武漢軌道交通循禮門站實時換乘客流研究

郭文雅　王澤清

(武漢地鐵運營有限公司　湖北　武漢：430000)

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武漢軌道交通循禮門站實時換乘客流研究

郭文雅王澤清

(武漢地鐵運營有限公司湖北武漢：430000)

摘要軌道交通換乘站作為各條軌道交通線路的中轉(zhuǎn)樞紐，其客流量大、周期性強，研究其實時客流對掌握線網(wǎng)的換乘規(guī)律以及優(yōu)化運營組織具有重要意義。循禮門站是武漢軌道交通1號線和2號線的換乘站，日均換乘量較大，其客運量對全線網(wǎng)的客運組織影響明顯。通過對循禮門站已有換乘客流數(shù)據(jù)的分析，研究其小時換乘客流的分布特性。

關(guān)鍵詞軌道交通；循禮門站；實時客流；換乘；灰色預(yù)測模型

現(xiàn)階段武漢軌道交通已進入網(wǎng)絡(luò)化時代，日均客流量在200萬乘次以上，日均換乘客流超過50萬人次。可以說，換乘站是軌道交通線網(wǎng)中的重要節(jié)點，不同線路間的內(nèi)部換乘是換乘站的重要功能之一，其內(nèi)部換乘效率的高低直接影響整個軌道交通線網(wǎng)的運能，而實時換乘客流數(shù)據(jù)又是影響換乘站現(xiàn)場客運組織的重要決策因素之一。目前，武漢軌道交通線網(wǎng)清分系統(tǒng)對換乘客流只分日統(tǒng)計，無法實現(xiàn)實時監(jiān)測，因此，實時掌握客流數(shù)據(jù)顯得尤為重要。循禮門站作為武漢軌道交通第一個換乘站，地處京漢大道和解放大道之間的江漢路段，周邊商業(yè)發(fā)達，客流較為集中，研究其客流規(guī)律非常必要。

1循禮門站換乘方式

換乘站在線網(wǎng)中位于兩條或多條線路的交叉點上，它影響著城市軌道交通系統(tǒng)的客流吸引力，也影響著對乘客的服務(wù)水平。換乘站的換乘方式一般可分為同站臺換乘、T或L型換乘、十字換乘和通道換乘等。本文研究對象循禮門站則采取的通道換乘方式。

通道換乘是指在兩條線路的交叉處，用通道、樓梯或者扶梯將兩條線路的車站連接起來，以便乘客進行換乘。通道換乘一般應(yīng)用于兩個車站靠得相對較近，但又無法建造同一車站；通道換乘建筑結(jié)構(gòu)比較簡單，兩個車站的主體建筑結(jié)構(gòu)不需要連接，僅僅通過換乘設(shè)施相互連接；換乘通道一般設(shè)置于兩個車站的站廳之間，也可以從站臺上直接設(shè)置。循禮門站是在軌道交通1號線循禮門站和2號線循禮門站站廳之間通過4部扶梯連接。

通道換乘在設(shè)置換乘路徑時首要考慮便捷乘客，并設(shè)置明顯的換乘導向標識。乘客換乘時在車站的付費區(qū)進行，不需要另外購票，并使進、出站與換乘客流盡量不出現(xiàn)交叉。從乘客角度來說，通道換乘并不是很好的換乘方式，因為換乘通道一般較長，其優(yōu)點是通道設(shè)置較為靈活，預(yù)留工程較少，對后期建設(shè)的車站制約較小。

2循禮門站換乘客流的特性

客流是指在一定時間內(nèi)某一運輸路線上一定方向的旅客流動，包含流量、流向和流時等要素?？土魇擒壍澜煌ㄜ囌窘M織的重要研究對象，根據(jù)客流流量可以分析出車站的設(shè)施設(shè)備利用情況，也可以掌握整個線路的運營情況。

