基于客流需求的城市轨道交通乘客乘降时间优化研究

谢桂盛 田亚俊

东莞市轨道交通有限公司 广东东莞 523000

摘要：本文描述了城市轨道交通行业线路运营过程中可能面临的正线供车不足、运能与运量不匹配等常见问题，并以东莞市轨道交通2号线为例，针对问题深入探讨了乘客乘降时间的优化方式。优化研究过程中，通过分析乘降行为规律，明确了乘降时间设置的判断标准，最终通过大量的数据采集、统计、分析等环节，得出基于客流需求的运行图停站时间参数调整建议及后续进一步的研究方向。

关键词：运能与运量；乘降时间；行为规律；客流需求

0 引言

随着城市轨道交通线路开通年限增长，线路所属电客车运营总里程数逐步上升，在电客车运营里程累积相继到达规定的大、架修临界值时，线路运营将可能面临正线载客列车供给不足的压力，另一方面，在城市轨道线路开通后，客流在较长一段时间内处于上升趋势，使得正线列车的供需矛盾进一步突显。在现有设备条件下如何提升列车旅行速度，满足运能提升需求，缓解正线供车压力，是体现城市轨道交通线路运营服务水平的重要参考因素之一。

乘客乘降时间是城市轨道交通列车停站时间的重要组成部分^[1]，同时也是提升列车旅行速度的主要研究参数，通过查阅文献，行业内城市轨道交通线路在进行乘客乘降时间优化分析过程中，多数采取数据建模的方式开展研究，最终得出单位时间内的进站客流量与乘客乘降时间的关系公式^[2]，此方式受限于站台客流分布不均、列车各节车厢拥挤度无法预测等因素影响，导致分析结果与实际情况可能存在较大偏差。

本文以东莞市城市轨道交通2号线为例，结合乘客乘降特征分析，采用分情况、分时段、分车站测算乘降时间的研究方式，可排除上游影响因素干扰，使乘降时间优化研究结果更加符合实际客流需求，对东莞2号线运营服务水平提升具有较强的现实意义，并为行业同类研究提供一定思路借鉴。

1 乘降时间定义

乘客乘降时间是指列车停站过程中可供乘客正常乘降的时间。为使优化研究过程的起始时间测算节点统一及优化前后的参数更具对比性，研究过程中将乘降时间定义为：列车在中间站进站停稳，车门、屏蔽门完全打开时起，至乘客乘降基本完毕，司机操作关门按钮（或AA门模式下开门时间到）车门、屏蔽门开始动作关闭时止。

2 乘降时间计算方式

东莞2号线系统运行图的停站时间参数定义为：自列车进站停稳时起至站台作业完毕后司机按压ATO按钮时止。按照列车停站过程中不同的用时主体划分，停站时间由设备动作时间、司机作业时间、乘客乘降时间3部分组成^[3]，各环节用时关系图解如下：

上图中，①和③、④和⑤环节存在互斥关系，e、f、g用时之间存在互斥关系，乘客乘降时间X与e+f+g存在平行关系，即乘客乘降环节与列车停稳至站台立岗、确认关门时机操作关门按钮、车门和屏蔽门关门动作3个环节存在平行作业时间，由此可得乘客乘降时间与运行图停站时间转换关系如下：

当 时 （1）

当 时 （2）

公式（1）表示在运行图停站时间设置不足的情况下，图定乘降时间将受到司机作业及设备动作环节平行用时的影响而无法根据实际客流需求优化，存在现状实际停站时间大于运行图设置参数的情况。

公式（2）表示在停站时间设置充足的情况下，图定乘降时间设置大于司机作业及设备动作环节平行用时，可根据实际客流需求优化至司机作业及设备动作环节平行用时之和，如需进一步优化则需考虑平行用时范围内各环节的同步优化。

3 乘降时间现状

2020年一季度，通过对东莞轨道交通2号线列车停站过程中的司机作业和设备动作时间进行数据测试、统计，共收集司机作业时间数据581组、设备动作时间252组，为使收集的数据具有准确性，将因意外因素导致的不正常数据、最短用时数据、最长用时数据剔除，得到研究所需的样本数据，如下图所示：

根据公式（1）和公式（2）,结合当前使用的运行图参数，计算出在当前运行图停站时间参数设置下的各中间站的乘客乘降现状时间如下：

车站	开门动作总时间 a（秒）	运行图停站时间 Y（秒）	乘客乘降现状时间 X（秒）
茶山站	4.1	25	11.44
榴花公园站	4.1	30	11.44
下桥站	4.0	30	11.54
天宝站	4.1	30	11.44
东城站	4.2	35	12.17
旗峰公园站	4.2	30	11.34
鸿福路站	4.1	40	17.27
西平站	4.2	35	12.17
蛤地站	4.1	30	11.44
陈屋站	4.1	25	11.44
寮厦站	4.0	35	12.37
珊美站	3.9	30	11.64
展览中心站	4.1	30	11.44

