京津城際列車快通卡票額智能分配的研究與應(yīng)用

周長鋒，王洪業(yè)，周亮瑾

（中國鐵道科學(xué)研究院 電子計(jì)算技術(shù)研究所，北京 100081）

京津城際鐵路圖定開行列車59對，通過設(shè)定一定數(shù)量的“快通卡”票額，專供持快通卡旅客使用。票額數(shù)量是固定的，票額利用率不到20%，雖然提供人工調(diào)整的手段，但效率較低。而非快通卡票額在高峰時(shí)段出現(xiàn)了提前賣光而不能滿足乘客及時(shí)出行的矛盾，浪費(fèi)了運(yùn)能，并容易導(dǎo)致旅客的投訴。

為充分利用京津城際列車運(yùn)能，進(jìn)一步提高列車運(yùn)營效益和社會效益，本文對京津城際列車快通卡票額智能分配的可行性和分配策略進(jìn)行了研究，開發(fā)了京津城際快通卡票額智能分配系統(tǒng)并成功應(yīng)用于現(xiàn)場。

1 系統(tǒng)框架

京津城際列車快通卡票額智能分配系統(tǒng)基本原理如圖1。主要包括客流預(yù)測和票額分配2個(gè)環(huán)節(jié)?？土黝A(yù)測環(huán)節(jié)，根據(jù)快通卡刷卡存根、快通卡發(fā)行數(shù)量等數(shù)據(jù)，通過時(shí)間序列方法[1]進(jìn)行客流預(yù)測，建立各始發(fā)時(shí)刻列車快通卡票額的模板或模型，生成初始快通卡票額分配方案，遇到突發(fā)客流或特殊情況時(shí)，可進(jìn)行人工調(diào)整票額，生成最終的票額分配方案。分配環(huán)節(jié)，根據(jù)票額分配方案生成快通卡票額。

圖1 京津城際列車快通卡票額智能分配系統(tǒng)原理圖

2 客流預(yù)測

2.1 客流規(guī)律

2.1.1 非小長假期間

在統(tǒng)計(jì)分析京津城際列車快通卡每日刷卡人數(shù)時(shí)，從每日客流波動(dòng)圖上發(fā)現(xiàn)客流呈現(xiàn)以星期為周期的客流規(guī)律性，2010年5月～6月4個(gè)星期客流波動(dòng)如圖2。

圖2 京津城際列車快通卡刷卡人數(shù)波動(dòng)圖

將2010年5月（不含“五一”小長假）的京津城際列車快通卡刷卡人數(shù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)按星期進(jìn)行統(tǒng)計(jì)得到表1：

表1 2010年5月京津城際列車快通卡刷卡人數(shù)

由上表分析得出，各星期的同一天京津快通卡刷卡人數(shù)波動(dòng)較小，樣本標(biāo)準(zhǔn)差占均值為5.2%，最大值為6.7%，離散程度很小。另從長期來看，隨著快通卡發(fā)行數(shù)量逐漸增多，其客流也會日漸增多。

由于京津城際列車每日開行列數(shù)是圖定列數(shù)加臨時(shí)增開列數(shù)，每天開行趟數(shù)略有差異，車次也會經(jīng)常變動(dòng)，同方向相鄰2趟列車開行時(shí)間間隔從5 min～30 min不等。為了考察每日快通卡刷卡人數(shù)在一天的波動(dòng)性和周期性，本文采用以精確到列車開行間隔時(shí)間10、20、30 min分別進(jìn)行了刷卡人數(shù)聚類統(tǒng)計(jì)和分析，經(jīng)對比分析后，10 min為最小間隔時(shí)間較為合適。在2010年5月份（不含“五一”小長假）各星期的同一天，按照列車始發(fā)時(shí)間（精確到10 min）統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)果整體上看,各始發(fā)時(shí)間快通卡刷卡人數(shù)樣本標(biāo)準(zhǔn)差占其均值的比例為32%，其中最大值為100.1%，最小值為0.0%。各星期同一天同一始發(fā)時(shí)間（精確到10 min）快通卡刷卡人數(shù)離散程度較小，各始發(fā)時(shí)間快通卡人數(shù)標(biāo)準(zhǔn)差占其均值比例見表2。

