地铁换乘站客流组织评价指标及评价方法研究＊

2022-02-07 12:17田郝青

甘肃科技 2022年23期

田郝青

（西安铁路职业技术学院，陕西西安 710000）

换乘站在地铁网络中发挥着不同线路间客流集散的作用，可以满足乘客高效转乘其他线路的需要。其站内的客流组织是否合理，不但影响本站的服务水平，更会影响关联线路的运输能力。而在地铁换乘站客流组织优化研究中，如何去评价优化措施是否满足客流组织的要求，如何去对比分析优化方案的实际效果，这就需要去建立一套科学的评价体系、运用管理系统评价的方法。因此，本研究在综合考虑换乘站功能及客流特点的基础上，建立了全面的评价指标体系，并以某地铁换乘站为例，运用层次分析法进行了科学客观的评价。

1 客流组织评价的基本原则

影响客流组织的因素众多，在进行评价分析时必须综合考虑以下评价体系。

1.1 科学性

科学性要求评价指标的选取必须有明确的科学理论支撑。从车站角度而言，要能够客观反映客流组织优化方案的可行性。从乘客角度出发，要能够体现出乘客乘坐的满意度。

指标的量化应当是以科学的计算方法获得，具有适用性与实用性，以便能够在更多的轨道交通车站推广应用。这就要求在选取、定义、计算指标时，必须是客观的、科学的。最终建立的评价指标要能够通过科学的方法进行定量化分析，不能依靠评论者的主观经验判断，从而保证评价结果是真实有效的。

1.2 全面性

一般而言，地铁换乘站客流量大、客流流线复杂，是地铁车站中相对难以管理的一类特殊车站。其站内包括进站流线、出站流线、换乘流线三类，体现出多向性、干扰性、冲击性的特点[1]。综上，地铁换乘站是一个多因素的复杂系统，单一的评价指标不能全面反映换乘站的功能。因此，系统评价的指标应当要全面，尽量覆盖车站客流组织的方方面面，能够综合反映换乘站这一复杂系统的主要状态与特征。

1.3 逻辑性

系统评价的指标应该有明显的逻辑层次，这样才能运用管理系统评价的方法确定指标权重。首先，在设计评价体系时，要考虑一级子系统间的逻辑关联。各子系统能够从乘客服务水平、车站管理效率、社会安全影响三个方面反映换乘站客流组织的主要特征与状态，还要反映这三者之间的内在联系；其次，每一个子系统又是由一组指标构成，这一组指标的选取必须基于一定的逻辑关系。地铁换乘站客流组织评价问题归根到底是客流问题，因此在选取评价指标时，要基于客流流线这一底层逻辑来构建，从而使各指标组成有机整体，不可分割。

1.4 独立性与统一性

由于评价指标较多，需要考虑协调指标间的独立性与统一性，从而能够正确度量换乘站这一复杂系统的目标属性，避免各指标之间相互矛盾。一方面，选取的相关指标其内在含义不能相互包含，否则系统综合评价的结果会失去可靠性与合理性，不能指导实践应用。因而对于内在含义有关联性的指标要合理改进或不予采用，保证指标的独立性。另一方面，选取的单一指标要保证其目标与评价体系的统一性，从而实现复杂系统的评价。具体来说，单一指标的定义、计算要与评价体系内的其他指标一致，避免造成概念混淆不清[2]。

2 客流组织评价体系的建立及评价指标的分析计算

2.1 客流组织评价体系的建立

结合上述评价原则，本研究主要通过流畅性、效率性、安全舒适性3个方面来对地铁换乘站客流组织方案进行评价[3]。其中流畅性包括客流强度、通过总量两项指标。效率性包括平均换乘距离、绕行系数、平均行程时间3项指标。安全舒适性包括最大客流密度和干扰性2项指标。客流组织评价体系如图1所示。

图1 地铁换乘站客流组织评价体系

2.2 客流组织评价指标的分析与计算

2.2.1 流畅性指标

（1）平均客流强度

客流强度（人/m）通常是用来评价某个城市地铁线网的重要指标，以地铁总客流除以线路总里程来计算。在本研究中，客流强度指的是单位时间内在车站内的各流线所统计的通过人数与流线长度的比值。平均客流强度是站内主要流线上客流强度的均值，其数值越大说明流线的流畅性越好。公式如下：

