票卡清分客流分析系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)

邵星杰 李其林

(南京地下鐵道有限公司運(yùn)營(yíng)分公司 南京 210096)

1 客流分析系統(tǒng)概述

城市軌道交通的作用就是運(yùn)送乘客，所以客流就成為城市軌道交通管理中的關(guān)注點(diǎn)。客流分析系統(tǒng)是針對(duì)乘客在軌道交通線網(wǎng)內(nèi)上下行方向的出行情況建立的，不但實(shí)現(xiàn)了對(duì)城市軌道交通的客流分析和管理，而且也可以成為著手客流運(yùn)營(yíng)工作的切入點(diǎn)，所以客流模型在城市軌道交通中的應(yīng)用具有很高的價(jià)值性。

首先，客流分析系統(tǒng)是一種新型的客流調(diào)查方式，是真實(shí)數(shù)據(jù)的整合。目前，可參考的客流調(diào)查方式有調(diào)查法、觀察法、斷面數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)法等，但是這些方法主要是為鐵路、公路、公交系統(tǒng)服務(wù)的?？土鞣治鱿到y(tǒng)作為一種專門(mén)為城市軌道交通服務(wù)的調(diào)查方式，它不僅僅局限于斷面數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)，更是城市軌道交通線網(wǎng)內(nèi)真實(shí)客流數(shù)據(jù)的再現(xiàn)和整合。在城市軌道交通中，所有乘客進(jìn)出站信息都會(huì)通過(guò)地鐵專有票卡設(shè)備(比如，閘機(jī))保存下來(lái)，最后形成一系列文件數(shù)據(jù)，被解析、匯總到數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中。因而，通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)中真實(shí)的數(shù)據(jù)獲取，客流分析系統(tǒng)作為一種客流調(diào)查方式是準(zhǔn)確的、可靠的。

其次，客流分析系統(tǒng)是數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)應(yīng)用的新思維、新方式。它實(shí)現(xiàn)了對(duì)各種數(shù)據(jù)多角度的統(tǒng)計(jì)和綜合應(yīng)用，不但可以形成各類報(bào)表匯總，而且將ACC數(shù)據(jù)庫(kù)中靜態(tài)的數(shù)據(jù)利用起來(lái)，把“死”的數(shù)據(jù)用“活”，以動(dòng)態(tài)的形式，立體地展現(xiàn)出來(lái)，可以立體地再現(xiàn)某一列車(chē)上的人數(shù)等數(shù)據(jù)，直觀地展現(xiàn)出各列車(chē)的實(shí)時(shí)人數(shù)。

最重要的是，客流分析系統(tǒng)通過(guò)數(shù)據(jù)聚集，可以成為配置客運(yùn)站點(diǎn)設(shè)施、組織客運(yùn)工作的依據(jù)，特別是為列車(chē)運(yùn)行圖調(diào)整提供了數(shù)據(jù)支持和仿真測(cè)試。如果列車(chē)運(yùn)行時(shí)刻表沒(méi)有數(shù)據(jù)的支持，只能依靠經(jīng)驗(yàn)來(lái)制定，那么相應(yīng)的列車(chē)運(yùn)行圖也是經(jīng)驗(yàn)性的?？土鞣治鱿到y(tǒng)通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)的聚集，可以校驗(yàn)形成的列車(chē)運(yùn)行時(shí)刻表，并為列車(chē)運(yùn)行圖調(diào)整提供支持。當(dāng)列車(chē)運(yùn)行圖調(diào)整后，也可以提供相應(yīng)的仿真測(cè)試。

總之，通過(guò)客流分析系統(tǒng)的靜態(tài)報(bào)表、數(shù)據(jù)匯總和動(dòng)態(tài)顯示，避免了分析進(jìn)出站信息、客流數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)查詢和數(shù)據(jù)分析的繁瑣過(guò)程，從很大程度上減少了人工作業(yè)量，減少了重復(fù)勞動(dòng)，提高了工作效率，也提升了對(duì)運(yùn)營(yíng)相關(guān)部門(mén)的服務(wù)質(zhì)量。

