哈爾濱市地鐵客流量統計預測與調度優化設計

胡珊珊　高楊

摘要：地鐵建設在社會、經濟發展的大力推動下越來越快，在整個城市交通系統中承擔著不可估量的作用。筆者將介紹哈爾濱市地鐵客流量現狀，梳理當前關于地鐵客流量統計預測的中長期和短期預測方法，給哈爾濱市地鐵客流量統計預測工作提供借鑒。另外，還提出了初步的調度優化設計方式，為日常的地鐵運行和調度工作以參考。

關鍵詞：地鐵；交通運輸；交通調度

基金項目：本文系“2015年哈爾濱金融學院大學生創新創業訓練計劃項目資助”的階段性成果

地鐵是當前城市快速交通的一種重要方式，能夠承擔大量的乘客出行和其他交通方式的乘客轉移。但是，地鐵的可達性和靈活性與城市公交相比，不具備優勢。因此，要充分挖掘和發揮地鐵的運輸潛力，必須對客流量進行預測并做好調度優化工作。這樣才能制定高效的地鐵調動措施、緩解城市交通擁堵的問題，加快城市交通建設。

一、哈爾濱市地鐵客流量統計預測

（一）哈爾濱市地鐵客流量現狀

目前，哈爾濱市城市軌道交通近期建設規劃（2008-2018年）中指出：哈爾濱的地鐵網絡由軌道交通1號線一期、二期、三期以及2號線一期、3號線組成，形成“十字+環線”的骨架線路，線路總長89.58公里，預計總投資562.2億元。目前，哈爾濱地鐵1號線一、二期工程竣工通車。而黑龍江省和哈爾濱的客運潛力巨大。目前已經通車的哈爾濱地鐵1號線，連接了哈爾濱東站和南站，全場17.73公里、總共設計并建設了18座車站，全程運行時間34.17分鐘，每小時的客運能力能夠達到1.49萬人次、全天可達到21.5萬人次。同時，哈爾濱的客運量近幾年在穩定中呈現出緩慢下降的趨勢，這需要交通管理部門進一步分析出行者的出行偏好，做好交通調度和優化工作，充分挖掘城市交通發展的潛力。

（二）地鐵客流量的中長期預測方法

要進行哈爾濱市地鐵客流量的中長期預測，需要明確客流的組成，包括了：趨勢客流、轉移客流和誘增客流。趨勢客流是基礎客流，是在地鐵建設之后，從步行轉移到地鐵方式中的客流；轉移客流是從其他交通方式轉移而來的客流，這是緩解其他交通方式壓力的重要部分；誘增客流量主要是原始的客流在出行時間和出行頻率加快之后，而新增的出行人次。中長期預測的結果，能夠用于站點設計、列車客運量選擇和車型選擇、線路分布選擇等。而中長期預測方法主要包括了兩種：

（1）非基于出行分布的客流預測，這種方法重點考察了“轉移客流”，首先通過原始的統計數據，了解當前環境下，其他城市交通方式所承擔的交通客流量，再按照轉移比例和幅度來判斷地鐵的轉移客流變化，最終預測長期客流。所使用到的數學模型，包括：時間序列分析、多元回歸方法、趨勢外延法等。

（2）基于出行分布的客流預測，這種方法是通過問卷調查，收集到居民出行的偏好、頻率和時間，再根據當前交通工具的調度安排，預測未來某一個時刻內的出行量和對應的交通承載量，判斷地鐵能夠承擔的趨勢客流、轉移客流和誘增客流，最終得到客流預測結果。這種方法最典型的使用就是“四階段法”。該模型將居民的出行過程分成“出行形成、出行分布、方式劃分和交通分配”四個階段。

（三）地鐵客流量的短期預測方法

短期預測的結果，能夠直接使用在調度優化設計上，提高地鐵運營的效率。短期預測，一般是預測未來一周或未來一天的客流量，甚至是預測未來幾個小時可能出現的客流量變化。與長期客流預測方法不同，短期客流預測對基礎數據的要求并不高，而是重點研究數學模型及其求解算法。算法包括了傳統的時間序列法、回歸分析法、BP神經網絡分析法、支持向量機算法等。這些算法都是需要建立歷史流量的數據，構成時間序列，再考慮某些影響因素對客流量的影響，最終得到客流量的預測。而方法的不斷改進，主要是為了處理各種線性和非線性的數量關系、增加外部影響因素的作用、考慮客流量的隨機性。在后期所研究出的智能算法中，不需要確定歷史數據和預測客流量的數學方程，并能夠處理更多的不確定性問題、高維問題、非線性問題、原始數據較少問題。

二、哈爾濱市地鐵客流量調度優化措施

地鐵客流量調度優化的方法，主要是通過列車、區間、車站、區段的運行數據，根據客流量預測，來重新制定出車輛發出時間、運行時間和最優的站內停留時間。地鐵和其他軌道交通有所不同，進站和出站的方式單一，有利于進行控制和調度，不需要考慮其他配線車輛的進站出站問題。因此，最佳的調度目標就是保證高密度的行車。調度工作的關鍵就是根據實時客流量，適度調整行車間隔時間，滿足高峰期的出行需求、合理調整客流低谷時間內停車時間，保證一定數量的載客率。目前，可以使用到哈爾濱市地鐵客流量調度的優化措施包括：（1）根據實時客流量，在始發站提前發車或推遲發車，尤其是要注意始發時間與上班高峰期的發車時間安排；（2）根據實時客流量，加快或減慢列車的運行時間，在平時保證一定的載客量、在高峰期保證運輸能力；（3）適當調整車輛的入站停靠時間，該調整和調度時間可以與車輛運行時間相配合；（4）在晚點運行的情況下，為了保證正點運行，可以設計岔道，將車輛轉移到線路密度較小的路線上，進行反方向運行，保證運行時間；（5）設計扣車措施，保證地鐵在出現故障的情況下，能夠快速幫助乘客換乘，不至于給下一輛地鐵帶來過大的轉移壓力。

結語

哈爾濱市地鐵事業正處于穩步發展階段，需要進一步研究客流量情況，通過中長期和短期客流量預測，來掌握地鐵客流變化規律，幫助地鐵管理部門制定合理的調度和優化運營方案。目前，哈爾濱市地鐵客流量調度優化方法，可以通過調整始發時間、調整行車速度和停靠時間、岔道反向運行和設計扣車措施等方法實現調度。

參考文獻：

[1]李佩東.哈爾濱軌道交通與常規公共交通換乘協調性評價研究[D].長安大學，2015.

[2]劉艷.基于蟻群算法的哈爾濱地鐵1號線相關公交線網布局調整優化[D].東北林業大學，2013.

作者簡介：

胡珊珊（1993- ），女，哈爾濱金融學院會計系學生；

高楊（1982-），女，哈爾濱金融學院學生處。