基于網絡客流大數據可視化優化城軌行車組織

陳淑珍

摘要：近年來，城市軌道交通在城市交通中占據了核心地位，有效地解決了城市交通引發的堵塞問題，但客流與運能不匹配問題日益凸顯，部分時段運能浪費嚴重，減少運能浪費需清淅地掌握全日客流分布規律。傳統的客流預測無法更好地顯現出客流分布規律。隨著軌道交通網絡化運營不斷發展，網絡客流大數據以網絡遷徙圖、甘特圖與日歷圖、散點圖等實現客流可視化，總結復雜網絡OD客流、斷面、進出站和換乘客流的規律，進而從列車運行圖和換乘方案等方面對城市軌道交通行車組織進行優化。

【關鍵詞】網絡客流；大數據；可視化；城市軌道交通；行車組織

1.城市軌道交通行車組織

1.1城市軌道交通行車組織定義及意義

城市軌道交通行車組織是城市軌道交通的核心，是指揮列車運行、保證行車安全以及提高運輸效率的基礎，提高行車組織效率是提高整個城市軌道交通發展水平的關鍵。

城市軌道交通行車組織反映了城市軌道交通的整體經營、管理以及發展水平。如果不斷地優化行車組織，城市軌道交通將會更加契合時代的發展，能夠更好地滿足客運需求并增強城市軌道交通同其他城市交通的競爭力，促進城市軌道交通的良性發展和我國經濟的發展。

1.2城市軌道交通行車組織概述

在確定列車運行的最小行車間隔時間、停站時間、折返方式、列車運行時間等基礎上制定車輛運用計劃和列車運行圖，由調度指揮執行日常行車調度指揮工作。實行集中統一指揮，各部門必須緊密配合，有序執行。把安全放在首位，并高效完成乘客運輸任務。同時，接發列車組織工作也按照一定的原則進行統一指揮、執行。

1.2.1列車運行影響因素。影響列車運行工作的因素包括列車、運營時刻表、最小行車間隔時間、停站時間、折返方式和折返時間、列車運行速度、行車通過能力和列車編組與車輛配置等。各因素間聯系緊密，相互促進。處理好各因素間的關系是提高列車運行效率的關鍵。

1.2.2列車運行調度指揮。行車工作必須堅持“高度集中、逐級負責”的原則，這是實現統一指揮的必要條件。行車調度員按照規定的調度原則統一指揮各調度區間。各司其職，每一級都應嚴格執行上一級的調度指揮，保證各環節進行有效。

1.2.3車站行車備品及管理。車站行車備品的種類主要包括職工勞動保護用品和專用器具兩大類。勞動保護用品包括熒光背心、絕緣鞋、強光手電及其充電用具等。專用器具包括信號燈及其充電用具、信號旗、各類行車憑證、記錄等。

車站行車備品的管理主要涉及行車備品的存放、使用和交接三個方面。

1.2.4主要行車人員工作任務。（1）行車調度員，負責日常行車組織、指揮工作，按照要求組織行車，確保提供安全、準點和優質的運營服務。（2）列車駕駛員，列車駕駛員必須嚴格遵守規章制度，正確執行各種作業程序，確保行車安全。（3）車站行車值班員，執行部、中心、車站等各級有關規章制度，做到有令必行，有禁必止。

1.2.5接、發車組織工作。接、發列車是車站的一項基本任務，同時也是提高行車組織效率的重要環節。做好接發列車工作是保證列車按照運行圖安全、準時的關鍵。

2.網絡客流大數據可視化

2.1網絡客流大數據可視化的重要意義

城市軌道交通網絡客流信息隱含豐富的乘客出行規律和特征，如何從海量乘客歷史出行大數據中提取與挖掘有價值的信息，為運營者提供決策是值得研究的課題。大數據可視化分析，是從人的角度出發，把所需的大數據以某種圖形分析并表達其特征。可以簡單地理解為把數據變成人能夠理解的語言，同時，也是把人的認知轉化為計算機語言，計算機再以其形式把大數據表達。因此，我們能夠容易地發現大數據中蘊含的規律，并利用規律改善現有條件，提高生活水平。通過將客流大數據以直觀的可視化圖形的形式展示，把人類知識引入到數據分析中，讓用戶能夠根據自身認知去分析客流數據，在分析過程中實現人機交互，以獲得洞察大規模復雜客流數據的能力。

