京津城际列车快通卡票额智能分配的研究与应用

周长锋，王洪业，周亮瑾

（中国铁道科学研究院 电子计算技术研究所，北京 100081）

京津城际铁路图定开行列车59对，通过设定一定数量的“快通卡”票额，专供持快通卡旅客使用。票额数量是固定的，票额利用率不到20%，虽然提供人工调整的手段，但效率较低。而非快通卡票额在高峰时段出现了提前卖光而不能满足乘客及时出行的矛盾，浪费了运能，并容易导致旅客的投诉。

为充分利用京津城际列车运能，进一步提高列车运营效益和社会效益，本文对京津城际列车快通卡票额智能分配的可行性和分配策略进行了研究，开发了京津城际快通卡票额智能分配系统并成功应用于现场。

1 系统框架

京津城际列车快通卡票额智能分配系统基本原理如图1。主要包括客流预测和票额分配2个环节。客流预测环节，根据快通卡刷卡存根、快通卡发行数量等数据，通过时间序列方法[1]进行客流预测，建立各始发时刻列车快通卡票额的模板或模型，生成初始快通卡票额分配方案，遇到突发客流或特殊情况时，可进行人工调整票额，生成最终的票额分配方案。分配环节，根据票额分配方案生成快通卡票额。

图1 京津城际列车快通卡票额智能分配系统原理图

2 客流预测

2.1 客流规律

2.1.1 非小长假期间

在统计分析京津城际列车快通卡每日刷卡人数时，从每日客流波动图上发现客流呈现以星期为周期的客流规律性，2010年5月～6月4个星期客流波动如图2。

图2 京津城际列车快通卡刷卡人数波动图

将2010年5月（不含“五一”小长假）的京津城际列车快通卡刷卡人数统计数据按星期进行统计得到表1：

表1 2010年5月京津城际列车快通卡刷卡人数

由上表分析得出，各星期的同一天京津快通卡刷卡人数波动较小，样本标准差占均值为5.2%，最大值为6.7%，离散程度很小。另从长期来看，随着快通卡发行数量逐渐增多，其客流也会日渐增多。

由于京津城际列车每日开行列数是图定列数加临时增开列数，每天开行趟数略有差异，车次也会经常变动，同方向相邻2趟列车开行时间间隔从5 min～30 min不等。为了考察每日快通卡刷卡人数在一天的波动性和周期性，本文采用以精确到列车开行间隔时间10、20、30 min分别进行了刷卡人数聚类统计和分析，经对比分析后，10 min为最小间隔时间较为合适。在2010年5月份（不含“五一”小长假）各星期的同一天，按照列车始发时间（精确到10 min）统计数据结果整体上看,各始发时间快通卡刷卡人数样本标准差占其均值的比例为32%，其中最大值为100.1%，最小值为0.0%。各星期同一天同一始发时间（精确到10 min）快通卡刷卡人数离散程度较小，各始发时间快通卡人数标准差占其均值比例见表2。

表2 2010年5月京津城际列车快通卡刷卡人数样本分布表

以上数据表明在非小长假期间，京津城际列车每日快通卡刷卡人数呈现以星期为周期的规律，各星期的同一天各次列车快通卡刷卡人数呈现以始发时间（精确到10 min）为周期的规律。

2.1.2 小长假期间

2009与2010年“五一”小长假（含假日前后各1天）、假日前7天京津城际列车快通卡刷卡人数统计结果为：2010年“五一”小长假3天再加上前后各1天共5天，日均快通卡人数2180人次，同比增加18.7%，2010年五一国际劳动节前7天日均快通卡人数1699人次，同比增加19.2%，可见节假日快通卡刷卡人数增幅与节前7天的增幅基本相当。对2009年与2010年“五一”假日期间的同一天客流时空概率分布进行了对比分析，结果表明两者比较接近。元旦、清明、端午等其它小长假的客流规律均类似于“五一”小长假。

2.2 客流预测

依据上节分析的京津城际列车快通卡刷卡人数规律构建客流预测方案，其基本原理如图2。其中非小长假客流预测算法为：以近期4个星期（不含小长假）同一天同一始发时间（精确到10 min）历史客流数据、近期4个星期快通卡新增数量，通过时间序列分析方法中的一次指数平滑法[2]进行客流预测，并在此预测客流基础上留有一定冗余（冗余度为10%）。小长假客流预测算法为：以去年同一小长假同一天同一始发时间（精确到10 min）客流数据作为基准数据，以今年节前7天客流同比平均增长率为增幅，预测今年小长假每日每趟列车客流，并在此预测客流的基础上再留有一定冗余。

图3 京津城际列车快通卡客流预测原理图

3 系统应用

京津城际列车快通卡票额智能分配系统自2010年8月11日上线以来，运行平稳，客流预测较为准确，站车反应良好，对系统上线前后京津城际列车快通卡票额、刷卡人数进行了统计，得到表3和图4。

表3 京津城际列车快通卡票额分配前后利用情况分析表（日均）

图4 京津城际列车快通卡票额与刷卡人数对比图

由表3和图4分析可得出

（1）系统应用后，8月11日～31日京津城际列车日均有席人数、有席上座率均较7月份有了明显提高，有席上座率提高了近5%。

（2）8月11日～31日京津城际列车快通卡日均刷卡人数较7月份增加63人次，快通卡日均票额由分配前的7787张降低到2216张，快通卡票额利用率较7月份增加了近60%，增幅十分显著。

4 结束语

京津城际列车快通卡票额智能分配系统已投入稳定运行，达到了在基本确保快通卡旅客 “快通”的前提下，尽量减少快通卡票额浪费的预期目标，从而提高了列车运营和社会效益。该系统在遇到突发客流时，仍可以通过人工调整手段进行票额调整，但由于调整时间紧，调整数量未知等问题，使得人工调整票额不够科学。下一步需研究实时智能分配票额，实现对偏常态客流的动态监控与动态票额调整。

[1]李 业. 预测学[M]. 武汉：华南理工大学，1988.

[2]郭孜孜. 铁路客流预测方法研究[D]. 成都：西南交通大学硕士研究生学位论文，2005.