2 國(guó)內(nèi)外客流分析系統(tǒng)研究現(xiàn)狀

客流是交通系統(tǒng)建設(shè)和運(yùn)營(yíng)最重要的研究對(duì)象，研究方法和實(shí)現(xiàn)手段也多種多樣，其目的也都是為了更好地提高交通運(yùn)營(yíng)的能力，提高交通運(yùn)行的效率，保證客運(yùn)資源的有效利用，保障交通運(yùn)營(yíng)的正常運(yùn)作與發(fā)展。

作為在交通系統(tǒng)中日益重要的城市軌道交通，更需要加強(qiáng)對(duì)客流方面的研究，增強(qiáng)客流技術(shù)方面的方法實(shí)現(xiàn)?？土鞣治鱿到y(tǒng)的構(gòu)建與技術(shù)實(shí)現(xiàn)為客流研究與技術(shù)方面的實(shí)現(xiàn)樹(shù)立了一個(gè)典范。

目前，國(guó)內(nèi)外各個(gè)城市軌道交通相關(guān)單位仍然沒(méi)有一個(gè)像客流分析系統(tǒng)一樣，對(duì)客流數(shù)據(jù)進(jìn)行過(guò)一系列完整的聚集、匯總和形象顯示;也沒(méi)有實(shí)現(xiàn)一個(gè)像客流分析系統(tǒng)一樣，可以真正為客運(yùn)組織服務(wù)的完整的客流系統(tǒng)。作為客流研究方法和技術(shù)實(shí)現(xiàn)的原創(chuàng)性研究，筆者對(duì)客流分析系統(tǒng)提出了相關(guān)觀點(diǎn)和設(shè)計(jì)方法。

3 客流模型實(shí)現(xiàn)原理

3.1 數(shù)據(jù)聚集原理

此原理是按出站交易進(jìn)行聚集計(jì)算來(lái)實(shí)現(xiàn)的。因?yàn)樵诔稣窘灰字校谐丝偷倪M(jìn)站和出站信息，此信息記錄了乘客具體的進(jìn)站時(shí)間、地點(diǎn)與出站的時(shí)間、地點(diǎn)等。通過(guò)出站交易的聚集數(shù)據(jù)，綜合考慮各軌道線路區(qū)間段和各時(shí)間段進(jìn)站延時(shí)、換乘延時(shí)后，計(jì)算出列車(chē)的實(shí)時(shí)人數(shù)。列車(chē)實(shí)時(shí)人數(shù)基本計(jì)算公式是:列車(chē)上現(xiàn)有人數(shù)+本站上車(chē)人數(shù) －本站下車(chē)人數(shù)，即∑Jm－∑CkJm，其中CkJm表示從m站進(jìn)站，k站出站，且k≤m。由于有換乘站和分道的原因，會(huì)增加列車(chē)實(shí)時(shí)人數(shù)的計(jì)算復(fù)雜性。通過(guò)南京地鐵1號(hào)線下行列車(chē)(從起點(diǎn)邁皋橋站到終點(diǎn)奧體站為止)在新街口站的列車(chē)人數(shù)來(lái)說(shuō)明本客流模型的數(shù)據(jù)聚集方式和實(shí)現(xiàn)原理(見(jiàn)圖1)。

圖1 南京地鐵1號(hào)線下行列車(chē)運(yùn)行線路示例

此列車(chē)從起點(diǎn)邁皋橋站開(kāi)始，到達(dá)終點(diǎn)奧體站為止，雖然圖中示例只包括了中途的南京站、珠江路站、中華門(mén)、小行站和一個(gè)換乘站新街口，但是在公式計(jì)算中，其余站點(diǎn)仍然被計(jì)算在內(nèi)。

換乘站新街口列車(chē)人數(shù)統(tǒng)計(jì)數(shù)是珠江路列車(chē)人數(shù)減去新街口和換乘到其他線路的出站人數(shù)，加上其他線路換入人數(shù)。即∑Jm－∑CkJm－∑CvJm+∑CiJn，m，k=16，…，9;v=40，…，17;i=2，…，8，41，…，55;n=40，…，26，9，其中，CkJm中 k≤m。

