趙永明，饒 暢，劉星良，王 宇

(1.重慶交通大學(xué) 交通運(yùn)輸學(xué)院， 重慶 400074；2.重慶市交通規(guī)劃和技術(shù)發(fā)展中心， 重慶 400074)

0 引言

綜合客運(yùn)樞紐匯集鐵路、城市軌道交通、公交等多種交通方式，交通方式的集中會(huì)產(chǎn)生顯著的客流聚集效應(yīng)。綜合客運(yùn)樞紐離站客流具有瞬時(shí)總量大、時(shí)間分布與空間分布不均衡的特點(diǎn)[1]，尤其在節(jié)假日時(shí)客流量陡增，樞紐客流疏導(dǎo)面臨嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。如何根據(jù)客流疏導(dǎo)過(guò)程，量化評(píng)價(jià)疏導(dǎo)效果，改善疏導(dǎo)過(guò)程中的擁堵情況成為亟待解決的問(wèn)題。

當(dāng)前，國(guó)內(nèi)外學(xué)者在離站客流疏導(dǎo)效果評(píng)價(jià)方面取得了一些研究成果。劉小明等[2]研究了綜合客運(yùn)樞紐應(yīng)急疏散效果評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，并基于層次分析法(analytic hierarchy process，AHP)建立了客運(yùn)樞紐應(yīng)急疏散效果評(píng)價(jià)模型。Leng等[3]研究了北京南站換乘效率評(píng)價(jià)問(wèn)題，采用基于綜合賦權(quán)法和多層次灰色評(píng)價(jià)法的混合模型對(duì)客流換乘效率進(jìn)行了評(píng)價(jià)。Chen等[4]研究了不同方案下的大型綜合客運(yùn)樞紐換乘效果的評(píng)價(jià)問(wèn)題，采用基于多層次灰色評(píng)價(jià)法和優(yōu)劣解距離法的混合模型對(duì)換乘的整體績(jī)效進(jìn)行了評(píng)價(jià)。李甜甜等[5]研究了機(jī)場(chǎng)陸側(cè)客運(yùn)交通內(nèi)部銜接效率，并基于模糊AHP和熵權(quán)法對(duì)銜接效率進(jìn)行了評(píng)價(jià)。和子崴[6]和李一曼[7]采用模糊綜合評(píng)價(jià)法、AHP法和灰色關(guān)聯(lián)分析，分別評(píng)價(jià)了大客流情況下地鐵站的應(yīng)急反應(yīng)能力和疏散能力。黃小珍[8]研究了城市地鐵站內(nèi)突發(fā)事件下的應(yīng)急能力評(píng)價(jià)，并基于模糊綜合評(píng)價(jià)法對(duì)客流應(yīng)急疏散效果進(jìn)行了評(píng)價(jià)。Celik等[9]研究了救援組織在應(yīng)急過(guò)程中的準(zhǔn)備和能力評(píng)價(jià)問(wèn)題，并基于模糊AHP和優(yōu)劣距離法對(duì)疏散效果進(jìn)行了評(píng)價(jià)。周俊[10]研究了鐵路客運(yùn)站的客流安全態(tài)勢(shì)評(píng)價(jià)問(wèn)題，并基于AHP和模糊綜合評(píng)價(jià)法對(duì)客流安全態(tài)勢(shì)進(jìn)行了評(píng)價(jià)。衛(wèi)心雨[11]通過(guò)研究鐵路綜合客運(yùn)樞紐換乘設(shè)施的合理性進(jìn)而對(duì)換乘效果評(píng)價(jià)，基于AHP和模糊綜合評(píng)價(jià)法對(duì)其合理性進(jìn)行了評(píng)價(jià)。

