北京市軌道交通車站自動檢票機配置優(yōu)化研究

權經超

（北京軌道交通路網管理有限公司，北京 100101）

1 研究背景及意義

1.1 研究背景

1.1.1 自動檢票機概述

自動檢票設備（以下簡稱“閘機”）是乘客與城市軌道交通交互的重要環(huán)節(jié)，可區(qū)分車站付費區(qū)與非付費區(qū)，對乘客所持的不同票種進行自動檢票，檢票成功后，閘機通道阻擋解除（門扇開啟或釋放轉桿），乘客方可在車站付費區(qū)和非付費區(qū)通行。

同時，閘機可記錄乘客進、出車站的信息，可對城市軌道交通車站的進站量進行精準統(tǒng)計，為客流特征分析、服務設施合理化配置提供參考依據。閘機是城市軌道交通運營單位對車站進行管理的重要設備，既可實現票務管理、運營管理、數據挖掘、輔助決策等功能，又可降低運營成本，是城市軌道交通自動售檢票（AFC）系統(tǒng)的重要組成部分。

目前北京市軌道交通可支持一票通、一卡通和二維碼等進出站方式，持有一卡通和二維碼的乘客可直接檢票進、出站，而無一卡通和二維碼的乘客則需先在自動售票機購買一票通，再持一票通檢票進站，出站時則需將一票通投入回收箱（回收模塊）進行檢票，乘客持不同票種進出站流程如圖1、圖2所示

隨著城市軌道交通的發(fā)展，不同線路和車站的進、出站客流特征及通行能力大不相同，因此，有針對性的對路網各車站各站廳的進、出站閘機分別進行合理化配置，有利于降低運營成本，提高各站廳的服務水平、發(fā)揮各站廳設備的最大能效。

1.1.2 分票種客流分析

2021年上半年北京市軌道交通路網進站量7.94億人次，日均438.55萬人次，其中通過二維碼檢票進站量日均206.49萬人次，占路網總進站量的47.09%；通過持有一卡通檢票進站量日均占比48.04%；一票通日均進站量占比4.85%；銀聯(lián)閃付過閘占比0.02%。分票種進站量占比如圖3所示。

通過對近3年各票種進站量占比的分析可見，互聯(lián)網票務產品對路網票務產品結構產生巨大影響，實體票務（一票通）進站量大幅度減少，與2019年上半年相比占比減少3.47%，由于目前出站閘機回收模塊配置數量相對較多，隨著實體票進站量大幅度減少，大部分出站閘機回收模塊利用率較低，設備檢修維護成本較高。

城市軌道交通在運營過程中，不僅需要對故障設備進行及時維修還需要對非故障設備定期進行檢查和維護。通常情況下，閘機的維護周期為1個月1次，且每臺閘機維護的平均成本相對穩(wěn)定，因此減少閘機回收模塊數量可減少閘機檢修維護成本。

未來智慧城軌即將應用到的無感支付、實名認證、銀聯(lián)卡過閘等新型過閘手段同樣會對實體票卡的發(fā)售量帶來一定影響，為進一步提高閘機回收模塊利用率、減少設備檢修維護成本，需要對閘機回收模塊的合理配置進行深入研究。

1.2 研究意義

目前，路網既有車站未根據自身的客流特點和設備使用情況對車站站廳的自動檢票機及其回收模塊配置數量進行定量分析，導致部分車站站廳閘機和回收模塊利用率較低，甚至某些閘機和回收模塊長期處于閑置狀態(tài)，進而造成設備維護成本的提高。

自動檢票設備是城市軌道交通客流組織管理系統(tǒng)的重要組成部分，科學合理地配置城市軌道交通自動檢票設施對車站客流的有序組織、車站運營組織管理水平及服務質量的提高、設備能力的充分發(fā)揮、維修維護成本的降低等都具有十分重要的意義，因此，本文對路網既有車站的自動檢票設備及其回收模塊的數量進行合理化配置分析，并對新建車站閘機配置數量提出優(yōu)化建議。

