淺談概率論與數(shù)理統(tǒng)計在軌道交通行業(yè)中的應(yīng)用

鄒蕾

（北京京投億雅捷交通科技有限公司，北京100101）【摘要】概率論與數(shù)理統(tǒng)計是高校理工類專業(yè)的一門基礎(chǔ)學(xué)科，很多專業(yè)的學(xué)習(xí)和行業(yè)的發(fā)展都需要相應(yīng)的知識能力。概率論與數(shù)理統(tǒng)計之所以能稱之為基礎(chǔ)學(xué)科，主要是由于它的適用面非常廣，在廣泛的自然科學(xué)和社會科學(xué)等領(lǐng)域都能找到它的用武之地。而在軌道交通行業(yè)，概率論與數(shù)理統(tǒng)計的作用更加凸顯，很多交通管理部門都在大力引進相關(guān)方面的專業(yè)人才，以適應(yīng)更加智能化科學(xué)化的軌道交通，科學(xué)配置交通方案，達到便利出行、保障安全的目的。本文著眼于此，致力于分析概率論與數(shù)理統(tǒng)計在軌道交通行業(yè)中的應(yīng)用，并淺要分析了概率論與數(shù)理統(tǒng)計在軌道交通快慢車開行方案制定、多站協(xié)調(diào)客流控制和車站應(yīng)急疏散上的應(yīng)用，旨在發(fā)揮概率論與數(shù)理統(tǒng)計的基礎(chǔ)性運算作用，使得軌道交通更加便利和安全。

【關(guān)鍵詞】概率論;數(shù)理統(tǒng)計;軌道交通行業(yè)

隨著城市軌道交通的越發(fā)完善，交通線路不斷增加，車站節(jié)點設(shè)置與日俱增，人們的出行也更加依賴于軌道交通，這在帶來便利的同時，也給軌道交通行業(yè)的發(fā)展帶來新的問題。在車輛開行方案，尤其是快慢車開行上如何能夠設(shè)置的更加科學(xué)合理，更好的滿足乘客需求？在客流量增加甚至帶來擁堵的情況下，如何通過多站協(xié)調(diào)合理控制客流數(shù)量，并在發(fā)生緊急情況時能夠及時安全的進行疏通？這一系列問題都是每一個軌道交通行業(yè)從業(yè)者所必須要進行充分考慮的重要問題，在人們的消費需求日益提高，對舒適便捷出行的要求標(biāo)準(zhǔn)也越來越高的當(dāng)今時代，社會各界都對軌道交通行業(yè)提出了新的更高的要求，這就需要軌道交通行業(yè)從業(yè)者跳出本行業(yè)的局限范圍內(nèi)，在概率論和數(shù)理統(tǒng)計上尋找契合點，以更加科學(xué)的方式運營軌道交通，給乘客提供更加便利的高質(zhì)量服務(wù)。

一、概率論與數(shù)理統(tǒng)計在軌道交通快慢車開行方案制定上的應(yīng)用

（一）快慢車問題描述

所謂快慢車其實在速度上區(qū)別并不大，最為明顯的區(qū)別在于相比較于快車，慢車所?？康恼军c較多，而在各個站點除了要進行三到五分鐘的停留之外，由于軌道車體積較大，載客量較多，在減速停車和提速前進的過程中消耗的時間較多，故此形成了快慢車之間的區(qū)別。但快慢車之所以同時存在也是有著合理性的，快車到達一個站點所需要的時間相對來說更少，在時間較為緊急的乘客看來，更方便快捷。但是對于中途小站的乘客來說，快車不能?？孔匀粫x擇慢車。這樣將不同的乘客區(qū)分開來，有利于提高列車運行效率，但同時也給乘客帶來了新的問題，使得一些乘客不能更快捷的到達一些小站，但這是無可避免的，總體來說是利大于弊的。必須要通過概率論與數(shù)理統(tǒng)計等學(xué)科的輔助，才能根據(jù)運算結(jié)果來制定科學(xué)合理的軌道交通快慢車開行方案，才能更好的服務(wù)廣大乘客。

（二）發(fā)車間隔分析

快慢車的發(fā)車間隔設(shè)置需要充分考慮到客流量的整體情況，緊密結(jié)合乘客外出工作、上學(xué)、辦事、參加活動等的行程，來適當(dāng)?shù)恼{(diào)整快慢車的發(fā)行間隔。有鑒于客流量的波動雖然有著一定的隨機性，但總體來說是有規(guī)律可循的，所以要運用概率論與數(shù)理統(tǒng)計的知識進行運算和統(tǒng)計分析，使得發(fā)車間隔時間更加科學(xué)合理，符合人們需要。要運用數(shù)理統(tǒng)計的相關(guān)知識，以一定時間、一定范圍、一定區(qū)域內(nèi)的典型人群為樣本，充分利用車票信息系統(tǒng)的大數(shù)據(jù)平臺，對人們的出行時間、目的地和一定時間內(nèi)的客流量進行充分分析，并據(jù)此得出具有典型代表性的規(guī)律，用以指導(dǎo)快慢車開行。要充分利用概率論的相關(guān)知識，重點分析在一定時間、一定地點、一定人群中可能發(fā)生的隨機事件，并根據(jù)概率制定相應(yīng)的應(yīng)急方案，比如在一些重大節(jié)日點上，在大家普遍出行同一個大站時，增加快車開行數(shù)量，以給廣大乘客方便。

