基于網(wǎng)絡(luò)客流大數(shù)據(jù)可視化優(yōu)化城軌行車組織

陳淑珍

摘要：近年來，城市軌道交通在城市交通中占據(jù)了核心地位，有效地解決了城市交通引發(fā)的堵塞問題，但客流與運(yùn)能不匹配問題日益凸顯，部分時(shí)段運(yùn)能浪費(fèi)嚴(yán)重，減少運(yùn)能浪費(fèi)需清淅地掌握全日客流分布規(guī)律。傳統(tǒng)的客流預(yù)測(cè)無法更好地顯現(xiàn)出客流分布規(guī)律。隨著軌道交通網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營(yíng)不斷發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)客流大數(shù)據(jù)以網(wǎng)絡(luò)遷徙圖、甘特圖與日歷圖、散點(diǎn)圖等實(shí)現(xiàn)客流可視化，總結(jié)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)OD客流、斷面、進(jìn)出站和換乘客流的規(guī)律，進(jìn)而從列車運(yùn)行圖和換乘方案等方面對(duì)城市軌道交通行車組織進(jìn)行優(yōu)化。

【關(guān)鍵詞】網(wǎng)絡(luò)客流；大數(shù)據(jù)；可視化；城市軌道交通；行車組織

1.城市軌道交通行車組織

1.1城市軌道交通行車組織定義及意義

城市軌道交通行車組織是城市軌道交通的核心，是指揮列車運(yùn)行、保證行車安全以及提高運(yùn)輸效率的基礎(chǔ)，提高行車組織效率是提高整個(gè)城市軌道交通發(fā)展水平的關(guān)鍵。

城市軌道交通行車組織反映了城市軌道交通的整體經(jīng)營(yíng)、管理以及發(fā)展水平。如果不斷地優(yōu)化行車組織，城市軌道交通將會(huì)更加契合時(shí)代的發(fā)展，能夠更好地滿足客運(yùn)需求并增強(qiáng)城市軌道交通同其他城市交通的競(jìng)爭(zhēng)力，促進(jìn)城市軌道交通的良性發(fā)展和我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

1.2城市軌道交通行車組織概述

在確定列車運(yùn)行的最小行車間隔時(shí)間、停站時(shí)間、折返方式、列車運(yùn)行時(shí)間等基礎(chǔ)上制定車輛運(yùn)用計(jì)劃和列車運(yùn)行圖，由調(diào)度指揮執(zhí)行日常行車調(diào)度指揮工作。實(shí)行集中統(tǒng)一指揮，各部門必須緊密配合，有序執(zhí)行。把安全放在首位，并高效完成乘客運(yùn)輸任務(wù)。同時(shí)，接發(fā)列車組織工作也按照一定的原則進(jìn)行統(tǒng)一指揮、執(zhí)行。

1.2.1列車運(yùn)行影響因素。影響列車運(yùn)行工作的因素包括列車、運(yùn)營(yíng)時(shí)刻表、最小行車間隔時(shí)間、停站時(shí)間、折返方式和折返時(shí)間、列車運(yùn)行速度、行車通過能力和列車編組與車輛配置等。各因素間聯(lián)系緊密，相互促進(jìn)。處理好各因素間的關(guān)系是提高列車運(yùn)行效率的關(guān)鍵。

1.2.2列車運(yùn)行調(diào)度指揮。行車工作必須堅(jiān)持“高度集中、逐級(jí)負(fù)責(zé)”的原則，這是實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一指揮的必要條件。行車調(diào)度員按照規(guī)定的調(diào)度原則統(tǒng)一指揮各調(diào)度區(qū)間。各司其職，每一級(jí)都應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行上一級(jí)的調(diào)度指揮，保證各環(huán)節(jié)進(jìn)行有效。

1.2.3車站行車備品及管理。車站行車備品的種類主要包括職工勞動(dòng)保護(hù)用品和專用器具兩大類。勞動(dòng)保護(hù)用品包括熒光背心、絕緣鞋、強(qiáng)光手電及其充電用具等。專用器具包括信號(hào)燈及其充電用具、信號(hào)旗、各類行車憑證、記錄等。