現(xiàn)階段的離站客流疏導(dǎo)效果評(píng)價(jià)模型存在一些不足。首先，評(píng)價(jià)指標(biāo)體系對(duì)樞紐內(nèi)部客流所處的實(shí)時(shí)狀態(tài)考慮不足，評(píng)價(jià)結(jié)果的即時(shí)性有待提升。其次，常見(jiàn)單一式模型的評(píng)價(jià)效果尚不理想。例如：優(yōu)劣解距離法不能明確指標(biāo)數(shù)量與指標(biāo)的影響力度的關(guān)系，模糊綜合評(píng)價(jià)法不能直接給出各指標(biāo)的權(quán)重。因此，根據(jù)綜合客運(yùn)樞紐內(nèi)部換乘方式與離站客流實(shí)時(shí)狀態(tài)提出評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，設(shè)計(jì)基于AHP-熵權(quán)法的混合式模型，具備即時(shí)性與量化性的特征，是評(píng)價(jià)綜合客運(yùn)樞紐離站效率的新方法。

1 綜合客運(yùn)樞紐離站客流數(shù)據(jù)采集

綜合客運(yùn)樞紐的客流疏導(dǎo)任務(wù)主要由接駁的交通方式承擔(dān)。各類(lèi)接駁方式所處空間區(qū)域可稱(chēng)為客運(yùn)樞紐功能區(qū)，主要包括：軌道交通功能區(qū)、常規(guī)公交功能區(qū)、出租車(chē)功能區(qū)、長(zhǎng)途汽車(chē)功能區(qū)、社會(huì)車(chē)輛功能區(qū)5類(lèi)。正確劃分功能區(qū)是采集客流數(shù)據(jù)和構(gòu)建評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的前提。

即時(shí)評(píng)估離站客流疏導(dǎo)效果的關(guān)鍵是掌握每位乘客在樞紐內(nèi)部的動(dòng)態(tài)位置信息。綜合客運(yùn)樞紐內(nèi)部設(shè)有免費(fèi)WiFi供乘客使用，可以通過(guò)WiFi探針技術(shù)[12]，結(jié)合三點(diǎn)定位法獲取乘客在客運(yùn)樞紐內(nèi)的實(shí)時(shí)位置信息。WiFi探針裝置布設(shè)在客運(yùn)樞紐出口、功能區(qū)內(nèi)候車(chē)區(qū)和站臺(tái)等位置，全天準(zhǔn)確捕捉離站乘客的位置。

2 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系建立與狀態(tài)區(qū)間劃分

2.1 離站客流疏導(dǎo)效果評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

各樞紐功能區(qū)內(nèi)部的待疏導(dǎo)人數(shù)、乘客等車(chē)時(shí)間、疏導(dǎo)時(shí)間是量化評(píng)價(jià)客流疏導(dǎo)效果的直接指標(biāo)。根據(jù)樞紐功能區(qū)的類(lèi)型，分層建立疏導(dǎo)效果評(píng)價(jià)體系。將樞紐功能區(qū)作為一級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)層，將待疏導(dǎo)人數(shù)、等車(chē)時(shí)間和疏導(dǎo)時(shí)間作為二級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)層，評(píng)價(jià)指標(biāo)體系見(jiàn)表1。

表1 疏導(dǎo)效果評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

待疏導(dǎo)人數(shù)是指30 min內(nèi)在功能區(qū)內(nèi)部等待疏導(dǎo)的人數(shù)，單位為人。待疏導(dǎo)人數(shù)與單位時(shí)間到站客流量、單位時(shí)間接駁交通發(fā)車(chē)頻率有關(guān)，描述當(dāng)前時(shí)刻發(fā)車(chē)頻率是否與到站客流量匹配。

等車(chē)時(shí)間是指乘客在站臺(tái)位置等待疏導(dǎo)的時(shí)間，單位為min。對(duì)乘客到達(dá)和離開(kāi)功能區(qū)的MAC地址進(jìn)行匹配，地址首末檢測(cè)時(shí)間差值即為乘客等車(chē)時(shí)間。等車(chē)時(shí)間描述當(dāng)前時(shí)刻使用該接駁方式的乘客人數(shù)與發(fā)車(chē)頻率的平衡關(guān)系。

