客的引導等管理措施，進一步保障窗口合并后取得理想效果。下一步將重點研究售票、檢票等環(huán)節(jié)或不同環(huán)節(jié)的銜接以及采取人臉識別技術后如何將窗口合二為一等問題。