綜合客運(yùn)樞紐軌道交通系統(tǒng)運(yùn)能匹配度研究

汪雯文，薛 鋒, 2

綜合客運(yùn)樞紐軌道交通系統(tǒng)運(yùn)能匹配度研究

汪雯文1，薛 鋒1, 2

（1. 西南交通大學(xué)，交通運(yùn)輸與物流學(xué)院，成都 611756；2. 綜合交通大數(shù)據(jù)應(yīng)用技術(shù)國家工程實(shí)驗(yàn)室，成都 611756）

為提高軌道交通綜合客運(yùn)樞紐的服務(wù)效率，針對樞紐間不同軌道交通系統(tǒng)，研究不同系統(tǒng)間的運(yùn)能匹配和疏散能力。本文分析了綜合樞紐的定位及功能，提出了鐵路到發(fā)能力、樞紐交通方式客流分擔(dān)率、城軌疏散能力和樞紐設(shè)施設(shè)備能力的計(jì)算方法，基于此進(jìn)行了分時(shí)段運(yùn)能匹配分析，識別出樞紐運(yùn)能高峰期的瓶頸所在位置并提出優(yōu)化建議。成都東客站實(shí)例分析表明，該站高峰期線路運(yùn)能匹配度為0.79，匹配性較好，城軌線路疏散能力足夠及時(shí)有效地疏散鐵路客流；而樞紐設(shè)施設(shè)備運(yùn)能匹配度為1.10，匹配性不佳，樞紐設(shè)施設(shè)備能力不足，影響了乘客集散效率，呈現(xiàn)出瓶頸現(xiàn)象。

軌道交通；客運(yùn)樞紐；運(yùn)能匹配；疏散能力；瓶頸識別

0 引 言

目前，我國城市群逐漸形成以軌道交通為主的全出行鏈，軌道交通的綜合客運(yùn)樞紐作為關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，承擔(dān)著軌道交通網(wǎng)絡(luò)客流的集散、交換等任務(wù)?？瓦\(yùn)樞紐內(nèi)軌道交通制式間的運(yùn)能是否匹配，影響著網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的疏散能力和運(yùn)力資源的利用效率。研究軌道交通綜合客運(yùn)樞紐的設(shè)施設(shè)備能力、疏散能力和運(yùn)能匹配方法，進(jìn)而識別樞紐能力高峰期所在時(shí)段和運(yùn)能瓶頸位置，是整合運(yùn)輸資源，提高網(wǎng)絡(luò)運(yùn)輸效率，促進(jìn)供需平衡，實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸一體化的關(guān)鍵問題。

在綜合客運(yùn)樞紐運(yùn)能匹配方面，國外比較重視研究優(yōu)化樞紐位置、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和旅客體驗(yàn)。如，Yap等[1]利用聚類技術(shù)以AFC數(shù)據(jù)為導(dǎo)向推斷乘客在站內(nèi)的時(shí)空分布，以減少乘客在樞紐內(nèi)的換乘時(shí)間為目標(biāo)，對城軌列車時(shí)刻表進(jìn)行同步調(diào)配并以較低的成本解決了時(shí)刻表同步所需的復(fù)雜計(jì)算；Fan等[2]運(yùn)用雙層規(guī)劃模型對城市群客運(yùn)樞紐的位置和網(wǎng)絡(luò)布局進(jìn)行集成優(yōu)化，并設(shè)計(jì)了改進(jìn)遺傳算法進(jìn)行求解。

我國在綜合客運(yùn)樞紐運(yùn)能匹配研究方面，其角度和方法更豐富。如，任俊學(xué)[3]利用仿真分析了綜合客運(yùn)樞紐的集散服務(wù)網(wǎng)絡(luò)，對北京南站換乘大廳進(jìn)行了動(dòng)態(tài)分析，直觀地識別了瓶頸和集散服務(wù)網(wǎng)絡(luò)的能力不足部分和能力過剩部分；陳慧[4]從解決網(wǎng)絡(luò)運(yùn)能瓶頸與服務(wù)瓶頸兩個(gè)不同瓶頸的角度出發(fā)，綜合考慮多種影響因素提出了高峰時(shí)段和非高峰時(shí)段兩種不同時(shí)間段的運(yùn)力資源分配模型；蔣潔瀅[5]通過分析區(qū)域軌道交通內(nèi)部車流情況，提出了樞紐和線路兩個(gè)層面的區(qū)域軌道交通運(yùn)能匹配計(jì)算公式；王睿[6]立足于樞紐內(nèi)部鐵路環(huán)線開通后，從鐵路與城軌在城市內(nèi)部客流服務(wù)的競爭和協(xié)作性兩個(gè)方面，對區(qū)域軌道交通樞紐運(yùn)能匹配方法進(jìn)行了研究；陳春安[7]利用系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的思想，以換乘系統(tǒng)為對象，構(gòu)建了系統(tǒng)性角度下的樞紐內(nèi)部換乘系統(tǒng)的運(yùn)能匹配系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型。