其余站，由此原理類推可得。公式中，Jm表示進(jìn)站，下標(biāo)m是站代碼，如J16指邁皋橋站(邁皋橋站代碼為16)進(jìn)站。CkJm，CvJm，CiJn中，CkJm表示在某站出站，下標(biāo) i，k，m，n，v 都是站代碼，如 C10J16表示在站代碼為16的邁皋橋進(jìn)站，在站代碼為10的珠江路出站。

3.2 列車(chē)間隔調(diào)整

本客流分析系統(tǒng)在數(shù)據(jù)聚集的基礎(chǔ)上，通過(guò)列車(chē)時(shí)刻表，可以仿真測(cè)試出列車(chē)運(yùn)行圖的實(shí)際效果。如圖2中，在Δt1時(shí)間間隔內(nèi)，列車(chē)在某站達(dá)到了滿載或者超載狀態(tài)。但是，通過(guò)調(diào)整時(shí)間間隔，使時(shí)間間隔變成Δt2(不規(guī)范)時(shí)，列車(chē)到達(dá)同一站時(shí)，不會(huì)出現(xiàn)列車(chē)滿載或者超載狀態(tài)。如，在原先間隔Δt1為5 min時(shí)，某次列車(chē)在鼓樓站就到達(dá)滿載狀態(tài)。為了使列車(chē)更合理地進(jìn)行調(diào)度，把時(shí)間間隔Δt2更改為4 min后，本次列車(chē)人數(shù)在鼓樓站則達(dá)不到滿載。

這樣，列車(chē)時(shí)刻表可以得到很好的驗(yàn)證，而且，可以對(duì)調(diào)整時(shí)間間隔后的列車(chē)時(shí)刻表進(jìn)行仿真測(cè)試和校驗(yàn)。

圖2 列車(chē)間隔調(diào)整圖

4 客流分析系統(tǒng)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)

4.1 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)模式

目前，開(kāi)發(fā)模式技術(shù)架構(gòu)的兩大主流技術(shù)為客戶機(jī)/服務(wù)器(client/server，C/S)模式和瀏覽器/服務(wù) (brower/sever，B/S)模式?？土鞣治鱿到y(tǒng)的實(shí)現(xiàn)，根據(jù)實(shí)際情況采用了C/S模式。因?yàn)槊咳湛土骶薮?，南京地鐵2條線路客流量就達(dá)到了110萬(wàn)人次，所以模型系統(tǒng)需要處理的數(shù)據(jù)量極大，采用C/S模式可以更好地發(fā)揮出計(jì)算機(jī)硬件環(huán)境優(yōu)勢(shì)，對(duì)數(shù)據(jù)更好地操縱，對(duì)事務(wù)更好地處理。而且，C/S模式具有交互性好、提供更安全的存取模式、通信開(kāi)銷低等優(yōu)點(diǎn)。通過(guò)C/S模式，客流模式系統(tǒng)可以更好地滿足相關(guān)的功能需求，提高運(yùn)行效率。

4.2 系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)

客流分析系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理功能強(qiáng)大，也具有極為豐富的圖形顯示和數(shù)據(jù)匯總處理功能。其系統(tǒng)功能具體劃分如圖3所示。

圖3 系統(tǒng)功能

從系統(tǒng)功能圖可知，客流分析系統(tǒng)結(jié)構(gòu)層次分明，模塊劃分清楚，它們從多角度實(shí)現(xiàn)了客流模型在實(shí)際

客運(yùn)生產(chǎn)組織中的作用。

4.2.1 列車(chē)時(shí)刻表導(dǎo)入功能

通過(guò)實(shí)際的列車(chē)時(shí)刻表，開(kāi)發(fā)出導(dǎo)入時(shí)刻表的功能。此功能不但可以把列車(chē)時(shí)刻表導(dǎo)入，而且客流模型軟件系統(tǒng)還可以把導(dǎo)入的列車(chē)時(shí)刻表作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來(lái)執(zhí)行。

