基于系统动力学的城市轨道交通运营系统研究

刘小玲 薛亮

摘要：城市轨道交通运营企业要追求盈亏平衡，并盈利，需要考虑内部的各个影响因素。文章从城市轨道交通运营系统内部众多因素中提取运营指标体系，从成本和收入入手，构建了城市轨道交通运营系统的系统动力学模型。

关键词：城市轨道交通;运营系统;效益;系统动力学

1  城市轨道交通运营指标体系

1.1 城市轨道交通运营指标体系介绍

2019年12月31日，由我国交通部提出，国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会发布了关于我国城市轨道交通运营指标体系的第一个国家标准——《城市轨道交通运营指标体系》（GB/T 38374-2019）（简称“新国标”），该标准于2020年07月01日起实施。新国标中将城市轨道交通运营指标体系定义为7个大类、27个小类、131个指标，其中7个大类分别为：基础指标、客流指标、运行指标、安全指标、服务指标、能耗指标和财务指标。随着新国标的发布与实施，标志着我国城市轨道交通运营指标体系的规范化、标准化进入了全新时代。

1.2 城市轨道交通运营效益指标体系构建

尽管城市轨道交通运营企业为公益性的城市公共交通企业，但是既然是企业，其必然要追求的即是在投入最小化的情况下，能够获得收益最大化，这就是运营的根本。如何选取科学的、合理的、可量化的、直观的指标来反映出运营企业的效益情况，是构建城市轨道交通运营效益指标体系的核心。本文从城市轨道交通运营企业内部系统的角度出发，以沈阳地铁为例，结合沈阳地铁发展现状及特征，构建城市轨道交通运营效益指标体系如图1所示。

2  城市轨道交通运营效益系统建模

基于系统内部各指标因素间相互联系、相互关联、相互作用、相互影响的动态机制，利用系统动力学方法，研究城市轨道交通运营系统内部发展规律，构建了城市轨道交通运营效益系统的系统动力学模型。

2.1 因果关系图

由图1可以看出，城市轨道交通运营效益系统主要存在以下反馈回路：

反馈回路1：网络运营长度→网络配属车辆数→网络每公里配车数→网络牵引总能耗→运营总成本→城市轨道交通运营系统效益→网络运营长度

反馈回路2：企业职工数→运营总成本→城市轨道交通运营系统效益→网络运营长度→企业职工数

反馈回路3：网络配属车辆数→网络牵引总能耗→运营总成本→城市轨道交通运营系统效益→网络运营长度→网络配属车辆数

2.2 建立系统动力学存量流量图

本文选取沈阳地铁2013-2017年相关数据，对城市轨道交通运营系统效益进行实质分析，根据指标体系图1和因果关系图2的分析，确定系统的水平变量、速率变量、辅助变量、常量等，建立沈阳城市轨道交通运营系统的系统动力学模型的流图，如图3所示。

2.3 系统动力学方程

建立沈阳市城市轨道交通运营系统动力学模型，其主要的方程式如表1所示。

除上述方程式外，其余各变量的方程式或取值是在相关数据进行标准化后，由回归分析得出。

2.4 模型检验

为了检验模型的真实有效性，将其运行仿真结果与真实数据做对比，如果误差在可接受范围内，如5%、10%以内，即可说明该模型通过有效性检验。

由于本文的主要目的是对城市轨道交通运营系统的相对效益进行研究，着重从成本和收入入手，因此在选择验证的关键变量时，选取了运营总成本和运营票务收入来进行误差检验，如表2所示。

从表2可看出，运营总成本的最大误差是-3.19%，运营票务收入的最大误差是4.83%，均在可接受的5%范围以内，说明模型有效。

3  结论

城市轨道交通运营内部系统是由多个指标变量组成的，其运营的目的除了能够满足城市居民日常出行需求、支撑城市公共交通的主干力量外，对于运营企业而言，还在乎是否能够收支平衡或者盈利，因此，本文从成本与收入入手，以沈阳市为例，构建了城市轨道交通运营系统动力学模型，这将会给运营企业在今后做运营效益分析时提供一个可参考的依据。同时，由于数据获取等难度，本文研究尚有较多不足，今后将进一步深入研究。

参考文献：

[1]刘英，云俊，李明伟.基于系统动力学的城市轨道交通经济效益分析——以上海轨道交通为例[J].数学的实践与认识，2016，

10：125-132.

[2]张三省，苏倩，张俊青.基于系统动力学的网约车政策对城市交通的影响研究[J].天津大学学报（社会科学版），2019，11：494-502.

[3]薛亮，刘小玲.城市轨道交通行车安全系统动力学模型研究[J].中外企业家，2020，01：194-195.

課题项目：辽宁省交通高等专科学校2019年科研项目（编号：lnccybky201911）。