城市軌道交通運營階段劃分指標體系研究*

陸文學劉 巖張 寧

（1.蘇州軌道交通集團有限公司，215006，蘇州；2.東南大學ITS研究中心，210018，南京∥第一作者，高級工程師）

城市軌道交通運營階段劃分指標體系研究*

陸文學1劉 巖2張 寧2

（1.蘇州軌道交通集團有限公司，215006，蘇州；2.東南大學ITS研究中心，210018，南京∥第一作者，高級工程師）

為了提高城市軌道交通的社會效益和經濟效益，需要根據城市軌道交通運營階段的特點，制定科學合理的發展策略和靈活的票務政策，因此，城市軌道交通各運營階段的劃分顯得尤為重要。基于我國城市軌道交通各運營階段的特征分析，從線網運營規模、運營特征和服務特性等三個方面，選取了九項指標建立指標體系，作為運營階段劃分的主要依據，并采用模糊綜合評判方法進行實例分析。結果表明，所建立的指標體系能對城市軌道交通所處運營階段做出準確劃分。

城市軌道交通；運營階段劃分；指標體系

First-author's addressSuzhou Rail Transit Company Ltd.，215006，Suzhou，China

城市軌道交通（以下簡為“城軌”）因其大運量、快捷、舒適等突出特點，已成為國內各大城市緩解交通擁堵的有效手段。但從經濟角度看城軌昂貴的運營成本是運營企業難以長期背負的一項沉重負擔，因此，各運營單位在考慮提升社會效益的同時還需要兼顧經濟效益。根據城軌所處運營階段制定合理的發展策略和靈活的票務政策，是實現城軌社會效益與經濟效益相統一、服務質量與效率相協調的重要手段之一。文獻［1］探討了城軌不同運營階段的收費原則；文獻［2］研究了城軌不同運營階段票制的選擇及不同階段票制對投資成本的影響；文獻［3］研究了城軌不同運營階段的定價模型。此外，還有關于運營初期票價的制定［4-6］、不同運營階段客流吸引對策［7］，以及在不同運營階段與道路公交之間的關系［8］等內容的研究?？梢钥闯?，這些研究都是基于對城軌運營階段的準確劃分開展的。然而，目前國內有關運營階段劃分的研究尚不多見，也沒有一個行之有效的方法或標準。傳統的階段劃分是基于人們的感性認識或人為規定，以運營的時間長短作為劃分運營階段的標準。這種劃分方式概念上過于模糊，界定標準不清晰，當然也做不到因時、因地制宜，因此無法為運營單位制定相關策略提供依據。本文基于我國城市軌道交通各運營階段的特征分析，選取三類共九項指標建立指標體系，作為運營階段劃分的主要依據，并對其適用性進行了分析。結果表明，所建立的指標體系能夠對城市軌道交通所處運營階段做出準確劃分。

1 運營階段特征分析

隨著城軌運營線路和運營里程的不斷增加、換乘樞紐的逐步形成，以及客流量的增加，可將城軌發展階段劃分為運營初始期、發展期和成熟期三個階段，在不同的發展階段，城軌的建設進度、運營企業效益、客流量、線網可達性、線網的負荷強度、平均乘距和平均運行速度等因素各不相同［1］。

運營初始期，城軌一般是一條線或者其中一段，又或者是為數不多的幾條線先開通運營，尚不能形成網絡；其常規客流往往限于住所和工作單位剛好位于開通線路沿線的出行者，以及對城軌出行方式具有獵奇心理的出行者，客流量很少；城軌僅在其客運走廊上分擔了一部分公共交通客流，企業的運營收入不會太高，往往需要政府財政補貼才能維持正常的運營。

在運營發展期，城軌系統經過一段時間的正式運營，出行者已逐步了解和熟悉了城軌出行方式，并且隨著建設的深入，線路數量、運營里程、線網覆蓋面逐步增加，線網結構初步形成，可達性大大提升，其經濟、快捷、舒適的優勢開始展現，大量的客流開始向城軌轉移，城軌在城市公共客運市場中的占有率不斷上升，運營企業的收入也開始逐步增加。

運營成熟期指城軌已形成完善的線網結構，或者前期規劃線路全部建設完成并投入運營的時期。此時，城軌處于體系化發展階段，規模效應開始體現，并逐步占據城市公共交通市場主導地位，客流量達到或者超過系統設計流量，在城市客運系統中占有半數以上的份額［9］。

