客流數據在城市軌道交通網絡化運營組織中的應用

杜世敏 鄭 宇 江志彬

(北京軌道交通路網管理有限公司,100101,北京∥第一作者,工程師)

客流數據在城市軌道交通網絡化運營組織中的應用

杜世敏 鄭 宇 江志彬

(北京軌道交通路網管理有限公司,100101,北京∥第一作者,工程師)

客流數據作為運營工作的基礎,是安排運力、組織列車和評價運營效果的依據。研究客流數據在城市軌道交通網絡化運營組織中的應用,是提高路網乘客服務水平、降低運營成本的前提條件。結合北京城市軌道交通運營管理實際情況,針對網絡化運營條件下的客流特性,分析了客流數據在路網列車運行計劃編制、網絡化運營組織協調、應急指揮工作中的應用,為網絡化列車運行的合理組織提供了理論依據。

城市軌道交通;網絡化運營;客流數據;運營組織

First-author's addressBeijing Metro Network Administration Co.,Ltd.,100101,Beijing,China

隨著城市軌道交通建設步伐的加快,北京、上海等大城市的軌道交通運營管理已由單線運營進入網絡化運營時代。目前,北京已有8條運營線路,運營里程200 km、運營車站123座,其中換乘站16座。如此龐大的城市軌道交通網絡,勢必會對運營管理提出新的要求。客流數據作為運營工作的基礎,是安排運力、組織行車和評價運營效果的依據。研究客流數據在城市軌道交通網絡化運營組織中的應用,是提高路網乘客服務水平、降低運營成本的前提條件。

1 網絡化運營條件下的客流特性

城市軌道交通網絡化運營是相對于傳統的單線運營而言,主要表現為乘客在網絡化運營條件下,在線路相交的換乘站無需二次進站,各線路的運營組織相互影響,需要統籌安排已有資源,統一協調線、網間關系。研究客流數據在網絡化運營組織中的應用,首先應了解和分析客流特性。下面從出行特性、時空特性以及數據采集和統計三方面加以說明。

1.1 網絡化客流出行特性

城市軌道交通進入網絡化運營階段后,路網中大量的換乘站將獨立運行的線路連接成一個網,為乘客在路網中有序地流動提供了物理條件。同時,網絡化自動售檢票技術實現了乘客的一票換乘,為乘客在路網中有序流動提供了技術條件。在網絡化運營條件下,乘客出行路徑具有可選性,可以用乘客經過的一系列車站所組成的乘客出行路徑表示。這種可選性將隨著網絡的增加而趨于復雜。以北京城市軌道交通網絡為例,乘客從崇文門站到達西單站有3條可選路徑,如圖1所示。

圖1 崇文門站至西單站的乘客出行路徑

1.2 網絡化客流時空特性

網絡化客流時空特性是指網絡化運營條件下的時間動態性和空間動態性。網絡化時間動態性是指隨時間變化而表現出的客流量變化趨勢[1]。其與單線客流時間動態性相似,日、周、月及年客流趨勢呈現周期性,具有明顯早、晚高峰特性。

網絡化客流的空間動態性主要指不同方向上的動態性[1]。線路具有不同的方向動態性,組合在一起就表現為路網的方向動態性。以北京城市軌道交通放射式環狀網絡為例,客流在早晚高峰常表現為單向型客流,早高峰從市郊向市內,晚高峰從市內返回市郊。

1.3 網絡化客流數據采集和統計

客流數據的統計在人工售檢票、單線自動售檢票、網絡化自動售檢票三種方式下有所不同。傳統的人工檢票方式下主要依靠客流調查手段,無法采集完整客流信息,客流數據統計精確度低,乘客出行路徑無法識別;單線路自動檢票方式下,乘客出行路徑簡單,客流數據通過檢票設備即可獲得且精確度高;進入路網自動售檢票時代,通過檢票設備雖可實時采集客流數據,但乘客的出行路徑具有可選性,需通過模型確定。

2 網絡化運營組織中常用客流指標

在網絡化運營組織中,通常要對多種客流指標進行分析,以便了解一段時間內客流的變化規律,其與單線運營的客流指標計算有所差別。本文主要介紹客運量、進站量及斷面客流量三個指標。

