略论紧急状态下铁路旅客运输径路优化模型

黄晓莉

（中交一公局集团有限公司）

近年来，有关大型天灾事故，以及社会上重大事件给铁道旅客运输带来不利影响的消息出现在报纸杂志中，因紧急状态产生时，通常都面临着社会秩序紊乱，疏散人群紧张，设备效率低下，以及乘客安全隐患性较高一系列问题，所以上述的重大事件往往会造成大量经济损失，以及对身体的伤害。因此，如何应对突发事件，降低灾难带来的危害就成为摆在我们面前迫切需要解决的难题之一。随着科学技术水平的不断提高，越来越多的人开始关注应急救援工作。铁路运输作为当前阶段我国运输方式中必不可少的部分，铁路在当前阶段是我国极为重要的载客交通工具之一，在紧急状态下，特别是在发生大面积灾害的情况下，铁路系统迅速有效地组织人员运输与撤离会极大地减少国家与人民的损失。

一、紧急状态下铁路旅客运输特点

应急状况是指在铁路运输系统中，由于某一范围内尤其是在较大范围内发生的自然或社会事件对列车旅客以及货物形成的影响，或最后因该事件而形成的异常情况，如地震、大火、瘟疫、战乱和袭击等自然事故而造成的不正常状况。在这些重大事件中最常见和最重要的就是紧急状态下的铁路系统的紧急疏散问题。在这一过程中，由于列车处于高速行驶之中，容易导致一些意外情况的产生，这些都会直接威胁到人们的生命安全，从而给人民群众带来巨大的损失和危害。紧急疏散是为了避免在紧急状态下造成严重的人身伤亡和财产损失，维护社会公益而对铁路乘客进行的紧急疏导。紧急状态时铁路系统各结构将发生巨大变化，铁路旅客运输将出现新特点。

（一）列车运行秩序混乱

重大事件特别是自然灾害事件往往使得铁路设施遭到破坏，铁路线路局部或者小幅度垮塌，极大地降低了铁路运输能力并对铁路网络造成了损害，同时由于当今我国各铁路已经趋于饱和，最终导致被破坏线路无法运行火车，铁路车站被迫停运，从而引起车站拥堵秩序紊乱、人员滞留和安全隐患加大。为了避免此类突发事件，减少经济损失以及人员伤亡，就必须在危险发生时及时进行应急救援，而这一过程的关键就是建立一套有效的快速响应机制及优化径路的模型[1]。

（二）铁路运输能力紧张

铁路运输设备以年均所需容量分配（兼顾部分储备），列车在很短的时间内超负荷运行，势必造成运输设备容量紧张，甚至造成站场阻塞，无法及时运送灾民物资。一旦发生灾害事故，就会造成重大经济损失，并对人民群众生命财产安全构成严重威胁。同时还可能影响国民经济发展，破坏社会稳定。所以说铁路运输系统在国家经济建设中占有重要地位。所以，车站设备的运输能力要得到合理的发挥。目前，我国大部分铁路沿线都设有调车作业站，因此，如何提高并调动铁路机车运用效率是摆在我们面前的一个十分紧迫而艰巨的任务。

（三）安全隐患多

需要疏散的人员在铁路车站内大量集中，很容易引起恐慌甚至骚乱等重大治安问题，与此同时候车等服务设施的容量也非常紧张，潜在的火灾和爆炸的危险加大。如果不能及时有效地处理这些突发事件，很容易造成人员伤亡和经济损失。尤其是一些重大恶性事件时有发生。所以需要维护车站的秩序，同时为了提高旅客服务质量，减少由于疏散出口设置不合理所导致的客流拥挤现象。因此，有必要对铁路机车进行合理规划布局并建立相应的安全防护体系。

二、铁路旅客运输径路的优化算法

如今，也有专家就紧急状况下城市和地区的居民疏散以及静态区域的居民撤离等方面开展了深入研究，但关于紧急条件下铁路运输事件处理方面则少有关注。一些专家运用物理法中的某些模型对紧急状况下铁路旅客运输路线的问题展开了深入研究，上述研究成果虽然发表后获得了一定的实际作用，但也只是从原理上求固定两个国家的铁路旅客运输路线最优预测值的问题，缺乏普适的基础，更为重要的是还不能对紧急情况的地点和一系列与铁道运输相关的措施进行综合优化，存在着片面性。于是，怎样做到在普通状况下对列车旅客运送路线最优化问题的合理处理变成了摆在人们眼前的一个关键问题，这就需要我们通过一系列的方法和手段去探索新的铁路乘客运输途径选择方案，同时也需要相关部门能够及时掌握紧急状态发生时的情况。另外，目前国内关于铁路运输方面的研究成果还很少，因此，急需一种新方法来解决这一问题。而铁路运输系统作为一个复杂大系统，需要综合考虑多方面因素才能得到最优化结果。有鉴于此，本论文将从介绍紧急状态铁路运输特征入手，对既有运输路径提出以铁路客运站为主线的铁路运输途径全面优化思路[2]。