疏導(dǎo)時(shí)間是指乘客從到達(dá)樞紐到離開(kāi)樞紐的時(shí)間，單位為min。對(duì)乘客到達(dá)樞紐和離開(kāi)功能區(qū)的MAC地址進(jìn)行匹配，地址首末檢測(cè)時(shí)間差值即為乘客疏導(dǎo)時(shí)間。疏導(dǎo)時(shí)間與乘客離站行走時(shí)間、單位時(shí)間到達(dá)人數(shù)、特定接駁方式發(fā)車(chē)頻率相關(guān)，是站在特定接駁方式的角度評(píng)估樞紐整體離站疏導(dǎo)效果的指標(biāo)。

2.2 客流疏導(dǎo)效果等級(jí)劃分

2.1小節(jié)中所提出的3類(lèi)疏導(dǎo)效果評(píng)價(jià)指標(biāo)，每個(gè)指標(biāo)可劃分為5個(gè)效果等級(jí)，級(jí)別越高則該指標(biāo)所描述的疏導(dǎo)效果越差，如表2所示。

表2 客流疏導(dǎo)效果等級(jí)描述

(1)

式中：cmax為往期同時(shí)間段內(nèi)樞紐客流的最大值。

3 客流疏導(dǎo)效果評(píng)價(jià)模型構(gòu)建

客流疏導(dǎo)效果評(píng)價(jià)模型構(gòu)建流程如圖1所示。

圖1 客流疏導(dǎo)效果評(píng)價(jià)流程框圖

3.1 評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重計(jì)算

評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重代表了該指標(biāo)當(dāng)前所處狀態(tài)，表示特定接駁方式當(dāng)前疏導(dǎo)效果的實(shí)際作用。權(quán)重值越高，當(dāng)前接駁方式在客流疏導(dǎo)方面起著越大的負(fù)擔(dān)作用[14]。

各交通接駁方式的疏導(dǎo)效果評(píng)價(jià)是比較一致的，不會(huì)出現(xiàn)偏差，因此基于AHP計(jì)算一級(jí)指標(biāo)層權(quán)向量wi。通過(guò)咨詢(xún)專(zhuān)家判斷一級(jí)指標(biāo)層中各指標(biāo)的重要程度，構(gòu)建判斷矩陣，得到各個(gè)指標(biāo)的權(quán)重值。

二級(jí)指標(biāo)權(quán)重經(jīng)過(guò)劃分效果等級(jí)，可以直接對(duì)離站客流數(shù)據(jù)進(jìn)行量化，且二級(jí)指標(biāo)對(duì)一級(jí)指標(biāo)的影響程度有偏差，因此基于熵權(quán)法確定二級(jí)指標(biāo)權(quán)向量wij[15]。構(gòu)建客流評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)據(jù)集：

(2)

式中：xij為客流數(shù)據(jù)樣本中第j個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)下的第i個(gè)數(shù)據(jù)值；m為評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)據(jù)集樣本個(gè)數(shù)；n為單個(gè)數(shù)據(jù)樣本中評(píng)價(jià)指標(biāo)的個(gè)數(shù)。

(3)

對(duì)疏導(dǎo)效果區(qū)間評(píng)價(jià)矩陣進(jìn)行歸一化處理，并計(jì)算評(píng)價(jià)指標(biāo)所屬客流疏導(dǎo)效果區(qū)間端點(diǎn)的信息熵，信息熵表征了評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)據(jù)的離散程度：

(4)

(5)

根據(jù)直覺(jué)模糊決策矩陣R，計(jì)算各評(píng)價(jià)指標(biāo)的直覺(jué)模糊熵E，直覺(jué)模糊熵為數(shù)據(jù)集中數(shù)據(jù)不確定程度。建立線(xiàn)性規(guī)劃模型，基于最優(yōu)化理論得到二級(jí)指標(biāo)權(quán)重系數(shù)wij：

(6)