2 運營階段劃分指標的選取原則

城軌是一個復雜的復合系統，對于其運營階段的劃分不可能用單一指標來描述，因此需要建立一個指標體系來描述其發展狀況。指標的選取遵循以下原則：

（1）指標要能充分反映各階段的特性。指標的選擇覆蓋面要廣，能全面反映運營各階段的主要特征和狀況，既要包括城軌自身發展特性、運輸客流量的大小，又要包含服務特性等。

（2）選擇的指標要有代表性。能夠反映城軌運營各階段特性的指標多種多樣，為避免重復和不相關指標的干擾，應在允許范圍內盡量以具有代表性的指標作為階段劃分的依據。

（3）選擇的指標要有可操作性。一方面，所選指標應具有適用性和可行性；對于一些理論上有意義，但卻缺乏現實可操作性、不能確切加以描述、無法發揮其評價作用的指標，應該舍棄。另一方面，還要考慮指標值是否可得到或可測；沒有相應的數據支撐，對階段劃分也沒有意義。

3 運營階段劃分指標體系的建立

基于對城軌各階段運營特性的分析以及指標的選取原則，對城軌運營階段劃分的內涵、要求、主要問題進行分析，從三個方面確定了9個具體指標，如圖1所示。

圖1 城軌運營階段劃分指標

3.1 線網運營規模指標

城軌運營線路從初期的一條或幾條到發展期形成骨干，再到成熟期形成網絡，線網運營規模能很好地反映各階段運營的發展狀況。反映線網運營規模的主要指標有日客運周轉量、線網負荷強度、線網密度和站點密度等。

（1）日客運周轉量P：是評估城軌系統運輸工作量的指標。

式中：

pi——第i條城軌線路的日客運量，人次/d；

lpi——城軌線網第i條線路的平均乘距，km；

n——線路條數。

（2）線網負荷強度T：指城軌線網單位長度內的日客運量。

式中：

li——城軌線網第i條線路的長度，km。

（3）線網密度σ：指單位面積上分布的線路長度。線網密度的大小反映居民出行接近線路的程度，是城軌服務水平和線網規模評定的重要指標。

式中：

L——城軌線網長度，km；

S——城軌線網規劃區面積，km2。

（4）站點密度：為城軌車站數與服務區域總面積的比值。

3.2 線網運營特性指標

隨著城軌的發展壯大，運營逐步完善，城軌在整個城市客運市場中的地位也會不斷上升，可以用線網客運強度、分擔率和線網客流斷面不均衡系數來反映各階段的運營特性。

（1）線網客運強度V：為城軌日客運周轉量與線網總長之比。其反映城軌線網單位線路長度承擔的客運周轉量，是評價線網運營效率的主要指標之一。

（2）分擔率r：指城軌在城市公共客運量中承擔的比例，是城軌客流狀況的量化體現。

式中：

M——城軌的全日客運量；

Z——日公共客運總量。

（3）線網客流斷面不均衡系數η：是城軌線網各線路客流斷面不均衡系數的加權平均。反映城軌線網承擔客流的均衡程度，以評價線網的客運效率。各線客流斷面不均衡系數為各線全日客流斷面最大值與平均值之比。

式中：

Qi——第i條線全日雙向最大斷面流量；

Ki——第i條線斷面流量平均值，為該線各斷面全日斷面流量之和除以斷面數量；

a1，…，an——各線權重，a1+a2+…+an=1。

3.3 服務特性指標

城軌的服務特性主要是線網運輸飽和度、平均換乘次數等，反映隨著城軌發展，其所能提供給乘客出行服務的水平。

（1）線網運輸飽和度D：為各線路運輸飽和度的加權平均。線路運輸飽和度為單位時間內線路總出行量與線路設計輸送能力之比。

式中：

Bi——單位時間內線路i的出行總量；Ti——第i條線每列車設計運能；

Ni——單位時間內線路i的通過能力。

（2）平均換乘次數：為衡量乘客直達程度的指標，其值為城軌線網出行人次與換乘人次之和除以城軌線網出行人次［10］。

3.4 計算實例

本文以某大型城市的城軌為例，采用專家打分及實地走訪調查的方式，在綜合業內專家和運營企業相關工作人員意見的基礎上，確定了該城市城軌運營階段劃分指標的參考值，見表1。

