大客流条件下城市轨道交通客流控制策略研究

张爱萍

（兰州市轨道交通有限公司 运营分公司，甘肃 兰州 730020）

0 引言

随着我国城市轨道交通网络的发展，轨道交通客流快速增长对网络客流动态分布的客流控制和安全运营提出了更高的要求。在众多运输手段中，轨道运输对我国的发展起着重要作用。轨道交通作为一种高速、大容量的运输方式，它的首要工作就是运输旅客。与其他公交相比，它具有线路固定、车站为集散地和大量客流量的特征。在大客流条件下，如何有效地进行客流控制，是当前需要认真研究的课题。

城市交通是维持城市重要性和城市生活最重要的基础设施服务之一，发展多层次、三维和智能现代交通将是城市规划和发展的目标，开发适合大、中、小型客运多种模式的良好运输系统将是实现上述目标的重要措施，单靠道路扩建并不能解决和改善城市交通的问题。现代城市需要适应现代生活的现代交通，创造与城市发展相协调的交通模式，并将长期规划的目标与新的法规和发展相结合，必须建立一个方便城市交通的道路网，逐步改善公共交通服务，有机参与交通规划，扩大空间利用条件。随着一些特大城市居民的扩张，乘客出行需求以前所未有的速度增长，并引发了一系列交通问题。城市轨道交通由于大运量、相对独立、高速运行、安全舒适等特点，对城市发展的影响越来越大，已成为城市公共交通的主要动脉，其运营趋于网络化。城市轨道交通大量涌入乘客时，站台和站厅的出入口的客流量增大，而城市轨道交通网络比地面交通网络的发展更为复杂[1]。因此，各地区的建设单位和咨询设计部门有必要提出一些指导性的建设方针和政策，对城市轨道交通的发展目标和要求建立相对统一的认识，使宏观调控更加科学，从而在强调建设必要性的同时避免建设标准错误指导的不良后果。为了确保城市轨道交通系统在大客流情况下的安全运行，需要进一步研究大客流时城市轨道交通的客流预测和控制。

1 大客流条件下城市轨道交通客流控制模型

大客流分布特点具体表现在以下几个层面。一是大流量的群体规模大时空分布的差异，使得整个大流量群体呈现出很大的困难；二是与正常的每日客流相比，大客流具有不连续的特点，人流以一定的时间点迅速地聚集或消逝；三是与一般旅客的出行途径分散不同，大客流量具有一定的规律性，例如交通来源、出行规划目标相同、出行路线相同等；四是大量的客流量可能会对运营人员和旅客造成威胁，因此必须加强对各方面的监管，降低对运营企业的冲击。进站客流与车站原有客流的叠加将导致车站候车区客流密度增加[2]。列车到站时，随着列车的运行，大量的客流可能影响到其他车站，导致第二大客流的爆发。具体传播过程如图1所示。

图1 车站发生大客流时的传播过程

车站客流控制模型的目标是最小化平均客流等待时间，同时考虑在最小客流安全损失值和客流控制之间最佳单位时间内，车站的筛选乘客数量和放行乘客数量。车站的客流控制模型是一个非线性的多目标规划问题，史聪灵等通过权重系数法将其转化为单目标规划问题[3]。其中，多目标非线性规划目标函数转化如下：

其中，λ1和λ2为各目标函数的权重。

采用自适应粒子群优化（APSO）算法来解决城市轨

道交通车站的客流控制模型。假设粒子i在搜索空间中的

式中m为粒子群的总数，d为解空间的维数，c1和c2为加速因子，粒子的速度范围为[-υdmax，υdma]x。

2 大客流条件下城市轨道交通客流控制策略

城市轨道交通网络应急控制策略是在确保大客流安全的前提下采取最合理的措施加快大客流疏散，降低运营事故风险，可以从与城市轨道交通车站客流状况相对应的列车运输组织优化和车站客流控制入手。

2.1 车站客流控制

假设到达车站的乘客的到达规律与某个时间段内的泊松分布相对应，在大客流的情况下，车站客流的突然增加限制了车站的分配。为了保证车站乘客的安全，在车站的容量有限的情况下，车站的流量控制力度也要随之加大。依据调研车站的历史控流时间和排队时间，设定控流时间为7：30～9：40，粒度为5 min，时间单位为min。在式（1）中，λ1=1，λ2=0.4，APSO中的参数设置种群数量m=30，初始位置xi0=rand in（t1-30-[0100000]），i=1，2，3，…，30，最大迭代次数Tmax=100，维数d=30，初始位置 vi0=rand int（1-30- [-1-1]），i=1，2，3，…，30，最开始的惯性权重为vstart=1。当迭代次数增多时，惯性权重往往会减少，最后的惯性权重为vend=0.46。城市轨道交通车站各控流区域控制结果见表1。