導(dǎo)入功能應(yīng)該支持目前常用的文件格式，導(dǎo)入后，客流模型軟件不需要重新啟動(dòng)系統(tǒng)就可以按照新導(dǎo)入的列車(chē)時(shí)刻表進(jìn)行模擬運(yùn)行。

4.2.2 動(dòng)態(tài)的頁(yè)面展示功能

此功能作為整個(gè)實(shí)時(shí)客流模型的“窗口”，可以用界面的形式來(lái)展示列車(chē)在線網(wǎng)內(nèi)的動(dòng)態(tài)效果和實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)，如圖4所示。

圖4 列車(chē)線網(wǎng)運(yùn)行示意圖

1)整體線路狀態(tài)圖顯示。根據(jù)線網(wǎng)內(nèi)各個(gè)線路中實(shí)際存在的所有車(chē)站，用圖形的方式顯示出來(lái)，為列車(chē)的運(yùn)行軌跡和其他信息顯示提供基礎(chǔ)背景圖。此背景圖作為列車(chē)在整個(gè)線網(wǎng)運(yùn)行的基礎(chǔ)，隨著城市軌道交通線路、車(chē)站的變化而改變，為列車(chē)運(yùn)行提供有力支持。

2)列車(chē)信息狀態(tài)顯示。此功能主要描述列車(chē)車(chē)次號(hào)、列車(chē)運(yùn)行時(shí)的車(chē)內(nèi)人數(shù)和站內(nèi)的上下車(chē)人數(shù)。這些信息為客流在列車(chē)運(yùn)行時(shí)候提供了最清晰、直觀的顯示。通過(guò)此信息可知道列車(chē)的實(shí)際狀態(tài)人數(shù)，便于相應(yīng)的客流管理。比如，根據(jù)列車(chē)的實(shí)際人數(shù)到站點(diǎn)情況，特別是在大型活動(dòng)或節(jié)假日時(shí)候，可以組織站務(wù)進(jìn)行站臺(tái)管理與乘客分流管理等。

3)達(dá)到列車(chē)滿載或者超載的提示顯示。當(dāng)列車(chē)到達(dá)滿載或者超載時(shí)(人數(shù)為≥1600人)，客流模型可以顯示出此種狀態(tài)的信息。如:將此次列車(chē)顏色和別的列車(chē)進(jìn)行差別顯示等。處于滿載或者超載時(shí)候狀態(tài)顯示，可以起到客流峰值警戒作用，便于行車(chē)組織和更好地運(yùn)送乘客。

4.2.3 列車(chē)運(yùn)行狀態(tài)條件處理功能

在線網(wǎng)所有列車(chē)運(yùn)行的基礎(chǔ)上，根據(jù)實(shí)際需要，可以通過(guò)自定義相關(guān)的時(shí)間段或者時(shí)間點(diǎn)，獲取到特定列車(chē)、所有列車(chē)車(chē)次安排和運(yùn)行情況，如在7∶00—8∶00之間的小時(shí)列車(chē)運(yùn)行情況。

4.2.4 滿載或超載列車(chē)處理功能

因?yàn)槊看瘟熊?chē)都有最大的乘客限度，所以本處理功能把最大乘客限度用警戒線的方式表現(xiàn)滿載或超載情況的界定

1)滿載或者超載的顯示、查詢、導(dǎo)出信息功能。在界面上顯示當(dāng)天的滿載或者超載的列車(chē)，而且可以按條件查詢出某段時(shí)間內(nèi)各超載車(chē)次;查詢出某次滿載或者超載的列車(chē)信息，此信息包括了此次列車(chē)滿載或者超載的時(shí)間、地點(diǎn)等。在此查詢、顯示的基礎(chǔ)上，把數(shù)據(jù)信息進(jìn)行按格式形成報(bào)表進(jìn)行導(dǎo)出。并且，在整個(gè)運(yùn)行圖上，對(duì)于滿載或超載的列車(chē)也進(jìn)行了告警信息提示。