2.2網絡客流大數據可視化的方法

2.2.1城市軌道交通網絡OD客流可視化。OD客流可以直接反應居民出行規律，此規律是制定列車開行方案的關鍵。乘客出行可以理解為位移的改變。城軌網絡OD客流可視化可利用實際地圖坐標信息、百度天眼和模擬遷徙功能控件Echarts生成以顏色代表不同方向的遷徙客流，同時給出遷徙客流量數值的動態地圖遷徙圖進行展示，最終實現全程、動態、實時地展現客流在網絡上的時空分布。當城軌網絡OD客流可視化圖形積累到一定量時，系統自動生成居民出行規律。城市軌道交通系統的相關工作人員可按照居民出行規律制定列車開行方案，提高行車效率。

2.2.2網絡斷面客流可視化。斷面客流是指在一定時間內通過線路某一區間的客流量，斷面客流包括上行斷面客流和下行斷面客流。可以從早晚高峰、工作日、雙休日與節假日的斷面客流量的差異性和上下行的斷面客流量的差異性掌握斷面客流特征。斷面客流可視化可利用上、下行斷面客流量與斷面滿載率兩個指標來體現，上、下行斷面客流量反映的一定時間內某一區間兩個方向上的客流量，而滿載率反映的是列車的利用程度。把甘特圖與日歷圖合為一體，可以實現不同時段與不同日期的斷面客流對比。

2.2.3進出站客流可視化。進、出站客流是指在一定時間內進出各個車站的客流量總和。進、出站客流可視化可借助散點圖展示車站及其所處的空間位置。

2.2.4換乘客流可視化。換乘站是城市軌道交通網絡中兩線路間客流轉換的載體。換乘站在不同線路之間的換乘方向與該站銜接的線路數量有關。換乘站客流可視化可利用弦圖中的弧線的走向一一對應換乘方向，弧線顏色等級反映各換乘方向上的客流總量。

3.客流大數據可視化在行車組織中的應用

城市軌道交通網絡客流大數據可視化能夠生動形象地體現客流的變化，從而能夠容易地從海量的網絡客流大數據中發現規律，結合客流分布規律和考慮必要因素后，可以建立相應的行車組織優化模型，利用模型生成日常、突發大客流情況下的列車運行圖以及安全有效的換乘方案，進而整體上優化列車開行方案。

3.1列車運行圖

行車過程中，在確保行車安全的基礎上，做到降低成本、經濟最大化。列車運行圖的編制需考慮營運時間、區間運行時分、折返作業時間、追蹤列車間隔時間和停站時間等因素，各因素的確定均需考慮全日分時最大斷面客流量。全日分時最大斷面客流量的確定是關鍵，在海量的城市軌道交通網絡客流數據中選擇一個能夠滿足日常需要且穩定的全日分時最大斷面客流量，進行列車運行圖的編制。同理，模擬突發大客流場景，利用模型生成大客流情況下的列車運行圖，選擇能夠滿足需要且安全的列車運行圖。

3.2換乘方案

從海量的進出站客流、換乘客流、網絡OD客流、網絡斷面客流數據中找出它們之間的聯系，并發現規律。利用規律對現有換乘方案進行優化，盡量縮短乘客上下車、候車、換乘等時間，提高出行效率。同時處理好換乘站不同線路間列車錯時到達，達到無縫銜接的效果，同時保證行車安全。

4.結束語

本文以網絡遷徙圖、甘特圖與日歷圖、散點圖和弦圖分別實現城市軌道交通網絡 OD 客流、斷面客流、進出站客流和換乘客流大數據可視化。掌握并利用網絡客流大數據的規律從列車運行圖和換乘方案等方面對行車組織進行優化。

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