成都市大運會期間地鐵大客流特性研究與組織方案優化＊

何佳原，臧佳鈺，林穎馨，陳子豪，胡致遠

（1.西南交通大學交通運輸與物流學院，四川 成都 610031；2.西南交通大學計算機與人工智能學院，四川 成都 610031）

大型活動舉行期間，政府常采用對小汽車交通加以限制，公共交通主導的交通模式。但在體育場館、會展中心和商業中心等場所及其附近的城市軌道交通，其客流需求可能遠超于原設計的城市交通系統能力，部分線路車廂擁擠、超負荷運行，車站客流擠壓、候車滯留，給原本主要用于通勤、通學的城市軌道交通設施設備與運營管理帶來巨大的考驗，給乘客出行帶來不便，導致客流疏散效率低下，甚至產生安全隱患。

目前，對地鐵大客流的分析研究較為豐富，但缺乏針對性和系統性的闡述，研究角度不夠全面。因此，本文以2023 年7 月開幕的成都市大運會為例，從時間和空間2 個構面對客流特性展開分析，并據此對城市軌道交通客流組織方法進行總結，為成都大運會城市軌道交通的客流疏散提供思路。

1 城市軌道交通活動散場大客流產生原因

大客流的產生具有連續性和擴散性。在活動賽事結束后的一段時間內，散場乘客大量涌入，當列車運能飽和時，站臺乘客發生滯留，造成站臺滯留乘客和不斷進站乘客的客流疊加和加速聚集，導致站外乘客進站緩慢。同時，該站的上下車乘客形成交叉相互干擾，與之伴隨的是乘客乘降效率的降低和留乘現象。可見大客流的產生和傳播是一個連續性過程。

此外，站臺擁擠使屏蔽門和車門夾人夾物的風險增加，若車門因此彈開，將無法在規定時間內關閉，列車出發延誤，使同方向列車的行車間隔增加。對下一站乘客而言，列車到達延誤，導致線路中其他車站產生客流聚集，路網輸送能力下降。如圖1 所示，大客流在路網中呈現線性或網絡性傳播[1]。

圖1 大型活動散場客流傳播原理

2 城市軌道交通大客流的基本特性

2.1 大型活動賽事大客流結構組成

在大型活動賽事的散場客流中，不同的賽事活動類別對不同的人群類型吸引程度不同，從而產生客流結構的差異。就性別和年齡而言，譬如體育賽事的舉辦會吸引更多男性觀眾，演唱會、音樂會等娛樂表演更吸引女性觀眾；相比于老年人，游園活動參與人員中兒童和青少年占比更高。研報指出，青年群體（15～34 歲）在體育賽事現場觀眾中占比大約在60%[2]，最高甚至達到75%，而老年群體占比極小。乘客年齡的差異決定個體出行速度和行為，從而影響客流行進速率，最終影響散場大客流的疏散。

類似上海世博會、成都大運會等國際性大型活動，其引發的大客流結構更為復雜，乘客擁有不同國家文化背景，年齡跨度大，且對車站的不熟悉度更高，則大客流運輸組織預案制定時應考慮其客流行進速度低于常態客流。

2.2 大型活動賽事大客流出行特征

對于大型活動的到達客流和散場客流，乘客出行具有明確的目的性，且大型活動的非普遍性決定了相應大客流的偶發性和暫時性。賽事活動開始前幾個小時，參與人員從各地出發，匯集到目標場地，呈現“多源單匯”[3]的特點，越靠近活動場館，交通需求和客流輸送壓力越大。活動結束后，散場客流的出行呈現“單源多匯”的特點，此時進站客流強度大，但持續時間較短。針對整個過程，可以近似將觀眾前往場館前的出發點作為離開場館后的目的地，由此可由歷史大型活動的乘客出行OD 對散場客流OD 進行預測，作為車站運輸組織和列車開行方案的編制基礎。

2.3 大型活動賽事大客流時空特征

2.3.1 時間分布特征

一般活動前出站客流相對分散，活動結束后進站客流高度集中，因此活動當日客流時間分布圖常呈突峰型，以2021 年5 月成都市草莓音樂節舉辦場地——國際非物質文化遺產博覽園附近的地鐵4 號線非遺博覽園站的客流數據為例，由于音樂節在當晚21：30 接近尾聲，非遺博覽園站進站客流在21：30—22：30 急劇增長，是常規客流的3 倍，如圖2 所示。

