杨林正，钟佐夫，章雍

（1.中国铁路上海局集团有限公司 调度所，上海 200071；2.中国铁路广州局集团有限公司 广州南站，广东 广州 510088；3.中南大学 交通运输工程学院，湖南 长沙 410075）

1 概述

随着我国经济发展和人民生活水平的提高，旅客对出行服务质量的要求不断提高，在设计铁路车站时，一定要考虑旅客出行过程中的安全性、舒适性、便捷性等因素。尤其在一些重要节假日，如春运等高峰期间，车站客流量比平时显著增加，车站一些“咽喉”部分容易出现拥堵等现象。在旅客进站流程中，实名认证与安检是2个重要环节，合理布局实名认证与安检这2个窗口，对优化整个旅客进站流程具有重要意义。

Setti J R等[1]通过运用计算机仿真方法，对车站内旅客进出站进行模拟，通过对模型的分析处理，找出旅客在进出站过程中产生拥堵现象的原因。Takakuwa S等[2]以城市公共交通为研究对象，模拟旅客在车站流动情况，并对其进行仿真分析，提出改进城市交通现状的优化方案。Zhang Z G等[3]通过仿真模拟，预测旅客在车站的行为，从微观上分析旅客的行为以及整体移动效果。秦丽娇[4]以安检环节为主要研究对象，通过实地调查分析，确定旅客的到达规律与服务时间规律，建立安检窗口的排队模型，根据模型分析安检设备的最佳配置数量，并对其进行验证。张晓磊[5]针对春运期间车站旅客在进出站流程中出现的拥堵现象，提出一种改进措施，将排队论中的理论研究与现实情况相结合，形成一套包括成本、效率、需求的系统化研究指标。

2 旅客进站流程

2.1 进站流程

一般情况下，我国铁路客运站旅客进站流程为：购票—实名认证—安检—候车—检票—上车。

2.2 进站效率制约因素

（1）车站相关设备配置数量不合理。铁路客运站内与旅客进站相关的设备有售票设备、安检设备、实名认证设备、检票设备等。我国部分铁路客运站在一些设备的配置数量上存在不合理现象。当相关设备配置数量过少时，无法满足客流高峰期的服务要求；相关设备配置数量过多时，造成车站运营成本升高、占地面积增大。

（2）车站相关设备摆放位置不合理。通过对部分铁路客运站进行调研发现，存在2个环节的衔接处或相同环节并联设备摆放位置不合理的情况，导致旅客在进站过程中出现拥挤、人流难以疏散等现象。

（3）车站工作人员作业与设备工作不协调。造成这种情况的主要原因是车站工作人员业务不熟练，例如安检环节，安检员对旅客的检查应与安检设备对行李的检查相协调，检查速度尽量一致，否则容易出现秩序混乱等现象[6]。

3 旅客进站排队研究

3.1 实名认证与安检速率影响因素

对旅客进站中实名认证与安检2个环节的速率影响因素进行分析，是探究实名认证与安检窗口服务时间的基础。

3.1.1 实名认证

影响实名认证速率的因素较多，如工作人员对设备操作的熟练程度、旅客的配合程度、旅客的持票状态、设备开放数量、设备灵敏程度等[7-8]。主要对旅客的持票状态与设备开放数量这2个因素进行分析：

（1）旅客持票状态。旅客进行实名认证前的状态分为2种：①备好状态。旅客在到达实名认证窗口前已将车票与身份证准备好，接近窗口时可以直接进行实名认证操作。②未备好状态。旅客在到达实名认证窗口前没有准备好车票与身份证，需要临时从包里或者身上拿出。上海站实名认证处1 h内到达旅客持票状态对比见表1。