2)列車(chē)滿載或者超載形成過(guò)程的再現(xiàn)功能。當(dāng)列車(chē)形成滿載或者超載時(shí)，此功能可以把此次列車(chē)在線網(wǎng)中運(yùn)行的整個(gè)狀態(tài)顯示出來(lái)，這樣就可以獲知此次列車(chē)是在哪個(gè)站，什么時(shí)間點(diǎn)，列車(chē)乘客數(shù)量是如何到達(dá)滿載或者超載的。即可以把超載形成的過(guò)程形象地顯示出來(lái)。而且此功能還對(duì)此次列車(chē)的前一次和后一次列車(chē)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行顯示。

4.2.5 列車(chē)行車(chē)組織重新推演功能

當(dāng)列車(chē)滿載或超載時(shí)，本軟件可以調(diào)整列車(chē)密度，即時(shí)間間隔，重新顯示列車(chē)運(yùn)行過(guò)程，依據(jù)調(diào)整后得到的間隔，按原有的客流數(shù)據(jù)重新聚集一遍，列車(chē)是否還會(huì)出現(xiàn)同樣的超載現(xiàn)象。調(diào)整列車(chē)間隔時(shí)刻表后的功能應(yīng)該和導(dǎo)入時(shí)刻表的功能一樣，實(shí)現(xiàn)相關(guān)的查詢、模擬、顯示等功能。

對(duì)于當(dāng)天超載形成的情況，可通過(guò)此軟件輔助計(jì)算出:采用多大間隔才能將每列車(chē)載客人數(shù)控制在警戒線以內(nèi)，并且根據(jù)此間隔形成模擬的列車(chē)時(shí)刻表，可供行車(chē)組織人員參考。

4.2.6 斷面客流處理功能

斷面客流處理功能是客流數(shù)據(jù)分析不可或缺的功能之一，它是根據(jù)軌道交通運(yùn)行情況處理斷面客流數(shù)據(jù)，并且可以通過(guò)報(bào)表顯示和導(dǎo)出。通過(guò)斷面客流數(shù)據(jù)可以分析出斷面客流量和斷面客流位置。在此基礎(chǔ)上，還可以根據(jù)列車(chē)車(chē)次、輸入時(shí)間段和相鄰兩個(gè)站點(diǎn)進(jìn)行斷面數(shù)據(jù)的查詢、匯總和統(tǒng)計(jì)。斷面數(shù)據(jù)更可以幫助客運(yùn)系統(tǒng)對(duì)站點(diǎn)情況進(jìn)行分析，制定出客運(yùn)方面的方針和策略。

5 結(jié)語(yǔ)

客流分析系統(tǒng)作為南京地下鐵路有限公司運(yùn)營(yíng)分公司的一項(xiàng)科技創(chuàng)新項(xiàng)目，已經(jīng)在實(shí)際的地鐵運(yùn)營(yíng)中應(yīng)用，在客流分析管理方面起到了巨大作用?？土髂Ｐ妥鳛榧夹g(shù)研究課題在研究與實(shí)際中都具有一定的價(jià)值。首先，筆者具體研究探討了客流分析系統(tǒng)，通過(guò)客流分析系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)外研究的分析，對(duì)客流分析系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)展開(kāi)討論?？土鞣治鱿到y(tǒng)是比較原創(chuàng)性的研究課題，系統(tǒng)在進(jìn)行數(shù)據(jù)聚集處理后，才可以把數(shù)據(jù)“靜態(tài)”和“動(dòng)態(tài)”顯示出來(lái)?？土鲾?shù)據(jù)的聚集雖然具有精準(zhǔn)性，但是由于城市軌道交通線網(wǎng)的復(fù)雜性，客流分析系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)仍然有一些難點(diǎn)需要解決，如換乘站面臨多通道形成的換乘延遲差異等。不過(guò)，隨著城市軌道交通現(xiàn)代化的建設(shè)，客流分析系統(tǒng)的研究與構(gòu)建思路，以及具體實(shí)現(xiàn)，也一定會(huì)進(jìn)一步成熟與發(fā)展。

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