地鐵行車調度中心可用性評估

孫 濤，劉 朧，方衛寧

SUN Tao1，LIU Long1，FANG Wei-ning2

（1.同濟大學 機械工程學院，上海 201804；2. 北京交通大學 軌道交通控制與安全國家重點實驗室，北京 100044）

0 引言

地鐵行車調度系統是監控地鐵行車情況的系統，它的正常運行對地鐵的安全運行起著至關重要的作用。目前上海和北京地鐵的日均客流量均已超過400萬，上海地鐵日客流高峰時甚至突破了600萬[1]，為了盡快的疏散客流保證乘客的正常出行，某些線路高峰時的最小行車間隔時間已經降至2分鐘，這給地鐵的行車調度增加了很大的壓力。行車調度系統，尤其是行車調度設備的正常高效運行，是正常行車的重要保證。

可用性是衡量產品或系統是否有效運行的重要指標，指的是產品對用戶來說有效、易學、高效、好記、少錯和令人滿意的程度，即用戶能否用產品完成他的任務，效率如何，主觀感受怎樣，實際上是從用戶角度所看到的產品質量。目前國內外學者對產品進行了大量的可用性研究，開發了一系列可用性研究的方法，并取得了一定的進展，歸納起來主要有五大類：可用性測試、可用性檢查、可用性調查、解析模型和仿真的方法。

國內對可用性的研究比較晚，主要集中在網站設計和電子產品的設計上，所采用的方法主要是問卷調查和可用性測試的方法。李倩、孫林巖等[2]的方法對不同的個人網上銀行的可用性進行了測試和評估，通過分析比較個人網上銀行在登陸界面、菜單設置和業務模塊方面的不同得出了個人網銀界面的可用性問題；趙宇翔、徐一新通過問卷調查和可用性測試的方法[3]，通過圖書館網站改版前后的對比，分析了圖書館信息構建中存在的問題，并提出了改進建議；王玍[4]通過訪談法和績效評估法對MP3的可用性進行了研究和測試，并提出了一些列改進設計的建議；李宏汀、葛列眾、鄭燕則利用視線追蹤技術對網頁的可用性進行了度量，通過分析掃描路徑、AOI的注視時間等分析了版式設計方式的不同對視覺搜索的影響；戴均開、葛列眾采用績效測試的方法，通過對比兩款手機在執行相同任務時用戶的任務完成率、操作時間以及計算機模擬的操作路徑的方法對兩款手機的進行了評比，發現了各自存在的可用性問題。國外對可用性的研究則比較多，各種方法也相對比較成熟。Park，K.S.，Lim，C.H.運用了訪談法以及層次分析法對用戶界面進行了定性和定量分析；Jeongyun Heo，Dong-Han Ham等人將評估分為兩類，與基于任務的評估和與任務無關的人機交互界面評估，后者又被分為三類：邏輯層界面、物理層界面、圖形層界面，最后把兩類綜合構成一個評價框架，用于對手機可用性的評估；Jeff Sauro和 Erika Kindlund提出了一種把有效性、效率和用戶滿意度歸一化并統一為一個變量SUM作為量化可用性的指標的方法；Mark C.Russell應用眼動儀分析了網站的可用性，并研究了眼動測試與傳統測試方法的關系。

1 地鐵行車調度系統的構成

典型的行車調度系統由ATS（Automatic Train Supervisor）、調度電話、熱線電話、CCTV（Closed circuit television）、大屏以及大廳環境組成。

ATS系統是ATC的核心功能，可自動或人工控制進路，進行行車調度指揮，并向行車調度人員和外部系統提供信息，分為中央ATS和車站ATS，本文主要研究調度中心的ATS，即中央ATS。其主要功能是實現全線信號設備狀態信息的動態實時顯示、列車描述信息的實時動態追蹤和顯示、根據時刻表和列車描述信息自動控制列車的出/入庫和折返時刻、圖形界面的時刻表離線編輯、圖形界面和文本界面的時刻表在線顯示和動態修改、根據運行圖自動調整列車的停站時間和運行等級、各種事件和報警的實時顯示、輸出和管理、各種人工控制、100%仿真度的交互式培訓、歷史數據的回放、通過馬賽克表示盤和背投屏幕提供全線的宏觀顯示、其他專業系統接口信息的獲取和提供等功能。

調度電話主要是供行車調度人員與列車上設有車載無線設備的司機進行指令和信息的傳輸及通話聯絡。熱線電話的主要是用來與各車站、車庫的信息交流和溝通。CCTV的主要是用來查看各車站尤其是監控客流大站客流情況，可以完整顯示一側站臺或一列列車的圖像。大屏的主要功能是供行調人員監控現場進路和信號系統狀態、列車位置以及其他各種狀態信息，是ATS工作站的完整展示。