3.2 雙層混合模型構(gòu)建

采用基于AHP和熵權(quán)法相結(jié)合的雙層混合模型確定評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重集，既避免AHP的主觀性，又克服熵權(quán)法的客觀性。根據(jù)一級(jí)指標(biāo)層權(quán)向量和二級(jí)指標(biāo)層評(píng)價(jià)指標(biāo)的加權(quán)平均值，構(gòu)建雙層混合模型，計(jì)算疏導(dǎo)效果的評(píng)價(jià)結(jié)果vi：

(7)

決策評(píng)語(yǔ)集包含評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)象可能得到的各種評(píng)價(jià)結(jié)果，記V={v1,v2,…,vi,…,vn}，將疏導(dǎo)效果評(píng)價(jià)等級(jí)轉(zhuǎn)化為無(wú)量綱的1～5之間的評(píng)價(jià)等級(jí)指數(shù)，評(píng)價(jià)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表3。

表3 疏導(dǎo)效果評(píng)價(jià)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

4 研究結(jié)果

重慶北站是以鐵路交通方式為主導(dǎo)，集軌道交通、公交、出租車(chē)、長(zhǎng)途汽車(chē)和社會(huì)車(chē)輛5種城市道路交通方式于一體的大型綜合客運(yùn)樞紐，由于北站北廣場(chǎng)負(fù)二層的社會(huì)車(chē)輛功能區(qū)在開(kāi)展研究時(shí)還未投入使用，為了在客流疏導(dǎo)效果評(píng)價(jià)過(guò)程中，使歷史客流數(shù)據(jù)與評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)類(lèi)型相一致，故在北廣場(chǎng)客流疏導(dǎo)效果評(píng)價(jià)過(guò)程中對(duì)社會(huì)車(chē)輛疏導(dǎo)功能區(qū)未予以考慮。因此，本節(jié)將雙層混合模型應(yīng)用于實(shí)際案例，以前文所述WiFi探針技術(shù)采集重慶北站實(shí)時(shí)客流數(shù)據(jù)，驗(yàn)證評(píng)價(jià)模型的可用性與準(zhǔn)確性，分析重慶北站的客流疏導(dǎo)效果。

4.1 各功能區(qū)疏導(dǎo)效果等級(jí)閾值的劃分

對(duì)2018年9月北廣場(chǎng)客流歷史數(shù)據(jù)集進(jìn)行聚類(lèi)分析，考慮到樞紐的運(yùn)行時(shí)間段，選擇8∶00—22∶00時(shí)段各二級(jí)指標(biāo)數(shù)據(jù)作為實(shí)驗(yàn)時(shí)段數(shù)據(jù)。北廣場(chǎng)內(nèi)部WiFi探針布設(shè)位置如圖2所示，其獲取乘客位置信息的方式為三點(diǎn)定位技術(shù)。對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后，得到各個(gè)疏散功能區(qū)客流數(shù)據(jù)，表4為出租車(chē)功能區(qū)數(shù)據(jù)輸出樣例。

圖2 重慶北站北廣場(chǎng)WiFi探針布置位置圖

表4 出租車(chē)疏導(dǎo)功能區(qū)數(shù)據(jù)輸出樣例

依據(jù)2.2小節(jié)對(duì)3×4×840組客流數(shù)據(jù)集進(jìn)行聚類(lèi)分析，圖3為等車(chē)時(shí)間聚類(lèi)分析結(jié)果，根據(jù)聚類(lèi)結(jié)果確定各個(gè)二級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)的客流疏導(dǎo)等級(jí)劃分閾值和等級(jí)區(qū)間范圍，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表5。

圖3 等車(chē)時(shí)間聚類(lèi)分析結(jié)果

表5 疏導(dǎo)效果區(qū)間范圍

4.2 權(quán)重系數(shù)計(jì)算

一級(jí)指標(biāo)權(quán)重wi的計(jì)算：基于專(zhuān)家問(wèn)卷調(diào)查法和1～9標(biāo)度法對(duì)接駁方式重要程度進(jìn)行打分，構(gòu)建判斷矩陣計(jì)算指標(biāo)權(quán)重，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表6。