當(dāng)前既有文獻(xiàn)大多從宏觀角度采用定性分析方法對綜合客運(yùn)樞紐的運(yùn)能匹配及疏散進(jìn)行研究，從樞紐客流交換和疏散角度利用實(shí)際或仿真數(shù)據(jù)進(jìn)行定量研究的較少。隨著城市群區(qū)域軌道交通一體化的發(fā)展，我國大型綜合客運(yùn)樞紐已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了多種交通方式與鐵路客運(yùn)站合并銜接運(yùn)營。其中，鐵路系統(tǒng)和城市軌道交通系統(tǒng)共同形成了軌道交通制式耦合網(wǎng)絡(luò)。本文從疏散和匹配角度入手，研究客運(yùn)樞紐內(nèi)部城軌系統(tǒng)和鐵路系統(tǒng)的匹配協(xié)調(diào)問題。

1 綜合客運(yùn)樞紐軌道交通運(yùn)能計(jì)算

1.1 鐵路運(yùn)能計(jì)算

在計(jì)算鐵路旅客到發(fā)能力時(shí)，需要列車時(shí)刻表、不同類型車輛定員、不同類型列車載客量等數(shù)據(jù)，計(jì)算方法如式（1）所示[8]：

1.2 城市軌道交通運(yùn)能計(jì)算

城市軌道交通多采用移動(dòng)閉塞方式，列車追蹤間隔時(shí)間是影響城軌輸送能力的主要參數(shù)。城市軌道交通車輛在樞紐中間站的下車客流主要由出站客流、換乘城市軌道交通線路客流和換乘樞紐內(nèi)其他交通方式客流三部分組成，其中出站客流在計(jì)算中認(rèn)為其近似等于入站客流，城軌間換乘客流為內(nèi)部等量交換。因此，本文認(rèn)為樞紐中間站城軌的線路疏散能力近似等于其到站前列車空余能力和換乘鐵路系統(tǒng)客流量二者之和。結(jié)合樞紐旅客多攜帶較多行李的特性和國內(nèi)城軌線路高峰期滿載率控制情況，本文選用 100%作為極限滿載率，得到城軌運(yùn)能計(jì)算公式：

1.3 城市軌道交通樞紐設(shè)施設(shè)備能力分析

車站設(shè)施設(shè)備能力與疏散、集結(jié)乘客的能力直接相關(guān)。由木桶原理可知，能力最薄弱的設(shè)施設(shè)備是限制樞紐整體設(shè)施設(shè)備通過能力的瓶頸，某種客流的樞紐設(shè)施設(shè)備最終通過能力是該種客流所使用的各項(xiàng)設(shè)施設(shè)備能力的最小值。因此，需對綜合客運(yùn)樞紐內(nèi)軌道交通系統(tǒng)的各種客流在站內(nèi)的流線和所用設(shè)施設(shè)備進(jìn)行分析。

綜合客運(yùn)樞紐內(nèi)軌道交通系統(tǒng)的客流可分為多種類型，以本文重點(diǎn)研究的鐵路系統(tǒng)換乘城軌系統(tǒng)客流為例，其客流流線及路徑選擇如圖1所示。

圖1 客流流線及路徑選擇示意圖

由此可得，對于鐵路系統(tǒng)換乘城軌系統(tǒng)且需購票的客流（記為第1類客流），經(jīng)過的設(shè)施設(shè)備為通道、站臺(tái)、站廳、樓梯和自動(dòng)扶梯、自動(dòng)售票機(jī)和自動(dòng)檢票機(jī)。

