浅谈城市轨道交通的网络客流控制问题

浅谈城市轨道交通的网络客流控制问题
发表时间：2017-12-13T09:32:57.510Z 来源：《科技中国》2017年8期作者：伍培君
[导读] 摘要：本文阐述了城市轨道交通客流动态估计原理，我们提出了城市轨道交通车站客流控制模式：一是进行混合客流控制；二是客流管控；三是前后联合客流控制管理。

本文拟通过研究，为建立新型的适合城市使用的轨道交通网络车站客流管理模型，利用对最佳控流率的有效计算来为限流车站选取、限流时段确定以及限流强度确定提供量化参考依据。

摘要：本文阐述了城市轨道交通客流动态估计原理，我们提出了城市轨道交通车站客流控制模式：一是进行混合客流控制；二是客流管控；三是前后联合客流控制管理。

本文拟通过研究，为建立新型的适合城市使用的轨道交通网络车站客流管理模型，利用对最佳控流率的有效计算来为限流车站选取、限流时段确定以及限流强度确定提供量化参考依据。

关键词：城市轨道交通；网络客流控制
0 引言
随着城市化的高速发展，城市轨道交通的客流需求也越来越多，而这快速增长的客流需求又与城市交通能力产生了巨大的矛盾，客流拥挤在每天的早晚高峰期尤为严重。

常言道：“地上车流堵，地下人流堵”，我们都知道，像上海、北京等特大城市更是首当其冲。

所以，制定必要的措施来改变目前的情况是势在必得的。

基础设施通过能力限制使得客运输送能力难以有效提高，以客流控制作为需求管理的切入点，能够有效改善交通拥挤情况。

我们都知道，客流控制主要在于限流，即通过一些安全措施来限制乘客进站，从而减少单位时间内的进站客流数。

1 城市轨道交通客流动态估计原理
面对突发事件，城市轨道交通网络客流通过信息估计，可以以树状来展示城市轨道交通网络逻辑模型T =(V，L)，此处V为节点的集合，用于描述轨道交通的车站，而L为链路的集合，则用于表示车站间的交通线路。

节点0 表示可以通行的车站，节点3，4，5，6 构成目标车站的集合VＲ，节点1，2 表示发生拥堵的车站Vin。

假设共向目标车站发送n 条请求通行的信号，Pi，j表示车站i 到车站j 之间的道路，dPi，j(m)，m = 1，2，……n 表示第m条通行信号在该条道路上的得到的反馈时延，Li表示以车站i 为终点的通行线路，dLi(m)Li，m = 1，2，……n 表示第m 条通行信号在该条道路上的得到的反馈时延，反馈时延是反映城市轨道交通网络服务质量的一个重要参数。

通过时延估计向量Dp能够估计出某条线路中客流情况DL，即DP = ADL，其中，A 为在确定城市轨道交通网络结构的前提下，通行线路对应的0 － 1矩阵，A中的一行对应于可通行的路径，对于第i 个车站，有
我们可以发现，在城市轨道交通网络中，我们会选择将所有两点之间的最短路径排序编号，从中获得最短路径的集合P、最短路径的关联矩阵H以及最短路径车站的关联矩阵Z。

假设出现突发事件，选择在最短时间内的最短距离需求的矩阵Q 作为客流疏导的依据。

最短路径需求的矩阵可以参照非突发事件下的需求矩阵。

通过客流量的疏导，能够获得有向路径上的需求向量D，将需求向量D 作为客流估计的数据基础。

这就是城市轨道交通客流动态估计原理
2 城市轨道交通车站客流控制模式
2.1 混合客流控制
我们通过展开科研调查，采取不同的等级的乘客措施，带来的效用也是不同的。

当采用“限”等级客流控制，能够保证一定的进站速度，车站能有序地集散乘客；当采用“控”等级时，乘客抱怨明显增多，但仍遵守公共秩序；当采用“封”等级时，乘客不满情绪大幅度增加，甚至在人群中出现骚乱。