2 自動檢票機及其回收模塊配置測算

2.1 進、出站閘機配置數量

為達到自動檢票設備及其回收模塊的數量配置最優(yōu)，車站的進站閘機配置數量計算公式為：

車站的出站閘機配置數量計算公式為：

式（1）、式（2）中閘機配置數量=通道配置數量。考慮設備的冗余，選取CEILING（將參數Number向上舍入）向上取整函數。站廳1 h最大進站（出站）量以車站站廳為單位，選取統(tǒng)計周期數據中各站廳1 h最大的進站（出站）量。進站、出站通行能力為各車站各站廳某類閘機（進站或出站）1 min通過的最大人數與此類閘機的臺數的比值，即1 min每臺閘機可通過的人數。

2.2 出站閘機回收模塊配置數量

式（3）中考慮設備的冗余，選取CEILING（將參數Number向上舍入）向上取整函數。站廳一票通1 h 最大出站量以車站站廳為單位，選取統(tǒng)計周期數據中各站廳一票通1 h最大的出站量。一票通出站通行能力為各車站各站廳出站閘機1 min回收一票通的數量與出站閘機數量的比值，即1 min每臺閘機可回收一票通的數量。

3 案例分析

受疫情影響，2020年和2021年北京市軌道交通路網進站量與2019年相比所減少，根據圖4可知2019年6月至8月路網進站量、一票通進站量相對較大，而且該階段除工作日、雙休日之外還包含節(jié)假日、暑假等特殊階段，客流規(guī)律相對明顯。因此本文選取2019年6 月至8月的數據對閘機設備配置數量進行研究和測算。

3.1 北京南站南廳閘機配置數量

以北京市軌道交通北京南站南廳為例對進、出站閘機設備及出站閘機回收模塊配置數量進行計算，具體如下。

（1）進站閘機配置數量。北京南站南廳1 h最大進站量為10 876人次，進站通行能力為35人/min，則北京南站南廳進站閘機配置數量為CEILING{10876 / 35 / 60} = 6臺。

（2）出站閘機配置數量。北京南站南廳1 h最大出站量為6 342人次，出站通行能力為18人/min，則北京南站南廳出站閘機配置數量為CEILING{6342/18/60} = 6臺。

（3）出站閘機回收模塊配置數量。北京南站南廳一票通1 h最大出站量為1 610人次，一票通出站通行能力為12人/min，則北京南站南廳出站閘機回收模塊配置數量為CEILING{1610/12/60} = 3臺。

綜上，北京南站南廳應配備12臺閘機（6臺進站閘機、6臺出站閘機），其中3臺出站閘機需配備一票通回收模塊。

如北京南站南廳的布置圖（圖5）所示，可知北京南站南廳目前有23臺閘機（11臺進站閘機、12臺出站閘機），其中12臺出站閘機均配備一票通回收模塊。

對計算結果與統(tǒng)計結果進行比對，可知北京南站南廳閘機的配置數量大于通過優(yōu)化計算后的數量，由此證明優(yōu)化前的配置存在設備浪費與利用率低等現象，造成運營成本的增加。同時也反向說明閘機和回收模塊的合理化配置對降低運營成本、提高設備利用率有著重要作用。

3.2 路網各站廳閘機配置數量

同理，根據閘機及其回收模塊配置數量的測算方法對全路網站廳所需進、出站閘機及其回收模塊配置數量進行計算。

3.2.1 進、出站閘機配置

（1）1 h最大進、出站量分析?；?019年6月至8月自動檢票機上傳的乘客進、出站過閘數據，選取路網各站廳1 h最大進、出站量進行分析和配置計算，排名前20的站廳及1 h最大進、出站量如表1所示。