表6 一級(jí)指標(biāo)權(quán)重計(jì)算結(jié)果

從表6中的權(quán)重值可見(jiàn)，重慶北站4種接駁方式在客流疏導(dǎo)中的重要度排序?yàn)椋很壍澜煌?出租車(chē)>常規(guī)公交>長(zhǎng)途汽車(chē)。軌道交通的權(quán)重值超過(guò)了0.5，根據(jù)重慶北站的客流統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，軌道交通承擔(dān)的疏導(dǎo)客流也在50%以上。長(zhǎng)途汽車(chē)的權(quán)重值為0.043，這是由于長(zhǎng)途汽車(chē)在山路行駛的不舒適性導(dǎo)致的。上述結(jié)果與符合重慶北站疏導(dǎo)過(guò)程中的實(shí)際情況，證明了AHP在計(jì)算一級(jí)指標(biāo)權(quán)重中的可行性。

二級(jí)指標(biāo)層權(quán)重wij的計(jì)算：對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行規(guī)范化處理。輸入出租車(chē)功能區(qū)的評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)據(jù)集X(t)，根據(jù)表5的區(qū)間范圍[xL,xU]進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，規(guī)范化處理后得到疏導(dǎo)效果等級(jí)區(qū)間評(píng)價(jià)矩陣Y：

將疏導(dǎo)效果等級(jí)區(qū)間評(píng)價(jià)矩陣Y轉(zhuǎn)換成直覺(jué)模糊決策矩陣R：

R=[μ,ν]=

[0.015,0.045],[0.155,0.438])

利用線(xiàn)性規(guī)劃最優(yōu)化理論，得到出租車(chē)疏散功能區(qū)的權(quán)重最優(yōu)取值wij：

wij=(0.547,0.044,0.408)

同理可得軌道交通、常規(guī)公交和長(zhǎng)途汽車(chē)疏散功能區(qū)的權(quán)重取值，其計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表7。

表7 二級(jí)指標(biāo)權(quán)重計(jì)算結(jié)果

從表7中的權(quán)重值可見(jiàn)，二級(jí)指標(biāo)的權(quán)重在各個(gè)功能區(qū)內(nèi)部所占比例不同。在軌道功能區(qū)內(nèi)部，待疏導(dǎo)人數(shù)和疏導(dǎo)時(shí)間占比為0.86，影響軌道交通疏導(dǎo)效果的主要是待疏導(dǎo)人數(shù)和疏導(dǎo)時(shí)間。常規(guī)公交中待疏導(dǎo)人數(shù)權(quán)重值達(dá)到0.935，根據(jù)重慶北站的公交使用情況，在公交站臺(tái)等待的旅客較多，但是公交運(yùn)載量有限，無(wú)法一次性疏導(dǎo)較多的乘客。上述結(jié)果符合重慶北站功能區(qū)內(nèi)旅客的疏導(dǎo)過(guò)程，證明了熵權(quán)法在二級(jí)指標(biāo)權(quán)重中的可行性。

4.3 客流疏導(dǎo)效果評(píng)價(jià)

對(duì)客流疏導(dǎo)評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)據(jù)集進(jìn)行規(guī)范化處理，得到二級(jí)指標(biāo)層的加權(quán)平均值，根據(jù)一級(jí)指標(biāo)層權(quán)重系數(shù)，計(jì)算客流疏導(dǎo)效果的評(píng)價(jià)結(jié)果，計(jì)算結(jié)果如圖4所示。

