譚曉偉

(1.長(zhǎng)安大學(xué)汽車學(xué)院，陜西 西安 710064；2.長(zhǎng)安大學(xué)汽車運(yùn)輸安全保障技術(shù)交通行業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 西安 710064)

隨著網(wǎng)絡(luò)化、規(guī)模化發(fā)展，地鐵在一定程度上緩解了城市擁堵、為廣大乘客高效出行提供了便利?？土髫?fù)荷強(qiáng)度是用來(lái)衡量線路運(yùn)輸能力是否飽和、評(píng)估軌道交通運(yùn)營(yíng)效果的重要指標(biāo)，是指每公里地鐵線路每日承擔(dān)的客流量，即萬(wàn)人次/(km·日)。國(guó)家發(fā)改委[2015]49號(hào)《關(guān)于加強(qiáng)城市軌道交通規(guī)劃建設(shè)管理》提出，擬建地鐵初期負(fù)荷強(qiáng)度不低于每日每公里0.7萬(wàn)人次。但是，還沒(méi)有一個(gè)定量的指標(biāo)來(lái)全面衡量單一地鐵站點(diǎn)的客流強(qiáng)度或擁堵水平。地鐵AFC系統(tǒng)收集的大量智能卡數(shù)據(jù)，為精準(zhǔn)的客流分析、客流預(yù)測(cè)提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。本文將通過(guò)對(duì)大量智能卡歷史數(shù)據(jù)的綜合分析，引入地鐵站點(diǎn)擁堵水平劃分的指標(biāo)并進(jìn)行級(jí)別劃分研究。

1 智能卡數(shù)據(jù)描述

本文以南京地鐵作為研究對(duì)象，南京地鐵于2005年9月率先開(kāi)通運(yùn)營(yíng)地鐵1#線，截止2017年9月，已開(kāi)通并運(yùn)營(yíng)包括1#線、2#線、3#線、4#線、10#線、S1#線、S8#線在內(nèi)的7條線路，共車站128座，其中換乘站11座。

通過(guò)南京地鐵AFC系統(tǒng)收集的智能卡數(shù)據(jù)，其每一條數(shù)據(jù)都包含著一卡通號(hào)、票卡類型等持卡人基本情況和進(jìn)站時(shí)間、進(jìn)站站點(diǎn)、進(jìn)站閘機(jī)通道、出站時(shí)間、出站站點(diǎn)、出站閘機(jī)通道等乘客出行信息，具體格式如表1所示。本文選取2017年9月18日(周一)至2017年9月24日(周日)共七個(gè)交易日的數(shù)據(jù)，包含3 492 875張卡共計(jì)11 183 212條出行記錄。

表1 智能卡數(shù)據(jù)格式

2 地鐵站點(diǎn)分級(jí)指標(biāo)的選取

客流負(fù)荷強(qiáng)度不能反映單一地鐵站點(diǎn)的擁堵水平，因此引入站點(diǎn)日均客流量和單位閘機(jī)通道日均客流量?jī)蓚€(gè)概念來(lái)反映地鐵站點(diǎn)的擁堵水平。

站點(diǎn)日均客流量：每日進(jìn)、出一個(gè)地鐵站點(diǎn)的平均客流量。

Qi=Mi+Ni

(1)

其中Qi為站點(diǎn)日均客流量，Mi為第i個(gè)地鐵站點(diǎn)日均進(jìn)站客流量，Ni為第i個(gè)地鐵站點(diǎn)日均出站客流量。

單位閘機(jī)通道日均客流量：每個(gè)閘機(jī)通道每天進(jìn)站和出站的平均客流量。

(2)

其中Pi為單位閘機(jī)日均客流量，mi為第i個(gè)地鐵站點(diǎn)進(jìn)站閘機(jī)通道的個(gè)數(shù)，ni為第i個(gè)地鐵站點(diǎn)出站閘機(jī)通道的個(gè)數(shù)。

