地鐵換乘站客流組織評(píng)價(jià)指標(biāo)及評(píng)價(jià)方法研究＊

田郝青

（西安鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西 西安 710000）

換乘站在地鐵網(wǎng)絡(luò)中發(fā)揮著不同線路間客流集散的作用，可以滿足乘客高效轉(zhuǎn)乘其他線路的需要。其站內(nèi)的客流組織是否合理，不但影響本站的服務(wù)水平，更會(huì)影響關(guān)聯(lián)線路的運(yùn)輸能力。而在地鐵換乘站客流組織優(yōu)化研究中，如何去評(píng)價(jià)優(yōu)化措施是否滿足客流組織的要求，如何去對(duì)比分析優(yōu)化方案的實(shí)際效果，這就需要去建立一套科學(xué)的評(píng)價(jià)體系、運(yùn)用管理系統(tǒng)評(píng)價(jià)的方法。因此，本研究在綜合考慮換乘站功能及客流特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，建立了全面的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，并以某地鐵換乘站為例，運(yùn)用層次分析法進(jìn)行了科學(xué)客觀的評(píng)價(jià)。

1 客流組織評(píng)價(jià)的基本原則

影響客流組織的因素眾多，在進(jìn)行評(píng)價(jià)分析時(shí)必須綜合考慮以下評(píng)價(jià)體系。

1.1 科學(xué)性

科學(xué)性要求評(píng)價(jià)指標(biāo)的選取必須有明確的科學(xué)理論支撐。從車站角度而言，要能夠客觀反映客流組織優(yōu)化方案的可行性。從乘客角度出發(fā)，要能夠體現(xiàn)出乘客乘坐的滿意度。

指標(biāo)的量化應(yīng)當(dāng)是以科學(xué)的計(jì)算方法獲得，具有適用性與實(shí)用性，以便能夠在更多的軌道交通車站推廣應(yīng)用。這就要求在選取、定義、計(jì)算指標(biāo)時(shí)，必須是客觀的、科學(xué)的。最終建立的評(píng)價(jià)指標(biāo)要能夠通過科學(xué)的方法進(jìn)行定量化分析，不能依靠評(píng)論者的主觀經(jīng)驗(yàn)判斷，從而保證評(píng)價(jià)結(jié)果是真實(shí)有效的。

1.2 全面性

一般而言，地鐵換乘站客流量大、客流流線復(fù)雜，是地鐵車站中相對(duì)難以管理的一類特殊車站。其站內(nèi)包括進(jìn)站流線、出站流線、換乘流線三類，體現(xiàn)出多向性、干擾性、沖擊性的特點(diǎn)[1]。綜上，地鐵換乘站是一個(gè)多因素的復(fù)雜系統(tǒng)，單一的評(píng)價(jià)指標(biāo)不能全面反映換乘站的功能。因此，系統(tǒng)評(píng)價(jià)的指標(biāo)應(yīng)當(dāng)要全面，盡量覆蓋車站客流組織的方方面面，能夠綜合反映換乘站這一復(fù)雜系統(tǒng)的主要狀態(tài)與特征。

1.3 邏輯性

系統(tǒng)評(píng)價(jià)的指標(biāo)應(yīng)該有明顯的邏輯層次，這樣才能運(yùn)用管理系統(tǒng)評(píng)價(jià)的方法確定指標(biāo)權(quán)重。首先，在設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)體系時(shí)，要考慮一級(jí)子系統(tǒng)間的邏輯關(guān)聯(lián)。各子系統(tǒng)能夠從乘客服務(wù)水平、車站管理效率、社會(huì)安全影響三個(gè)方面反映換乘站客流組織的主要特征與狀態(tài)，還要反映這三者之間的內(nèi)在聯(lián)系；其次，每一個(gè)子系統(tǒng)又是由一組指標(biāo)構(gòu)成，這一組指標(biāo)的選取必須基于一定的邏輯關(guān)系。地鐵換乘站客流組織評(píng)價(jià)問題歸根到底是客流問題，因此在選取評(píng)價(jià)指標(biāo)時(shí)，要基于客流流線這一底層邏輯來構(gòu)建，從而使各指標(biāo)組成有機(jī)整體，不可分割。