武漢軌道交通2號線的客流在方向分布上是相對平衡的，因為乘客乘車一般是一去一回，而客流量在時間分布上則很不均衡，但呈一定規(guī)律性，例如在早晚高峰時段客流量就比較大，其他時段則相對較少；在流向上有上下行之分，以重要站點往外為上行，反向為下行。

循禮門站因為其換乘站的特性，從客流上看，換乘客流較大，且時間段集中，車站擁堵程度較明顯。循禮門站的客流特性如下：

(1)客流集聚性。循禮門站除了進出站客流以外，還聚集有軌道交通1號線及2號線的換乘客流，因此客流相對集中，時間特點明顯。

(2)多路徑和多方向性。循禮門站進出客流和換乘客流具有不同的出行方向及目的，出行路徑不一，客流交叉明顯。

(3)換乘主導性。在循禮門站的客流構(gòu)成中，換乘客流占絕對主導，換乘占比達71.6%。

(4)不均衡性。循禮門站有兩個換乘方向，換入軌道交通2號線和換入軌道交通1號線，不同換乘方向的客流量在同一時段存在著比較大的差異。

(5)突發(fā)性。循禮門站客流的到達隨著列車的到站時間呈現(xiàn)出脈沖式的分布規(guī)律，因此并不是連續(xù)均衡的，在一定時間內(nèi)會對換乘設(shè)施特別是4部扶梯的上下端客流疏散產(chǎn)生沖擊作用，早晚高峰尤為明顯。由于突發(fā)性的存在，容易導致?lián)Q乘咽喉區(qū)擁堵，如果擁堵人數(shù)較多，車站的客運組織壓力較大，安全隱患較大。

3換乘客流實時監(jiān)測模型的構(gòu)建

軌道交通客運組織對客流監(jiān)測模型設(shè)計提出了很高的要求，但目前對于實時客流監(jiān)測技術(shù)的研究尚處于起步階段，盡管出現(xiàn)了少量綜合實時判斷與實時監(jiān)測的算法，但其預(yù)測結(jié)果比較粗糙。

3.1循禮門實時換乘客流的數(shù)據(jù)獲取

由于武漢軌道交通線網(wǎng)清分系統(tǒng)的局限性，不能實時監(jiān)測換乘數(shù)據(jù)，因此可通過實地調(diào)研與錄像監(jiān)測相結(jié)合的方法來獲取數(shù)據(jù)。循禮門站的換乘客流由4部電扶梯運送，正常情況上、下行扶梯各兩部。為準確統(tǒng)計客流數(shù)據(jù)，可以將電扶梯上的乘客看作相對靜止。

假設(shè)乘客從武漢市軌道交通2號線換乘至1號線，經(jīng)由電扶梯從A端到B端的時間是t(s)，在某一時刻電扶梯上平均人數(shù)為x人，則1小時內(nèi)通過電扶梯的客流就是3600x/t，由此可以得到1小時內(nèi)2號線換乘1號線客流為7200x/t，1號線換乘2號線亦然。其中t為常數(shù)。

根據(jù)實測t=68s，x最大值為高峰期202人。通過對3月份循禮門站換乘客流的現(xiàn)場調(diào)研及錄像監(jiān)測，得到數(shù)據(jù)如表1：

通過武漢軌道交通線網(wǎng)清分系統(tǒng)數(shù)據(jù)可知，循禮門站3月份的工作日日均換乘客流為13.11萬人次，非工作日日均換乘客流為14.19萬人次。由表一可知工作日日均統(tǒng)計換乘客流為13.32萬人次，非工作日日均統(tǒng)計換乘客流為14.17萬人次。通過計算可得工作日統(tǒng)計換乘客流與實際換乘客流相對誤差是1.53%，非工作日統(tǒng)計換乘客流與實際換乘客流相對誤差是0.18%，誤差均符合要求。

表1　循禮門站換乘客流(萬人次)

