北京市轨道交通车站自动检票机配置优化研究

权经超

（北京轨道交通路网管理有限公司，北京 100101）

1 研究背景及意义

1.1 研究背景

1.1.1 自动检票机概述

自动检票设备（以下简称“闸机”）是乘客与城市轨道交通交互的重要环节，可区分车站付费区与非付费区，对乘客所持的不同票种进行自动检票，检票成功后，闸机通道阻挡解除（门扇开启或释放转杆），乘客方可在车站付费区和非付费区通行。

同时，闸机可记录乘客进、出车站的信息，可对城市轨道交通车站的进站量进行精准统计，为客流特征分析、服务设施合理化配置提供参考依据。闸机是城市轨道交通运营单位对车站进行管理的重要设备，既可实现票务管理、运营管理、数据挖掘、辅助决策等功能，又可降低运营成本，是城市轨道交通自动售检票（AFC）系统的重要组成部分。

目前北京市轨道交通可支持一票通、一卡通和二维码等进出站方式，持有一卡通和二维码的乘客可直接检票进、出站，而无一卡通和二维码的乘客则需先在自动售票机购买一票通，再持一票通检票进站，出站时则需将一票通投入回收箱（回收模块）进行检票，乘客持不同票种进出站流程如图1、图2所示

随着城市轨道交通的发展，不同线路和车站的进、出站客流特征及通行能力大不相同，因此，有针对性的对路网各车站各站厅的进、出站闸机分别进行合理化配置，有利于降低运营成本，提高各站厅的服务水平、发挥各站厅设备的最大能效。

1.1.2 分票种客流分析

2021年上半年北京市轨道交通路网进站量7.94亿人次，日均438.55万人次，其中通过二维码检票进站量日均206.49万人次，占路网总进站量的47.09%；通过持有一卡通检票进站量日均占比48.04%；一票通日均进站量占比4.85%；银联闪付过闸占比0.02%。分票种进站量占比如图3所示。

通过对近3年各票种进站量占比的分析可见，互联网票务产品对路网票务产品结构产生巨大影响，实体票务（一票通）进站量大幅度减少，与2019年上半年相比占比减少3.47%，由于目前出站闸机回收模块配置数量相对较多，随着实体票进站量大幅度减少，大部分出站闸机回收模块利用率较低，设备检修维护成本较高。

城市轨道交通在运营过程中，不仅需要对故障设备进行及时维修还需要对非故障设备定期进行检查和维护。通常情况下，闸机的维护周期为1个月1次，且每台闸机维护的平均成本相对稳定，因此减少闸机回收模块数量可减少闸机检修维护成本。

未来智慧城轨即将应用到的无感支付、实名认证、银联卡过闸等新型过闸手段同样会对实体票卡的发售量带来一定影响，为进一步提高闸机回收模块利用率、减少设备检修维护成本，需要对闸机回收模块的合理配置进行深入研究。

1.2 研究意义

目前，路网既有车站未根据自身的客流特点和设备使用情况对车站站厅的自动检票机及其回收模块配置数量进行定量分析，导致部分车站站厅闸机和回收模块利用率较低，甚至某些闸机和回收模块长期处于闲置状态，进而造成设备维护成本的提高。

自动检票设备是城市轨道交通客流组织管理系统的重要组成部分，科学合理地配置城市轨道交通自动检票设施对车站客流的有序组织、车站运营组织管理水平及服务质量的提高、设备能力的充分发挥、维修维护成本的降低等都具有十分重要的意义，因此，本文对路网既有车站的自动检票设备及其回收模块的数量进行合理化配置分析，并对新建车站闸机配置数量提出优化建议。

2 自动检票机及其回收模块配置测算

2.1 进、出站闸机配置数量

为达到自动检票设备及其回收模块的数量配置最优，车站的进站闸机配置数量计算公式为：

车站的出站闸机配置数量计算公式为：

式（1）、式（2）中闸机配置数量=通道配置数量。考虑设备的冗余，选取CEILING（将参数Number向上舍入）向上取整函数。站厅1 h最大进站（出站）量以车站站厅为单位，选取统计周期数据中各站厅1 h最大的进站（出站）量。进站、出站通行能力为各车站各站厅某类闸机（进站或出站）1 min通过的最大人数与此类闸机的台数的比值，即1 min每台闸机可通过的人数。

2.2 出站闸机回收模块配置数量

式（3）中考虑设备的冗余，选取CEILING（将参数Number向上舍入）向上取整函数。站厅一票通1 h 最大出站量以车站站厅为单位，选取统计周期数据中各站厅一票通1 h最大的出站量。一票通出站通行能力为各车站各站厅出站闸机1 min回收一票通的数量与出站闸机数量的比值，即1 min每台闸机可回收一票通的数量。

3 案例分析

受疫情影响，2020年和2021年北京市轨道交通路网进站量与2019年相比所减少，根据图4可知2019年6月至8月路网进站量、一票通进站量相对较大，而且该阶段除工作日、双休日之外还包含节假日、暑假等特殊阶段，客流规律相对明显。因此本文选取2019年6 月至8月的数据对闸机设备配置数量进行研究和测算。

3.1 北京南站南厅闸机配置数量

以北京市轨道交通北京南站南厅为例对进、出站闸机设备及出站闸机回收模块配置数量进行计算，具体如下。

（1）进站闸机配置数量。北京南站南厅1 h最大进站量为10 876人次，进站通行能力为35人/min，则北京南站南厅进站闸机配置数量为CEILING{10876 / 35 / 60} = 6台。