通过计算可知，除东城站、鸿福路站、西平站、寮厦站外，其余车站的乘客上下车现状时间均受限于与其平行的现状司机作业和设备动作时间合计15.54-a秒，故此类中间站现状实际停站时间比运行图设置时间大，使得列车实际运行过程中，部分区间运行冗余时间将被停站时间所消耗^[4]。

4 乘客乘降行为分析

根据行业经验总结及查看东莞城市轨道交通2号线各车站站台CCTV录像回放验证，站台乘客乘降过程通常存在如下特性：

①无论列车停站时间是否充足，乘客受“先下后上”乘车导向和站台候车指示标识的影响，正常情况下总是存在列车内的乘客下车完毕后站台仍有乘客等待上车的现象^[5]。

②无论列车停站时间是否充足、车站人员是否进行引导，因乘客到达站台时间的不确定性和抵达站台后就近候车的惯性等因素影响，在车门、屏蔽门关闭后，站厅通往站台的扶梯口附近的候车区域滞留乘客的情况时常发生。

因此，在研究乘客乘降实际需求前，可作出如下推论：

①通过查看站台CCTV录像回放统计乘客乘降时间需求的方式具备较强的可行性。

②站厅通往站台的扶梯口附近的候车区域存在一定量的乘客滞留可视为正常现象。

③在统计乘客乘降时间需求过程中，“站台除扶梯口外的其他区域乘客是否刚好乘降完毕”可作为“乘客乘降时间设置是否满足实际需求”的判断标准。

5 乘降时间优化研究

基于上述推论，同时为便于乘客乘降时间分类统计分析，将站台乘降情况按估算时间的冗余程度进一步细分为如下4类：

结合工作日及周末运行图，分别组织各中间站通过站台区域CCTV录像回放对2020年1月6日至2020年1月18日的工作日及周末运行图中各时间段的乘客乘降时间进行估算和统计，并记录估算时间段内的站台乘客乘降情况，具体数据如下：

①工作日各时间段上下客时间及所属象限统计

车站	方向	工作日各时间段乘客乘降需求时间（秒）
		06:30-07:00	07:00-09:20	09:20-10:00	10:00-12:00	12:00-14:00	14:00-16:00	16:00-17:00	17:00-19:00	19:00-21:35	21:35-23:00
茶山	上行	7	8	7	8	8	8	8	9	8	7
	下行	7	10	8	8	8	9	6	9	7	6
榴花公园	上行	6	7	6	7	6	6	6	7	6	5
	下行	5	8	6	7	6	7	8	7	6	5
下桥	上行	6	7	7	7	7	7	6	8	7	7
	下行	5	8	7	7	7	7	7	8	6	6
天宝	上行	6	7	5	7	6	7	7	10	8	7
	下行	6	13	7	9（①②）	9	8	7	10（①②）	8	6
东城	上行	5	11（①②）	7	9	10	11	12	15（①②）	14	11
	下行	4	16（①②）	10	10	10	11	10	14（①②）	12	8
旗峰公园	上行	6	9（①②）	8	8	8	8	9	10	9	6
	下行	6	11	6	9	8	8	8	11（①②）	9	7
鸿福路	上行	7	16	11	12	12	14（①②）	13（①②）	20（①②③）	17	13
	下行	6	19（①②）	12	13	13	14	13	21（①②）	15（①②）	12
西平	上行	7	10	8	8	8	9	10	11	9	7
	下行	7	10	9	8	8	9	9	11	9	7
蛤地	上行	6	10	8	7	7	8	8	12	10	7
	下行	6	10	8	7	8	8	9	11	9	7
陈屋	上行	3	5	3	3	3	4	4	5	4	3
	下行	3	5	4	5	4	4	4	6	4	4
寮厦	上行	5	8	7	8	8	9	9	12	9	8
	下行	6	9	6	8	7	9	10	11（①②）	9	8
珊美	上行	5	8	7	7	8	7	8	8	7	6
	下行	4	7	7	7	8	7	8	9	7	6
展览中心	上行	5	6	5	6	6	6	6	8	6	6
	下行	4	7	6	7	7	7	8	8	8	7
备注		1、括号中的内容表示统计时间段内对应的乘客乘降估算时间存在不同象限的情况。 2、除表中红色字体标注的数据外，其余数据在估算时间内均处于第①象限。

