广州地铁集团有限责任公司
摘要：城市轨道交通一般都可以通过票务系统统计乘客的完整路径信息，从而方便进行客流分析，但有些采用按次收费的线路，比如广州地铁APM线，其票务系统无完整的乘客进出站路径信息，难以进行断面客流分析，运行计划调整时效性较差，准确率较低，造成运能利用率低，运能与客流的矛盾突出。本文根据线路客流特点建立数据分析模型，通过对客流数据的分析，对列车运行计划进行优化，优化不同时段的运能投入，提高运能利用率，减少临时加开列车和不必要的客流控制，在设备资源有限的条件下，达到节能增效的目的。
关键词：地铁 客流 乘客路径 运行计划 运能优化
1研究背景
广州地铁APM线是全球第一条全地下(车场/正线)的旅客自动输送系统。2010年11月8日正式开通投入运营，全长 3.94km，共设9个站台。APM线无人驾驶的模式，没有司机室，列车通透明亮，本身就是景观，深受小朋友的喜爱。
.png)
图 1 APM线线路图
APM的运能和旅行速度位于有轨电车和地铁之间，可以起到很好的功能互补。广州APM线功能定位有两个：第一，作为广州地铁三号线的加密线。三号线是广州地铁最拥挤的一条线，APM线与其平行设置，两条线的直线距离300多米左右，多个站点都可以实现客流交换。APM线的日均客运量约为5万人，对三号线的大客流起到了一定的疏导作用。APM线的第二个定位就是作为观光旅游线。地铁线路上方就是广州的新城市中轴线，沿线有广州塔，海心沙亚运公园，花城广场，还有广州国际金融中心，花城汇地下商城，广州大剧院、博物馆、图书馆等等。因此观光旅游休闲娱乐的乘客较多，节假日客流增长尤其明显。广州地铁APM线客流增长迅猛，特别是2012年-2013年，客流增幅高达57.23%，对比线路开通初期，目前客流增幅高达36倍。APM线客流特点是客流量增长快，峰期变化多。
APM线车票采用进站扣费，通票2元一张，票务系统无法记录乘客完整的进出站路径信息，无法推算断面客流进行客流分析，也无法推导出最佳的运能分配。为了确定运行计划，运营策划人员只能通过现场人工观察、估测的方式开展运输策划，制定列车运行计划，这种方式不仅时效性较差，准确率较低，而且还费时费力。运输计划不能贴合运能需求，造成运能投入与客流需求的矛盾日益突出，迫切需要找出一种更加科学实用的解决方案。
2APM线客流分析
APM线工作日的客流较小，但高峰期客流突出，早晚高峰过后客流迅速回落，日均客流约4.9万。周六日增长客流平缓，但总客流较大，19:00左右达到峰值，日均客流约6万。节假日客流较大，最大的单日客流为8.7万。
APM线有9个车站，车站之间的客流数据相差较大。客流分布情况如下图，由图可见车站1与车站9的进站客流之和占总客流的85%，车站1和车站9均为始发站，终点站的客流方向是确定的，这为客流研究提供了有利条件。
.png)
图2 客流分布
3运能分析与优化
运能优化就是要找到每个时刻最佳的上线列次。上线列车数量决定了运能的投入，理论上，当运能投入等于运能需求时，乘客就全部能够上车，站台就不会出现乘客堆积。运能需求是由最大断面客流需求决定的。只要能够找到最大的断面客流，就能计算出最佳的上线列次。
计算断面客流的关键是要弄清楚每一名乘客的乘车路径，在票务系统无法提供完整进出闸信息的情况下，必须要结合客流特点进行分析。
由第二节的客流分析情况可发现，APM线始发站的进站客流占85%，如果用始发站的客流计算最大断面客流，误差为0-15%，误差较大。如果考虑中心站的客流特点，将中间站进站客流前往上下行的人数是一样的，并且所有人员在终点站下车，那误差将缩小至0-7.5%，可以比较准确的计算出最大截面客流，从而计算出每个时间段的最佳上线列次，对运行计划进行调整，可对运能进行优化。
断面客流到上线列车，我们按照如下公式进行推导。我们假设P为每15分钟最大截面客流，即单向截面客流，单位是：人/15分钟，之所以将时间段定义为每15分钟，是因为票务系统可以导出各车站每15分钟的客流，并且15分钟的跨度较窄，这样就可以计算出每15分钟的运能需求，精度较高当截面客流与截面运能相同时是最高效的运力投入方式，通过以下三个公示可以推导出最佳上线列次。
AW为单列车不同载荷下的载客量，这里使用额定载荷AW2，APM线额定载荷AW2 (座客+6人/m2)每节车载客标准是138人。公示中15为单位时间即15分钟；t为行车间隔；2表示当前APM线列车的编组数量为两节编组；T为行车周期，目前为25分钟；χ为上线列车数。
通过上述公示我们可以计算出每15分钟的最佳上线列车数量。以下选择x年x月x日APM线客流为例进行分析说明，利用上述公示计算出需求上线列次，与实际运行图计划上线列车比较如下图。
运能匹配情况计算如下
由上表可见，早高峰客流高峰时段为7:45-9:15，但是实施的运行图运力高峰是8：00-9:30，早高峰可整体提前15分钟，运能投入与需求更加贴合，可避免运力不足，减少运能浪费，提高运能利用率。按照此方法，进一步研究晚高峰及平峰期发现，平峰期运力过大，造成较大的运能浪费，可以减少上线列车，但考虑到减少列车后，行车间隔大于10分钟，乘客体验较差，故不进行调整。晚高峰实际的客流高峰是17:00-19:30，但是实际的运力高峰是17:00-21:00，可将晚高峰缩短至17:00-19:30，这样就可以避免造成运力浪费。对运行图优化如下所示：
.png)
4结语
此研究是针对APM线的痛点开展，在运营实践中，能够指导运营策划人员对运能投入进行比较准确的跟踪和调整，并且具有较高的灵活度。当客流特点发生变化时，可以为每个站的客流流向进行细分，修正数据准确度。当运营对满载率有要求时，可调整满载率值，也能够快速推导出每个时间段的最佳上线列次。
参考文献：
[1]秦进、史峰.公交城际列车时刻表优化[J].湖南：交通运输工程学报,2015:89-93
[2]朱宇婷、毛保华等.城市轨道列车时刻表优化[J].北京：铁道学报,2016:1-10
[3]蔡章辉等.动态客流需求下城市轨道交通列车时刻表优化[J].天津：城市轨道交通,2017:1-3