車站行車備品的管理主要涉及行車備品的存放、使用和交接三個(gè)方面。

1.2.4主要行車人員工作任務(wù)。（1）行車調(diào)度員，負(fù)責(zé)日常行車組織、指揮工作，按照要求組織行車，確保提供安全、準(zhǔn)點(diǎn)和優(yōu)質(zhì)的運(yùn)營(yíng)服務(wù)。（2）列車駕駛員，列車駕駛員必須嚴(yán)格遵守規(guī)章制度，正確執(zhí)行各種作業(yè)程序，確保行車安全。（3）車站行車值班員，執(zhí)行部、中心、車站等各級(jí)有關(guān)規(guī)章制度，做到有令必行，有禁必止。

1.2.5接、發(fā)車組織工作。接、發(fā)列車是車站的一項(xiàng)基本任務(wù)，同時(shí)也是提高行車組織效率的重要環(huán)節(jié)。做好接發(fā)列車工作是保證列車按照運(yùn)行圖安全、準(zhǔn)時(shí)的關(guān)鍵。

2.網(wǎng)絡(luò)客流大數(shù)據(jù)可視化

2.1網(wǎng)絡(luò)客流大數(shù)據(jù)可視化的重要意義

城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)客流信息隱含豐富的乘客出行規(guī)律和特征，如何從海量乘客歷史出行大數(shù)據(jù)中提取與挖掘有價(jià)值的信息，為運(yùn)營(yíng)者提供決策是值得研究的課題。大數(shù)據(jù)可視化分析，是從人的角度出發(fā)，把所需的大數(shù)據(jù)以某種圖形分析并表達(dá)其特征。可以簡(jiǎn)單地理解為把數(shù)據(jù)變成人能夠理解的語言，同時(shí)，也是把人的認(rèn)知轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)語言，計(jì)算機(jī)再以其形式把大數(shù)據(jù)表達(dá)。因此，我們能夠容易地發(fā)現(xiàn)大數(shù)據(jù)中蘊(yùn)含的規(guī)律，并利用規(guī)律改善現(xiàn)有條件，提高生活水平。通過將客流大數(shù)據(jù)以直觀的可視化圖形的形式展示，把人類知識(shí)引入到數(shù)據(jù)分析中，讓用戶能夠根據(jù)自身認(rèn)知去分析客流數(shù)據(jù)，在分析過程中實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互，以獲得洞察大規(guī)模復(fù)雜客流數(shù)據(jù)的能力。

2.2網(wǎng)絡(luò)客流大數(shù)據(jù)可視化的方法

2.2.1城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)OD客流可視化。OD客流可以直接反應(yīng)居民出行規(guī)律，此規(guī)律是制定列車開行方案的關(guān)鍵。乘客出行可以理解為位移的改變。城軌網(wǎng)絡(luò)OD客流可視化可利用實(shí)際地圖坐標(biāo)信息、百度天眼和模擬遷徙功能控件Echarts生成以顏色代表不同方向的遷徙客流，同時(shí)給出遷徙客流量數(shù)值的動(dòng)態(tài)地圖遷徙圖進(jìn)行展示，最終實(shí)現(xiàn)全程、動(dòng)態(tài)、實(shí)時(shí)地展現(xiàn)客流在網(wǎng)絡(luò)上的時(shí)空分布。當(dāng)城軌網(wǎng)絡(luò)OD客流可視化圖形積累到一定量時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)生成居民出行規(guī)律。城市軌道交通系統(tǒng)的相關(guān)工作人員可按照居民出行規(guī)律制定列車開行方案，提高行車效率。

2.2.2網(wǎng)絡(luò)斷面客流可視化。斷面客流是指在一定時(shí)間內(nèi)通過線路某一區(qū)間的客流量，斷面客流包括上行斷面客流和下行斷面客流。可以從早晚高峰、工作日、雙休日與節(jié)假日的斷面客流量的差異性和上下行的斷面客流量的差異性掌握斷面客流特征。斷面客流可視化可利用上、下行斷面客流量與斷面滿載率兩個(gè)指標(biāo)來體現(xiàn)，上、下行斷面客流量反映的一定時(shí)間內(nèi)某一區(qū)間兩個(gè)方向上的客流量，而滿載率反映的是列車的利用程度。把甘特圖與日歷圖合為一體，可以實(shí)現(xiàn)不同時(shí)段與不同日期的斷面客流對(duì)比。