同理，對于鐵路系統(tǒng)換乘城軌系統(tǒng)且無須購票的客流（記為第2類客流），經(jīng)過的設(shè)施設(shè)備為通道、站臺(tái)、站廳、樓梯和自動(dòng)扶梯、自動(dòng)檢票機(jī)。對于城軌間換乘客流（記為第3類客流），經(jīng)過的設(shè)施設(shè)備為通道、站臺(tái)、站廳、樓梯和自動(dòng)扶梯。對于樞紐內(nèi)其余客流（城軌進(jìn)出客流、城軌系統(tǒng)換乘鐵路系統(tǒng)客流，記為第4類客流），經(jīng)過的設(shè)施設(shè)備為通道、站臺(tái)、站廳、樓梯和自動(dòng)扶梯、自動(dòng)檢票機(jī)。

一般而言，旅客在站內(nèi)直接或間接使用到的設(shè)施設(shè)備能力越強(qiáng)，車站對旅客的疏散集結(jié)能力越強(qiáng)，根據(jù)《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》和文獻(xiàn)[11]可知各類設(shè)施設(shè)備能力計(jì)算方法。

（1）通道能力計(jì)算

通道的通過和容納能力與通道的數(shù)量、尺寸以及旅客走行速度直接相關(guān)：

（2）站臺(tái)容納能力計(jì)算

（3）站廳容納能力計(jì)算

站廳容納能力主要與站廳面積有關(guān)，與站臺(tái)容納能力計(jì)算方法相似，且根據(jù)站內(nèi)布局和客流流線，需根據(jù)車站實(shí)際情況進(jìn)行具體分析計(jì)算。在實(shí)際情況中，站廳一般留有較多剩余能力，其能力限制對于大型樞紐站可予以不計(jì)。

（4）樓梯、自動(dòng)扶梯通過能力計(jì)算

① 樓梯通過能力計(jì)算公式為：

② 自動(dòng)扶梯通過能力計(jì)算公式為：

③ 樓梯、自動(dòng)扶梯最終通過能力計(jì)算公式為：

（5）自動(dòng)售票機(jī)、自動(dòng)檢票機(jī)通過能力計(jì)算

《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，自動(dòng)檢票機(jī)的最大設(shè)計(jì)能力為30人/min，自動(dòng)售票機(jī)為5張/min。但考慮到在實(shí)際操作中往往會(huì)出現(xiàn)旅客操作失誤或不熟練、未提前準(zhǔn)備好和設(shè)備卡頓等情況，結(jié)合經(jīng)驗(yàn)和調(diào)查，本文自動(dòng)檢票機(jī)能力取20人/min，自動(dòng)售票機(jī)能力取4張/min[13]。

2 城市軌道交通客流分擔(dān)率分析計(jì)算

對于經(jīng)過鐵路系統(tǒng)到達(dá)客運(yùn)樞紐的旅客來說，有多種交通方式可供選擇，因此需要對樞紐內(nèi)各種交通方式分擔(dān)率進(jìn)行計(jì)算，以得到城軌的客流分擔(dān)率，進(jìn)而求得城軌待疏散的鐵路客流量。

2.1 RP調(diào)查和SP調(diào)查相結(jié)合的數(shù)據(jù)收集方法

一般來講，實(shí)際調(diào)查（Revealed Preference，RP調(diào)查）和意愿調(diào)查（Stated Preference，SP調(diào)查）是獲取基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的兩種常用方法。RP調(diào)查具有較高的可靠性，RP數(shù)據(jù)往往是由評價(jià)對象本身特性決定，是客觀、穩(wěn)定、數(shù)據(jù)嚴(yán)謹(jǐn)、準(zhǔn)確的。而SP調(diào)查則是面對決策人本身的意向調(diào)查，較為主觀。乘客對軌道交通綜合客運(yùn)樞紐交通方式選擇的決策過程是一個(gè)考慮多方面因素的過程，既與交通方式本身屬性有關(guān)，又與個(gè)人出行特征和偏好有關(guān)。因此，為了提高計(jì)算結(jié)果的可靠性和準(zhǔn)確性，本文采用RP調(diào)查和SP調(diào)查結(jié)合起來的方法獲取基礎(chǔ)數(shù)據(jù)[14]。

