復(fù)雜路網(wǎng)條件下軌道交通列車性質(zhì)表示方法研究

徐正夫，劉子晗，張同宇，劉博遠

（1. 慧伊創(chuàng)新科技（北京）有限公司，北京 100084；2. 河北大學(xué)網(wǎng)絡(luò)空間安全與計算機學(xué)院，河北保定 071000；3. 北方工業(yè)大學(xué)經(jīng)濟管理學(xué)院，北京 100144；4. 北京聯(lián)合大學(xué)城市軌道交通與物流學(xué)院，北京 100101；5. 北京市軌道交通運營管理有限公司，北京 100068）

1 背景

隨著我國大中城市軌道交通線網(wǎng)不斷完善，里程不斷增加，列車開行方式也日趨多樣。對于城市軌道交通線路，因沿線客流具有周期性和分布不平衡等特征，通常需開行不同種類的小交路列車以滿足客流快速疏散和節(jié)能降耗需求[1]；郊區(qū)、市域線路開行大站?？靠焖倭熊囀强s短城鄉(xiāng)時空距離、提升郊區(qū)乘客體驗的有效方法[2]；部分條件允許的線路開行跨線直通列車，減少乘客總體出行時間，還有部分線路存在支線?！笆奈濉逼陂g，北京市將完善軌道交通網(wǎng)絡(luò)功能，實現(xiàn)高質(zhì)量網(wǎng)絡(luò)化運營，組織跨線運行與雙向不平衡運行，組織多交路套跑[3]。在《北京市“十四五”時期交通發(fā)展建設(shè)規(guī)劃》中[4]，城市軌道交通與市郊鐵路跨線運行，部分站點將會開行前往3個甚至更多方向的列車，加之同線路小交路和快慢車，不同種類的列車可能多達十余種。目前，重慶市軌道交通在4號線、環(huán)線、5號線開行直快列車，其他線路也有開行跨線列車的規(guī)劃[5]，粵港澳大灣區(qū)城際鐵路線路也將逐步調(diào)整為不對號入座和站臺候車的“公交化”運營模式，隨著路網(wǎng)完善，大灣區(qū)還將開行大量不同交路和速度等級的列車[6]，還有不少城市的軌道交通線路預(yù)留了跨線運行條件，今后線路之間跨線運行的場景將會逐步增加，這都對列車性質(zhì)表示方式提出更高的要求。因此為便于乘客了解列車開行方式和性質(zhì)，如何在乘客界面清晰準(zhǔn)確展示列車性質(zhì)尤為重要。

目前，國內(nèi)相關(guān)研究主要集中于列車開行方式或以視覺傳達的角度開展的研究，對于復(fù)雜路網(wǎng)中不同列車性質(zhì)表示方法的相關(guān)研究較少。隨著未來城市軌道交通與市郊鐵路、城際鐵路的深度融合甚至聯(lián)網(wǎng)運行，相鄰城市線網(wǎng)之間也可能貫通運行，將會出現(xiàn)更多列車開行方式，對列車性質(zhì)表示進行深入研究并構(gòu)建一套內(nèi)容相對清晰且推廣成本較低的列車性質(zhì)表示方式具有很強的現(xiàn)實意義。

2 國內(nèi)外相關(guān)經(jīng)驗及存在的不足

目前，國內(nèi)跨線運行的城市軌道交通線路不多，重慶市軌道交通在4號線、環(huán)線和5號線開行的直快列車視作獨立的線路，其線路名稱、顏色等均獨立于其他線路，目前重慶市軌道交通線網(wǎng)中僅存在1種跨線運行模式，現(xiàn)狀表示方式可以起到很好的區(qū)分作用，但待規(guī)劃的其他跨線列車開行后，命名方式仍需要進一步完善。上海市軌道交通3號、4號線存在共線運營區(qū)段，部分時段也存在多種跨線交路，在乘客界面以線路、顏色、終點站的方式進行表示，如4號線出庫列車自上海體育館站發(fā)出，經(jīng)4號線外環(huán)運行1周后進入3號線南段，終點站為3號線上海南站，此種列車全程使用4號線名稱和顏色，在寶山路站后列車后續(xù)站點與3號線完全相同，但仍使用4號線顏色，容易造成混淆。

現(xiàn)階段城市軌道交通系統(tǒng)中，包括線路示意圖等在內(nèi)的靜態(tài)標(biāo)識導(dǎo)向系統(tǒng)通常僅清晰展示線路和站點信息，而不同支線、交路一般以通過語音播報、電子顯示設(shè)備進行動態(tài)展示，多數(shù)城市僅提示列車終點站等有限信息，還有部分城市的語音播報僅站在運營者角度，內(nèi)容過多的使用行業(yè)術(shù)語，對于對軌道交通和站點名稱不熟悉的乘客無法直接通過列車終點站判斷該列車終點站與所要到達的站點之間的關(guān)系，不能起到較好的區(qū)分作用，影響乘客出行體驗。