表1 1 h最大進、出站量車站排名表 人次

（2）進、出站通行能力分析?；?019年6月至8月自動檢票機上傳的乘客進、出站過閘數據，選取路網各車站各站廳進出站閘機1 min通過的最大人數與閘機數量的比值作為進出站閘機通行能力，進而進行閘機配置的計算，排名前20的站廳及進、出站通行能力如表2所示。

表2 進、出站通過能力分析車站排名表 人次· min-1

（3）路網各站廳所需閘機配置數量分析。根據上述測算方法對全網站廳閘機配置數量進行計算匯總，所得數據如表3所示。結合各車站地址位置分布情況匯總可知，配置1～5臺閘機的站廳有502個，占全網站廳的68.77%，其中大多數為商業(yè)居住類車站，這些車站的進、出站閘機通道數之比約為6 : 5；配置6～10臺閘機的站廳有206個，占全網站廳的28.22%，其中大多數為商業(yè)居住類、旅游景點車站，這些車站的進、出站閘機通道數之比約為6 : 5；配置11臺以上閘機的站廳有22個，占全網站廳的3.01%，其中大多數為交通樞紐、旅游景點車站，這些車站的進、出站閘機通道數之比約為9 : 10。

表3 站廳閘機配置數量統(tǒng)計表

3.2.2 出站閘機回收模塊配置

（1）一票通1 h最大出站量及一票通出站通行能力分析?；?019年6月至8月自動檢票機自動上傳的持一票通乘客的出站過閘數據，選取路網各站廳一票通1 h最大出站量及一票通出站通行能力進行分析和配置計算，排名前20的出站量及通行能力如表4所示。

表4 一票通1 h最大出站量及一票通出站通行能力分析車站排名表

（2）路網各站廳所需回收模塊的閘機配置數量分析。根據上述測算方法對全網站廳所需回收模塊的閘機數量進行計算，如表5所示。同時結合各車站地址位置分布情況匯總可知，配置1臺回收模塊閘機的站廳有714個，占全網站廳的97.81%，其中大多數為商業(yè)居住類車站。配置2～3臺回收模塊閘機的站廳有12個，占全網站廳的1.64%，其中大多數為交通樞紐、旅游景點車站。配置4～5臺回收模塊閘機的站廳有4個，占全網站廳的0.55%，主要為交通樞紐站。

表5 站廳所需回收模塊閘機配置數量統(tǒng)計表

4 新建車站自動檢票機及其回收模塊配置優(yōu)化建議

結合目前全網各站廳閘機及其回收模塊使用情況和計算的配置數量，對未來新建車站自動檢票機及其回收模塊數量合理化配置提出如下優(yōu)化建議。

（1）車站進、出站閘機配置數量。進、出站閘機應根據預測客流數據進行計算，商業(yè)居住類車站進、出站閘機通道數之比建議為6 : 5，交通樞紐、旅游景點車站進、出站閘機通道數之比建議為9 : 10 ，每站廳在配置閘機數量時，可考慮一定冗余。

（2）出站閘機一票通回收模塊配置數量。商業(yè)居住類車站每站廳配置1臺，旅游景點車站每站廳配置2～3臺，交通樞紐類車站每站廳配置3～5臺。每站廳在配置出站閘機一票通回收模塊數量時，可考慮1臺冗余配置。

自動檢票機回收模塊配置的優(yōu)化會對使用一票通出站的乘客造成一定的影響，如果乘客選擇的出站閘機無回收模塊，則需要引導乘客選擇帶有回收模塊的閘機出站，造成出站時間的延長，客流較大時，也會出現乘客排隊出站等情況。為引導乘客快速出站，可在配備回收模塊的閘機處張貼帶有明顯標志的導向標識（如“一票通通道”），引導一票通乘客快速選擇出站閘機，縮短出站時間。

5 結論

本文通過對既有車站各站廳自動檢票設備及其回收模塊使用情況的分析和計算，提出配置新建車站自動檢票設備數量的合理化建議，從而提高自動檢票設備利用率、減少自動檢票設備的維修維護成本，最終達到降低運營成本的目的。