因此，应尽量避免封站，通过有效措施，降“封”为“控”、降“封”为“限”或降“控”为“限”，以稳定乘客情绪，保证车站正常运营。

首先，建立混合控制思维。

为方便叙述，定义两个相邻车站Ａ站和Ｂ站。

在客流高峰期，Ａ站为Ｂ站的重客流方向上游车站。

列车到达Ａ站，当列车的输送能力小于站台的乘客数时，在Ａ站站台上开始出现乘客滞留。

为了保证乘客安全，Ａ站通过客流控制措施使在列车到达间隔时间内抵达站台的乘客数量等于列车输送能力，以解决乘客滞留问题。

但如果Ｂ站客流量也较大，而Ａ站已将列车输送能力占用且在Ｂ站下车乘客的数量不能提供足够的输送能力时，则会造成乘客在Ｂ站站台的大规模滞留。

若Ｂ站不采取客流控制措施，站台滞留乘客数超过站台安全容纳人数时，将带来安全隐患；若Ｂ站不采取控流或封站等客流控制措施，将导致服务质量大大下降，影响乘客情绪。

在这种情况下，若Ａ站客流压力小于Ｂ站，可考虑通过降低Ａ站客流的进站速度，使一个列车到达时间间隔内到达站台的乘客数小于列车输送能力，为Ｂ站预留输送能力。

其次，联合客流控制适用范围。

进行联合客流控制的Ａ、Ｂ站要满足以下条件：（１）Ｂ站客流压力大于Ａ站，否则Ａ站无需为Ｂ站提供能力。

两站之间的压力大小可以通过乘客滞留情况、客流控制等级来衡量。

（２）Ａ站站前广场排队可以延长。

若Ａ站站前广场没有足够的空间，应保证联合控制后Ａ站的客流进站速度不小于其客流到达速度。

否则Ａ站自身存在乘客大规模滞留的情况，将无法为Ｂ站预留输送能力。

2.2 客流管控
客流管控主要是在城市轨道交通车站出现站内设施设备超负荷或车站服务能力不能适应大量客流数据时，为了保证乘客的安全，利用自动扶梯、闸机、铁马等站内外设施对进站客流量或换乘客流量进行限制，以避免由于客流过大而引发事故。

首先，客流管控模式。

通过对A城市地铁１、２、４、１３号等线的调研，汇总了北京地铁在运营管理中通常采用的客流控制措施。

这些措施分为“限”、“控”、“封”三个等级。

（１）限，即限制客流进入站台的速度，这是最常见的客流控制措施。

在站外，通过设置栅栏增加乘客的走行距离；在站内，除在通道或站厅设置栅栏外，常用措施还有放慢安检速度、封闭自动扶梯和减缓人工售票速度等。

（２）控，即增设控制点进一步限制乘客进入付费区。

常见的方法有：关闭部分进站口，或者在进站口设置铁马以减小进站口通道面积；分时间段放乘客进入车站；在站内减少闸机开放数量；封闭部分自动扶梯、楼梯及自动售票机。

（３）封，分为半封站和全封站。

“半封”是指只允许客流出站，不允许客流进站；“全封”是指既不允许客流进站也不允许客流出站，此时列车在本站不停车通过。

这类客流控制措施通常是在车站输送能力严重不足、乘客大规模滞留的情况下采用。

2.3 前后联合客流控制管理
所有人都应该明白，在A、B站分别建站，实行独立客流管控，能够有效缓解车站自身的客流压力；同样，我们建立联合型客流管控也
是为了缓解A、B两站的客流压力，不同的是，此时缓解的是整体压力，即通过“减”A站的客流进站速率来“加”B站的客流进站速率，从而优化列车输送能力。

１）对Ａ站来说，联合客流控制前乘客进站速度快，服务质量较好；联合客流控制后进站流速降低，站厅、站前广场滞留人数增多，服务质量下降。

但由于在设计联合控制进站流速时考虑了设施设备能力、乘客到达速度等约束，因此降低流速后也不会造成Ａ站乘客的大规模滞留。

２）对Ｂ站来说，联合客流控制前，由于Ａ站仅考虑自己的运输能力，因此增大了Ｂ站实施客流控制的难度，Ｂ站滞留乘客得不到有效疏散，最终可能导致封站，使得线网在各车站间的能力不均衡，间接降低了线网能力。

采用联合客流控制后，Ａ站能为Ｂ站提供一部分输送能力，使Ｂ站的滞留乘客流动起来，减缓客流控制压力。

３）对于乘客来说，封站的影响比流速缓慢的影响更大，因此，联合客流控制特别适用于相邻的潮汐流量大并且下一站通常采用“控”或“封”客流控制措施的车站。

因此，当在同一条轨道交通线路上出现高密度乘客到达情况时，如果车站不能尽快适应客流需求情况，那么最可行的方法便是采用联合客流控制，实现城市轨道交通线路输送能力分配的优化。

3 结论
1) 建立新型的适合城市使用的轨道交通网络车站客流管理模型，利用对最佳控流率的有效计算来为限流车站选取、限流时段确定以及限流强度确定提供量化参考依据。

2) 此方略分为车站间的相互协作共同管理和不同时间段的联合管理，从而保证一段时间内尤其是高峰时期的客流安全，提高网络整体运输效益，弥补目前以单个车站为对象的局部控流策略不足
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