2.2 指標(biāo)選擇和模型假設(shè)

通常，旅客對交通方式的選擇一般主要考慮速度、價(jià)格、舒適度、方便程度等，因此在衡量指標(biāo)選擇上，本文將方便性、經(jīng)濟(jì)性、快速性和舒適性確定為最終評價(jià)指標(biāo)。綜合考慮四個(gè)指標(biāo)涉及的方面和特性，選擇的數(shù)據(jù)收集方式如表1所示。

表1 評價(jià)指標(biāo)的相關(guān)屬性

調(diào)查存在以下假設(shè)和規(guī)定：

（1）假設(shè)被調(diào)查者是樞紐交通方式選擇決策的最基本單位，且能夠獨(dú)立做出決策，每個(gè)決策之間也互不影響[15]；

（2）假設(shè)RP調(diào)查和SP調(diào)查兩者獨(dú)立互不影響；

（3）假設(shè)樞紐內(nèi)各種運(yùn)輸方式均獨(dú)立、正常運(yùn)作；

（4）假設(shè)出行者在被調(diào)查時(shí)能夠根據(jù)自身的出行特征、個(gè)體特性、出行偏好進(jìn)行正確的選擇和評分；

（5）規(guī)定SP調(diào)查為百分制（0～100分），調(diào)查方式為被調(diào)查者對調(diào)查項(xiàng)目進(jìn)行評分，每10分為一個(gè)分位。

2.3 基于TOPSIS法的分擔(dān)率計(jì)算方法

TOPSIS法（Technique for Order Preference by Similarity to an Ideal Solution）是多目標(biāo)決策分析中一種常用的有效方法，能科學(xué)合理、客觀真實(shí)地反映實(shí)際情況[16]。旅客對樞紐換乘交通方式的選擇是一個(gè)尋求理想目標(biāo)的過程，每個(gè)旅客在選擇時(shí)都偏向于選擇各種特性都最佳的方案，最終綜合考慮各種因素選擇最符合個(gè)人偏好和取舍的綜合性能最佳的一種方案，這符合基于RP調(diào)查和SP調(diào)查獲取數(shù)據(jù)的TOPSIS方法的思想和原理。常規(guī)的TOPSIS法通常僅按照計(jì)算所得的相對貼進(jìn)度的大小順序?qū)Ψ桨傅膬?yōu)劣度進(jìn)行排序，而未對其數(shù)值的價(jià)值加以挖掘和利用。事實(shí)上，相對貼進(jìn)度值越高的方案越優(yōu)越、被選擇的概率越大，且其具體值的差距能夠直觀地描述各種方案之間的差距，定量地反映了方案被選擇的概率之差。因此，本文認(rèn)為相對貼進(jìn)度值越大的方案客流分擔(dān)率越大，并按比例將其轉(zhuǎn)換為各種交通方式的客流分擔(dān)率值，計(jì)算步驟如下：

Step1 根據(jù)RP調(diào)查和SP調(diào)查制作原始數(shù)據(jù)矩陣。根據(jù)對五種交通方式的RP調(diào)查和SP調(diào)查數(shù)據(jù)制作如表2所示的原始數(shù)據(jù)矩陣。

表2 基于RP調(diào)查和SP調(diào)查的原始數(shù)據(jù)矩陣

Step3 評價(jià)矩陣歸一化。利用公式（13）對數(shù)據(jù)趨同化后的原始數(shù)據(jù)矩陣進(jìn)行歸一化處理[17]：

Step5 確定正理想解和負(fù)理想解。計(jì)算公式為：

Step7 計(jì)算相對貼進(jìn)度。根據(jù)下式計(jì)算各個(gè)方案的相對貼進(jìn)度：

Step8 轉(zhuǎn)換為客流分擔(dān)率。第種交通方式的客流分擔(dān)率為：

3 基于匹配度的綜合客運(yùn)樞紐運(yùn)能瓶頸識別

3.1 運(yùn)能匹配及瓶頸分析

從宏觀上看，運(yùn)輸能力的供給和需求在理想狀態(tài)下應(yīng)當(dāng)保持一致，這種情況即是宏觀上理想的“運(yùn)能匹配”。而在現(xiàn)實(shí)情況下很難達(dá)到理想匹配。運(yùn)能不匹配有兩種情況：運(yùn)輸能力大于運(yùn)輸需求和運(yùn)輸能力不足以滿足運(yùn)輸需求。從軌道交通綜合客運(yùn)樞紐的角度分析，樞紐運(yùn)能不匹配主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面：

