城市軌道交通網絡可達性研究及應用

張石石

摘要：隨著城市軌道交通線網規模的不斷擴大，網絡復雜性越來越高，OD間乘客出行路徑更加多樣化。但是，由于線網中各條線路在換乘站的銜接不太完善，經常會發生乘客須多次換乘抵達目的地或者換乘時間過長的問題。本文在分析城市軌道交通網絡可達性影響因素的基礎上，對網絡可達性計算系統架構及實現進行了探討，希望為后續的具體規劃建設工作提供參考。

關鍵詞：軌道交通網絡；可達性算法；系統應用

1、城市軌道交通網絡可達性影響因素

可達性是指從出行個體角度分析，乘客在城市軌道交通線網的出行過程中，存在從出發點到達目的地之間的相互作用，出行者利用城市軌道交通系統的資源及其賦予的活動空間，并且克服活動空間阻隔因素的影響（克服時空約束的影響），通過主觀出行選擇得到出行機會的最大期望效用，最終達到的出行便捷程度。從影響可達性的因素而言，可分為城市軌道交通自身存在的客觀因素和乘客出行選擇偏好的主觀條件。乘客對出行路徑選擇、換乘次數、走行時間等因素的不同考慮，會導致不同的選擇結果，本文重點分析影響城市軌道交通網絡可達性的客觀條件。

1.1城市軌道交通網絡

城市軌道交通網絡結構主要是指線路、車站之間的線網結構和連接關系。隨著換乘節點的增多，以及環線、共線等不同線路類型的出現，城市軌道交通線網結構復雜性越來越高，乘客在兩站之間的出行通常有多條路徑可以選擇。不同的路徑由于途經車站（主要是換乘站）不一樣， OD之間不同路徑的可達性可能不一致。可以說城市軌道交通網絡結構直接影響線網上兩站之間的可達程度。

1.2城市軌道交通列車網絡

基于列車運行圖的列車運行時間、交路形式、線路各站首末班車時間等，都是影響OD之間可達性的重要因素。在單線運營條件下，乘客出行只需要考慮起點站往終點站方向的列車首末班車時間。而在網絡化運營條件下，乘客由于出行路徑要跨越一個或多個換乘站，換乘站的首末班車是銜接的關鍵。另外，首末班車時間需結合交路形式加以考慮，各站的首末班車時刻與多條運行線有關，應當根據具體路徑的途經車站匹配相應的列車運行線。

1.3進出站及換乘走行時問

乘客在出行過程中，進站、出站走行時間和換乘走行時間受車站出入口布局、設備設施布置、換乘方式、客流擁擠程度等影響，各類走行時間可能都有所不同。如在同一個車站經由不同閘機到達不同站臺間的走行時間可能存在較大的差異，同一車站換乘通道在高峰期間和平峰期間的換乘走行時間也有所不同。那么在銜接匹配列車時刻表時間時，走行時間的不同對于乘客乘車車次、是否可換乘到鄰線列車都會產生非常大的影響。

2、網絡可達性計算系統架構及實現

2.1數據采集層

數據采集層主要是對系統所需要的數據進行收集并入庫。系統包含的主要基礎數據包括線網基礎信息（線路、區間、車站）、走行時間信息（進出站走行時間、換乘走行時間）、列車運行圖信息和路徑集信息。

2.2數據處理層

數據處理層主要對采集到的數據按照可達性計算系統的要求進行數據提取、轉換和加載，分為線網基礎數據、走行時間參數管理和列車運行圖管理。線網基礎數據管理實現對線路、區間和車站屬性、代碼等信息進行配置，走行時間參數管理實現對各車站高峰、平峰時段分方向走行時間的配置，列車運行圖管理實現對列車運行圖區間運行時分、站停時分進行配置，并與線網基礎信息匹配。

2.3信息生成層

基于線網基礎數據、走行時間數據、列車運行圖數據等數據，按照上述可達類型的算法，實現全線網網絡動態可達信息的自動生成，生成的信息包括OD間的可達路徑、可達時刻、旅行時間、站點可達范圍等信息。

2.4展示應用層

對于系統計算生成的全線網可達信息，根據不同的終端，在展示應用層實現對指定OD對的可達性、指定（起點O）對全網終點（D）的可達性的展示和查詢功能，乘客可通過手機APP（IOS/Android）、網站或車站信息系統指定模塊查詢指定時刻網絡動態可達的詳細信息。

3、網絡可達性算法及系統應用

3.1乘客出行路徑誘導

指定OD對的可達性包括已知出發時間和已知到達時間的計算，并且考慮了首班車、末班車情況下最早出發時間、最晚出發時間，相比傳統的路徑誘導：

提供了更加多樣的出行路徑選擇；提供出發車站、換乘車站的等候時間和乘坐車次；考慮了高峰、平峰換乘時間的差異，路徑信息更加精確。以北京地鐵8號線育知路站至4號線人民大學站按最早出行時間查詢為例。若乘客按照育知路站首班車時間乘車，育知路站開往南鑼鼓巷站方向首班車時間為05：13，但是受10號線北土城站外環列車首班車較晚影響（06：19），乘客需要在北土城站等待達30min。而經過算法優化，提供給乘客的最早出行時間則是05：42，使乘客減少不必要的等待時間。

3.2站前廣場出行誘導

指定O對全網D的可達性主要應用于接近線網各線末班車時段范圍內，通過城市軌道交通車站站前廣場顯示大屏，提前告知乘客該站出發首末班車時間、將要達到列車時刻，以便乘客提前規劃出行方式，減少不必要的麻煩。以22：30從北京地鐵東直門站出發為例，地鐵昌平線、房山線、亦莊線、14號線西段所屬車站均不可達，地鐵7號線、10號線、13號線等線路部分車站或區段不可達。

結束語

綜上所述，本文在分析可達性影響因素的基礎上，對城市軌道交通網絡可達性系統的架構進行了分析研究，并進行了簡要設計。初步成果在具體規劃建設中，具有一定可實施性，經過后續具體細節改善，能夠為城市軌道交通乘客提供更為直觀清晰的信息提示誘導服務工作。

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