1.4 獨(dú)立性與統(tǒng)一性

由于評(píng)價(jià)指標(biāo)較多，需要考慮協(xié)調(diào)指標(biāo)間的獨(dú)立性與統(tǒng)一性，從而能夠正確度量換乘站這一復(fù)雜系統(tǒng)的目標(biāo)屬性，避免各指標(biāo)之間相互矛盾。一方面，選取的相關(guān)指標(biāo)其內(nèi)在含義不能相互包含，否則系統(tǒng)綜合評(píng)價(jià)的結(jié)果會(huì)失去可靠性與合理性，不能指導(dǎo)實(shí)踐應(yīng)用。因而對(duì)于內(nèi)在含義有關(guān)聯(lián)性的指標(biāo)要合理改進(jìn)或不予采用，保證指標(biāo)的獨(dú)立性。另一方面，選取的單一指標(biāo)要保證其目標(biāo)與評(píng)價(jià)體系的統(tǒng)一性，從而實(shí)現(xiàn)復(fù)雜系統(tǒng)的評(píng)價(jià)。具體來說，單一指標(biāo)的定義、計(jì)算要與評(píng)價(jià)體系內(nèi)的其他指標(biāo)一致，避免造成概念混淆不清[2]。

2 客流組織評(píng)價(jià)體系的建立及評(píng)價(jià)指標(biāo)的分析計(jì)算

2.1 客流組織評(píng)價(jià)體系的建立

結(jié)合上述評(píng)價(jià)原則，本研究主要通過流暢性、效率性、安全舒適性3個(gè)方面來對(duì)地鐵換乘站客流組織方案進(jìn)行評(píng)價(jià)[3]。其中流暢性包括客流強(qiáng)度、通過總量?jī)身?xiàng)指標(biāo)。效率性包括平均換乘距離、繞行系數(shù)、平均行程時(shí)間3項(xiàng)指標(biāo)。安全舒適性包括最大客流密度和干擾性2項(xiàng)指標(biāo)?？土鹘M織評(píng)價(jià)體系如圖1所示。

圖1 地鐵換乘站客流組織評(píng)價(jià)體系

2.2 客流組織評(píng)價(jià)指標(biāo)的分析與計(jì)算

2.2.1 流暢性指標(biāo)

（1）平均客流強(qiáng)度

客流強(qiáng)度（人/m）通常是用來評(píng)價(jià)某個(gè)城市地鐵線網(wǎng)的重要指標(biāo)，以地鐵總客流除以線路總里程來計(jì)算。在本研究中，客流強(qiáng)度指的是單位時(shí)間內(nèi)在車站內(nèi)的各流線所統(tǒng)計(jì)的通過人數(shù)與流線長度的比值。平均客流強(qiáng)度是站內(nèi)主要流線上客流強(qiáng)度的均值，其數(shù)值越大說明流線的流暢性越好。公式如下：

式中：Ii表示車站各流線的客流強(qiáng)度，n表示站內(nèi)流線的數(shù)量。

（2）通過總量

通過總量（人/h）指的是單位時(shí)間內(nèi)站內(nèi)各流線通過人數(shù)的總和。通過總量越大，說明流線的流暢性越好。計(jì)算公式如下：

式中：Pi表示單位時(shí)間內(nèi)，車站某流線的通過人數(shù)。

2.2.2 效率性指標(biāo)

（1）平均換乘距離

平均換乘距離（m）是地鐵換乘站內(nèi)衡量運(yùn)營效率的一個(gè)重要指標(biāo)。通常情況下，平均換乘距離越小，乘客的換乘體驗(yàn)越高。

其中Qij表示不同線路間的換乘客流量；

Lij表示換乘的步行距離，計(jì)算公式如下，

式中：Hij為水平方向的換乘步行距離，Vij為垂直方向的高度差，K為上下樓距離增大系數(shù)，上樓取4.0，下樓取2.0，自動(dòng)扶梯取1.0[4]。

（2）平均行程時(shí)間

行程時(shí)間（min）是流線上的乘客從產(chǎn)生到消失所需要花費(fèi)的時(shí)間，可以用來衡量當(dāng)前客服設(shè)備是否滿足需求，換乘站客流組織是否優(yōu)化。平均行程時(shí)間是站內(nèi)各流線行程時(shí)間的均值，具體來說可以分為進(jìn)站（上車）、出站（下車）、換乘時(shí)間。計(jì)算公式如下：

式中：Ti表示乘客通過進(jìn)站、出站、換乘各流線所需時(shí)間。

（3）繞行系數(shù)

由于車站的布局會(huì)對(duì)換乘步行距離產(chǎn)生影響，僅用平均換乘距離來評(píng)價(jià)換乘站的運(yùn)營效率是不科學(xué)的。在這種情況下，還需要考慮乘客繞行的距離。繞行系數(shù)的計(jì)算如式（6）所示：