2.1 客運量

客運量是反應一段時間內運送乘客的數量,指在一段時間內乘坐某一線路的人次[2]。在單線運營時,客運量等于線路的進站量,即本線進本線出的乘客人次。在網絡化運營條件下,路網客運量是各線路客運量之和。線路客運量包括本線進本線出乘客人次、本線進其他線出乘客人次、它線進本線出乘客人次以及途徑本線乘客人次。其中它線進本線出乘客人次與途徑本線乘客人次之和為本線的換乘量。

2.2 進站量

進站量是反應一段時間內乘客進入車站、線路、路網的人流總量。進站量從時效性的角度可分為實時進站量數據和非實時進站量數據。單線運營和網絡化運營在自動售檢票方式下,實時進站量數據主要指從信息化系統采集到的在線客流數據,非實時進站量數據指根據實時進站量數據進行離線分析的數據。單線運營的進站量通過自動售檢票的終端數據即可統計出。在網絡化運營條件下,個別換乘站的閘機共用,無法區分進站所屬線路,因此,線路的進站量無法通過自動售檢票的終端數據統計。精確的進站量需通過OD(起訖點)數據計算得出。

2.3 斷面客流量

斷面客流是指在規定的時間段內,從一個站到另一個站之間所通過的人流總量。斷面客流是一個矢量,它的方向通常用這兩個站點之間的上行或者下行來規定,它的數量即為斷面客流量表示。斷面客流量是通過OD數據計算得出。單線運營條件下,同一OD路徑唯一,斷面客流量可精確計算得出。網絡化運營條件下,同一OD具有多路徑,因此需在一定的規則下對同一OD進行路徑分配,斷面客流的計算存在一定誤差。

3 客流數據在網絡化運營組織中的應用

3.1 列車運行計劃編制的基礎

3.1.1 常規運營條件下的列車運行計劃編制

只有研究掌握客流的變化規律,才能合理配置運力,既滿足運營部門的利益,又減少乘客的滯留時間。常規運營條件下,列車運行計劃編制可以通過對一段時間內的客流數據進行分析,總結變化規律,然后依據全日分時最大斷面客流量和乘客服務水平的要求確定詳細的運力安排。以北京城市軌道交通網絡為例,2005年、2006年的月度客流量及2007年6月各線日客流量趨勢如圖2、3所示,2008年9月1日1號線全日分時最大斷面客流量如圖4所示。

圖2 北京市軌道交通2005、2006年各月客流數據

圖3 2007年6月北京市各軌道交通線日客流數據

圖4 2008年9月1日北京市軌道交通1號線全日分時客流數據

由圖2、圖3、圖4可以看出,月度客流變化趨勢相近,每月客流成自然周循環趨勢,且全日分時最大斷面客流量具有明顯的早晚高峰特性。因此,在列車運行計劃編制時,在一周內實行平日和雙休日兩種列車運行計劃,并根據全日分時最大斷面客流量確定分時開行列數。列車運行計劃編制完成后,在實施過程中需要實時跟蹤,對路網各線路運力運量匹配情況進行研究,分析線路各時段的擁擠程度。在網絡化自動售檢票方式下,客流數據次日即可獲得,為及時、合理調整列車運行計劃提供了基礎保障。

3.1.2 運營條件發生改變時的列車運行計劃編制

城市軌道交通一般建于城市交通繁忙地帶,因此,受臨時性社會活動及重大節假日活動影響很大。例如北京奧運會期間,免費乘車政策、限制機動車上路等臨時措施的實施以及大量旅游觀光客流的到來,使客流大幅度提高,日客流量最高達492.2萬人次。為此,軌道交通運營部門采取縮短行車間隔、擴大列車編組、新車投入使用等措施提高運力。奧運前、奧運期間運力安排對比情況如表1所示。

表1 北京軌道交通路網奧運前及奧運期間高峰小時最大運力對比表

對列車運行計劃的實施情況,可根據實際客流在路網上的分布特征,分析局部、鄰線到整個網絡受到的影響,判斷運營組織方案合理性,為類似運營條件下制定運營組織方案提供依據。