（1）樞紐運(yùn)輸能力供過于求，導(dǎo)致樞紐運(yùn)力資源浪費(fèi)，企業(yè)成本高收益低。此類情況多出現(xiàn)在非客流高峰期和樞紐投入使用初期，列車接發(fā)任務(wù)還未完成轉(zhuǎn)移，乘客選擇新站的意向低；導(dǎo)致列車少、乘客少，造成運(yùn)力資源浪費(fèi)。

（2）樞紐運(yùn)輸能力供不應(yīng)求，導(dǎo)致樞紐擁堵，影響出行效率。樞紐運(yùn)輸能力一般可以分為“點(diǎn)”能力和“線”能力，“點(diǎn)”能力是客流集散能力，“線”能力則是旅客輸送能力，其任一能力不足都會(huì)導(dǎo)致樞紐整體運(yùn)能不足。點(diǎn)能力一般對應(yīng)樞紐設(shè)施設(shè)備能力，當(dāng)設(shè)施設(shè)備能力不足時(shí)，會(huì)出現(xiàn)客流積壓在站內(nèi)乘車前的某一個(gè)或多個(gè)環(huán)節(jié)，或出現(xiàn)客流擁堵現(xiàn)象；線能力不足一般對應(yīng)樞紐線路輸送能力，當(dāng)線路輸送能力不足時(shí)，則會(huì)因客流積壓而增大樞紐點(diǎn)能力壓力，形成惡性循環(huán)。

綜合客運(yùn)樞紐運(yùn)能瓶頸指在一定的時(shí)間內(nèi)，由于客流增長導(dǎo)致的城市軌道交通在既有的運(yùn)輸組織模式條件下無法及時(shí)疏散樞紐內(nèi)通過鐵路運(yùn)輸?shù)竭_(dá)的客流，使得銜接樞紐以滿負(fù)荷甚至超負(fù)荷狀態(tài)運(yùn)營的情況。客流擁堵、列車超載等現(xiàn)象是運(yùn)能瓶頸的主要表現(xiàn)形式，通常當(dāng)運(yùn)能不匹配且運(yùn)輸能力供不應(yīng)求的時(shí)候，就會(huì)出現(xiàn)瓶頸現(xiàn)象。通過區(qū)分不同程度的運(yùn)能瓶頸，可以找出軌道交通樞紐內(nèi)鐵路和城軌運(yùn)能不匹配的環(huán)節(jié)和具體時(shí)段，為運(yùn)能協(xié)調(diào)優(yōu)化提供參考和支撐。

3.2 運(yùn)能瓶頸識別方法

運(yùn)能瓶頸可以通過運(yùn)能匹配度找到[18]，通常認(rèn)為運(yùn)能匹配度較差且運(yùn)輸能力小于運(yùn)輸需求時(shí)，即產(chǎn)生了運(yùn)能瓶頸。運(yùn)能匹配度值不能過大或過小，過大的匹配度意味著疏散能力的不足，導(dǎo)致客流積壓影響樞紐運(yùn)作效率；過小的匹配度則意味著資源的浪費(fèi)。因此，理想的運(yùn)能匹配度值應(yīng)是一個(gè)區(qū)間，該區(qū)間內(nèi)運(yùn)能在留有儲(chǔ)備和調(diào)整空間的同時(shí)，資源利用水平較高且客流疏散能力較好。