由上表可得，工作日期间，天宝站下行站台乘客乘降时间在10:00-12:00,17:00-19:00时段存在第②象限的情况；东城站上行和下行站台乘客乘降时间在07:00-09:20、17:00-19:00时段存在第②象限的情况；旗峰公园站上行站台乘客乘降时间在07:00-09:00时段存在第②象限的情况，下行站台乘客乘降时间在17:00-19:00时段存在第②象限的情况；鸿福路站下行站台乘客乘降时间在07:00-09:00、17:00-19:00、19:00-21:15时段存在第②象限的情况，上行站台乘客乘降时间在14:00-16:00、16:00-17:00时段存在第②象限的情况，在17:00-19:00时段同时存在第②象限和第③象限的情况；寮厦站下行站台乘客上下车时间在17:00-19:00时段存在第②象限的情况；上述车站其余时间段及其余车站所有时间段内的乘客乘降时间均属于第①象限。

②周末各时间段上下客时间及所属象限统计

车站	方向	周末各时间段乘客乘降需求时间（秒）
		06:30-07:30	07:30-08:30	08:30-11:00	11:00-14:00	14:00-16:40	16:40-20:00	20:00-22:00	22:00-23:05
茶山	上行	9	9	10	11	10	11	10	10
	下行	6	6	8	7	9	10	8	8
榴花公园	上行	4	5	6	6	7	6	6	4
	下行	5	6	7	7	10	7	6	4
下桥	上行	6	6	6	6	7	8	8	7
	下行	4	7	7	7	7	6	6	6
天宝	上行	5	5	7	7	8	9	9	7
	下行	6	8	10	8	10	9	8	5
东城	上行	5	5	9	11	12	15（①②）	14	10
	下行	6	8	10	12	11	14（①②）	10	6
旗峰公园	上行	6	8	12	9	14	10	7	7
	下行	6	7	11	10	13	10	7	5
鸿福路	上行	9	11	14（①②③）	15（①②）	16（①②）	17（①②③）	16（①②）	11
	下行	10	13	14（①②）	15（①②③）	19	19（①②）	13（①②③）	10
西平	上行	7	8	11	10	9	10	9	7
	下行	7	9	9	9	9	10	9	6
蛤地	上行	4	8	9	10	8	9	7	7
	下行	5	8	10	10	9	10	8	7
陈屋	上行	4	4	4	4	5	4	4	3
	下行	3	4	4	5	5	4	4	3
寮厦	上行	4	8	9	8	12	12	10	8
	下行	5	8	9	8	11	12	10	8
珊美	上行	7	8	10	7	8	9	8	6
	下行	5	5	8	7	10	11	8	6
展览中心	上行	5	8	7	7	8	9	7	6
	下行	5	8	7	7	8	8	8	7
备注	1、括号中的内容表示统计时间段内对应的乘客乘降估算时间存在不同象限的情况。 2、除表中红色字体标注的数据外，其余数据在估算时间内均处于第①象限。

由上表可得，周末期间，东城站上、下行站台的乘客乘降时间在16:40-20:00时段存在第②象限的情况；鸿福路站上、下行站台乘客乘降时间分别在11:00-14:00、14:00-16:00、20:00-22:00时段和08:30-11:00、16:40-20:00时段存在第②象限的情况，分别在11:00-14:00、14:00-16:40、20:00-22:00时段和11:00-14:00,20:00-22:00时段同时存在第②象限和第③象限的情况；上述车站其余时间段及其余车站所有时间段内的乘客乘降时间均属于第①象限。

综上所述，通过现状数据及优化数据的对比分析，多数车站的较多时间段内，现场乘客乘降完毕后，仍有一定的冗余时间，因此可以对各站不同峰期时段的运行图停站时间参数进行优化调整，根据不同峰期的客流情况执行差异化的乘客乘降时间。