利用智能卡歷史數(shù)據(jù)，根據(jù)公式(1)可以得出站點(diǎn)日均客流量排前五位的地鐵站點(diǎn)是：新街口、南京南站、南京站、邁皋橋、柳州東路，其客流量分別是221 616人次、130 311人次、96 183人次、92 850人次、91 638人次；排后五位的地鐵站是：六合開(kāi)發(fā)區(qū)、匯通路、孟北、東流、西崗樺野，其客流量分別是 1201人次、931人次、661人次、614人次、361人次。

根據(jù)公式(2)，可以得出單位閘機(jī)日均客流量排前五位的地鐵站點(diǎn)是：奧體中心、小行、張府園、中華門、中勝，其客流量分別是20 147人次、11 606人次、9 144人次、8 529人次、8 144人次；排后五位的地鐵站是：蘇寧總部徐莊、匯通路、孟北、西崗樺墅、仙林湖，其客流量分別是185人次、182人次、107人次、100人次、44人次。

可見(jiàn)，單一指標(biāo)反映的結(jié)果差異較大，因此用日均客流量和單位閘機(jī)通道日均客流量復(fù)合指標(biāo)來(lái)反映地鐵站點(diǎn)擁堵水平。

3 地鐵站點(diǎn)擁堵水平劃分的原則

(1)客觀性原則：地鐵站點(diǎn)擁堵水平的劃分必須以現(xiàn)有地鐵站點(diǎn)的實(shí)際客流規(guī)模為基礎(chǔ)，符合當(dāng)前實(shí)際發(fā)展的需要。

(2)前瞻性原則：地鐵站點(diǎn)擁堵水平的劃分必須考慮未來(lái)以地鐵為主導(dǎo)的公共交通的發(fā)展水平和可能的客流規(guī)模，使得地鐵站點(diǎn)擁堵水平劃分方法能適應(yīng)未來(lái)地鐵發(fā)展的需要。

4 地鐵站點(diǎn)擁堵水平劃分

根據(jù)前文的理論分析，本文選擇由日均客流量和單位閘機(jī)日均客流量組成的復(fù)合指標(biāo)作為地鐵站點(diǎn)擁堵水平劃分依據(jù)，采用“等比分級(jí)法”將其劃分為嚴(yán)重?fù)矶?、中度擁堵、輕度擁堵和基本暢通四個(gè)級(jí)別，具體如表2所示。

按照本文提出的地鐵站點(diǎn)擁堵水平劃分方法，對(duì)南京地鐵128個(gè)站點(diǎn)的擁堵水平進(jìn)行級(jí)別核定，結(jié)果如表3所示。

表2 地鐵站點(diǎn)擁堵水平劃分標(biāo)準(zhǔn)

表3 南京地鐵站點(diǎn)擁堵水平核定結(jié)果

5 不同擁堵級(jí)別地鐵站點(diǎn)時(shí)空特征

利用ArcGIS 10.2將南京地鐵128個(gè)站點(diǎn)的擁堵水平進(jìn)行可視化，可以得到不同擁堵級(jí)別地鐵站點(diǎn)的空間分布，如圖2所示。地鐵站點(diǎn)的空間分布形態(tài)基本上以唯一的嚴(yán)重?fù)矶抡军c(diǎn)三山街為中心，按照站點(diǎn)擁堵級(jí)別的不同，由城市中心區(qū)向城市外圍呈輻射狀分布，且不同地鐵線路的擁堵水平差異較大。通過(guò)表4可以看出，1#線和2#線上的站點(diǎn)擁堵水平最高，S1#線和S8#線上的站點(diǎn)相對(duì)通暢。

圖2 不同擁堵級(jí)別地鐵站點(diǎn)空間分布

以5 min為周期統(tǒng)計(jì)不同擁堵級(jí)別地鐵站點(diǎn)刷卡進(jìn)站和刷卡出站的日均客流量，得出其時(shí)間特征曲線，如圖3所示。利用Perason系數(shù)分析不同擁堵級(jí)別地鐵站點(diǎn)時(shí)間特征曲線的相似性，如表5、表6所示，曲線之間的Pearson系數(shù)均小于0.985，說(shuō)明不同擁堵級(jí)別地鐵站點(diǎn)之間的時(shí)間特征均呈現(xiàn)出一定的差異性。