國內(nèi)學(xué)者通常認(rèn)為[19]運(yùn)能匹配度在0.7～0.95之間運(yùn)能匹配程度較好。查閱相關(guān)資料，綜合多位學(xué)者的經(jīng)驗(yàn)并考慮客流波動(dòng)，本文取理想運(yùn)能匹配度區(qū)間為[0.75～0.80）。當(dāng)運(yùn)能匹配度值為[0.75～0.80）時(shí)，認(rèn)為綜合客運(yùn)樞紐運(yùn)能匹配度最好，鐵路運(yùn)輸與城市軌道交通銜接情況良好，樞紐內(nèi)運(yùn)作情況協(xié)調(diào)穩(wěn)定；當(dāng)運(yùn)能匹配度為[0.80, 0.90）時(shí)，認(rèn)為運(yùn)能匹配度較好，樞紐內(nèi)運(yùn)作情況協(xié)調(diào)但不夠穩(wěn)定，能力儲(chǔ)備不足；當(dāng)運(yùn)能匹配度為[0.90, 1.00）時(shí)，認(rèn)為綜合客運(yùn)樞紐已經(jīng)出現(xiàn)了輕度的運(yùn)能瓶頸，能力緊張，輕微的客流波動(dòng)即會(huì)帶來輕度的客流擁堵；當(dāng)運(yùn)能匹配度為[1.00, 1.10）時(shí)，產(chǎn)生中度運(yùn)能瓶頸，樞紐能力已經(jīng)不足，客流開始積壓；當(dāng)運(yùn)能匹配度為[1.10, +∞）時(shí)，產(chǎn)生重度運(yùn)能瓶頸，客流積壓現(xiàn)象嚴(yán)重，樞紐各系統(tǒng)能力告急。

當(dāng)運(yùn)能匹配度低于0.75時(shí)，運(yùn)能有所富余。當(dāng)運(yùn)能匹配度為[0.40, 0.75）時(shí)，認(rèn)為綜合客運(yùn)樞紐運(yùn)能富余，樞紐能快速疏散客流但資源利用率不高；當(dāng)運(yùn)能匹配度為[0, 0.40）時(shí)，認(rèn)為樞紐出現(xiàn)了運(yùn)能浪費(fèi)現(xiàn)象，樞紐能力空虛、運(yùn)輸資源浪費(fèi)嚴(yán)重，具體分類如表3所示。

表3 基于匹配度取值的運(yùn)能瓶頸分級

4 運(yùn)能匹配度計(jì)算

4.1 線路疏散能力匹配度

樞紐線路疏散能力匹配度即為鐵路到達(dá)樞紐換乘城市軌道交通的部分與樞紐內(nèi)城市軌道交通線路所能提供的運(yùn)輸能力的比值，計(jì)算如下式所示：

4.2 樞紐設(shè)施設(shè)備能力匹配度

分別計(jì)算出樞紐內(nèi)各設(shè)施設(shè)備的能力匹配度，其中最大值即為樞紐最終設(shè)施設(shè)備能力匹配度，該設(shè)施設(shè)備為樞紐內(nèi)能力最緊張的設(shè)施設(shè)備：

5 實(shí)例分析

5.1 車站銜接概況及相關(guān)參數(shù)

成都東客站是客運(yùn)特等站，采用雙向橫列式一級二場站型[20]，平均日發(fā)送旅客10萬人次，是集多種交通方式為一體的西南地區(qū)大型軌道交通綜合客運(yùn)樞紐之一。

成都地鐵2號線和7號線通過站廳換乘的模式與其他交通方式之間無縫銜接，其車輛主要技術(shù)參數(shù)如表4所示。

表4 成都地鐵2、7號線車輛主要技術(shù)參數(shù)

發(fā)車間隔時(shí)間與時(shí)間段有關(guān)，如表5所示。

表5 成都地鐵2、7號線行車間隔時(shí)間

地鐵成都東客站的設(shè)施設(shè)備相關(guān)參數(shù)[9]如表6所示。

表6 地鐵成都東客站設(shè)施設(shè)備相關(guān)參數(shù)

5.2 鐵路到發(fā)能力分析

根據(jù)2020年春運(yùn)期間成都東站列車時(shí)刻表數(shù)據(jù)，以1h為單位統(tǒng)計(jì)全日到發(fā)列車情況，并結(jié)合列車編組表和動(dòng)車車型資料的列車定員及載客率（根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，本文取平均載客率0.85），根據(jù)1.1節(jié)中的計(jì)算方法計(jì)算鐵路每時(shí)段發(fā)送和到達(dá)旅客數(shù)量，匯總得到表7。