日本軌道交通發(fā)達，不同線路之間常開行跨線直通列車。新干線通常對不同等級、交路的列車進行命名[7]，該方法雖然能夠有效區(qū)分列車性質(zhì)，但命名方式與線路本身及目的地關(guān)聯(lián)性不大，同時列車停站方式與名稱也不完全對應(yīng)，并不便于記憶。而日本地鐵、通勤鐵路則根據(jù)列車等級和運行區(qū)間分為普通、快速、特急、直通、通勤快速、區(qū)間快速等種別，由于部分線路列車種別過多且名稱相近，對于不熟悉線路的乘客極易造成混淆。成網(wǎng)運行的德國柏林、法蘭克福、法國巴黎等軌道交通為每一種開行交路賦予相應(yīng)線路名稱即路號，在車站顯著位置設(shè)立對應(yīng)的站牌及運行線路圖供乘客查詢，車站廣播及車站顯示系統(tǒng)均以路號作為唯一列車性質(zhì)表示內(nèi)容。因公共電、汽車線路系統(tǒng)使用數(shù)字加字母命名的路號名稱歷史悠久，目前已廣泛使用并被乘客接納，將其引入軌道交通系統(tǒng)，可通過較低的推廣和學(xué)習(xí)成本進行普及，提升乘客乘車體驗，有效減少問訊量，降低運營單位乘務(wù)工作壓力，主要適用于復(fù)雜路網(wǎng)多次跨線或者跨線列車種類較多的場景。受顯示設(shè)備面積限制，部分較長站名無法顯示完全，使用站名作為方向指示可能需要滾動顯示，增加了獲取信息的時間成本，使用數(shù)字和字母更加簡短，可增大相同面積的顯示設(shè)備及張貼內(nèi)容中有效內(nèi)容字號，也無需額外的翻譯內(nèi)容，便于乘客識別，同時還便于記憶和問訊指路，但對于路網(wǎng)復(fù)雜程度有限且各交路共線段較長的線路，反而會因為路號過多增加信息獲取難度，不便于乘客理解。

就軌道交通標(biāo)識導(dǎo)向而言，現(xiàn)有研究大多集中在標(biāo)識導(dǎo)向的圖案藝術(shù)設(shè)計、標(biāo)識導(dǎo)向的布設(shè)問題、公共空間文化和視覺傳播方面。赫麗萍[8]以工業(yè)設(shè)計為基礎(chǔ)，基于對地鐵空間特征、地下空間環(huán)境以及乘客的心理、使用行為進行調(diào)查分析，為哈爾濱地鐵提出了更人性化、更合理化的導(dǎo)向標(biāo)識設(shè)計；林倩[9]基于城市規(guī)劃設(shè)計、格式塔心理學(xué)、環(huán)境行為學(xué)、環(huán)境心理學(xué)、視覺傳達設(shè)計等多個方面研究地鐵站域?qū)驑?biāo)識的布設(shè)合理性；翟蕾蕾[10]等從文化觀念層面、文化技術(shù)層面和文化建構(gòu)層面，對城市軌道交通文化建設(shè)進行分析，根據(jù)不同城市的文化特征，尋求適合城市地域特色的視覺傳播路徑和范式，不斷完善并逐漸建構(gòu)起適用范圍更廣泛的、基于視覺傳播的城市軌道交通公共空間文化體系；戴克平[11]等結(jié)合北京市軌道交通導(dǎo)向標(biāo)識系統(tǒng)的實施經(jīng)驗，探討城市軌道交通導(dǎo)向標(biāo)識系統(tǒng)的建設(shè)管理。上述研究主要以視覺傳達角度為重點，未與軌道交通實際運營狀態(tài)進行結(jié)合。

綜上，目前尚無關(guān)于復(fù)雜路網(wǎng)條件下軌道交通列車性質(zhì)表示方法的系統(tǒng)性研究，既有的研究內(nèi)容無法對未來復(fù)雜路網(wǎng)條件下的城市軌道交通運營和乘客體驗起到實質(zhì)的幫助，亟待一種將軌道交通運營、乘客出行體驗和視覺傳達三方面進行深度結(jié)合的全新設(shè)計思路。