9月4日(工作日)，疏導(dǎo)效果評(píng)價(jià)等級(jí)指數(shù)在1.0和3.0之間波動(dòng)，峰值為2.80和2.97，評(píng)價(jià)等級(jí)指數(shù)方差為0.23；9月7日(非工作日)，在11∶00—20∶00期間，疏導(dǎo)效果評(píng)價(jià)等級(jí)在1.5和3.5之間波動(dòng)，峰值為3.7，其余時(shí)間段評(píng)價(jià)等級(jí)在1.0和2.0之間波動(dòng)，評(píng)價(jià)等級(jí)指數(shù)方差為0.62；9月30日，在8∶00—18∶00之間評(píng)價(jià)等級(jí)指數(shù)與非節(jié)假日差距不大，18∶00以后評(píng)價(jià)等級(jí)指數(shù)快速升高并達(dá)到峰值4.5，評(píng)價(jià)等級(jí)指數(shù)方差為1.03。節(jié)假日期間評(píng)價(jià)等級(jí)指數(shù)波動(dòng)更大，這與節(jié)假日期間北廣場(chǎng)瞬時(shí)到站客流量和總客流量較平時(shí)增長(zhǎng)明顯密不可分。

圖4 北廣場(chǎng)客流疏導(dǎo)效果評(píng)價(jià)等級(jí)指數(shù)曲線(xiàn)

將9月30日的客流數(shù)據(jù)增加50%，模擬有突發(fā)大量客流到站后，不同功能區(qū)發(fā)生大客流的情況。將評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)據(jù)代入評(píng)價(jià)模型中，通過(guò)計(jì)算分別得到軌道、公交、出租和長(zhǎng)途功能區(qū)發(fā)生大客流情況下對(duì)樞紐客流整體疏導(dǎo)效果的影響，大客流情況下樞紐客流疏導(dǎo)效果評(píng)價(jià)等級(jí)指數(shù)計(jì)算結(jié)果如圖5所示。

在大量客流情況下，軌道交通疏導(dǎo)效果評(píng)價(jià)等級(jí)指數(shù)平均增長(zhǎng)14%；常規(guī)公交疏導(dǎo)效果評(píng)價(jià)等級(jí)指數(shù)平均增長(zhǎng)4%；出租車(chē)疏導(dǎo)效果評(píng)價(jià)等級(jí)指數(shù)平均增長(zhǎng)2%；長(zhǎng)途汽車(chē)疏導(dǎo)效果評(píng)價(jià)等級(jí)指數(shù)平均只增長(zhǎng)1%。說(shuō)明大客流情況下，軌道交通對(duì)客流的疏導(dǎo)作用在增強(qiáng)，而其他3種交通方式變化不大。通過(guò)與重慶北站現(xiàn)場(chǎng)工作人員溝通交流可知，模型適用效果較好，能評(píng)價(jià)大客流情況下各種換乘方式客流離站的疏導(dǎo)效果，并針對(duì)這些問(wèn)題采取一定的措施。

圖5 不同接駁方式疏導(dǎo)效果評(píng)價(jià)等級(jí)曲線(xiàn)

5 結(jié)論

1) 根據(jù)乘客換乘方式與客流在樞紐內(nèi)所處狀態(tài)建立客流疏導(dǎo)效果評(píng)價(jià)體系，基于綜合AHP和熵權(quán)法雙重優(yōu)勢(shì)的雙層混合模型對(duì)客流疏導(dǎo)效果進(jìn)行評(píng)價(jià)，并結(jié)合重慶北站現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行分析，證明了雙層混合模型的可行性。

2) 對(duì)比重慶北站工作日、非工作日和節(jié)假日3種情況下客流疏導(dǎo)情況，不同情況下評(píng)價(jià)等級(jí)指數(shù)有明顯變化，評(píng)價(jià)等級(jí)指數(shù)時(shí)間變化規(guī)律明顯。模擬大客流情況下客流疏導(dǎo)情況，軌道交通功能區(qū)評(píng)價(jià)等級(jí)增長(zhǎng)14%，其他功能區(qū)評(píng)價(jià)等級(jí)增長(zhǎng)和為7%，說(shuō)明軌道交通在突發(fā)大客流情況下，對(duì)客運(yùn)樞紐疏導(dǎo)作用更強(qiáng)。