表1 城市轨道交通车站各控流区域控制结果（单位：人）

流量控制的原则主要是确保主要的乘客集散点，如站台和走廊的安全，并在旅客到达这些区域之前控制其流量。当城市轨道交通车站在常态化站外控制客流量时，在07：30～08：50的放行时间为2 min。在08：00～08：50的平均放行时间为49 s。在正常情况下，控制流量后的人数明显减少，释放客流量时的人数则随着早高峰的早期峰值而增加。表1为客流量控制结果显示，当大客流情况发生后，各个客流量控制区的放行人数有明显下降趋势，各个客流量控制区的排队人数有明显上升趋势，这一情况在大客流发生15～20min后有明显的特征。如果列车发车间隔增加导致运力减少，满载率达到极限，受影响车站的停靠次数将增加，导致站台拥堵。客流量控制的结果也与实际情况相一致。

2.2 运输组织优化

2.2.1 使用合理科学的客流运营调整程序

现有的轨道线路客流较多，可以采取科学合理的交通控制措施，有效地疏导客流，能改善运营质量和运营效率，避免由于客流对车站运营造成的影响。当出现大量交通事故时，相关部门要通过手机短信等方式，将相关信息及时告知公众，采取主动、高效的措施将运营部门掌握的运营情况发送给旅客，并与轨道交通公安局取得联系，实现对旅客的有效疏导。若站点的旅客数量仍然在增加，则要立即通知邻近的换乘站，做好“换乘站客流组织的紧急计划”。当车站客流大，且无法及时进行有效的交通分流时，应立即发布《换乘站客流组织应急方案》，并严格执行[4]。

2.2.2 制定有效的列车编组计划

在制定列车编组计划时，应考虑车站的容量、发车间隔的列车和牵引类型。发车间隔的大小也取决于列车的数量。列车编组M的计算公式如下：

上式中，pmax表示单个路段的客流量，n表示单个路段每小时的最大列车数，cc表示车辆的最大容量。如果选择车辆类型和交通密度来增加客流量，需要更多的编组车辆。由于短暂的大客流和有限的道路拥堵，可以根据大客流的空间和时间特征确定适当的交通方案，以提高运输能力，加快疏散乘客的速度。

2.2.3 采用科学合理的行车组织措施

首先，要对空车进行合理的组织。由于车辆的数量是有限的，在高峰时期，所以需要通过合理地安排空车缓解交通拥堵；其次，立即动用备用车辆，调度中心根据现场的客流状况，合理安排车辆在高峰时段的使用，备份车的投入运营要综合考虑站台面积、车站客流、是否为转运站等因素；第三，灵活地调节行车交汇，对部分区间客流均衡不充分的路段，灵活地调整部分行车路线，使部分列车在小交路上通过折返站运行，使高峰时段的行车密度进一步增大，有效地疏导高峰时段的客流；最后，安排跨站的列车，在换乘站点发生了无法控制的事故时，调度中心会及时组织车辆越站，避免旅客下车撞下站台。

2.2.4 加强票务组织力度

第一，生产预先准备好的车票，由车站工作人员提前上报，经批准对于大流量运行的预先生成车票，中央AFC可以按照车站的具体要求，设定好单程车票的起点名称和数量，然后通过售票处销售，满足大流量情况下的营运需求。第二，做好临时性的工作，根据旅客的需求确定座位的设置，这样可以在不对公司的业务流程产生任何干扰的情况下，让旅客容易地买到单次机票。第三，提升购票和检查的速率，当火车站出现大量旅客，在月台没有太多旅客时，除TVM可以在检票处进行常规购票以外，还可以在售票处或票务处增设临时车票或票据。在客流逐步增加的情况下，站内工作人员要减慢验票器的速度，可以采用撤销或关掉局域台的方式完成。

3 结语

城市轨道交通便捷性和高安全性的特点，使它成为目前普遍接受的交通工具。随着城市化进程不断加速，轨道运输在减轻城市交通拥堵中扮演着举足轻重的角色。以城市轨道交通遇到大客流为背景，探讨大客流在城市交通中的分布特点，研究城市轨道交通中的客流控制策略。针对轨道交通客流的非线性，通过权重系数法将其转化为单目标规划问题，采用APSO算法解决城市轨道交通车站的客流控制模型。结果表明，基于APSO算法的城市轨道交通车站的客流控制模型在计算车站客流控制时，由于迭代次数的增加，惯性权重逐渐减少，使得其最终的惯性权重Wend为0.46，为城市轨道交通运营管理部门掌握大客流控制措施提供更好的支持。为了保障市民出行的安全性和便利性，相关工作人员必须及时采取措施应对大流量的情况，保障轨道交通的正常运行。