2 地鐵行車調度系統可用性指標

地鐵行車調度系統由于屬于復雜信息系統，在構建評價指標時除需要考慮調度設備外，還需要考慮非調度設備、作業空間及環境因素，所涉及的非調度設備界面主要有：人-椅界面、眼-顯示器界面、眼-大屏界面等。

環境方面則包括光、溫度、濕度、噪聲、通風、輻射等。軟件系統CATS可用性從可學性、功能和操作、可記憶性、信息呈現和美學、反饋和報警、滿意度等方面考察。

3 可用性評估方法

可用性研究的方法很多，其中以可用性測試是進行可用性評估最為有效和經典，可用性測試一般需要擬定若干個主要任務，通過若個被試完成任務的時間、成功和失敗的次數頻率、完成率來衡量產品或系統的可用性水平。但由于受到現場調研的條件限制，在實地調研條件下不具有進行可用性測試的條件，而很多其他的可用性研究方法或局限于定性研究，或由于只是對單個產品的研究，不適合于本文進行的復雜信息系統的可用性研究。

本文擬采用的評估方法是LSP（Logic Scoring of Preference），這種方法是San Francisco State University計算機科學系的Jozo Dujmovi?提出的，將系統逐層細分直到可以直接度量或量化的程度，通過系統子類別滿足用戶需求的程度（系統表現映射函數），得出各個子類別的偏好分數，再逐層聚合得出最終系統滿足用戶需求的程度，從而實現對復雜系統的評估、選擇和優化。這種方法首先被用到計算機系統軟件和硬件的采購上，后來應用到網站質量的評估上來。

4 地鐵行車調度系統的可用性

通過對某地鐵中心的實際調研，通過任務分析對各個任務界面及其他變量進行分析，收集得到各個變量的偏好分數，同時利用專家打分的方法確定出變量的權重，計算得到系統的各個部分的可用性水平，如表1所示。從而得到總體的可用性水平。通過計算K=3時，在C+水平下，變量的與度r=-3.114，此時總體可用性水平E0=（w1eT2+...wkeTk）1/T=0.698。

表1 系統的可用性水平得分

由表1可以看出，CATS、硬件及環境部分的可用性均比較好，屬于高可用性水平（＞60），而整個行車調度系統仍然具有較高的可用性水平，但由于環境部分的得分相對較低，因此總體可用性水平有一定降低。

下面列出通過調研發現的系統的部分可用性問題，也是接下來應該改進的重點：

1）調度電話和熱線電話的布置方式不合理，調度員需要頻繁的雙手交叉作業；

2）時間顯示方式采用的是西方國家的方式月-日-年，建議改為年-月-日；

3）ATS系統中存在著一些冗余的功能“顯示圖像”，以及設置信號機中的“禁止退出”和“取消禁止退出”等從來不會使用的功能；

4）語言的不統一：車站名稱用英文表示、DC（調度命令）、TD（列車運行信息）、FD（信號設備信息）、EC（系統事件）；

5）缺少幫助信息；

6）出錯提示信息會出現在雙屏中間影響閱讀及操作；

7）運行圖上六八節編組的顏色與車次號的六八節顏色不一致；

8）虛報警過多，系統大部分的報警信息都是虛假信息或重復報警信息；

8）報警方式單一，系統只有視覺報警信息，對于嚴重的報警建議改為視覺加聽覺的報警；

9）大廳光線太暗，整體照度太低

10）大廳噪聲過大，不利于溝通交流

5 結論

LSP方法通過將系統屬性和用戶需求建立映射關系，通過系統各個指標和方面滿足用戶需求的程度來評估和分析系統的可用性，由于LSP方法能夠有效地將系統的各個方面很好的結合，將主觀感受與客觀數據相結合，能夠得到較為理想客觀的結果。本文通過對地鐵行車調度系統的逐層細分，運用LSP方法評估了地鐵調度系統的可用性，并發現系統存在的可用性問題，對于指導地鐵新線設計以及新系統的開發具有一定的指導意義。

由于LSP方法自身的特點，它本身并不能確定系統的各個指標之間的權重，必須借助AHP的方法或是專家的方法確定，因此也具有一定的局限性。

[1]馬文軍.世博效應帶動上海地鐵日客流首次突破600萬人次[DB/OL].http://society.people.com.cn/GB/97734/11665469.html,2010-5-22/2010-5-29.

[2]李倩,孫林巖,無疆,等.個人網上銀行的可用性測試與評價[J].工業工程與管理,2008,（6）：99-113.

[3]趙宇翔,徐一新.高校圖書館網站信息構建的可用性研究[J].圖書館雜志,2009,28（1）：48-56.

[4]王玍.工業設計中可用性工程的應用[D].江蘇：江南大學，2008.