表1 上海站实名认证处1 h内到达旅客持票状态对比

（2）设备开放数量。决定铁路客运站实名认证设备开放数量的因素为高峰时段内到达实名认证窗口的人数。高峰时段指在一天中某个时间段内车站人流量明显高于其他时间段，取这个时间段内1 h作为车站高峰小时。按照人们的出行规律，一般情况下分为早、晚高峰小时。实名认证设备开放数量应尽可能满足高峰小时客流量的需求。如果设备投入不足，则会出现通过能力不足、“咽喉”拥挤、旅客排队时间过长等现象，影响整个旅客进站流程。

3.1.2 安检

安检速率指的是在单位时间内安检环节服务的旅客人数。安检设备包括安全门、安检X光机等。该环节涉及2个过程：一是利用安检X光机对旅客的行李进行扫描；二是安检员手持金属检测器对旅客身体进行检查。由于这2个过程同时进行，所以影响安检速率的因素有很多，包括工作人员的熟练程度、旅客配合度、行李包裹体积、安检X光机传送带传送速率等[9]。

3.2 实名认证与安检环节旅客到达、服务时间规律

根据数理统计原理，对上海站高峰小时期间实名认证与安检环节进行统计分析，确定这2个环节旅客到达、服务时间分布规律，为建立排队模型奠定基础。

3.2.1 旅客到达

通过对上海站进行调研，统计车站高峰小时内每隔30 s旅客到达实名认证、安检窗口的人数。采用matlab软件进行分布拟合，实名认证窗口旅客到达流服从参数为5.288的泊松分布，安检窗口旅客到达流服从参数为5.313的泊松分布。

3.2.2 旅客服务时间

在高峰小时内对实名认证、安检窗口旅客服务时间进行统计，处理后的数据见表2。

采用matlab软件进行分布拟合，实名认证窗口服务时间服从参数为6.81的负指数分布，安检窗口服务时间服从参数为5.61的负指数分布。

表2 实名认证、安检窗口服务时间统计

4 旅客进站流程排队模型

4.1 排队系统特征分析

通过对实名认证与安检窗口旅客到达以及服务时间规律进行研究可知，实名认证与安检是2个随机服务系统，该系统具有如下特征：

（1）输入过程。实名认证与安检窗口的服务对象是进站旅客，将每个旅客看成独立个体，不会相互影响。高峰小时内2个窗口旅客到达流服从泊松分布。为方便研究，将实名认证与安检窗口作为2个独立的窗口进行分析。

（2）服务过程。实名认证、安检相关设备以及2个窗口的工作人员共同构成服务系统。同一个窗口、同类设备之间属于并联关系，如安检门与安检X光机。旅客之间是相互独立的个体，且同一套设备不能同时服务2名旅客。实名认证与安检窗口的服务时间服从负指数分布。

（3）排队过程。实名认证与安检都是服从先到先服务的等待制随机服务系统。进站旅客先进行实名认证然后进行安检，由于旅客之间是独立存在的，所以旅客在进站后会选择人数较少的队列进行排队。

4.2 排队过程分析

进站旅客在进行实名认证和安检过程中需要经过2个排队环节（见图1）。旅客进站到达实名认证排队系统之后选择其中一队进行排队，在实名认证通过后进入对应的安检系统进行安检。

图1 旅客进站排队过程

旅客到达

旅客离去

队列 实名认证 队列 安检

候车区旅客到达

队列 实名认证 队列 安检

旅客离去

4.3 排队模型构建

4.3.1 模型假设

通过对实名认证与安检窗口旅客的到达流以及服务时间分布规律进行研究，确定2个系统旅客的到达服从泊松分布，服务时间服从负指数分布。分析2个系统中旅客的排队过程与排队特征后，引入部分参数指标，建立相关排队模型。