3.2循禮門實時換乘客流模型的建立

軌道交通換乘系統(tǒng)是由乘客參與的、實時變化的復(fù)雜系統(tǒng)，它的顯著特點之一就是具有高度的不確定性。這種不確定性給實時換乘客流模型的建立帶來了困難。灰色模型的基本思想是通過少量的、不完全的信息，建立灰色微分模型，對事物發(fā)展規(guī)律做出模糊性的描述?；疑碚摪严到y(tǒng)的行為現(xiàn)象看成是朦朧的，僅僅從復(fù)雜的數(shù)據(jù)中找出規(guī)律。因此可以采用灰色模型，把外界復(fù)雜因素看成一個黑盒，從之前得到的實時客流序列中擬合循禮門換乘客流的分布規(guī)律。由于普通的灰色模型雖然擬合了實時換乘客流的平均分布特征,但是其結(jié)果并不能反映出客流高峰平峰的波動情況。所以本論文選用滾動GM(1,1)灰色模型。

記統(tǒng)計的實時換乘客流序列為：

然后對原始數(shù)列進行累加，記一次累加生成數(shù)列(1-AGO)為：

T為滾動模型的周期，在這里取5；

n是常數(shù)，分別取3,2,1。

則認為該序列滿足一階線性微分方程，方程以指數(shù)增長形式為通解：

以x(0)(k+1)表示為離散形式的微分項，x(1)取k和k+1時刻的平均值，則得到

對應(yīng)的方程變換為：

將上述的計算過程矩陣形式表示，則有：

則有：Cn=BA

寫成離散形式為：

將統(tǒng)計數(shù)據(jù)代入模型，得到循禮門站工作日換乘客流GM(1,1)的模型如下：

循禮門站非工作日換乘客流模型如下：

其中k=0,1,2,3……

將模型的模擬值與統(tǒng)計值進行對比，計算其誤差在允許范圍內(nèi)，所以此方法適用于循禮門實時換乘客流的模擬與分析。

4結(jié)語

軌道交通是城市重要的公共交通工具，實際運營情況證明，如何精準的掌握實時換乘客流數(shù)據(jù)及其特性對車站客運組織、提高列車運能、提升車站員工效率具有較大影響。本文正是通過模型求解及分析，證明了基于灰色模型的循禮門站換乘實時客流監(jiān)測的可行性，也由此計算出循禮門站換乘分時客流數(shù)據(jù)，從而有助于車站進一步優(yōu)化客運組織，提高運營效率和服務(wù)水平。隨著武漢軌道交通線網(wǎng)客流數(shù)據(jù)采集速度的提高及ACC系統(tǒng)的升級，可進一步考慮將此項研究應(yīng)用到其他實時換乘客流監(jiān)測系統(tǒng)，從而提升換乘客流監(jiān)測的準確性。

參考文獻

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[4]李燦.城市軌道交通樞紐乘客交通特性分析及建模[D].北京:北京交通大學,2008.

(責任編輯：李文英)

Real-time Wuhan Rail Transportation Transfer Passenger Flow at Xunlimen Station

Guo WenyaWang Zeqing

(Wuhan Metro Co., Ltd, Wuhan 430000, Hubei)

Abstract:As a transfer pivot of different railway lines, the subway transfer station has a large, periodic passenger flow. To study the real-time passenger flow is important to figure out the transfer pattern and optimize operation. Xunlimen Station is the transfer station of Line 1 and Line 2, it has a large daily transfer flow and its passenger flow has a great impact on the organization of the whole railway net. The paper studies hourly passenger flow distribution at the station by analyzing the known passenger flow data.

Key words:railway transportation; Xunlimen Station; real-time passenger flow; transfer; grey prediction model

收稿日期：2016-05-10

作者簡介：郭文雅(1982～)，女，工程師.E-mail：121538525@qq.com

中圖分類號：O242.1

文獻標識碼：A

文章編號：1671-3524(2016)02-0026-03