楊林正，鐘佐夫，章雍

（1.中國鐵路上海局集團(tuán)有限公司 調(diào)度所，上海 200071；2.中國鐵路廣州局集團(tuán)有限公司 廣州南站，廣東 廣州 510088；3.中南大學(xué) 交通運(yùn)輸工程學(xué)院，湖南 長沙 410075）

1 概述

隨著我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活水平的提高，旅客對出行服務(wù)質(zhì)量的要求不斷提高，在設(shè)計(jì)鐵路車站時(shí)，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(yùn)等高峰期間，車站客流量比平時(shí)顯著增加，車站一些“咽喉”部分容易出現(xiàn)擁堵等現(xiàn)象。在旅客進(jìn)站流程中，實(shí)名認(rèn)證與安檢是2個(gè)重要環(huán)節(jié)，合理布局實(shí)名認(rèn)證與安檢這2個(gè)窗口，對優(yōu)化整個(gè)旅客進(jìn)站流程具有重要意義。

Setti J R等[1]通過運(yùn)用計(jì)算機(jī)仿真方法，對車站內(nèi)旅客進(jìn)出站進(jìn)行模擬，通過對模型的分析處理，找出旅客在進(jìn)出站過程中產(chǎn)生擁堵現(xiàn)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(dòng)情況，并對其進(jìn)行仿真分析，提出改進(jìn)城市交通現(xiàn)狀的優(yōu)化方案。Zhang Z G等[3]通過仿真模擬，預(yù)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(dòng)效果。秦麗嬌[4]以安檢環(huán)節(jié)為主要研究對象，通過實(shí)地調(diào)查分析，確定旅客的到達(dá)規(guī)律與服務(wù)時(shí)間規(guī)律，建立安檢窗口的排隊(duì)模型，根據(jù)模型分析安檢設(shè)備的最佳配置數(shù)量，并對其進(jìn)行驗(yàn)證。張曉磊[5]針對春運(yùn)期間車站旅客在進(jìn)出站流程中出現(xiàn)的擁堵現(xiàn)象，提出一種改進(jìn)措施，將排隊(duì)論中的理論研究與現(xiàn)實(shí)情況相結(jié)合，形成一套包括成本、效率、需求的系統(tǒng)化研究指標(biāo)。

2 旅客進(jìn)站流程

2.1 進(jìn)站流程

一般情況下，我國鐵路客運(yùn)站旅客進(jìn)站流程為：購票—實(shí)名認(rèn)證—安檢—候車—檢票—上車。

2.2 進(jìn)站效率制約因素

（1）車站相關(guān)設(shè)備配置數(shù)量不合理。鐵路客運(yùn)站內(nèi)與旅客進(jìn)站相關(guān)的設(shè)備有售票設(shè)備、安檢設(shè)備、實(shí)名認(rèn)證設(shè)備、檢票設(shè)備等。我國部分鐵路客運(yùn)站在一些設(shè)備的配置數(shù)量上存在不合理現(xiàn)象。當(dāng)相關(guān)設(shè)備配置數(shù)量過少時(shí)，無法滿足客流高峰期的服務(wù)要求；相關(guān)設(shè)備配置數(shù)量過多時(shí)，造成車站運(yùn)營成本升高、占地面積增大。

（2）車站相關(guān)設(shè)備擺放位置不合理。通過對部分鐵路客運(yùn)站進(jìn)行調(diào)研發(fā)現(xiàn)，存在2個(gè)環(huán)節(jié)的銜接處或相同環(huán)節(jié)并聯(lián)設(shè)備擺放位置不合理的情況，導(dǎo)致旅客在進(jìn)站過程中出現(xiàn)擁擠、人流難以疏散等現(xiàn)象。

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

3 旅客進(jìn)站排隊(duì)研究

3.1 實(shí)名認(rèn)證與安檢速率影響因素

對旅客進(jìn)站中實(shí)名認(rèn)證與安檢2個(gè)環(huán)節(jié)的速率影響因素進(jìn)行分析，是探究實(shí)名認(rèn)證與安檢窗口服務(wù)時(shí)間的基礎(chǔ)。

