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一城市軌道交通客流短時預(yù)測

目前，我國城市軌道交通系統(tǒng)的建設(shè)及編組設(shè)計都是以其客流預(yù)測為主要依據(jù)，但在實際運營過程中，幾乎所有的城市軌道交通客流預(yù)測量與實際運行情況均存在很大的差異，大部分客流預(yù)測量都大于實際客流量，這就導(dǎo)致依靠客流預(yù)測量建設(shè)的城市軌道交通系統(tǒng)出現(xiàn)規(guī)模偏大或運能浪費等問題．城市軌道交通客流預(yù)測按照預(yù)測年限可以分為長期預(yù)測，中期預(yù)測和短期預(yù)測．相對于長期預(yù)測，短時預(yù)測的預(yù)測間隔一般在15min以內(nèi)，應(yīng)用科學(xué)的客流狀態(tài)檢測手段，捕捉客流系統(tǒng)的狀態(tài)特點，融合多元的客流信息，推演出客流狀態(tài)的運行規(guī)律，通過先進的模型進行預(yù)測，其預(yù)測結(jié)果更加精確可靠，更能適應(yīng)城市軌道交通的實時性需求，可以作為城市軌道交通運營編組設(shè)計的重要參考依據(jù)．所以，城市軌道交通客流預(yù)測應(yīng)該長中期預(yù)測和短期預(yù)測相結(jié)合，在城市軌道交通實際運營過程中，客流會隨時間推移而變化，由于短時客流狀態(tài)存在自相似性，使得短時客流具有可預(yù)測性．針對這種變化，城市軌道交通客流短時預(yù)測是根據(jù)所選取的歷史時段客流狀態(tài)預(yù)測未來時段的客流狀態(tài)，采用科學(xué)的模型和方法使圖中的預(yù)測客流狀態(tài)無限逼近實際客流狀態(tài)，作為我們進行各項工作的依據(jù)和參考．

二運營編組優(yōu)化設(shè)計

城市軌道交通運營編組設(shè)計的主要內(nèi)容是全日行車計劃、列車交路計劃和車輛配備計劃，而城市軌道交通客流計劃是運營編組設(shè)計的基礎(chǔ)．但客流預(yù)測量與實際運營情況均存在著一定差距，使得基于客流預(yù)測進行的運營編組設(shè)計往往出現(xiàn)擁擠不堪或運能浪費的現(xiàn)象．但是，對城市軌道交通客流進行短時預(yù)測，得到的客流預(yù)測量更貼近實際客流情況，更符合客流不斷變化的趨勢．通過研究總結(jié)出城市軌道交通具有周期性、均衡性以及短期波動性等特點，以一周為周期，使用最近一周的歷史斷面客流作為原始數(shù)據(jù)，選取適當(dāng)?shù)哪Ｐ瓦M行短時預(yù)測，即可得到下一周期的斷面客流短時預(yù)測量．以此為基礎(chǔ)進行城市軌道交通運營編組設(shè)計，使其更能適應(yīng)客流量的實時變化，相較于常規(guī)的一成不變的運輸計劃更具有靈活性和快速響應(yīng)性，可以滿足不斷變化的客流需求，在一定程度上可以提高運能利用率，降低運營成本，應(yīng)用城市軌道交通歷史客流數(shù)據(jù)，對斷面客流進行短時預(yù)測，以斷面客流短時預(yù)測量為基礎(chǔ)進行城市軌道交通運營編組設(shè)計，投入運營，然后將實際運營客流量納入歷史客流數(shù)據(jù)庫，不斷修正更新歷史數(shù)據(jù)，循環(huán)進行客流短時預(yù)測以及運營編組優(yōu)化設(shè)計過程．基于短時預(yù)測的城市軌道交通運營編組設(shè)計具體步驟如下所示∶

(1)確定全日分時短時預(yù)測最大斷面客流量首先計算城市軌道交通短時預(yù)測斷面客流量，求出高峰小時斷面客流量，再依據(jù)全日分時客流分布模擬圖來確定全日分時短時預(yù)測最大斷面客流量．

(2)確定全日行車計劃在確定運營時間內(nèi)分時開行列車數(shù)和行車間隔時間的基礎(chǔ)上，檢查行車間隔時間，避免間隔時間過長．因為過長的行車間隔時間會增加乘客候車時間，降低乘客出行速度，不利于吸引客流．根據(jù)行車間隔標(biāo)準(zhǔn)，城市軌道交通列車在高峰運營時間內(nèi)，行車間隔時間一般不超過6min;在其他非高峰運營時間內(nèi)，行車間隔時間最好不超過10min．另外，全日行車計劃中高峰小時行車間隔時間還要保證其符合列車在折返站的出發(fā)間隔時間．

