曹家玉 林雪峰

（上海仪电物联技术股份有限公司 上海市 200233）

在轨道交通实际运营中，列车排班、发车、停站都需要由列车运行图控制，因此，列车运行图是铁路运输工作的综合计划和行车组织的基础，是协调铁路各部门和单位按一定程序进行活动的工具。随着轨道交通运输市场的不断发展，作为轨道交通运输组织重要工具的运行图的开发周期越来越短，开发复杂度、工作量越来越大，手工编图已经完全不能适应运行图编制需要，计算机成为了编图人员不可或缺的工具。

虽然早在30 多年前国家就已经开始了计算机编制运行图的研究工作，但由于编图受到多种制约因素的影响，计算机自动编图很难完全满足实际的运营组织的需要。因此，必须提供必要的人工干预手段。然而当前计算机编制运行图的研究工作主要集中在运行图生成的自动化上，这当然是整个系统的核心，对运行图调整系统设计的研究主要是集中在功能的设计实现，显示效果的优化，人机交互的底层技术[1]，在调图(即人工干预方面)的研发则显得相对偏少了。

在文献[2]中，我们提出了一种实时客流预测方法，此方法可以计算出轨道交通各站点实时流量，本文将在这一基础上研究列车运行图对客流的运载与疏导效果，以此来判断列车运行图的有效性。

1 基本概念及设计思路

1.1 列车运行图

如图1 所示，列车运行图表示列车在轨交各区间运行时刻及在各车站停车和通过时刻的线条图。

列车运行图规定了列车占用区间的次序，列车在每一车站出发、到达或通过的时刻，在区间的运行时分，在车站的停站时分以及列车的编组和编号等。运行图还规定了线路、站场、机车、车辆等设备的运用，以及与行车有关各部门的工作。

1.2 站点客流及说明

在文献[2]中，站点客流的计算基于轨道交通各实时系统（包括ATS 系统，AFC 系统）的信息提供，得出的计算结果是站点实时客流状态和断面客流数量。其中，ATS 系统与站点客流的关系是：列车未进站前，站点客流通过进站人数累加，列车进站后，站点客流变化数为下车人数与上车人数差值。

在评估状态下，不考虑AFC 系统接入，可使用历史数据作为经验客流。

1.3 评估方案提出

在客流预测计算中，ATS 系统所提供的信息无非就是列车运行图的实际执行情况，基于这一点，如果我们用列车运行图替换预测算法中的ATS 数据，那么计算出来的站点客流和断面客流实际上就是该运行图对路网客流的影响效果。客流分布的状况的合理性就是列车运行图的评价结果。

表1

图1

图2

图3

2 评价方法详解

基于上文的分析，我们将客流预测算法改造，将列车运行图作为输入，以客流计算结果为标准，构建列车运行图评价方法。

2.1 评价方法的处理逻辑

在文献[2]中提到：轨道交通站点进站人数在相同的星期日、相同时刻呈现稳定的变化趋势。那么，如果排除列车运行的影响，各站点的客流将有序增加，当然，各站点的增长速度、客流的出行需求不尽相同，每个站点有自己独特的变化规律和客流构成特性。

再考虑加入列车运行，列车停靠站上下客将对路网客流产生链式连锁反应，发车频率、线路将直接影响到客流在路网中的重新分布，这一分布结果是否均衡就是判断列车运行图合理性的依据。列车对路网客流的影响可按顺序罗列如下：

（1）从路网运营开始作为计算起点；

（2）站点客流S 按照各自增长规律进行累加；

（3）列车从起点出发，若C 为列车载客量，空置状态下C=0；

（4）经过时间t1到达第一个站点，站点客流在此段时间内总计为S1，符合列车开行方向的乘客上车（上下行比例相对稳定[2]，为已知量），站台上剩下相反方向乘客；列车乘客数为C1；停站时间为T1；

（5）列车驶离站点，经过t2时间到达第二站，这是第二站的乘客数S2已经经过t1+T1+t2时间的累积，车上到站乘客开始下车，第二站点乘客上车；经过上下车，列车上乘客数为C2；停站时间T2；

（6）列车继续前行，重复第5 步计算。由于上述量值均为已知量，故我们可以计算得到列车在任何区间车上乘客数、驶离站台后，站台上的客流数；

（7）将列车即时客流数与列车设计容量比较，得出列车拥挤度；将站点即时客流数与站点设计容量比较，得到站点拥挤度；

（8）综合考虑路网各区段的拥挤度和站点拥挤度，汇总为一个指标用以判断列车运行图的合理度。

2.2 输入数据的确定

需要从列车运行图中提取的输入数据：

（1）区间运行时分t；

（2）停站时分T；

（停站时间和运行时间决定了下一站聚集人数的多少）

（3）列车车型；

（4）列车编组：运载能力。

（车型与编组决定了本次列车的运载能力）

需要从预测客流模型中提取的数据：

（1）通过历史客流计算的站点各日期类型，各时刻点（5 分钟）客流增长速度v；

（2）站点各日期类型，各时刻点的进站客流上下行分流比例；

（3）站点各日期类型，各时刻点的出站客流上下行来源比例；

（4）站点下车人数，通过当前时刻点的历史经验出站人数与上下行来源比例确定。

2.3 输出数据

（1）列车到站前的站点客流S；

（2）列车离站后的载客量C，并以此计算区间拥挤度。

2.4 判断指标

（1）对列车运行的所有区间设置1.0 ～2.0 之间加权值，重点区间权值大，非重点区间权值小。如上海南站至徐家汇的区间，因其重要性较高，可作为重点区间，设置权值2.0。

（2）列车实际载客量除以列车设计容量作为拥挤度，设置拥挤度区间，并用不同颜色表示。

本文预设拥挤度如表1 所示。

（3）综合考虑全路网的所有区间，若路网区间数为C，区间i的权值为mi拥挤度为xi，全路网的满载指数F（反映列车过载程度）：

全路网空载指数（反映列车空载程度）：

路网综合评价指标：

该指标即为最终的列车运行图评价指标。式中满载指数F 乘2倍意在突出满载率对评估效果的影响。综合评价指标的满分为100分。

3 评价方法的程序实现

设计三大模块：

（1）TRAIN：列车数据模块。进行所有列车停靠站、运行时间的计算，车载乘客数的累计计算。

（2）STA：站点计算模块。进行站点客流累计计算，列车配合上下客计算。

（3）HIS：历史经验客流计算模块。从历史客流数据库提取各站点客流增速、上下行分流比例。

程序结构如图2 所示。

图2 中各数据流向说明：

（1）TRAIN 模块读取预设的列车运行图；

（2）HIS 模块从历史客流数据读取历史数据，计算为各站点的经验客流值：增速、上下行分流比例；

（3）HIS 模块向各站点提供必要数据；

（4）列车到站后站点客流流向列车；

（5）列车部分客流到站，下车出站。

4 结论

程序对列车运行图评价标识效果如图3 所示。

其中红色部分为过载情况，蓝色为空载情况。

本文提出的列车运行图评价方法简单直观简洁，为列车运行图设计、修改、调整提供了一个很好的参考依据。