（1）旅客到达流服从泊松分布,平均到达率为λ（人/min）；

（2）旅客服务时间服从负指数分布,平均服务率为μ（人/min）；

（3）高峰时期车站客流量大，旅客到达是一种非损失流；

（4）排队制度为等待制，服务规则为先到先服务；

（5）系统中同类并联设备的台数为C，平均每台设备的客流强度为λ/C，其繁忙率ρ=λ＜1，由于该研Cμ究针对指定窗口及同类并联设备台数为1的窗口，C取值为1。

综上所述，实名认证排队系统与安检排队系统为多个单通道单服务台等待制系统，服从M/M/1/∞/∞/FCFS排队系统模型。

4.3.2 模型参数

M/M/1/∞/∞/FCFS排队系统模型有以下4个参数：

（1）系统中旅客平均停留数，即系统总队长，Ls；

（2）系统中排队旅客平均停留数，即旅客排队队长，Lq；

（3）系统中旅客平均等待时间，Ws；

（4）系统中旅客平均排队时间，Wq。各参数之间的函数关系为：

4.3.3 模型验证

为验证M/M/1 /∞/∞/FCFS排队系统模型，计算排队系统模型参数（见表3）。

表3 实名认证与安检排队系统模型参数

由表3可知，通过模型计算出的理论值与实际值存在一定偏差，其主要原因有旅客在进站过程中的随机性、样本数量不足等。但可看出，计算结果与实际值最大误差为29.50%，满足误差允许的最大范围。所以M/M/1/∞/∞/FCFS排队系统模型可以作为实名认证与安检窗口的排队模型。

5 旅客进站流程优化

5.1 优化窗口设置

将实名认证窗口与安检窗口合并，旅客进站过程中在安检的同时进行实名认证，在此期间旅客只需排队1次即可进入候车室，优化后的窗口设置见图2。

图2 优化后的窗口设置

5.2 优化后旅客排队研究

5.2.1 旅客到达和服务时间规律

将实名认证与安检窗口合并后，旅客到达流仍服从参数为5.288的泊松分布。通过对上海站进行考察并进行数据分析，旅客通过实名认证窗口的时间明显比通过对应安检的时间要短，所以新的排队系统服务时间服从参数为5.61的负指数分布。

5.2.2 优化前后相关参数对比

对优化后的排队系统进行计算，与优化前相关参数进行对比（见表4）。由表4可以看出，优化后的排队系统总队长比原排队系统减少了24.6%，旅客排队队长比原排队系统减少了22.7%；优化后排队系统旅客平均等待时间比原排队系统减少了24.3%，旅客平均排队时间比原排队系统减少了22.6%。

表4 优化前后排队系统相关参数对比

5.3 完善相应管理措施

系统优化后的排队时间及总排队人数均少于原系统，优化方案理论上可行。但在实际操作中，车站还需进一步完善既有管理措施，才能真正实现旅客进站流程优化。

窗口合并后，避免了进站环节的冗余，旅客进站效率大幅提升。与此同时，新的窗口设置要求车站工作人员要尽快适应服务模式的转变，通过加强培训、强化业务能力等途径，尽快适应新的工作要求。现阶段，实名认证人员是车站正式职工，安检人员是雇佣的合同工，其在旅客进站中扮演着不同角色且接受不同部门的领导。窗口合并后，可以考虑合并窗口工作人员均由雇佣的合同工组成，工作人员在各司其职的同时做到协同工作，并且接受同一部门的领导，实现职责合一。此外，窗口合并后，旅客进站需要一定的适应时间，车站应加强对旅客的引导，使旅客能够更加快速便捷地进入车站。

6 结论与展望

将实名认证窗口与安检窗口合并，旅客在安检的同时进行实名认证，其排队时间以及系统中总排队人数均少于原系统，能缩短旅客进站时间，缓解车站进站“咽喉”区压力，提高车站通过能力，实现旅客进站流程优化。在实际操作中要采取工作人员尽快适应窗口变化、实现职责合一以及加强对旅客的引导等管理措施，进一步保障窗口合并后取得理想效果。下一步将重点研究售票、检票等环节或不同环节的衔接以及采取人脸识别技术后如何将窗口合二为一等问题。