表7 分時(shí)段鐵路到發(fā)旅客量

5.3 樞紐客流分擔(dān)率計(jì)算

對成都東客站鐵路到達(dá)旅客進(jìn)行樣本容量為100人的抽樣調(diào)查，得到的調(diào)查結(jié)果分布如表8、表9、表10所示。

表8 成都東客站起點(diǎn)方便性旅客抽樣調(diào)查結(jié)果

表9 成都東客站終點(diǎn)方便性旅客抽樣調(diào)查結(jié)果

表10 成都東客站舒適性旅客抽樣調(diào)查結(jié)果

對SP調(diào)查所得數(shù)據(jù)進(jìn)行加權(quán)平均計(jì)算[21]（舒適性最終得分為起點(diǎn)方便性和終點(diǎn)方便性的平均值），結(jié)合RP調(diào)查所得數(shù)據(jù)，匯總得到初始數(shù)據(jù)如表11所示。

表11 初始數(shù)據(jù)表格

5.4 分時(shí)段線路運(yùn)能匹配度計(jì)算

根據(jù)分時(shí)段鐵路到發(fā)客流情況、城軌的客流分擔(dān)率和成都東客站城軌線路行車間隔時(shí)間，結(jié)合1.2節(jié)對城軌樞紐線路疏散能力匹配度的計(jì)算方法，計(jì)算并匯總得到分時(shí)段城軌線路運(yùn)能匹配度結(jié)果如表12所示。

表12 分時(shí)段城市軌道交通線路運(yùn)能匹配度計(jì)算結(jié)果

續(xù)表12

時(shí) 段城軌線路運(yùn)能匹配度運(yùn)能匹配度最終取值 10:00～11:000.331 782 5920.33 11:00～12:000.508 593 1940.51 12:00～13:000.262 490 5510.26 13:00～14:000.245 583 7840.25 14:00～15:000.506 981 1370.51 15:00～16:000.552 067 8530.55 16:00～17:000.471 469 4750.47 17:00～18:000.444 193 3050.44 18:00～19:000.485 297 6420.48 19:00～20:000.709 875 4050.71 20:00～21:000.797 093 7760.80 21:00～22:000.792 461 1900.79 22:00～23:000.620 854 2640.62 23:00～24:000.655 370 8060.65

可以看到，在20:00～21:00時(shí)間段內(nèi)，城軌平均線路運(yùn)能匹配度最高，達(dá)到了0.80。結(jié)合表7分析可知，19:00～20:00時(shí)間段內(nèi)鐵路到達(dá)旅客較多，出發(fā)旅客較少，城軌能提供的運(yùn)輸能力較低。因此，本文選取此時(shí)段作為樞紐運(yùn)輸高峰期[23]。

5.5 高峰期運(yùn)能匹配度計(jì)算

（1）線路運(yùn)能匹配度

根據(jù)公式（1）、（2）計(jì)算得到高峰期內(nèi)樞紐鐵路到達(dá)和發(fā)送的客流量分別為13 018.9人次和7 801.1人次。根據(jù)公式（3）和成都東客站城軌2、7號線的客流斷面數(shù)據(jù)，則樞紐城軌在樞紐疏散高峰時(shí)段能提供的線路疏散能力為5 210.94人次。根據(jù)公式（21），可計(jì)算得到高峰時(shí)期線路運(yùn)能匹配度為0.79。

（2）樞紐設(shè)施設(shè)備能力匹配度

6 結(jié) 論

（1）本文在運(yùn)能匹配的計(jì)算中增加了代表乘客的要素，即基于SP調(diào)查與RP調(diào)查相結(jié)合的綜合客運(yùn)樞紐各交通方式分擔(dān)率的計(jì)算，在一定程度上完善了傳統(tǒng)運(yùn)能匹配計(jì)算法的缺陷。

（2）通過對成都東客站的實(shí)例分析計(jì)算，發(fā)現(xiàn)成都東客站在樞紐高峰時(shí)期城軌與鐵路的線路運(yùn)能匹配度為0.80，接近理想運(yùn)能匹配度0.75，說明成都東客站城市軌道交通對鐵路的疏散能力較好，樞紐內(nèi)城軌的運(yùn)輸能力能夠滿足鐵路運(yùn)輸?shù)竭_(dá)的客流換乘城軌的需要，線路運(yùn)能匹配性較好。