表2 2010年5月京津城際列車快通卡刷卡人數(shù)樣本分布表

以上數(shù)據(jù)表明在非小長假期間，京津城際列車每日快通卡刷卡人數(shù)呈現(xiàn)以星期為周期的規(guī)律，各星期的同一天各次列車快通卡刷卡人數(shù)呈現(xiàn)以始發(fā)時(shí)間（精確到10 min）為周期的規(guī)律。

2.1.2 小長假期間

2009與2010年“五一”小長假（含假日前后各1天）、假日前7天京津城際列車快通卡刷卡人數(shù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果為：2010年“五一”小長假3天再加上前后各1天共5天，日均快通卡人數(shù)2180人次，同比增加18.7%，2010年五一國際勞動(dòng)節(jié)前7天日均快通卡人數(shù)1699人次，同比增加19.2%，可見節(jié)假日快通卡刷卡人數(shù)增幅與節(jié)前7天的增幅基本相當(dāng)。對2009年與2010年“五一”假日期間的同一天客流時(shí)空概率分布進(jìn)行了對比分析，結(jié)果表明兩者比較接近。元旦、清明、端午等其它小長假的客流規(guī)律均類似于“五一”小長假。

2.2 客流預(yù)測

依據(jù)上節(jié)分析的京津城際列車快通卡刷卡人數(shù)規(guī)律構(gòu)建客流預(yù)測方案，其基本原理如圖2。其中非小長假客流預(yù)測算法為：以近期4個(gè)星期（不含小長假）同一天同一始發(fā)時(shí)間（精確到10 min）歷史客流數(shù)據(jù)、近期4個(gè)星期快通卡新增數(shù)量，通過時(shí)間序列分析方法中的一次指數(shù)平滑法[2]進(jìn)行客流預(yù)測，并在此預(yù)測客流基礎(chǔ)上留有一定冗余（冗余度為10%）。小長假客流預(yù)測算法為：以去年同一小長假同一天同一始發(fā)時(shí)間（精確到10 min）客流數(shù)據(jù)作為基準(zhǔn)數(shù)據(jù)，以今年節(jié)前7天客流同比平均增長率為增幅，預(yù)測今年小長假每日每趟列車客流，并在此預(yù)測客流的基礎(chǔ)上再留有一定冗余。

圖3 京津城際列車快通卡客流預(yù)測原理圖

3 系統(tǒng)應(yīng)用

京津城際列車快通卡票額智能分配系統(tǒng)自2010年8月11日上線以來，運(yùn)行平穩(wěn)，客流預(yù)測較為準(zhǔn)確，站車反應(yīng)良好，對系統(tǒng)上線前后京津城際列車快通卡票額、刷卡人數(shù)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，得到表3和圖4。

表3 京津城際列車快通卡票額分配前后利用情況分析表（日均）

圖4 京津城際列車快通卡票額與刷卡人數(shù)對比圖

由表3和圖4分析可得出

（1）系統(tǒng)應(yīng)用后，8月11日～31日京津城際列車日均有席人數(shù)、有席上座率均較7月份有了明顯提高，有席上座率提高了近5%。

（2）8月11日～31日京津城際列車快通卡日均刷卡人數(shù)較7月份增加63人次，快通卡日均票額由分配前的7787張降低到2216張，快通卡票額利用率較7月份增加了近60%，增幅十分顯著。

4 結(jié)束語

京津城際列車快通卡票額智能分配系統(tǒng)已投入穩(wěn)定運(yùn)行，達(dá)到了在基本確?？焱每?“快通”的前提下，盡量減少快通卡票額浪費(fèi)的預(yù)期目標(biāo)，從而提高了列車運(yùn)營和社會效益。該系統(tǒng)在遇到突發(fā)客流時(shí)，仍可以通過人工調(diào)整手段進(jìn)行票額調(diào)整，但由于調(diào)整時(shí)間緊，調(diào)整數(shù)量未知等問題，使得人工調(diào)整票額不夠科學(xué)。下一步需研究實(shí)時(shí)智能分配票額，實(shí)現(xiàn)對偏常態(tài)客流的動(dòng)態(tài)監(jiān)控與動(dòng)態(tài)票額調(diào)整。

[1]李 業(yè). 預(yù)測學(xué)[M]. 武漢：華南理工大學(xué)，1988.

[2]郭孜孜. 鐵路客流預(yù)測方法研究[D]. 成都：西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文，2005.