3.1.1 實(shí)名認(rèn)證

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

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

表1 上海站實(shí)名認(rèn)證處1 h內(nèi)到達(dá)旅客持票狀態(tài)對比

（2）設(shè)備開放數(shù)量。決定鐵路客運(yùn)站實(shí)名認(rèn)證設(shè)備開放數(shù)量的因素為高峰時(shí)段內(nèi)到達(dá)實(shí)名認(rèn)證窗口的人數(shù)。高峰時(shí)段指在一天中某個(gè)時(shí)間段內(nèi)車站人流量明顯高于其他時(shí)間段，取這個(gè)時(shí)間段內(nèi)1 h作為車站高峰小時(shí)。按照人們的出行規(guī)律，一般情況下分為早、晚高峰小時(shí)。實(shí)名認(rèn)證設(shè)備開放數(shù)量應(yīng)盡可能滿足高峰小時(shí)客流量的需求。如果設(shè)備投入不足，則會(huì)出現(xiàn)通過能力不足、“咽喉”擁擠、旅客排隊(duì)時(shí)間過長等現(xiàn)象，影響整個(gè)旅客進(jìn)站流程。

3.1.2 安檢

安檢速率指的是在單位時(shí)間內(nèi)安檢環(huán)節(jié)服務(wù)的旅客人數(shù)。安檢設(shè)備包括安全門、安檢X光機(jī)等。該環(huán)節(jié)涉及2個(gè)過程：一是利用安檢X光機(jī)對旅客的行李進(jìn)行掃描；二是安檢員手持金屬檢測器對旅客身體進(jìn)行檢查。由于這2個(gè)過程同時(shí)進(jìn)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(jī)傳送帶傳送速率等[9]。

3.2 實(shí)名認(rèn)證與安檢環(huán)節(jié)旅客到達(dá)、服務(wù)時(shí)間規(guī)律

根據(jù)數(shù)理統(tǒng)計(jì)原理，對上海站高峰小時(shí)期間實(shí)名認(rèn)證與安檢環(huán)節(jié)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，確定這2個(gè)環(huán)節(jié)旅客到達(dá)、服務(wù)時(shí)間分布規(guī)律，為建立排隊(duì)模型奠定基礎(chǔ)。

3.2.1 旅客到達(dá)

通過對上海站進(jìn)行調(diào)研，統(tǒng)計(jì)車站高峰小時(shí)內(nèi)每隔30 s旅客到達(dá)實(shí)名認(rèn)證、安檢窗口的人數(shù)。采用matlab軟件進(jìn)行分布擬合，實(shí)名認(rèn)證窗口旅客到達(dá)流服從參數(shù)為5.288的泊松分布，安檢窗口旅客到達(dá)流服從參數(shù)為5.313的泊松分布。

3.2.2 旅客服務(wù)時(shí)間

在高峰小時(shí)內(nèi)對實(shí)名認(rèn)證、安檢窗口旅客服務(wù)時(shí)間進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，處理后的數(shù)據(jù)見表2。

采用matlab軟件進(jìn)行分布擬合，實(shí)名認(rèn)證窗口服務(wù)時(shí)間服從參數(shù)為6.81的負(fù)指數(shù)分布，安檢窗口服務(wù)時(shí)間服從參數(shù)為5.61的負(fù)指數(shù)分布。

表2 實(shí)名認(rèn)證、安檢窗口服務(wù)時(shí)間統(tǒng)計(jì)

4 旅客進(jìn)站流程排隊(duì)模型

4.1 排隊(duì)系統(tǒng)特征分析

通過對實(shí)名認(rèn)證與安檢窗口旅客到達(dá)以及服務(wù)時(shí)間規(guī)律進(jìn)行研究可知，實(shí)名認(rèn)證與安檢是2個(gè)隨機(jī)服務(wù)系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有如下特征：

（1）輸入過程。實(shí)名認(rèn)證與安檢窗口的服務(wù)對象是進(jìn)站旅客，將每個(gè)旅客看成獨(dú)立個(gè)體，不會(huì)相互影響。高峰小時(shí)內(nèi)2個(gè)窗口旅客到達(dá)流服從泊松分布。為方便研究，將實(shí)名認(rèn)證與安檢窗口作為2個(gè)獨(dú)立的窗口進(jìn)行分析。

（2）服務(wù)過程。實(shí)名認(rèn)證、安檢相關(guān)設(shè)備以及2個(gè)窗口的工作人員共同構(gòu)成服務(wù)系統(tǒng)。同一個(gè)窗口、同類設(shè)備之間屬于并聯(lián)關(guān)系，如安檢門與安檢X光機(jī)。旅客之間是相互獨(dú)立的個(gè)體，且同一套設(shè)備不能同時(shí)服務(wù)2名旅客。實(shí)名認(rèn)證與安檢窗口的服務(wù)時(shí)間服從負(fù)指數(shù)分布。