6 结论及展望

基于乘客乘降时间实际需求统计数据分析，在不考虑列车停站过程中的司机作业和设备动作环节平行用时的前提下，乘客乘降时间优化建议如下：

工作日乘客乘降时间优化（上下行取值一致）
峰期	车站	乘客乘降需求时间 （秒）	运行图对应取值 （秒）	可优化时间 （秒）
平峰期、低峰期	茶山	8	11.44	3.44
	榴花公园	6	11.44	5.44
	下桥	7	11.54	4.54
	天宝	9	11.44	2.44
	东城	10	12.17	2.17
	旗峰公园	8	11.34	3.34
	鸿福路	15	17.27	2.27
	西平	8	12.17	4.17
	蛤地	8	11.44	3.44
	陈屋	4	11.44	7.44
	寮夏	8	12.37	4.37
	珊美	7	11.64	4.64
	展览中心	6	11.44	5.44
合计		104	157.14	53.14
高峰期	茶山	9	11.44	2.44
	榴花公园	7	11.44	4.44
	下桥	8	11.54	3.54
	天宝	10	11.44	1.44
	东城	16	12.17	-3.83
	旗峰公园	11	11.34	0.34
	鸿福路	21	17.27	-3.73
	西平	11	12.17	1.17
	蛤地	11	11.44	0.44
	陈屋	5	11.44	6.44
	寮夏	11	12.37	1.37
	珊美	8	11.64	3.64
	展览中心	7	11.44	4.44
合计		135	157.14	22.14

工作日低峰期和平峰期乘客乘降时间单程（上行或下行）合计可优化53.14s，全程（上行+下行）合计可优化106.28s；高峰期乘客乘降时间单程（上行或下行）合计可优化22.14秒，全程（上行+下行）合计可优化44.28秒，其中，东城站、鸿福路站需增加停站时间设置以满足乘客乘降需求。

周末乘客乘降时间优化（上下行取值一致）
峰期	车站	乘客乘降需求时间 （秒）	运行图对应取值 （秒）	可优化时间 （秒）
平峰期	茶山	8	11.44	3.44
	榴花公园	5	11.44	6.44
	下桥	6	11.54	5.54
	天宝	7	11.44	4.44
	东城	8	12.17	4.17
	旗峰公园	8	11.34	3.34
	鸿福路	16	17.27	1.27
	西平	8	12.17	4.17
	蛤地	7	11.44	4.44
	陈屋	4	11.44	7.44
	寮夏	8	12.37	4.37
	珊美	7	11.64	4.64
	展览中心	7	11.44	4.44
合计		99	157.14	58.14
高峰期	茶山	10	11.44	1.44
	榴花公园	7	11.44	4.44
	下桥	7	11.54	4.54
	天宝	9	11.44	2.44
	东城	15	12.17	-2.83
	旗峰公园	11	11.34	0.34
	鸿福路	19	17.27	-1.73
	西平	10	12.17	2.17
	蛤地	9	11.44	2.44
	陈屋	5	11.44	6.44
	寮夏	11	12.37	1.37
	珊美	9	11.64	2.64
	展览中心	8	11.44	3.44
合计		130	157.14	27.14

周末平峰期乘客乘降时间单程（上行或下行）合计可优化58.14秒，全程（上行+下行）合计可优化116.28秒；高峰期乘客乘降时间单程（上行或下行）合计可优化27.14秒，全程（上行+下行）合计可优化54.28秒，其中，东城站、鸿福路站需增加停站时间设置以满足乘客乘降需求。

结合研究所得数据，建议对东莞轨道交通2号线运行图停站时间参数调整如下：

运行图停站时间参数调整建议
车站	工作日		周末
	高峰期	非高峰期	高峰期	非高峰期
茶山	32	31	33	31
榴花公园	30	29	30	28
下桥	31	30	30	29
天宝	33	32	32	30
东城	39	33	38	31
旗峰公园	34	31	34	31
鸿福路	44	38	42	39
西平	34	31	33	31
蛤地	34	31	32	30
陈屋	28	27	28	27
寮夏	34	31	34	31
珊美	31	30	32	30
展览中心	30	29	31	30

因上述停站时间参数设置的调整建议基于乘客实际乘降需求所得，优化研究过程中未将与乘客乘降过程平行的部分司机作业和设备动作环节用时纳入考虑，所以后续需进一步对列车停站过程中的司机作业时间和设备动作时间进行充分的优化研究及现场测算论证，在实现乘客乘降、司机作业、设备动作3个环节用时相匹配的前提下，方可开展运行图停站时间参数调整工作。

参考文献

[1]王通,郝妍熙,胡华,刘志钢.地铁乘客乘降时间分析与优化[J].智能计算机与应用,2020,10(01):84-88.

[2]张碧纯,卢弋.城市轨道交通停站时间建模研究[J].交通与运输(学术版),2011(02):48-52.

[3]何红,曾险峰.城市轨道交通列车停站时间影响因素的研究[J].科技与创新,2019(14):22-23.

[4]何红. 基于调研数据的城市轨道交通列车停站时间规律分析及预测模型研究[D].北京交通大学,2016.

[5]陈伽申,蒲琪,涂颖菲.城市轨道交通乘客上下车行为与停站时间研究[J].城市轨道交通研究,2017,20(01):61-64+78.