3.2 網絡化運營組織協調的基礎

城市軌道交通形成網絡以后,各線路間運營協調性不僅關系到網絡列車的運行組織,也關系到軌道交通系統的服務水平、運輸能力的發揮[3],其主要體現在多條線路交匯換乘站的首末班車確定、不同線路列車到站時間的匹配。但網絡中的列車在不同線路、車站的開行全部獲得最優是難以實現的[3]。因此,網絡化運營組織協調首先需確定換乘站協調級別。本文將線路覆蓋區域、換乘站交匯線路數量、換乘客流量大小作為三個主要因素,以北京軌道交通路網為例,說明協調優先級別的確定。其權重計算結果如表2所示。

根據表2的計算結果,可將復興門站作為運營組織協調的基礎車站。該站涉及8個方向的銜接。依據換乘站分向換乘量排序確定2個或3個銜接方向。復興門車站分向換乘量排序如表3所示。

表2 北京軌道交通路網協調優先級別權重計算表

表3 復興門車站分向換乘量排序表

由表3可得1號線上行至2號線下行、2號線上行至1號線下行作為復興門站的協調方向。據此,可確定復興門站首末班車時間以及1號線和2號線列車到達復興門站的時間;然后以1、2號線的銜接方案為基礎,逐步推廣至全路網范圍內的所有線路和車站,從而達到路網運力安排最優化。

3.3 網絡化應急指揮的輔助手段

城市軌道交通系統發生故障條件下,相關部門一方面要迅速采取措施疏散乘客,維護車站和列車的秩序;另一方面則需制定相應的運營組織方案,盡快恢復正常的運營秩序[4]。人工售檢票方式下,應急指揮工作主要依據車站視頻信息了解客流情況,無法縱觀全線路或全路網的情況。自動售檢票方式下,可實時采集客流信息并準確獲得客流數據,一方面,通過實時進站量能及時了解車站客流動態變化情況,研究估計突發事件影響人數,根據列車運行情況,合理組織乘客疏散工作;另一方面,可通過客流數據的離線分析,采用計算機仿真技術,對列車運行與路網客流變化過程進行模擬,使調整后的運輸方案更好地適應因故障對滯留乘客造成的影響,并為制定故障處置預案提供科學依據;此外,通過對歷史客流數據的分析,研究在故障條件下路網可達性的變化和客流的重新分布情況,利用乘客信息發布系統可為乘客提供合理的路徑信息,為有效疏導乘客、維護路網運行秩序提供技術支持。

4 結語

客流既是城市軌道交通系統的服務對象、又是運營組織圍繞的中心,是合理安排運力、編制列車運行計劃的基礎,是充分發揮和利用軌道交通系統及設備、提高服務質量的基礎條件;同時,將城市軌道交通系統服務對象的客流變化規律作為網絡化運營組織的基礎數據,體現了公共交通的服務主旨。

[1]楊杰.基于路網的城市軌道交通運輸組織行車策略研究[D].北京:北京交通大學交通運輸學院,2006.

[2]趙宇軍.軌道交通網絡化運營客流分析方法[C]∥上海地鐵運營有限公司科技大會論文集.上海:上海地鐵運營有限公司,2006.

[3]張銘,徐瑞華.城市軌道交通網絡化運營組織協調性研究[J].城市軌道交通研究,2007(11):44.

[4]張知青,吳強,徐瑞華.城市軌道交通系統故障時的客流動態分布仿真研究[J].城市軌道交通研究,2006(4):52.

Application of Passenger Flow Data on Urban Rail Transit Network Operation

Du Shimin,Zheng Yu,Jiang Zhibin

Combined with the actual management of urban rail transit operation in Beijing,this paper presents the characteristics of the network operation,analyses the application of passenger flow data in timetable making,in coordinating the operation and commanding emergencies,provides an academic foundation for the network management of urban rail transit operation.

urban rail transit;network operation;passenger flow data;management of operation

U 231+.92

2009-02-04)