（3）排隊(duì)過程。實(shí)名認(rèn)證與安檢都是服從先到先服務(wù)的等待制隨機(jī)服務(wù)系統(tǒng)。進(jìn)站旅客先進(jìn)行實(shí)名認(rèn)證然后進(jìn)行安檢，由于旅客之間是獨(dú)立存在的，所以旅客在進(jìn)站后會(huì)選擇人數(shù)較少的隊(duì)列進(jìn)行排隊(duì)。

4.2 排隊(duì)過程分析

進(jìn)站旅客在進(jìn)行實(shí)名認(rèn)證和安檢過程中需要經(jīng)過2個(gè)排隊(duì)環(huán)節(jié)（見圖1）。旅客進(jìn)站到達(dá)實(shí)名認(rèn)證排隊(duì)系統(tǒng)之后選擇其中一隊(duì)進(jìn)行排隊(duì)，在實(shí)名認(rèn)證通過后進(jìn)入對應(yīng)的安檢系統(tǒng)進(jìn)行安檢。

圖1 旅客進(jìn)站排隊(duì)過程

旅客到達(dá)

旅客離去

隊(duì)列 實(shí)名認(rèn)證 隊(duì)列 安檢

候車區(qū)旅客到達(dá)

隊(duì)列 實(shí)名認(rèn)證 隊(duì)列 安檢

旅客離去

4.3 排隊(duì)模型構(gòu)建

4.3.1 模型假設(shè)

通過對實(shí)名認(rèn)證與安檢窗口旅客的到達(dá)流以及服務(wù)時(shí)間分布規(guī)律進(jìn)行研究，確定2個(gè)系統(tǒng)旅客的到達(dá)服從泊松分布，服務(wù)時(shí)間服從負(fù)指數(shù)分布。分析2個(gè)系統(tǒng)中旅客的排隊(duì)過程與排隊(duì)特征后，引入部分參數(shù)指標(biāo)，建立相關(guān)排隊(duì)模型。

（1）旅客到達(dá)流服從泊松分布,平均到達(dá)率為λ（人/min）；

（2）旅客服務(wù)時(shí)間服從負(fù)指數(shù)分布,平均服務(wù)率為μ（人/min）；

（3）高峰時(shí)期車站客流量大，旅客到達(dá)是一種非損失流；

（4）排隊(duì)制度為等待制，服務(wù)規(guī)則為先到先服務(wù)；

（5）系統(tǒng)中同類并聯(lián)設(shè)備的臺(tái)數(shù)為C，平均每臺(tái)設(shè)備的客流強(qiáng)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(lián)設(shè)備臺(tái)數(shù)為1的窗口，C取值為1。

綜上所述，實(shí)名認(rèn)證排隊(duì)系統(tǒng)與安檢排隊(duì)系統(tǒng)為多個(gè)單通道單服務(wù)臺(tái)等待制系統(tǒng)，服從M/M/1/∞/∞/FCFS排隊(duì)系統(tǒng)模型。

4.3.2 模型參數(shù)

M/M/1/∞/∞/FCFS排隊(duì)系統(tǒng)模型有以下4個(gè)參數(shù)：

（1）系統(tǒng)中旅客平均停留數(shù)，即系統(tǒng)總隊(duì)長，Ls；

（2）系統(tǒng)中排隊(duì)旅客平均停留數(shù)，即旅客排隊(duì)隊(duì)長，Lq；

（3）系統(tǒng)中旅客平均等待時(shí)間，Ws；

（4）系統(tǒng)中旅客平均排隊(duì)時(shí)間，Wq。各參數(shù)之間的函數(shù)關(guān)系為：

4.3.3 模型驗(yàn)證

為驗(yàn)證M/M/1 /∞/∞/FCFS排隊(duì)系統(tǒng)模型，計(jì)算排隊(duì)系統(tǒng)模型參數(shù)（見表3）。

表3 實(shí)名認(rèn)證與安檢排隊(duì)系統(tǒng)模型參數(shù)