表1 某城市城軌運營階段劃分指標參考值

該方法雖帶有一定的主觀性，但卻反映了大量的經驗積累。需要注意的是，因各城市規模、生活水平、經濟條件、城市形態及人們生活習慣的不同，指標的標準值/范圍、權重可能會有較大差別，使用本方法時，當因地制宜。

4 實例分析

本文采用模糊綜合評判法對城軌運營階段進行判別。模糊綜合評判法是在模糊的環境中，考慮多種因素的影響，對某事物做出綜合判斷的有效方法之一［11］。

4.1 算法描述

設某城市軌道交通運營階段判別的實測指標為X，標準指標為Y，因各項指標的量綱不盡相同，需對X、Y進行規格化。X、Y規格化后的矩陣分別為：

式中：

rij——樣本j指標i的規格化數；

Sih——級別h指標i的規格化數。

設評價指標的權向量為W=［w1…w9］，某城軌現運營狀態j與級別h之間的歐式距離為djh，則：

由模糊數學可知，城軌運營所處狀態j與級別h的廣義歐式距離乘以j隸屬于級別h的隸屬度uhj，能更加完善地表達出狀態j與級別h之間的差異，則有：

為求得最優解，建立目標函數

構造拉格朗日函數，可求得狀態j對級別h的最優隸屬度uhj為：

按最大隸屬度原則，即可決定狀態j的級別。

4.2 結果分析

本文在確定上述大型城市的城軌運營階段劃分指標參考值的同時，對該城市現階段相關指標進行了調查。該城市城軌運營階段劃分指標實測值見表2。

表2 某城市城軌交通運營階段劃分指標實測值

通過模型可計算得到該城市城軌運營階段最優模糊評判為：

由于u11遠大于u21和u31，可知目標城市的城軌目前正處于運營初始期。實際情況為：該城市目前有運營線路4條，在建線路6條；運營線路主要連接城市中心區和開發區，線網和站點密度、人均線網長度、線網可達性等都不大。綜合各種情況可知該城市城軌正處于運營初始期。與本文判別結果一致。該城軌運營單位在此階段制定運營策略時，應將培育客流作為主要目標，通過實行計程票制以及票價優惠策略，并發行諸如儲值票、學生票、計次票等多種票卡產品，吸引不同消費群體，達到吸引客流的目的。

5 結語

本文在全面分析城軌各運營階段特征的基礎上，從線網運營規模、運營特性和服務特性等三個方面選取了九項指標，作為判別與劃分城軌運營發展階段的標準，并通過實例分析，驗證了指標體系的適用性，為運營單位判別城軌發展階段，制定與之相適應的發展策略和票務政策提供了理論依據。本文所采用的驗證方法較為簡單，僅提供了一個運營階段劃分研究的基本框架和方法，在指標的選取上有待

根據具體運營狀況細化；在指標權重的確定上主觀因素影響較大，還需要進一步深化研究。城軌運營發展期在城軌整體運營階段的地位至關重要，也是一個較為長期的過程，為了更加細致地指導運營，可將城軌運營發展期再進行細分，如將運營發展期細分為初始階段、中級階段和高級階段，在不同的階段采用更加適宜的運營策略，實現軌道交通運營的高效化、科學化。

［1］ 周明保，張寧，楊利強等.城市軌道交通線網的收費策略［J］.城市軌道交通研究，2008，11（11）：1.

［2］ 周明保，黃亮，張寧等.城市軌道交通票制分析及選擇［J］.城市軌道交通研究，2010，13（10）：30.

［3］ 王艷艷.城市軌道交通票價制定策略與經營對策［J］.城市軌道交通研究，2008，11（3）：18.

［4］ 葉玉玲，劉福生，粟俊.我國城市軌道交通運營初期票價制定與研究［J］.城市軌道交通研究，2010，13（3）：41.

［5］ 周剛，盧靜.城市軌道交通運營初期票價方案的探討［J］.城市公共交通，2010，（5）：43.

［6］ 張文晰，左大杰.灰局勢決策方法確定城市軌道交通運營初期票價［J］.鐵道運輸與經濟，2009，31（3）：80.