3 區(qū)段編碼法

根據(jù)我國城市軌道交通發(fā)展現(xiàn)狀，結(jié)合乘客的出行習(xí)慣，提出了一種全新方法即區(qū)段編碼法來對列車性質(zhì)進行表示，能夠廣泛適用于國內(nèi)各種實際運用場景。同時，根據(jù)列車性質(zhì)表示方法，有針對性地設(shè)計相應(yīng)標(biāo)識導(dǎo)向系統(tǒng)，將文字、色彩與圖形相互結(jié)合[12]，提升標(biāo)識導(dǎo)向系統(tǒng)內(nèi)容可讀性。

3.1 方法概述

區(qū)段編碼法為可跨線運行或者具備多條支線的若干線路構(gòu)成系統(tǒng)中每一個相互不重合的區(qū)段賦以獨立的區(qū)段編碼，在標(biāo)識導(dǎo)向系統(tǒng)中弱化線路名稱而強化可達區(qū)域。其顯著優(yōu)勢在于乘客僅需了解該列車是否途經(jīng)所需到達站點所在的區(qū)域，而無需關(guān)注列車終點站或?qū)嶋H交路。尤其在骨干區(qū)段明顯，末端具有較多分支的場景，骨干區(qū)段往往有多種列車開行方式前往各個支線，雖然不同交路的列車可能途經(jīng)不同區(qū)域，但不同交路之間存在大量重合區(qū)段，使用區(qū)段編碼法，乘客無需對列車實際交路進行區(qū)分，可有效降低學(xué)習(xí)難度。區(qū)段編碼的格式可根據(jù)實際場景進行設(shè)計，軌道交通線網(wǎng)中不存在或較少使用英文字母進行線路名稱命名的城市，區(qū)段以字母命名，存在不同英文字母的線網(wǎng)則可以數(shù)字加特定的符號命名，同時為便于乘客快速查找信息，在導(dǎo)向標(biāo)志中同時加以顏色、底紋等對不同區(qū)段進行明確區(qū)分。

3.2 案例選擇

以北京市軌道交通19號線、大興機場線、市郊鐵路S2線、東北環(huán)線、懷密線構(gòu)成的系統(tǒng)為例對本方法進行詳細說明。北京市軌道交通19號線、市郊鐵路S2線將考慮開行跨線列車[3]，根據(jù)相關(guān)規(guī)劃設(shè)計方案，大興機場線未來亦有可能與19號線開行跨線列車，同時S2線南口至黃土店及市郊鐵路東北環(huán)線未來具備貫通運行的條件，為了更清晰的展示本方案，將上述線路一并納入本系統(tǒng)中，該系統(tǒng)具備一定的復(fù)雜性，在國內(nèi)軌道交通線網(wǎng)中具有代表性，因此選擇該系統(tǒng)作為實例。

首先將本系統(tǒng)中所有不重合的區(qū)段進行命名。新媒體基地至新宮、新發(fā)地至上清橋南、清河小營橋至龍澤西、生命科學(xué)園至沙河高教園、大興機場至大興新城、高米店南至北臧、觀音寺至海子角、清河站至皇后店共8個區(qū)段賦予區(qū)段代碼A～H，生命谷站至南口站賦予區(qū)段代碼S，市郊鐵路東北環(huán)線不同區(qū)段賦予區(qū)段代碼U～Z，同時假設(shè)S段存在少量快車。

另外，本文涉及的線路信息僅作示意，部分內(nèi)容僅為設(shè)想中的內(nèi)容，不保證準(zhǔn)確性與時效性。

3.3 標(biāo)識導(dǎo)向設(shè)計

根據(jù)乘客進站與換乘流程，使用區(qū)段編碼法的線路及車站使用分層級的方式，優(yōu)化乘客進站至乘車全過程的導(dǎo)向標(biāo)志，使乘客在到達站臺前即可提前獲取有效信息，依據(jù)層級由外到內(nèi)、由高到低，搭配由繁至簡、由大到小的模塊化信息展示結(jié)構(gòu)，可有效降低乘客乘車過程中信息檢索的難度，提高跨線運營列車的乘車體驗。

3.3.1 站廳層標(biāo)識導(dǎo)向

在車站站廳層顯著位置張貼本系統(tǒng)線網(wǎng)示意圖，清晰展示本系統(tǒng)涉及的路網(wǎng)各區(qū)段中線路、車站信息以及本站所處的區(qū)段，乘客進站后在到達站臺層前，即可了解對本站所涉線路和可達區(qū)域和目的站所在區(qū)段，線網(wǎng)示意圖如圖1所示。