(3)確定列車交路在城市軌道交通線路中客流量不均衡的區(qū)段，采用合理的列車交路可以有效地平衡客流，交路設(shè)計是運營編組設(shè)計的一個重要部分．列車交路方案規(guī)定了列車的運行區(qū)段、折返車站和按不同列車交路運行的列車對數(shù)．合理的列車交路可以給乘客帶來方便，同時還能提高列車運用率，避免運能浪費，降低運營成本．因此，科學(xué)的列車交路方案可以使城市軌道交通行車組織更加經(jīng)濟合理．

(4)確定列車開行方案結(jié)合城市軌道交通全日行車計劃和列車交路方案進行合理調(diào)整，確定最終的城市軌道交通列車開行方案．

三實例分析

以某城市軌道交通為例，由于客流具有周期性變化的特點，現(xiàn)以周一的歷史客流作為實例進行短時預(yù)測，一周內(nèi)其他各日的斷面客流量可以通過相同方法進行短時預(yù)測．本文應(yīng)用嵌入式灰色神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)組合模型對其某周一運營期間(06∶00～00∶00)客流進行短時預(yù)測，在此基礎(chǔ)上，按照基于短時預(yù)測的城市軌道交通運營編組設(shè)計流程，確定全日分時短時預(yù)測最大斷面客流量，計算運營時間內(nèi)的開行列車數(shù)以及行車間隔時間，確定全日行車計劃，設(shè)計交路方案，最終確定開行方案，將原列車開行方案與優(yōu)化后列車開行方案對比．

(1)運營成本對比城市軌道交通的運營成本是指在日常生產(chǎn)運營過程中與運營生產(chǎn)直接有關(guān)的所有費用支出，而城市軌道交通列車開行方案是左右基本運營支出的重要因素．我們可以看出優(yōu)化后開行列車數(shù)減少了58對，也就是根據(jù)客流短時預(yù)測進行運營編組設(shè)計優(yōu)化的開行列車對數(shù)減少了約22%，這在滿足最大斷面客流量的運營基礎(chǔ)上還大大地節(jié)約了運營成本．

(2)列車滿載率對比城市軌道交通列車滿載率是指列車載客人數(shù)與列車定員人數(shù)的比例，由于客流因時間段和空間分布的不同，列車滿載率在高峰時段有時可達到120%，在低谷時段只有30%．列車滿載率是衡量城市軌道交通運營的經(jīng)濟指標(biāo)，也是衡量乘客舒適度的服務(wù)指標(biāo)．列車滿載率越大，單列列車載客量越多，日開行列車數(shù)就相對減少，相應(yīng)的運營支出就越少．但是日開行列車數(shù)就越少，乘客的候車時間就會增加，乘車空間就會越小，因此乘客的舒適度服務(wù)指標(biāo)就會越差，所以列車滿載率應(yīng)該控制在一個相對平衡的范圍內(nèi)．通過城市軌道交通短時預(yù)測的斷面客流量進行運營編組設(shè)計優(yōu)化后，列車滿載率分布更均衡，對于滿載率較高的斷面如“I-J”，優(yōu)化后滿載率有所降低，提高了乘客的服務(wù)水平;而對于始發(fā)站和終到站客流低谷時段適當(dāng)延長發(fā)車間隔，平衡乘客等待時間和發(fā)車間隔，在一定程度上改善滿載率較低的情況，提高城市軌道交通運能利用．

四結(jié)論

經(jīng)過實例分析證明，應(yīng)用適當(dāng)?shù)哪Ｐ蛯Τ鞘熊壍澜煌〝嗝婵土鬟M行短時預(yù)測，通過得到的短時預(yù)測斷面客流量，更加貼近客流的實際情況，在此基礎(chǔ)上進行城市軌道交通運營編組設(shè)計優(yōu)化，在一定程度上提高了運能利用率，降低了城市軌道交通的運營成本，均衡了滿載率，具有一定的科學(xué)性和優(yōu)越性．

作者：謝婉澤 左忠義 單位：遼寧軌道交通職業(yè)學(xué)院 大連交通大學(xué)