圖2 大型活動期間城市軌道交通客流呈突峰型

同時，由于活動賽事的暫時性，客流需求在不同時間段必然有一定差異，通過定量分析可以得到高峰小時時段和斷面客流不均衡系數，以便后續決策分析。

2.3.2 空間分布特征

散場大客流在短時間內聚集后，會通過列車傳播到同一線路上的其他車站，或通過換乘站傳播至鄰線車站，導致周邊站點客流量激增，整個過程產生多種客流不均衡現象，具體如下。

單向斷面客流分布不均衡：由于各車站乘降人數不同，同線路上斷面客流分布不均衡的現象不可避免。

不同流向客流分布不均衡：可預見性大客流爆發時，由于去向統一集中，將會導致上、下運行方向客流量不均衡。得到上、下行最大斷面客流，可用于計算列車開行對數。

線路客流分布不均衡：由于沿線土地利用狀況的不同，散場時各乘客的目的地不同，活動客流與常態客流疊加后，在一定區域內，不同線路在不同時段的使用率是不同的。

各車站乘降人數不均衡：在很多線路上，全線各站乘降量總和的大部分往往是集中在少數幾個車站上。以大型活動散場客流為例，線路上上車客流集中在場館附近車站，一段時間后，下車客流集中在換乘站或住宅區所在車站。

3 基于大客流特性的活動客流組織方案

軌道交通大客流發生時，需要實現“點”（車站）、“線”（線路）、“網”（路網）多層面的客流運輸疏解，就要從車站控制和列車開行組織兩方面進行優化。歷史大客流數據及其分布特征是編制列車開行方案和車站疏導的科學依據。利用成都市歷史活動期間地鐵AFC 數據對目標活動大客流的規模和分布進行預測，可計算車站區域客流指標[4]，再通過控制客流瓶頸設施提高大客流車站設施設備的服務能力，同時從全日行車計劃、列車交路選擇和列車停站方案3 個維度優化列車開行方案[5]。最后，輸入仿真軟件進行驗證和再優化，得到成都大運會期間大客流運輸組織總方案，思路如圖3 所示。

圖3 大客流組織方案實現過程

3.1 車站客流控制

車站客流控制措施的實施和組織效果，主要受到車站客流疏解能力的限制，本文將車站疏解能力的影響因素進行總結，如圖4 所示。

圖4 車站客流疏解能力的影響因素

其中，車站出入口、站臺、站廳和通道等為車站規劃建設時已確定的方案，難以后期調節，而車站設施設備和客流組織是可調節的。因此，對于一次大型活動產生的大客流，可以從提高設備能力和客流組織能力兩方面實現，又由于行車組織屬于線路級調控，則客流組織通過客流總量控制和流線優化實現，車站級調控具體操作如圖5 所示。

圖5 車站級調控的基本思路

3.2 列車開行優化

一個完整的線路級列車運輸組織方案，能有效地緩解大客流帶來的壓力，其主要組成部分如下。

3.2.1 全日行車計劃

全日行車計劃是營業時間內各個小時開行的列車對數計劃，它是編制列車運行圖、計算運輸工作量和確定車輛運用的基礎資料。其編制步驟如下。

收集斷面客流數據。根據前文對大型活動客流的特征分析、常態客流OD 和預測到達客流量，作出活動當日客流分布圖，得到各方向、各小時和各斷面的最大客流量，從而得到全日時分最大斷面客流量的數值與方向。

計算開行列車數。將預測的全日時分最大斷面客流量加以計算得到列車開行數量：

式（1）中：ni為第i小時內列車開行數量，對；Pmax，i為第i小時內最大斷面客流量，人；P列為列車定員，人；β為線路斷面滿載率。

確定行車間隔。行車間隔一般在高峰期不大于6 min，平峰期不大于10 min，同時受到追蹤列車間隔時間限制。理論上，行車間隔可通過以下公式計算：

式（2）中：tg為行車間隔時間，s。

3.2.2 列車交路方案

列車交路規定了列車運行區段、折返車站和按不同列車交路運行的列車對數。常見交路類型有大交路、小交路和大小嵌套交路。

對于大小嵌套交路模式，小交路的經過范圍須覆蓋最大斷面客流區段，以此提高線路運能利用率；對于折返車站的選擇，應考慮具有折返能力且處于斷面客流突變點附近的車站。如成都市鳳凰山體育中心作為大運會籃球賽事場館，比賽當日散場客流聚集，則其附近的5號線杜家碾站所在區段可臨時添加小交路，但交路折返站和具體行車密度仍需通過規劃模型的建立求解得到。

3.2.3 列車停站方案

列車停站方案確定線路各列車停站序列。目前，列車停站方案大致分為站站停站方案、跨站停站方案、區域停站方案和快慢車方案。應對大型活動大客流，在制定停站方案時，既應滿足旅客的乘車需求，保證客流的及時疏散，又不能過多增加列車停站時間和停站次數，使列車運行速度過低，要充分考慮客流性質、車站等級和列車等級。

4 結語

城市軌道交通是城市公共交通的重要組成部分，也是大型活動賽事期間參與人員的主要交通工具之一。通過對活動期間大客流的結構組成、出行特征和時空特征的分析，可以針對未來大型活動進行客流需求預測，并在此基礎上進行運力分配優化和車站客流控制，建立多級協同組織，保障客流疏散的及時、安全，提升乘客的舒適度和滿意度。