圖1 線網(wǎng)示意圖樣例

乘客根據(jù)目的站所在區(qū)段，選擇進入正確的站臺。在站廳層通往站臺層以及其他線路至本線路換乘通道內(nèi)的提示信息中，提示當(dāng)前通道所通往站臺經(jīng)停列車的可達范圍，因“區(qū)段”屬于軌道交通相關(guān)術(shù)語，乘客較難理解，因此導(dǎo)向標(biāo)志中均使用“區(qū)域”，導(dǎo)向標(biāo)志如圖2所示。

圖2 導(dǎo)向標(biāo)志樣例

3.3.2 站臺層標(biāo)識導(dǎo)向

將站臺方向指示中主要指示內(nèi)容由現(xiàn)行的列車開往方向調(diào)整為途經(jīng)區(qū)段，在站臺顯著位置張貼本站所在區(qū)域及本站臺經(jīng)停列車可達的范圍及所有站點和換乘信息。乘客到達站臺后，可清晰了解站臺列車可達范圍。本站可達區(qū)域詳細信息示意圖如圖3所示。

圖3 本站可達區(qū)域詳細信息示意圖

在站臺屏蔽門上方或站臺顯著位置展示本方向后續(xù)可達范圍，乘客在上車前仍可查看線路詳細信息。若所在站點后續(xù)可達區(qū)域較多且站點數(shù)量較多，則對除本區(qū)段外的后續(xù)區(qū)域站點進行折疊，僅展示該區(qū)域終點站，如圖4a所示；同時在屏蔽門兩側(cè)或顯著位置張貼除所在區(qū)段外其他可達區(qū)段的信息，如圖4b所示，便于乘客快速進行檢索。另因前序區(qū)段與站點內(nèi)容對后續(xù)乘車基本起不到提示作用，根據(jù)實際版面尺寸，可將前序站點與區(qū)段省略。

圖4 典型站點線路可達范圍及區(qū)域示意圖

若某站點后續(xù)區(qū)段較少，則展開顯示全部內(nèi)容，不再折疊，如圖5a所示。對于末端區(qū)域，為了平衡展示效果，則顯示前序部分區(qū)段信息，如圖5b所示。對于某個站點前序有多種交路但后續(xù)?？空军c完全相同時，不再進行區(qū)分，如圖5c所示?？缇€進入其他線路后，若該線路后續(xù)存在與跨線列車相同的交路，將不再顯示跨線列車，而只顯示該線路本線的交路，如圖5d所示。

圖5 不同場景下線路可達區(qū)域示意圖

從跨線線路返程時則按照該線路優(yōu)先的原則進行展示，同樣以僅顯示本區(qū)域，其他區(qū)域站點折疊的方式進行展示，各區(qū)域的信息單獨進行展示，如圖6所示。

圖6 多線路跨線可達區(qū)域示意圖

所有所涉及區(qū)域內(nèi)的線路圖規(guī)格同圖4b，這里不再贅述。若本方向存在與本線路其他支線不可直通的情況，則按照換乘站處理。如本方向列車無法直通至19號線C、D、S區(qū)域，因此上清橋南站作為換乘站，乘客可換乘開往C、D、S區(qū)域的19號線，如圖7所示。

圖7 存在本線與其他支線換乘可達區(qū)域示意圖

3.3.3 車站電子顯示屏及廣播

車站乘客信息系統(tǒng)（PIS）到站預(yù)告拋棄傳統(tǒng)顯示方式，不再顯示列車終點站，而顯示當(dāng)前方向前往后續(xù)各區(qū)段列車剩余到站時間，乘客可根據(jù)自己目的地所在區(qū)域選擇相應(yīng)列車，無需了解列車終點站和途經(jīng)區(qū)域。當(dāng)列車進站時，顯示屏中本次列車可達的所有區(qū)域?qū)⑼ㄟ^閃爍的方式額外進行提示，同時底部通知區(qū)域顯示即將到站列車的途經(jīng)區(qū)域及終點站。若本系統(tǒng)中存在固定開行的快車或直達車，當(dāng)快車或直達車完全跨越某個區(qū)域時，則視作列車不到達該區(qū)域，顯示內(nèi)容及廣播不提及該區(qū)域，若僅跨越某區(qū)域部分站點，如圖4b中區(qū)域S快車，則單獨顯示該區(qū)域快車即將抵達本站的時間。車站PIS顯示內(nèi)容如圖8所示。

圖8 車站PIS顯示內(nèi)容

配合顯示屏內(nèi)容，車站廣播內(nèi)容為：“以南口為終點站的列車即將進站，本次列車途經(jīng)B、C、S區(qū)域，前往B、C、S區(qū)域的乘客請準(zhǔn)備上車”。