式中：Lij為乘客的實(shí)際換乘距離，Sij為不同線路站臺(tái)間的直線距離。

2.2.3 安全舒適性指標(biāo)

（1）最大客流密度

客流密度（人/m2）可以用來描述站內(nèi)的擁擠程度。根據(jù)木桶定律，乘客的安全舒適性是由“最短木板”，即各流線的最大客流密度決定的。計(jì)算公式如下：

式中：Dmaxi表示單位時(shí)間內(nèi)，檢測(cè)點(diǎn)的最大客流密度

（2）干擾性

干擾性所指的是乘客在站內(nèi)走行過程中，各方向客流互相干擾的程度。干擾性可以反映客流組織能否保證乘客在站內(nèi)的安全和應(yīng)急情況下的疏散效果[5]。通常用式（8）來計(jì)算干擾性，

式中：d為各方向客流流線間的交叉點(diǎn)，S為站內(nèi)運(yùn)營面積。

3 客流組織評(píng)價(jià)方法

目前來說，針對(duì)客流組織方案的評(píng)價(jià)方法可以分為定性評(píng)價(jià)與定量評(píng)價(jià)2種。定性評(píng)價(jià)法主要指的就是專家咨詢法，是行業(yè)內(nèi)的專家依據(jù)其理論知識(shí)與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)對(duì)方案優(yōu)劣進(jìn)行判斷的方法，一般以專家群體的形式開展評(píng)價(jià)。由于該評(píng)價(jià)方法主要依靠專家的主觀定性評(píng)價(jià)，客觀性較差，評(píng)價(jià)專家自身的水平和經(jīng)驗(yàn)對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果的影響較大。在對(duì)客流組織方案評(píng)價(jià)時(shí)，主要采用的定量評(píng)價(jià)法是綜合評(píng)價(jià)法?？土鹘M織受到多種因素的影響，不同優(yōu)化方案在各項(xiàng)指標(biāo)的表現(xiàn)不盡相同。為了能夠從整體上把握優(yōu)化方案的實(shí)施效果，需要采用綜合評(píng)價(jià)法進(jìn)行分析。綜合評(píng)價(jià)法主要包括了層析分析法、模糊評(píng)價(jià)法和灰色關(guān)聯(lián)度分析法。

其中，層析分析法適用于比較復(fù)雜的系統(tǒng)評(píng)價(jià)，通過構(gòu)建層次結(jié)構(gòu)模型將思考過程簡(jiǎn)單化，決策過程定量化，是一種將定性與定量結(jié)合起來的評(píng)價(jià)分析方法。首先，構(gòu)建成對(duì)比較矩陣量化指標(biāo)間的影響程度進(jìn)行評(píng)價(jià)；其次，通過層次單排序及一致性檢驗(yàn)對(duì)思考過程是否合理進(jìn)行科學(xué)的判斷；最后通過計(jì)算就可以獲得指標(biāo)權(quán)重。層次分析法為評(píng)價(jià)分析提供了重要的理論依據(jù)，比較適合方案實(shí)施的效果難以準(zhǔn)確計(jì)量的情況[6]。結(jié)合構(gòu)建的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，本研究選擇層次分析法作為客流組織方案的評(píng)價(jià)方法，其具體實(shí)施步驟如下。

3.1 建立層次結(jié)構(gòu)模型

首先需要將系統(tǒng)的總目標(biāo)分為各類影響因素，將這些影響因素根據(jù)屬性關(guān)系分為各次級(jí)影響因素，構(gòu)建一個(gè)層次結(jié)構(gòu)。最高層次為系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)的總目標(biāo)，中間層為影響總目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的相關(guān)準(zhǔn)則，最低層為準(zhǔn)則所包含的具體指標(biāo)。

3.2 構(gòu)造成對(duì)比較矩陣

一大類指標(biāo)被分解成若干個(gè)與之相關(guān)的指標(biāo)，各下層指標(biāo)對(duì)該類大指標(biāo)的影響程度不同。通過各指標(biāo)的影響程度兩兩比較，可以構(gòu)造一個(gè)成對(duì)比較矩陣。所謂比較矩陣，是借助矩陣的形式，來描述每一層中各指標(biāo)對(duì)于其上層指標(biāo)的相對(duì)影響程度[7]。構(gòu)造成對(duì)比較矩陣是層次分析法中最為關(guān)鍵性的一步。

對(duì)于上層指標(biāo)Ui，假設(shè)A1，A2，…An是n個(gè)與Ui相關(guān)的下層指標(biāo)。要分析A層各指標(biāo)間相對(duì)于Ui的影響程度，可以構(gòu)造一個(gè)n×n階的比較矩陣，如下所示：