表4 南京地鐵不同擁堵級(jí)別站點(diǎn)在各條線路上的分布

圖3 不同擁堵級(jí)別地鐵站點(diǎn)時(shí)間特征曲線

表5 不同擁堵級(jí)別地鐵站點(diǎn)刷卡進(jìn)站Pearson系數(shù)

表6 不同擁堵級(jí)別地鐵站點(diǎn)刷卡出站Pearson系數(shù)

6 降低地鐵站點(diǎn)擁堵水平對(duì)策研究

根據(jù)擁堵水平的分級(jí)指標(biāo)的內(nèi)涵，當(dāng)?shù)罔F客流規(guī)模不變時(shí)，忽略乘客進(jìn)、出站刷卡支付速度等因素，適當(dāng)增加進(jìn)站或出站閘機(jī)通道數(shù)量，可降低地鐵站點(diǎn)擁堵水平。通過(guò)表7可以看出，隨著地鐵閘機(jī)通道數(shù)量的增加，嚴(yán)重?fù)矶潞椭卸葥矶碌恼军c(diǎn)也相應(yīng)減少。但是，由于地鐵站點(diǎn)內(nèi)部空間的限制，當(dāng)日均客流量和單位閘機(jī)通道客流量增加到一定程度，進(jìn)站后的客流和出站后的客流不能很好地疏散而大量擁堵在進(jìn)站或出站閘機(jī)附近時(shí)，利用增加進(jìn)站或出站閘機(jī)通道的方法已不能有效地降低站點(diǎn)的擁堵水平。

表7 降低地鐵站點(diǎn)擁堵水平的方案及效果

7 結(jié) 語(yǔ)

(1)引入地鐵日均客流量和單位閘機(jī)日均客流量?jī)蓚€(gè)概念，選擇由日均客流量和單位閘機(jī)日均客流量組成的復(fù)合指標(biāo)作為地鐵站點(diǎn)擁堵水平劃分依據(jù)，采用“等比分級(jí)法”將其劃分為嚴(yán)重?fù)矶隆⒅卸葥矶?、輕度擁堵和基本暢通四個(gè)級(jí)別。按照提出的分級(jí)方法對(duì)南京地鐵128個(gè)站點(diǎn)的擁堵水平進(jìn)行級(jí)別核定，嚴(yán)重?fù)矶隆⒅卸葥矶?、輕度擁堵和基本暢通的地鐵站點(diǎn)數(shù)量分別是1、16、35、76。

(2)對(duì)不同擁堵級(jí)別地鐵站點(diǎn)時(shí)空特征進(jìn)行了分析，地鐵站點(diǎn)的空間分布形態(tài)基本上以唯一的嚴(yán)重?fù)矶抡军c(diǎn)三山街為中心，按照站點(diǎn)擁堵級(jí)別的不同，由城市中心區(qū)向城市外圍呈輻射狀分布，且不同地鐵線路的擁堵水平差異較大。其中1#線和2#線上的站點(diǎn)擁堵水平最高，S1#線和S8#線上的站點(diǎn)相對(duì)通暢。利用Perason系數(shù)分析不同擁堵級(jí)別地鐵站點(diǎn)時(shí)間特征曲線的相似性，得出不同擁堵級(jí)別地鐵站點(diǎn)之間的時(shí)間特征均呈現(xiàn)出一定的差異性。

(3)探討了降低地鐵站點(diǎn)擁堵水平的對(duì)策：適當(dāng)增加進(jìn)站或出站閘機(jī)通道數(shù)量，可降低地鐵站點(diǎn)擁堵水平。

隨著智能卡實(shí)名制的普及和手機(jī)、手環(huán)等智能產(chǎn)品電子支付在地鐵上的廣泛應(yīng)用，收集到的智能卡數(shù)據(jù)將包含有乘客年齡、性別、民族等個(gè)人屬性信息。在數(shù)據(jù)確權(quán)和保護(hù)乘客隱私的前提下，考慮不同年齡段、不同性別乘客等因素對(duì)地鐵站點(diǎn)擁堵水平影響的研究將成為可能，屆時(shí)可建立更有效的擁堵水平分級(jí)評(píng)價(jià)體系，乘客的個(gè)性化出行需求將更好地得到滿足，地鐵的運(yùn)營(yíng)管理將更加高效。