式中：Ii表示车站各流线的客流强度，n表示站内流线的数量。

（2）通过总量

通过总量（人/h）指的是单位时间内站内各流线通过人数的总和。通过总量越大，说明流线的流畅性越好。计算公式如下：

式中：Pi表示单位时间内，车站某流线的通过人数。

2.2.2 效率性指标

（1）平均换乘距离

平均换乘距离（m）是地铁换乘站内衡量运营效率的一个重要指标。通常情况下，平均换乘距离越小，乘客的换乘体验越高。

其中Qij表示不同线路间的换乘客流量；

Lij表示换乘的步行距离，计算公式如下，

式中：Hij为水平方向的换乘步行距离，Vij为垂直方向的高度差，K为上下楼距离增大系数，上楼取4.0，下楼取2.0，自动扶梯取1.0[4]。

（2）平均行程时间

行程时间（min）是流线上的乘客从产生到消失所需要花费的时间，可以用来衡量当前客服设备是否满足需求，换乘站客流组织是否优化。平均行程时间是站内各流线行程时间的均值，具体来说可以分为进站（上车）、出站（下车）、换乘时间。计算公式如下：

式中：Ti表示乘客通过进站、出站、换乘各流线所需时间。

（3）绕行系数

由于车站的布局会对换乘步行距离产生影响，仅用平均换乘距离来评价换乘站的运营效率是不科学的。在这种情况下，还需要考虑乘客绕行的距离。绕行系数的计算如式（6）所示：

式中：Lij为乘客的实际换乘距离，Sij为不同线路站台间的直线距离。

2.2.3 安全舒适性指标

（1）最大客流密度

客流密度（人/m2）可以用来描述站内的拥挤程度。根据木桶定律，乘客的安全舒适性是由“最短木板”，即各流线的最大客流密度决定的。计算公式如下：

式中：Dmaxi表示单位时间内，检测点的最大客流密度

（2）干扰性

干扰性所指的是乘客在站内走行过程中，各方向客流互相干扰的程度。干扰性可以反映客流组织能否保证乘客在站内的安全和应急情况下的疏散效果[5]。通常用式（8）来计算干扰性，

式中：d为各方向客流流线间的交叉点，S为站内运营面积。

3 客流组织评价方法

目前来说，针对客流组织方案的评价方法可以分为定性评价与定量评价2种。定性评价法主要指的就是专家咨询法，是行业内的专家依据其理论知识与实践经验对方案优劣进行判断的方法，一般以专家群体的形式开展评价。由于该评价方法主要依靠专家的主观定性评价，客观性较差，评价专家自身的水平和经验对评价结果的影响较大。在对客流组织方案评价时，主要采用的定量评价法是综合评价法。客流组织受到多种因素的影响，不同优化方案在各项指标的表现不尽相同。为了能够从整体上把握优化方案的实施效果，需要采用综合评价法进行分析。综合评价法主要包括了层析分析法、模糊评价法和灰色关联度分析法。

其中，层析分析法适用于比较复杂的系统评价，通过构建层次结构模型将思考过程简单化，决策过程定量化，是一种将定性与定量结合起来的评价分析方法。首先，构建成对比较矩阵量化指标间的影响程度进行评价；其次，通过层次单排序及一致性检验对思考过程是否合理进行科学的判断；最后通过计算就可以获得指标权重。层次分析法为评价分析提供了重要的理论依据，比较适合方案实施的效果难以准确计量的情况[6]。结合构建的评价指标体系，本研究选择层次分析法作为客流组织方案的评价方法，其具体实施步骤如下。

3.1 建立层次结构模型

首先需要将系统的总目标分为各类影响因素，将这些影响因素根据属性关系分为各次级影响因素，构建一个层次结构。最高层次为系统需要实现的总目标，中间层为影响总目标实现的相关准则，最低层为准则所包含的具体指标。

3.2 构造成对比较矩阵

一大类指标被分解成若干个与之相关的指标，各下层指标对该类大指标的影响程度不同。通过各指标的影响程度两两比较，可以构造一个成对比较矩阵。所谓比较矩阵，是借助矩阵的形式，来描述每一层中各指标对于其上层指标的相对影响程度[7]。构造成对比较矩阵是层次分析法中最为关键性的一步。

对于上层指标Ui，假设A1，A2，…An是n个与Ui相关的下层指标。要分析A层各指标间相对于Ui的影响程度，可以构造一个n×n阶的比较矩阵，如下所示：

其中，aij表示对于指标Ui而言，指标Ai对于Aj的影响程度数值。通常用1-9的比较标度来量化指标间的影响程度数值，见表1。

表1 判断标度

3.3 层次单排序及一致性检验

层次单排序就是把本层所有指标对于上一层指标Ui排出次序，这种次序用相对数值大小表示，即相对权重向量。层次分析法中一般采用“方根法”近似计算矩阵的特征根和特征向量，求出的特征向量即为相对权重向量。用最大特征值对应的特征向量作为被比较指标对上层某指标影响程度的权向量，会引起判断误差，需要进行一致性检验。

根据上述步骤计算得出权重后，验证其一致性，结果见表2—表5。