2.2.3進(jìn)出站客流可視化。進(jìn)、出站客流是指在一定時(shí)間內(nèi)進(jìn)出各個(gè)車站的客流量總和。進(jìn)、出站客流可視化可借助散點(diǎn)圖展示車站及其所處的空間位置。

2.2.4換乘客流可視化。換乘站是城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)中兩線路間客流轉(zhuǎn)換的載體。換乘站在不同線路之間的換乘方向與該站銜接的線路數(shù)量有關(guān)。換乘站客流可視化可利用弦圖中的弧線的走向一一對(duì)應(yīng)換乘方向，弧線顏色等級(jí)反映各換乘方向上的客流總量。

3.客流大數(shù)據(jù)可視化在行車組織中的應(yīng)用

城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)客流大數(shù)據(jù)可視化能夠生動(dòng)形象地體現(xiàn)客流的變化，從而能夠容易地從海量的網(wǎng)絡(luò)客流大數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)規(guī)律，結(jié)合客流分布規(guī)律和考慮必要因素后，可以建立相應(yīng)的行車組織優(yōu)化模型，利用模型生成日常、突發(fā)大客流情況下的列車運(yùn)行圖以及安全有效的換乘方案，進(jìn)而整體上優(yōu)化列車開行方案。

3.1列車運(yùn)行圖

行車過程中，在確保行車安全的基礎(chǔ)上，做到降低成本、經(jīng)濟(jì)最大化。列車運(yùn)行圖的編制需考慮營(yíng)運(yùn)時(shí)間、區(qū)間運(yùn)行時(shí)分、折返作業(yè)時(shí)間、追蹤列車間隔時(shí)間和停站時(shí)間等因素，各因素的確定均需考慮全日分時(shí)最大斷面客流量。全日分時(shí)最大斷面客流量的確定是關(guān)鍵，在海量的城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)客流數(shù)據(jù)中選擇一個(gè)能夠滿足日常需要且穩(wěn)定的全日分時(shí)最大斷面客流量，進(jìn)行列車運(yùn)行圖的編制。同理，模擬突發(fā)大客流場(chǎng)景，利用模型生成大客流情況下的列車運(yùn)行圖，選擇能夠滿足需要且安全的列車運(yùn)行圖。

3.2換乘方案

從海量的進(jìn)出站客流、換乘客流、網(wǎng)絡(luò)OD客流、網(wǎng)絡(luò)斷面客流數(shù)據(jù)中找出它們之間的聯(lián)系，并發(fā)現(xiàn)規(guī)律。利用規(guī)律對(duì)現(xiàn)有換乘方案進(jìn)行優(yōu)化，盡量縮短乘客上下車、候車、換乘等時(shí)間，提高出行效率。同時(shí)處理好換乘站不同線路間列車錯(cuò)時(shí)到達(dá)，達(dá)到無縫銜接的效果，同時(shí)保證行車安全。

4.結(jié)束語

本文以網(wǎng)絡(luò)遷徙圖、甘特圖與日歷圖、散點(diǎn)圖和弦圖分別實(shí)現(xiàn)城市軌道交通網(wǎng)絡(luò) OD 客流、斷面客流、進(jìn)出站客流和換乘客流大數(shù)據(jù)可視化。掌握并利用網(wǎng)絡(luò)客流大數(shù)據(jù)的規(guī)律從列車運(yùn)行圖和換乘方案等方面對(duì)行車組織進(jìn)行優(yōu)化。

【參考文獻(xiàn)】

[1]耿幸福.城市軌道交通行車組織[M].北京：人民交通出版社，2010.

[2]江志彬.城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)客流大數(shù)據(jù)可視化[J].交通規(guī)劃，2018，（16）：70-76.

[3]丁聰.基于客流大數(shù)據(jù)列車開行方案輔助決策技術(shù)研究[D].四川：西南交通大學(xué)，2018.