其中，aij表示對(duì)于指標(biāo)Ui而言，指標(biāo)Ai對(duì)于Aj的影響程度數(shù)值。通常用1-9的比較標(biāo)度來量化指標(biāo)間的影響程度數(shù)值，見表1。

表1 判斷標(biāo)度

3.3 層次單排序及一致性檢驗(yàn)

層次單排序就是把本層所有指標(biāo)對(duì)于上一層指標(biāo)Ui排出次序，這種次序用相對(duì)數(shù)值大小表示，即相對(duì)權(quán)重向量。層次分析法中一般采用“方根法”近似計(jì)算矩陣的特征根和特征向量，求出的特征向量即為相對(duì)權(quán)重向量。用最大特征值對(duì)應(yīng)的特征向量作為被比較指標(biāo)對(duì)上層某指標(biāo)影響程度的權(quán)向量，會(huì)引起判斷誤差，需要進(jìn)行一致性檢驗(yàn)。

根據(jù)上述步驟計(jì)算得出權(quán)重后，驗(yàn)證其一致性，結(jié)果見表2—表5。

表2 綜合評(píng)價(jià)比較矩陣

表3 流暢性U1比較矩陣

表4 效率性U2比較矩陣

表5 安全舒適性U3比較矩陣

λmax=3.039 8，CI=0.019 9，CR=0.034 3＜0.1，滿足一致性。

λmax=2，CI=0，CR=0＜0.1，滿足一致性。

λmax=3，CI=0，CR=0＜0.1，滿足一致性。

λmax=2，CI=0，CR=0＜0.1，滿足一致性。

3.4 層次總排序及一致性檢驗(yàn)

確定某層所有元素相對(duì)于總目標(biāo)重要程度的排序，稱之為層次總排序。假定上一層次各要素的總排序已經(jīng)完成，數(shù)值為a1，a2，……aj；本層次各元素對(duì)上一層次Aj的單排序結(jié)果為b1j，b2j，……，bnj，則層次總排序權(quán)重為：

式中：aj為準(zhǔn)則層對(duì)目標(biāo)層的權(quán)重，bnj指標(biāo)層對(duì)準(zhǔn)則層的權(quán)重。

4 實(shí)例分析

首先，以某地鐵換乘站為例，通過上述評(píng)價(jià)體系及方法，建立各指標(biāo)對(duì)目標(biāo)層的權(quán)重，見表6。

表6 各指標(biāo)權(quán)重

其次，針對(duì)優(yōu)化前后客流組織方法中的指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行無量綱化和無極化處理，計(jì)算指標(biāo)數(shù)據(jù)的評(píng)價(jià)向量[8]。

最后，計(jì)算優(yōu)化前后的方案總評(píng)價(jià)值。方案總評(píng)價(jià)值的計(jì)算，如式（11）所示。

式中：St為第t個(gè)方案的量化評(píng)價(jià)值，Bi為第i個(gè)指標(biāo)的權(quán)重，Xit為第i個(gè)指標(biāo)在第t個(gè)方案中的評(píng)價(jià)值向量。

通過計(jì)算可得，優(yōu)化前的總評(píng)價(jià)值為1.018，方案后的總評(píng)價(jià)值為1.066。因此可證明該客流組織優(yōu)化方案有效。

5 結(jié)論

地鐵換乘站的客流組織是車站運(yùn)營管理中的難題，其組織方法是否優(yōu)化將直接影響本站的服務(wù)水平，乃至整個(gè)地鐵網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)營效率。因此，對(duì)換乘站客流組織方法進(jìn)行評(píng)價(jià)，要綜合考慮流暢性、舒適性、效率性多方問題，建立完善的指標(biāo)體系，選取合理的評(píng)價(jià)方法。通過相關(guān)的分析與計(jì)算，主要得出以下結(jié)論：

（1）提出了客流組織的評(píng)價(jià)原則，包括全面性、科學(xué)性、簡(jiǎn)明性、邏輯性、獨(dú)立性與統(tǒng)一性。

（2）建立了地鐵換乘站客流組織評(píng)價(jià)體系，分析計(jì)算了評(píng)價(jià)指標(biāo)，確立了評(píng)價(jià)方法。

（3）基于層次分析的綜合評(píng)價(jià)方法對(duì)某地鐵換乘站優(yōu)化前后的指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行了求解，能夠客觀評(píng)價(jià)優(yōu)化方案的可行性與有效性。