由表3可知，通過模型計(jì)算出的理論值與實(shí)際值存在一定偏差，其主要原因有旅客在進(jìn)站過程中的隨機(jī)性、樣本數(shù)量不足等。但可看出，計(jì)算結(jié)果與實(shí)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(duì)系統(tǒng)模型可以作為實(shí)名認(rèn)證與安檢窗口的排隊(duì)模型。

5 旅客進(jìn)站流程優(yōu)化

5.1 優(yōu)化窗口設(shè)置

將實(shí)名認(rèn)證窗口與安檢窗口合并，旅客進(jìn)站過程中在安檢的同時(shí)進(jìn)行實(shí)名認(rèn)證，在此期間旅客只需排隊(duì)1次即可進(jìn)入候車室，優(yōu)化后的窗口設(shè)置見圖2。

圖2 優(yōu)化后的窗口設(shè)置

5.2 優(yōu)化后旅客排隊(duì)研究

5.2.1 旅客到達(dá)和服務(wù)時(shí)間規(guī)律

將實(shí)名認(rèn)證與安檢窗口合并后，旅客到達(dá)流仍服從參數(shù)為5.288的泊松分布。通過對上海站進(jìn)行考察并進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，旅客通過實(shí)名認(rèn)證窗口的時(shí)間明顯比通過對應(yīng)安檢的時(shí)間要短，所以新的排隊(duì)系統(tǒng)服務(wù)時(shí)間服從參數(shù)為5.61的負(fù)指數(shù)分布。

5.2.2 優(yōu)化前后相關(guān)參數(shù)對比

對優(yōu)化后的排隊(duì)系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)算，與優(yōu)化前相關(guān)參數(shù)進(jìn)行對比（見表4）。由表4可以看出，優(yōu)化后的排隊(duì)系統(tǒng)總隊(duì)長比原排隊(duì)系統(tǒng)減少了24.6%，旅客排隊(duì)隊(duì)長比原排隊(duì)系統(tǒng)減少了22.7%；優(yōu)化后排隊(duì)系統(tǒng)旅客平均等待時(shí)間比原排隊(duì)系統(tǒng)減少了24.3%，旅客平均排隊(duì)時(shí)間比原排隊(duì)系統(tǒng)減少了22.6%。

表4 優(yōu)化前后排隊(duì)系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)對比

5.3 完善相應(yīng)管理措施

系統(tǒng)優(yōu)化后的排隊(duì)時(shí)間及總排隊(duì)人數(shù)均少于原系統(tǒng)，優(yōu)化方案理論上可行。但在實(shí)際操作中，車站還需進(jìn)一步完善既有管理措施，才能真正實(shí)現(xiàn)旅客進(jìn)站流程優(yōu)化。

窗口合并后，避免了進(jìn)站環(huán)節(jié)的冗余，旅客進(jìn)站效率大幅提升。與此同時(shí)，新的窗口設(shè)置要求車站工作人員要盡快適應(yīng)服務(wù)模式的轉(zhuǎn)變，通過加強(qiáng)培訓(xùn)、強(qiáng)化業(yè)務(wù)能力等途徑，盡快適應(yīng)新的工作要求?，F(xiàn)階段，實(shí)名認(rèn)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(jìn)站中扮演著不同角色且接受不同部門的領(lǐng)導(dǎo)。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(shí)做到協(xié)同工作，并且接受同一部門的領(lǐng)導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)職責(zé)合一。此外，窗口合并后，旅客進(jìn)站需要一定的適應(yīng)時(shí)間，車站應(yīng)加強(qiáng)對旅客的引導(dǎo)，使旅客能夠更加快速便捷地進(jìn)入車站。

6 結(jié)論與展望

將實(shí)名認(rèn)證窗口與安檢窗口合并，旅客在安檢的同時(shí)進(jìn)行實(shí)名認(rèn)證，其排隊(duì)時(shí)間以及系統(tǒng)中總排隊(duì)人數(shù)均少于原系統(tǒng)，能縮短旅客進(jìn)站時(shí)間，緩解車站進(jìn)站“咽喉”區(qū)壓力，提高車站通過能力，實(shí)現(xiàn)旅客進(jìn)站流程優(yōu)化。在實(shí)際操作中要采取工作人員盡快適應(yīng)窗口變化、實(shí)現(xiàn)職責(zé)合一以及加強(qiáng)對旅客的引導(dǎo)等管理措施，進(jìn)一步保障窗口合并后取得理想效果。下一步將重點(diǎn)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(shí)別技術(shù)后如何將窗口合二為一等問題。