（2）出站闸机配置数量。北京南站南厅1 h最大出站量为6 342人次，出站通行能力为18人/min，则北京南站南厅出站闸机配置数量为CEILING{6342/18/60} = 6台。

（3）出站闸机回收模块配置数量。北京南站南厅一票通1 h最大出站量为1 610人次，一票通出站通行能力为12人/min，则北京南站南厅出站闸机回收模块配置数量为CEILING{1610/12/60} = 3台。

综上，北京南站南厅应配备12台闸机（6台进站闸机、6台出站闸机），其中3台出站闸机需配备一票通回收模块。

如北京南站南厅的布置图（图5）所示，可知北京南站南厅目前有23台闸机（11台进站闸机、12台出站闸机），其中12台出站闸机均配备一票通回收模块。

对计算结果与统计结果进行比对，可知北京南站南厅闸机的配置数量大于通过优化计算后的数量，由此证明优化前的配置存在设备浪费与利用率低等现象，造成运营成本的增加。同时也反向说明闸机和回收模块的合理化配置对降低运营成本、提高设备利用率有着重要作用。

3.2 路网各站厅闸机配置数量

同理，根据闸机及其回收模块配置数量的测算方法对全路网站厅所需进、出站闸机及其回收模块配置数量进行计算。

3.2.1 进、出站闸机配置

（1）1 h最大进、出站量分析。基于2019年6月至8月自动检票机上传的乘客进、出站过闸数据，选取路网各站厅1 h最大进、出站量进行分析和配置计算，排名前20的站厅及1 h最大进、出站量如表1所示。

表1 1 h最大进、出站量车站排名表 人次

（2）进、出站通行能力分析。基于2019年6月至8月自动检票机上传的乘客进、出站过闸数据，选取路网各车站各站厅进出站闸机1 min通过的最大人数与闸机数量的比值作为进出站闸机通行能力，进而进行闸机配置的计算，排名前20的站厅及进、出站通行能力如表2所示。

表2 进、出站通过能力分析车站排名表 人次· min-1

（3）路网各站厅所需闸机配置数量分析。根据上述测算方法对全网站厅闸机配置数量进行计算汇总，所得数据如表3所示。结合各车站地址位置分布情况汇总可知，配置1～5台闸机的站厅有502个，占全网站厅的68.77%，其中大多数为商业居住类车站，这些车站的进、出站闸机通道数之比约为6 : 5；配置6～10台闸机的站厅有206个，占全网站厅的28.22%，其中大多数为商业居住类、旅游景点车站，这些车站的进、出站闸机通道数之比约为6 : 5；配置11台以上闸机的站厅有22个，占全网站厅的3.01%，其中大多数为交通枢纽、旅游景点车站，这些车站的进、出站闸机通道数之比约为9 : 10。

表3 站厅闸机配置数量统计表

3.2.2 出站闸机回收模块配置

（1）一票通1 h最大出站量及一票通出站通行能力分析。基于2019年6月至8月自动检票机自动上传的持一票通乘客的出站过闸数据，选取路网各站厅一票通1 h最大出站量及一票通出站通行能力进行分析和配置计算，排名前20的出站量及通行能力如表4所示。

表4 一票通1 h最大出站量及一票通出站通行能力分析车站排名表

（2）路网各站厅所需回收模块的闸机配置数量分析。根据上述测算方法对全网站厅所需回收模块的闸机数量进行计算，如表5所示。同时结合各车站地址位置分布情况汇总可知，配置1台回收模块闸机的站厅有714个，占全网站厅的97.81%，其中大多数为商业居住类车站。配置2～3台回收模块闸机的站厅有12个，占全网站厅的1.64%，其中大多数为交通枢纽、旅游景点车站。配置4～5台回收模块闸机的站厅有4个，占全网站厅的0.55%，主要为交通枢纽站。

表5 站厅所需回收模块闸机配置数量统计表

4 新建车站自动检票机及其回收模块配置优化建议

结合目前全网各站厅闸机及其回收模块使用情况和计算的配置数量，对未来新建车站自动检票机及其回收模块数量合理化配置提出如下优化建议。

（1）车站进、出站闸机配置数量。进、出站闸机应根据预测客流数据进行计算，商业居住类车站进、出站闸机通道数之比建议为6 : 5，交通枢纽、旅游景点车站进、出站闸机通道数之比建议为9 : 10 ，每站厅在配置闸机数量时，可考虑一定冗余。

（2）出站闸机一票通回收模块配置数量。商业居住类车站每站厅配置1台，旅游景点车站每站厅配置2～3台，交通枢纽类车站每站厅配置3～5台。每站厅在配置出站闸机一票通回收模块数量时，可考虑1台冗余配置。

自动检票机回收模块配置的优化会对使用一票通出站的乘客造成一定的影响，如果乘客选择的出站闸机无回收模块，则需要引导乘客选择带有回收模块的闸机出站，造成出站时间的延长，客流较大时，也会出现乘客排队出站等情况。为引导乘客快速出站，可在配备回收模块的闸机处张贴带有明显标志的导向标识（如“一票通通道”），引导一票通乘客快速选择出站闸机，缩短出站时间。

5 结论

本文通过对既有车站各站厅自动检票设备及其回收模块使用情况的分析和计算，提出配置新建车站自动检票设备数量的合理化建议，从而提高自动检票设备利用率、减少自动检票设备的维修维护成本，最终达到降低运营成本的目的。