（3）在樞紐設(shè)施設(shè)備運(yùn)能匹配度方面，結(jié)果為1.14，存在運(yùn)能瓶頸，其瓶頸具體位置在站臺(tái)和樓梯、自動(dòng)扶梯處。其中站臺(tái)容納能力存在較大程度的不足，實(shí)地考察中表現(xiàn)為樞紐高峰期站臺(tái)候車處擁擠、候車乘客越界占用了通道；樓梯、自動(dòng)扶梯通過能力輕度不足，實(shí)地考察中表現(xiàn)為樓梯扶梯處人流量較大、擁擠，通行速度較慢。另外，自動(dòng)售票機(jī)匹配度僅為0.14，存在能力浪費(fèi)，究其原因在于成都東客站地鐵自動(dòng)售票機(jī)數(shù)量較多，而持有地鐵卡的乘客占比大，需購票乘客少。

（4）通過對成都東客站樞紐設(shè)施設(shè)備匹配度的分析計(jì)算可知，成都東客站在設(shè)施設(shè)備的改造升級中，應(yīng)重點(diǎn)升級的對象為站臺(tái)和樓梯、自動(dòng)扶梯，通過擴(kuò)大站臺(tái)面積、增加自動(dòng)扶梯數(shù)量、加快自動(dòng)扶梯運(yùn)行速度等方式，提高其能力以消解運(yùn)能瓶頸，優(yōu)化樞紐運(yùn)能匹配度。另外，自動(dòng)售票機(jī)數(shù)量有多余，可適當(dāng)減少設(shè)備數(shù)量以提高能力利用率[24]。

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Study on Capacity Matching and Evacuation Capacity of Rail Transit Integrated Passenger Hubs

WANG Wen-wen1, XUE Feng1, 2

(1. School of Transportation and Logistics, Southwest Jiaotong University, Chengdu 611756, China; 2. National Engineering Laboratory of Integrated Transportation Big Data Application Technology, Chengdu 611756, China)

To improve the service efficiency of rail transit integrated passenger transport hubs, the capacity matching and evacuation capacity among different rail transit systems are studied. This study analyzes the positioning and functions of a comprehensive hub, and proposes the calculation methods for the railway arrival and departure capacity, the sharing rate of the hub traffic mode, the urban rail evacuation capacity, and the hub facilities and equipment capacity. Based on this, we analyze the matching of transport capacities in different time periods, identify the peak capacity and bottleneck locations of the hub, and propose appropriate optimization suggestions. The case study of Chengdu East Railway Station shows that, the matching degree of transportation capacity of the station is 0.79 in the peak period, which is desirable, and the evacuation capacity of the urban rail line is sufficient enough so that the railway passenger flow can be evacuated in a timely and effective manner. In contrast, the matching degree of hub facilities and equipment is 1.10, which is not desirable, and the capacity of hub facilities and equipment is insufficient, which affects the passenger collection and distribution efficiency and presents a bottleneck phenomenon.

rail transit; passenger hub; capacity matching; evacuation capacity; bottleneck identification

1672-4747（2021）03-0111-12

U115; U239.5

A

10.19961/j.cnki.1672-4747.2020.11.002

2020-11-03

2020-12-09

國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目（2017YFB1200702）；四川省科技計(jì)劃項(xiàng)目（2021YJ0077）；四川省社會(huì)科學(xué)規(guī)劃項(xiàng)目“統(tǒng)計(jì)發(fā)展專項(xiàng)課題”（SC19TJ027）

汪雯文（1997—），女，重慶人，碩士研究生，研究方向?yàn)榻煌ㄟ\(yùn)輸發(fā)展戰(zhàn)略及供需理論，E-mail：1986989766@qq.com

薛鋒（1981—），男，山東鄒城人，副教授，工學(xué)博士，研究方向?yàn)檫\(yùn)輸組織理論與系統(tǒng)優(yōu)化，E-mail：xuefeng.7@163.com

汪雯文，薛鋒. 綜合客運(yùn)樞紐軌道交通系統(tǒng)運(yùn)能匹配度研究[J]. 交通運(yùn)輸工程與信息學(xué)報(bào)，2021, 19(3): 111-122.

WANG Wen-wen, XUE Feng. Study on Capacity Matching and Evacuation Capacity of Rail Transit Integrated Passenger Hubs [J]. Journal of Transportation Engineering and Information, 2021, 19(3): 111-122.

（責(zé)任編輯：李愈）