哈爾濱市地鐵客流量統(tǒng)計預(yù)測與調(diào)度優(yōu)化設(shè)計

1、    哈爾濱市地鐵客流量統(tǒng)計預(yù)測與調(diào)度優(yōu)化設(shè)計    胡珊珊高楊摘要：地鐵建設(shè)在社會、經(jīng)濟(jì)發(fā)展的大力推動下越來越快，在整個城市交通系統(tǒng)中承擔(dān)著不可估量的作用。筆者將介紹哈爾濱市地鐵客流量現(xiàn)狀，梳理當(dāng)前關(guān)于地鐵客流量統(tǒng)計預(yù)測的中長期和短期預(yù)測方法，給哈爾濱市地鐵客流量統(tǒng)計預(yù)測工作提供借鑒。另外，還提出了初步的調(diào)度優(yōu)化設(shè)計方式，為日常的地鐵運行和調(diào)度工作以參考。關(guān)鍵詞：地鐵；交通運輸；交通調(diào)度基金項目：本文系“2015年哈爾濱金融學(xué)院大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目資助”的階段性成果地鐵是當(dāng)前城市快速交通的一種重要方式，能夠承擔(dān)大量的乘客出行和其他交通方式的乘客

2、轉(zhuǎn)移。但是，地鐵的可達(dá)性和靈活性與城市公交相比，不具備優(yōu)勢。因此，要充分挖掘和發(fā)揮地鐵的運輸潛力，必須對客流量進(jìn)行預(yù)測并做好調(diào)度優(yōu)化工作。這樣才能制定高效的地鐵調(diào)動措施、緩解城市交通擁堵的問題，加快城市交通建設(shè)。一、哈爾濱市地鐵客流量統(tǒng)計預(yù)測（一）哈爾濱市地鐵客流量現(xiàn)狀目前，哈爾濱市城市軌道交通近期建設(shè)規(guī)劃（2008-2018年）中指出：哈爾濱的地鐵網(wǎng)絡(luò)由軌道交通1號線一期、二期、三期以及2號線一期、3號線組成，形成“十字+環(huán)線”的骨架線路，線路總長89.58公里，預(yù)計總投資562.2億元。目前，哈爾濱地鐵1號線一、二期工程竣工通車。而黑龍江省和哈爾濱的客運潛力巨大。目前已經(jīng)通車的哈爾濱地鐵1

3、號線，連接了哈爾濱東站和南站，全場17.73公里、總共設(shè)計并建設(shè)了18座車站，全程運行時間34.17分鐘，每小時的客運能力能夠達(dá)到1.49萬人次、全天可達(dá)到21.5萬人次。同時，哈爾濱的客運量近幾年在穩(wěn)定中呈現(xiàn)出緩慢下降的趨勢，這需要交通管理部門進(jìn)一步分析出行者的出行偏好，做好交通調(diào)度和優(yōu)化工作，充分挖掘城市交通發(fā)展的潛力。（二）地鐵客流量的中長期預(yù)測方法要進(jìn)行哈爾濱市地鐵客流量的中長期預(yù)測，需要明確客流的組成，包括了：趨勢客流、轉(zhuǎn)移客流和誘增客流。趨勢客流是基礎(chǔ)客流，是在地鐵建設(shè)之后，從步行轉(zhuǎn)移到地鐵方式中的客流；轉(zhuǎn)移客流是從其他交通方式轉(zhuǎn)移而來的客流，這是緩解其他交通方式壓力的重要部分；誘

4、增客流量主要是原始的客流在出行時間和出行頻率加快之后，而新增的出行人次。中長期預(yù)測的結(jié)果，能夠用于站點設(shè)計、列車客運量選擇和車型選擇、線路分布選擇等。而中長期預(yù)測方法主要包括了兩種：（1）非基于出行分布的客流預(yù)測，這種方法重點考察了“轉(zhuǎn)移客流”，首先通過原始的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，了解當(dāng)前環(huán)境下，其他城市交通方式所承擔(dān)的交通客流量，再按照轉(zhuǎn)移比例和幅度來判斷地鐵的轉(zhuǎn)移客流變化，最終預(yù)測長期客流。所使用到的數(shù)學(xué)模型，包括：時間序列分析、多元回歸方法、趨勢外延法等。（2）基于出行分布的客流預(yù)測，這種方法是通過問卷調(diào)查，收集到居民出行的偏好、頻率和時間，再根據(jù)當(dāng)前交通工具的調(diào)度安排，預(yù)測未來某一個時刻內(nèi)的出行量

