城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)可達(dá)性研究及應(yīng)用

張石石

摘要：隨著城市軌道交通線網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜性越來越高，OD間乘客出行路徑更加多樣化。但是，由于線網(wǎng)中各條線路在換乘站的銜接不太完善，經(jīng)常會發(fā)生乘客須多次換乘抵達(dá)目的地或者換乘時間過長的問題。本文在分析城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)可達(dá)性影響因素的基礎(chǔ)上，對網(wǎng)絡(luò)可達(dá)性計算系統(tǒng)架構(gòu)及實現(xiàn)進(jìn)行了探討，希望為后續(xù)的具體規(guī)劃建設(shè)工作提供參考。

關(guān)鍵詞：軌道交通網(wǎng)絡(luò)；可達(dá)性算法；系統(tǒng)應(yīng)用

1、城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)可達(dá)性影響因素

可達(dá)性是指從出行個體角度分析，乘客在城市軌道交通線網(wǎng)的出行過程中，存在從出發(fā)點到達(dá)目的地之間的相互作用，出行者利用城市軌道交通系統(tǒng)的資源及其賦予的活動空間，并且克服活動空間阻隔因素的影響（克服時空約束的影響），通過主觀出行選擇得到出行機(jī)會的最大期望效用，最終達(dá)到的出行便捷程度。從影響可達(dá)性的因素而言，可分為城市軌道交通自身存在的客觀因素和乘客出行選擇偏好的主觀條件。乘客對出行路徑選擇、換乘次數(shù)、走行時間等因素的不同考慮，會導(dǎo)致不同的選擇結(jié)果，本文重點分析影響城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)可達(dá)性的客觀條件。

1.1城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)

城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)主要是指線路、車站之間的線網(wǎng)結(jié)構(gòu)和連接關(guān)系。隨著換乘節(jié)點的增多，以及環(huán)線、共線等不同線路類型的出現(xiàn)，城市軌道交通線網(wǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜性越來越高，乘客在兩站之間的出行通常有多條路徑可以選擇。不同的路徑由于途經(jīng)車站（主要是換乘站）不一樣， OD之間不同路徑的可達(dá)性可能不一致。可以說城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)直接影響線網(wǎng)上兩站之間的可達(dá)程度。

1.2城市軌道交通列車網(wǎng)絡(luò)

基于列車運行圖的列車運行時間、交路形式、線路各站首末班車時間等，都是影響OD之間可達(dá)性的重要因素。在單線運營條件下，乘客出行只需要考慮起點站往終點站方向的列車首末班車時間。而在網(wǎng)絡(luò)化運營條件下，乘客由于出行路徑要跨越一個或多個換乘站，換乘站的首末班車是銜接的關(guān)鍵。另外，首末班車時間需結(jié)合交路形式加以考慮，各站的首末班車時刻與多條運行線有關(guān)，應(yīng)當(dāng)根據(jù)具體路徑的途經(jīng)車站匹配相應(yīng)的列車運行線。

1.3進(jìn)出站及換乘走行時問

乘客在出行過程中，進(jìn)站、出站走行時間和換乘走行時間受車站出入口布局、設(shè)備設(shè)施布置、換乘方式、客流擁擠程度等影響，各類走行時間可能都有所不同。如在同一個車站經(jīng)由不同閘機(jī)到達(dá)不同站臺間的走行時間可能存在較大的差異，同一車站換乘通道在高峰期間和平峰期間的換乘走行時間也有所不同。那么在銜接匹配列車時刻表時間時，走行時間的不同對于乘客乘車車次、是否可換乘到鄰線列車都會產(chǎn)生非常大的影響。

2、網(wǎng)絡(luò)可達(dá)性計算系統(tǒng)架構(gòu)及實現(xiàn)

2.1數(shù)據(jù)采集層

數(shù)據(jù)采集層主要是對系統(tǒng)所需要的數(shù)據(jù)進(jìn)行收集并入庫。系統(tǒng)包含的主要基礎(chǔ)數(shù)據(jù)包括線網(wǎng)基礎(chǔ)信息（線路、區(qū)間、車站）、走行時間信息（進(jìn)出站走行時間、換乘走行時間）、列車運行圖信息和路徑集信息。