（三）快慢車開行方案制定

綜上所述，概率論與數(shù)理統(tǒng)計在軌道交通行業(yè)，尤其是在本節(jié)所提到的快慢車開行方案的制定上是有著現(xiàn)實基礎(chǔ)和理論根據(jù)的，關(guān)鍵是要做好列車運行各方面數(shù)據(jù)的統(tǒng)計，才能據(jù)此來進行相應(yīng)的分析論證，以得出最優(yōu)的快慢車開行方案。不僅僅是在快慢車的發(fā)車頻次上需要運用到概率論與數(shù)理統(tǒng)計的相關(guān)知識，在其他方面也需要。比如每天所發(fā)列車的數(shù)量就需要充分運用數(shù)理統(tǒng)計的知識對客流量進行分析，而相應(yīng)站點的變動和增設(shè)也需要通過計算乘客上下車的頻次以及乘客所反映情況的數(shù)量來進行相應(yīng)的調(diào)整?？炻嚨倪\行本身是為了提高交通效率，方便乘客出行，以最大限度的發(fā)揮軌道交通的作用，不能僅僅憑借經(jīng)驗或者過去的結(jié)論來墨守成規(guī)，而是要運用概率論與數(shù)理統(tǒng)計等多方面知識進行科學(xué)的統(tǒng)計運算和分析，得出切實可行的方案。

二、概率論與數(shù)理統(tǒng)計在軌道交通多站協(xié)同客流控制上的應(yīng)用

（一）科學(xué)分析客流需求特征以調(diào)整行車方案

在軌道交通的運營過程中尤其需要運用到概率論與數(shù)理統(tǒng)計知識，而在客流需求上的分析中尤其需要。我們都知道，軌道交通的客流具有一定的規(guī)律性，但具體規(guī)律是什么，特定一部分人的出行需求是什么，如何根據(jù)客流需求的特征來調(diào)配軌道交通資源，這是一個需要經(jīng)過多方面收集數(shù)據(jù)，并進行相應(yīng)的統(tǒng)計分析的系統(tǒng)性工程。比如某一特定區(qū)域內(nèi)的乘客在出行時更多的是去購物，那么就可以在附近的站點出行更多通往購物廣場的列出，這同時也可以加大列車廣告的針對性，使得出行效率更高。在這方面概率論和數(shù)理統(tǒng)計知識可以發(fā)揮大作用，它既能分析出乘坐軌道交通的乘客在不同時間和地點出行的大致目的，也可以據(jù)此科學(xué)調(diào)配每一個車站的客流量控制。而客流的需求是影響每個車站客流量的重要原因，掌握其中的科學(xué)規(guī)律對于提升軌道交通效率具有至關(guān)重要的意義。

（二）科學(xué)分析線路輸送能力供給以實時配置

軌道交通的客流量當(dāng)然也有列車飽和，無法再開放的時候，這與軌道的線路輸送能力供給密切相關(guān)。一般來說，軌道交通的線路輸送能力都是固定的，不會輕易發(fā)生變化，如果是在更換列車等其他影響較大的基礎(chǔ)設(shè)施過程中會改變，當(dāng)然如果在發(fā)生一些突發(fā)事件，需要緊急調(diào)用交通工具時，客流量也很難得到保證，但這一般極少發(fā)現(xiàn)，屬于小概率事件。而概率論和數(shù)理統(tǒng)計相關(guān)知識就可以據(jù)此建立一個數(shù)學(xué)模型，對軌道交通的線路輸送能力供給進行科學(xué)的分析和及時有效的監(jiān)測，在車輛出現(xiàn)故障時或者有其他突發(fā)情況發(fā)生時，能夠及時采取必要的手段恢復(fù)正常的交通，通過多站協(xié)同來確保乘客擁堵情況得到有效的緩解，科學(xué)配置線路輸送資源，減少不必要的線路運行問題。