5、和對應(yīng)的交通承載量，判斷地鐵能夠承擔(dān)的趨勢客流、轉(zhuǎn)移客流和誘增客流，最終得到客流預(yù)測結(jié)果。這種方法最典型的使用就是“四階段法”。該模型將居民的出行過程分成“出行形成、出行分布、方式劃分和交通分配”四個階段。（三）地鐵客流量的短期預(yù)測方法短期預(yù)測的結(jié)果，能夠直接使用在調(diào)度優(yōu)化設(shè)計上，提高地鐵運營的效率。短期預(yù)測，一般是預(yù)測未來一周或未來一天的客流量，甚至是預(yù)測未來幾個小時可能出現(xiàn)的客流量變化。與長期客流預(yù)測方法不同，短期客流預(yù)測對基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的要求并不高，而是重點研究數(shù)學(xué)模型及其求解算法。算法包括了傳統(tǒng)的時間序列法、回歸分析法、bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分析法、支持向量機(jī)算法等。這些算法都是需要建立歷史流量的數(shù)據(jù)

6、，構(gòu)成時間序列，再考慮某些影響因素對客流量的影響，最終得到客流量的預(yù)測。而方法的不斷改進(jìn)，主要是為了處理各種線性和非線性的數(shù)量關(guān)系、增加外部影響因素的作用、考慮客流量的隨機(jī)性。在后期所研究出的智能算法中，不需要確定歷史數(shù)據(jù)和預(yù)測客流量的數(shù)學(xué)方程，并能夠處理更多的不確定性問題、高維問題、非線性問題、原始數(shù)據(jù)較少問題。二、哈爾濱市地鐵客流量調(diào)度優(yōu)化措施地鐵客流量調(diào)度優(yōu)化的方法，主要是通過列車、區(qū)間、車站、區(qū)段的運行數(shù)據(jù)，根據(jù)客流量預(yù)測，來重新制定出車輛發(fā)出時間、運行時間和最優(yōu)的站內(nèi)停留時間。地鐵和其他軌道交通有所不同，進(jìn)站和出站的方式單一，有利于進(jìn)行控制和調(diào)度，不需要考慮其他配線車輛的進(jìn)站出站問題

7、。因此，最佳的調(diào)度目標(biāo)就是保證高密度的行車。調(diào)度工作的關(guān)鍵就是根據(jù)實時客流量，適度調(diào)整行車間隔時間，滿足高峰期的出行需求、合理調(diào)整客流低谷時間內(nèi)停車時間，保證一定數(shù)量的載客率。目前，可以使用到哈爾濱市地鐵客流量調(diào)度的優(yōu)化措施包括：（1）根據(jù)實時客流量，在始發(fā)站提前發(fā)車或推遲發(fā)車，尤其是要注意始發(fā)時間與上班高峰期的發(fā)車時間安排；（2）根據(jù)實時客流量，加快或減慢列車的運行時間，在平時保證一定的載客量、在高峰期保證運輸能力；（3）適當(dāng)調(diào)整車輛的入站?？繒r間，該調(diào)整和調(diào)度時間可以與車輛運行時間相配合；（4）在晚點運行的情況下，為了保證正點運行，可以設(shè)計岔道，將車輛轉(zhuǎn)移到線路密度較小的路線上，進(jìn)行反方向運行，保證運行時間；（5）設(shè)計扣車措施，保證地鐵在出現(xiàn)故障的情況下，能夠快速幫助乘客換乘，不至于給下一輛地鐵帶來過大的轉(zhuǎn)移壓力。結(jié)語哈爾濱市地鐵事業(yè)正處于穩(wěn)步發(fā)展階段，需要進(jìn)一步研究客流量情況，通過中長期和短期客流量預(yù)測，來掌握地鐵客流變化規(guī)律，幫助地鐵管理部門制定合理的調(diào)度和優(yōu)化運營方案。目前，哈爾濱市地鐵客流量調(diào)度優(yōu)化方法，可以通過調(diào)整始發(fā)時間、調(diào)整行車速度和?？繒r間、岔道反