2.2數(shù)據(jù)處理層

數(shù)據(jù)處理層主要對采集到的數(shù)據(jù)按照可達(dá)性計算系統(tǒng)的要求進(jìn)行數(shù)據(jù)提取、轉(zhuǎn)換和加載，分為線網(wǎng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、走行時間參數(shù)管理和列車運行圖管理。線網(wǎng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理實現(xiàn)對線路、區(qū)間和車站屬性、代碼等信息進(jìn)行配置，走行時間參數(shù)管理實現(xiàn)對各車站高峰、平峰時段分方向走行時間的配置，列車運行圖管理實現(xiàn)對列車運行圖區(qū)間運行時分、站停時分進(jìn)行配置，并與線網(wǎng)基礎(chǔ)信息匹配。

2.3信息生成層

基于線網(wǎng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、走行時間數(shù)據(jù)、列車運行圖數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)，按照上述可達(dá)類型的算法，實現(xiàn)全線網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)動態(tài)可達(dá)信息的自動生成，生成的信息包括OD間的可達(dá)路徑、可達(dá)時刻、旅行時間、站點可達(dá)范圍等信息。

2.4展示應(yīng)用層

對于系統(tǒng)計算生成的全線網(wǎng)可達(dá)信息，根據(jù)不同的終端，在展示應(yīng)用層實現(xiàn)對指定OD對的可達(dá)性、指定（起點O）對全網(wǎng)終點（D）的可達(dá)性的展示和查詢功能，乘客可通過手機(jī)APP（IOS/Android）、網(wǎng)站或車站信息系統(tǒng)指定模塊查詢指定時刻網(wǎng)絡(luò)動態(tài)可達(dá)的詳細(xì)信息。

3、網(wǎng)絡(luò)可達(dá)性算法及系統(tǒng)應(yīng)用

3.1乘客出行路徑誘導(dǎo)

指定OD對的可達(dá)性包括已知出發(fā)時間和已知到達(dá)時間的計算，并且考慮了首班車、末班車情況下最早出發(fā)時間、最晚出發(fā)時間，相比傳統(tǒng)的路徑誘導(dǎo)：

提供了更加多樣的出行路徑選擇；提供出發(fā)車站、換乘車站的等候時間和乘坐車次；考慮了高峰、平峰換乘時間的差異，路徑信息更加精確。以北京地鐵8號線育知路站至4號線人民大學(xué)站按最早出行時間查詢?yōu)槔Ｈ舫丝桶凑沼氛臼装嘬嚂r間乘車，育知路站開往南鑼鼓巷站方向首班車時間為05：13，但是受10號線北土城站外環(huán)列車首班車較晚影響（06：19），乘客需要在北土城站等待達(dá)30min。而經(jīng)過算法優(yōu)化，提供給乘客的最早出行時間則是05：42，使乘客減少不必要的等待時間。

3.2站前廣場出行誘導(dǎo)

指定O對全網(wǎng)D的可達(dá)性主要應(yīng)用于接近線網(wǎng)各線末班車時段范圍內(nèi)，通過城市軌道交通車站站前廣場顯示大屏，提前告知乘客該站出發(fā)首末班車時間、將要達(dá)到列車時刻，以便乘客提前規(guī)劃出行方式，減少不必要的麻煩。以22：30從北京地鐵東直門站出發(fā)為例，地鐵昌平線、房山線、亦莊線、14號線西段所屬車站均不可達(dá)，地鐵7號線、10號線、13號線等線路部分車站或區(qū)段不可達(dá)。

結(jié)束語

綜上所述，本文在分析可達(dá)性影響因素的基礎(chǔ)上，對城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)可達(dá)性系統(tǒng)的架構(gòu)進(jìn)行了分析研究，并進(jìn)行了簡要設(shè)計。初步成果在具體規(guī)劃建設(shè)中，具有一定可實施性，經(jīng)過后續(xù)具體細(xì)節(jié)改善，能夠為城市軌道交通乘客提供更為直觀清晰的信息提示誘導(dǎo)服務(wù)工作。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉韶曼.城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)可達(dá)性研究[D].北京交通大學(xué)，2014.

[2]李超.城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)可達(dá)性與客流的協(xié)調(diào)關(guān)系研究[D].北京交通大學(xué)，2016.

[3]陳永勝.城際軌道交通對區(qū)域內(nèi)4A、5A景區(qū)可達(dá)性影響預(yù)測分析[D].湖南師范大學(xué)，2016.

[4]趙路敏，賀苗苗.城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)可達(dá)性研究及應(yīng)用[J].鐵路計算機(jī)應(yīng)用，2017，03：58-62.