（三）科學(xué)分析路網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)以優(yōu)化交通

不同的軌道交通路網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)對軌道交通的出行效率和客流量有著不同的影響，必須要運用概率論和數(shù)理統(tǒng)計知識對不同地區(qū)、不同人群、不同地理位置所適合的不同路網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)進行相應(yīng)的調(diào)整，才能進一步優(yōu)化交通條件。這其中不僅僅包括軌道交通線路的布局和連接關(guān)系，也與車站的分布情況密切相關(guān)，需要進行綜合的考量。常見的城市軌道交通拓撲結(jié)構(gòu)包含網(wǎng)格結(jié)構(gòu)、樹型結(jié)構(gòu)、星型結(jié)構(gòu)、放射型以及放射+環(huán)形結(jié)構(gòu)五種。在這之中，網(wǎng)格型的軌道交通線路拓撲結(jié)構(gòu)有著較多的回路，可以溝通更多的地方，同時也意味著可以將乘客送到更多的地方，但也正因為如此，一些在地理上較為接近的地方，由于網(wǎng)格線結(jié)構(gòu)的局限性，經(jīng)常發(fā)生擁堵，出行效率不高。而其中的放射+環(huán)形的軌道交通線路拓撲結(jié)構(gòu)相比較來說具有更大的優(yōu)點，由于其路網(wǎng)的連通性較好，乘客可以通過環(huán)線直接進行換乘，這也同時縮短了城市中心和郊區(qū)等外圍地區(qū)的距離，但它也同時一定程度上存在著在環(huán)線車站、中心城區(qū)與城市郊區(qū)的銜接部位易發(fā)生客流擁堵的問題。這也意味著必須要根據(jù)當(dāng)?shù)氐膶嶋H情況，尤其是客流的需求科學(xué)實行相應(yīng)的路網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)，而在這方面也需要充分運用概率論和數(shù)理統(tǒng)計等專業(yè)知識進行統(tǒng)計分析，以進一步優(yōu)化道路，提高軌道交通運行效率。

三、概率論與數(shù)理統(tǒng)計在軌道交通車站應(yīng)急疏散上的應(yīng)用

概率論與數(shù)理統(tǒng)計在軌道交通車站應(yīng)急疏散上的應(yīng)用主要是數(shù)據(jù)的統(tǒng)計和分析，并且根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)得出最優(yōu)解，這在安全事故發(fā)生之前的預(yù)演上有著重要的作用。軌道交通不同于其他一般的交通出行方式，在出現(xiàn)緊急情況時，由于列車乘客數(shù)量較多，列車運行速度快，往往一個微小的情況未能充分考慮到都會引起較大的安全事故。尤其是在發(fā)生事故時，必須要充分考慮到車站人員心理、生理和對周邊環(huán)境的熟悉了解程度，由此科學(xué)的制定應(yīng)急疏散方案，才能有效的及時應(yīng)對突發(fā)情況。而概率論與數(shù)理統(tǒng)計在這方面也有自己的用武之地，我們都知道對于一些突發(fā)事件，很難提前進行預(yù)演，所以就需要通過統(tǒng)計分析以往的大量數(shù)據(jù)，尤其是車站人員在疏散過程中其心理和生理上的雙重壓力會使得其如何選擇自己的逃生方式，而車站的工作人員又如何通過因勢利導(dǎo)，將乘客引導(dǎo)到安全的環(huán)境之中，這都需要進行充分的數(shù)理統(tǒng)計來得出最優(yōu)的辦法，以供工作人員在遇到突發(fā)情況時能夠不假思索進行相應(yīng)的疏散。同時，尤其是要注意的是要科學(xué)選擇安全急救物品的放置地點，確保在發(fā)生意外時，能夠及時的快速的找到求生設(shè)備。

四、結(jié)語

概率論與數(shù)理統(tǒng)計是一門基礎(chǔ)學(xué)科，它不僅僅對于軌道交通行業(yè)有著重要的指導(dǎo)作用，對于其他各行各業(yè)來說也有著重要的作用。但就軌道交通行業(yè)來說，概率論與數(shù)理統(tǒng)計主要是對軌道交通在運行過程中的各個方面進行有效分析，并制定最有效率最安全的運行方案。本文僅僅是對概率論與數(shù)理統(tǒng)計在軌道交通行業(yè)的應(yīng)用進行簡要的分析，希望能夠給廣大研究者提供借鑒。

參考文獻：

[1]四兵鋒，毛保華，劉智麗.無縫換乘條件下城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)客流分配模型及算法[J].鐵道學(xué)報，2007，29（6）：1218.

[2]趙欣苗，孫全欣，丁勇，等.市域快慢車越行組織下乘客選擇行為研宄[J].交通運輸系統(tǒng)工程與信息，2016，16（5）：104109.

[3]李強，崔喜紅，陳晉.大型公共場所人員疏散過程及引導(dǎo)作用研究[J].自然災(zāi)害學(xué)報，2006，15（4）：9299.