［7］ 陳瑩，張寧，周明保.城市軌道交通的客流吸引對策［J］.都市快軌交通，2009，22（5）：41.

［8］ 梁麗娟.城市軌道交通線網形成期公交線路調整方法研究［D］.同濟大學：交通運輸規劃與管理，2009.

［9］ 毛保華.城市軌道交通系統運營管理［M］.北京：人民交通出版社，2006.

［10］ 毛保華.城市軌道交通規劃與設計［M］.北京：人民交通出版社，2006.

［11］ 黃衛，鐘里，錢振東.路基膨脹土脹縮等級的模糊評判［J］.巖土工程學報，1999，21（4）：408.

（Continued from Special Commentary）

wordings are different.In the actual work of operation and management of urban rail transit，there are also some examples that are similar to confusing the concepts of proper nouns，such as the concept of“passenger carrying capacity”and the concept of“passenger flow volume”，and the concept of“full-load ratio”and the concept of“train congestion degree”，etc.

The author has ever written an article named“The Discussion on the Statistics Problems of Some Operational Indicators of Urban Rail Transit”，which was published in“Urban Mass Transit Research，July 2013”.This article discussed the phenomena of non-standard，inconsistence and confusing the indicators concepts of the statistical methods for the operational indicators of urban rail transit，so as to cause the colleagues in the industry to pay attention to.But it is not an overnight thing to change this situation.In order to adapt to the fast growth of the operation and management enterprises of urban rail transit and to further strengthen government supervision for urban rail transit operation enterprises so as to improve their management and service level and to offer passengers quality services of safety，convenience and quickness，the author renews its appeal to all walks of life to pay attention to the specification usage of some proper nouns in operation and management of urban rail transit.The author also recommends that the management departments of the government should strengthen the standards and norms constructions of the rail traffic operation and manag ement.

國內首條20.32 cm（8英寸）IGBT專業芯片線在中國南車投產

6月20日，世界上第二條、國內首條8英寸絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）專業芯片線在中國南車株洲電力機車研究所有限公司投產。其投產打破了國外公司在高端IGBT芯片技術上的壟斷，未來有望實現對進口IGBT的全面替代，對保障我國國民經濟安全和推動兩型社會建設具有重大戰略意義。

IGBT芯片技術主要應用于軌道交通、高壓電網等大功率電力驅動設備，控制并提供大功率的電力設備電能變換，可以有效提升能源利用效率、自動化和智能化水平。由于技術含量極高、制造難度大，IGBT芯片技術過去主要掌握在日本等少數幾個國家手中，我國的IGBT芯片及其相關產品99%以上依賴進口，國內沒有獨立完整的技術、產業體系。

伴隨著中國南車IGBT技術的自主創新進程，我國在電力電子器件領域受制于人的局面漸漸改變。中國工程院院士、中國南車株洲所總經理丁榮軍告訴記者，中國南車集合了上百位專家，積聚20多年之功，累計投入超過30億元，在IGBT芯片設計、封裝測試、可靠性試驗、系統應用方面攻克了30多項重大難題，終于掌握了成套技術，建立了完整的IGBT規?；I化生產工藝體系，成功研制出從650 V到6500 V高功率密度IGBT芯片及模塊，形成了IGBT的完整產業鏈。

據了解，此次8英寸IGBT專業芯片線全面建成投產，首期將實現年產12萬片8英寸IGBT芯片，配套生產100萬只IGBT模塊，年產值可達20億元。

（摘自2014年6月21日《光明日報》，記者唐湘岳報道）

Index System Classified for the Qperation Phasing of Urban Rail Transit

Lu Wenxue，Liu Yan，Zhang Ning

In order to improve the social and economic benefits of urban rail transit（URT），it is essential to make a scientific and rational development strategy，alsoa flexible fare policy according to the operational stages of URT. Therefore，the operation phasing is particularly important. Based on the characteristic analysis of the operation development stages of URT in China，9 indexes from 3 categories：scale of networking operation，operation features and service featuresare selected as the main basis for operation phasing，the fuzzy evaluation method is used to analyze these indexes by cases studies.The research shows that the index system can make accurate classification of the operation development stages of URT.

urban rail transit；operation phasing；index system

F 530.7

2013-09-24）

*蘇州市科技計劃-軌道交通專題（ZXJ0801）