3.3.4 車廂內(nèi)顯示屏

車廂內(nèi)顯示屏除顯示本次列車途經(jīng)站點和沿途換乘站外，額外增加顯示同臺換乘信息的內(nèi)容，便于換乘其他支線或者誤乘后及時換乘，如圖9所示。

圖9 車內(nèi)PIS顯示內(nèi)容

4 線路名稱 + 區(qū)段編碼混合模式

部分線路復(fù)雜交路列車開行數(shù)量較少，可使用線路名稱加區(qū)段編碼的混合模式進行命名。以上海市軌道交通3號、4號線構(gòu)成的系統(tǒng)為例，3號、4號線在虹橋路至寶山路區(qū)段共9座車站共線運行，除3號、4號線正常交路以及3號線小交路外，列車出入庫期間和停車場之間調(diào)車時還存在其他特殊交路。根據(jù)區(qū)段編碼法將3號、4號線系統(tǒng)分為4個區(qū)段，3號線上海南站至3號線宜山路站、3號線東寶興路至3號線江楊北路、共線段虹橋路至寶山路、4號線海倫路至4號線宜山路分別賦予區(qū)段代碼A～D，如圖10所示。

圖10 上海市軌道交通3號、4號線區(qū)段示意圖

為乘客便于理解，正常3號、4號線全程列車保留現(xiàn)有表示方式，僅特殊交路采用途經(jīng)區(qū)段作為列車名稱并使用獨立的顏色。特殊交路中部分區(qū)段可能與正常3號、4號線后續(xù)走向和?？空军c相同，因此特殊交路名稱采取動態(tài)命名的方法，僅在與正常交路不同的區(qū)段單獨命名，在與正常交路重合時不進行區(qū)分，同時在站臺PIS中可動態(tài)顯示列車路徑動態(tài)示意圖。本系統(tǒng)可能存在如下開行方式。

（1）3號線石龍路（上海南站）站出發(fā)，后加入4 號線內(nèi)環(huán)運行，此種列車在石龍路（上海南站）站出發(fā)至3號線宜山路區(qū)段命名為ACD，到達虹橋路后與正常4號線無異，后續(xù)使用4號線內(nèi)環(huán)名稱，如圖11a所示。

圖11 不同開行模式示意圖及對應(yīng)線路名稱

（2）3號線石龍路（上海南站）站出發(fā)，加入4號線內(nèi)環(huán)運行至4號線宜山路站結(jié)束運行，此種列車全程命名為ACD，如圖11b所示。

（3）4號線外環(huán)運行至宜山路進入3號線南段至上海南站，此種列車在上海體育館至海倫路區(qū)段命名為DCA，到達寶山路后與正常3號線無異，后續(xù)使用3號線名稱，如圖11c所示。

（4）4號線宜山路站發(fā)出后，經(jīng)4號線內(nèi)環(huán)運行1.5圈后進入3號線，此種列車在宜山路發(fā)出至寶山路區(qū)段，因能夠完整運營4號線外環(huán)，此段以4號線外環(huán)命名，因后續(xù)將進入3號線北段，由海倫路起將不再完成完整4號線，則命名為DCB，到達虹橋路后與3號線一致，則使用3號線名稱，如圖11d所示。

（5）3號線江楊北路站發(fā)出，加入4號線外環(huán)運行，此種列車在江楊北路發(fā)出至東寶興路區(qū)段，命名為BCD，到達寶山路后與正常4號線無異，后續(xù)使用4號線外環(huán)名稱，如圖11e所示。

時刻表中對特殊交路進行標(biāo)注，如圖12所示。

圖12 時刻表設(shè)計示意圖

5 結(jié)論

國內(nèi)現(xiàn)行軌道交通線路命名方式已無法適應(yīng)不斷擴大且日趨復(fù)雜的軌道交通線網(wǎng)。通過借鑒國內(nèi)外軌道交通及其他行業(yè)經(jīng)驗并結(jié)合國內(nèi)實際環(huán)境，設(shè)計了區(qū)段編碼法對列車性質(zhì)進行表示，可有效解決軌道交通大規(guī)模復(fù)雜交路場景下不同性質(zhì)列車的表示與區(qū)分的問題，為今后城市軌道交通及城際鐵路成網(wǎng)運行后列車性質(zhì)表示提供了一種有效方案，同時依托本方案優(yōu)化標(biāo)識導(dǎo)向系統(tǒng)設(shè)計，使乘客更快速準(zhǔn)確的獲取乘車信息，易于接受復(fù)雜的列車交路和運行方式，有效提高運營部門開行多種交路的積極性，有助于減少乘客換乘次數(shù)，緩解換乘站客流壓力。