基于铁路旅客运营在紧急状态中的鲜明特征，可以通过模糊多路径决策问题以及基于点-线迭代惩罚算法的多径路问题对该模型的求解。模型以乘客总延误时间最短为优化目标，同时兼顾安全和效率两个约束条件。在此基础上给出了一种快速计算最优方案的实用计算方法。最后通过算例验证了该方法的可行性及有效性，即站点优先权确定和运输径路集设置。

（1）站点优先权的确定。利用模糊多目标决策问题，构造了影响因素集X={X1,X2,X3},X1代表危险程度，X2代表疏散人员运量，X3代表站点运输设备能力，得到了受灾地区站点的优先权并确定了列车运行径路后根据该优先权对站点进行了筛选。

创建了一个受灾区域车站集C的总评论集（好,一般,差)，总评论的最大权值为Q=(Q1,Q,Q3)。为车站Ca的模糊评价矩阵U=(U1,U,U3)T；同时，可以按照实际条件确定各要素的总重量为P=(P1,P,P3)，其中P0=1，且PO＞0,o=1,3。利 用 混合乘积评判法，在C口的评价模糊向量为Ra=PUa，而c有评价模糊矩阵R=(R1,R,Rm)。因此对车站已有总评价值A=XRa，形成对受灾地区车站集C的总评价集A{A1，A2，…，Am}，而通过对A排序，就可以求出受害地区列车的优先级，在确定列车运行径路时按其优先级选定列车。

（2）运输径路集的建立。在紧急情况时，铁路旅客的途经道路有可能被重新定义在经过带有一定危险性的站点时，需要辨识出几个不同的较短径路以便识别。设置运输径路集，其流程为如下。

建立对径路的总评语集｛“好”，“一般”，“差”}，且各评语对应最终选择的权值为B=(B1，B2，B3)。对labk建 立 模糊评价矩阵Z=[Z1,Z2)]T；同时根据实际情况确定各因素的评价权重C=(C1，C2)，其中盯C1+C2=1，且C1＞0，C2＞0。采用混合乘积评判法，对labk的评价模糊向量是Wk=XZk。径路集lab曲有评价模糊矩阵W=[W1,W2,…,Wl]，对labk评价有BK-XWk，形成对径路集Lk的总评价集B={B1,B2,…,Bt}，通过对B排序可求出Ca到Db的最优径路lab[3]。

三、铁路客运站的运输路径优化

（一）高效掌控站内客流

为滞留在车站人员提供物质保障。处于紧急状态时，一般客流量急剧增加、人员拥堵，就有可能导致滞留人员恐慌心理，最终引发安全治安等一系列问题。因此，为了确保旅客出行安全，减少或避免安全事故发生，有必要采取有效措施做好客流组织工作。加强疏导滞留人员的思想。疏散是处置突发事件中最重要的环节之一，铁路系统的员工一定要注意抚慰滞留人员的情绪、确保物资供应、合理安排人员等候时间。

检查车站存在的安全隐患，为了能够更好地满足这一需求，就需要做好列车运营工作，以保障列车运行效率与安全性。紧急状态下会因为秩序混乱而产生很多安全问题，特别是某些不法分子趁机犯罪，对于这种情况一定要予以打击。

建立有效的旅客上下车计划。保证旅客能够安全快速地到达目的地是车站运营工作中非常重要的环节之一，也是提高服务水平和服务质量的关键。因此对上、下列车的组织管理就显得尤为重要。加强应急预案。紧急状态下，要制定出一套旅客上下车计划，如采用提前检票，每个关键点都要分流客流。

（二）高效有组织的乘客运输

（1）预先确定铁路优先权问题。基于重大事件的概率性和随机性，以及对该事故所造成危害等级和损害程度的不可预测性，以及滞留人员数量的不确定性等特征，本文将运用一个模糊化目标从车站可能面临的威胁等级、设施能力、运输能力、客流量值等方面判断铁路运输的优先权。

（2）优化确定最优解。如果说本论文所讨论的问题是紧急状态铁路旅客运输路径的总体优化问题的话，那最优路径的确定就是其中的核心内容。从某种意义上讲，列车停站方案是否合理直接关系到整个运营成本以及行车效率的高低。目前国内外对于列车停站问题都没有一个统一有效的算法。本文对此进行了研究。因为原规划的旅客运输路线有可能会因重大事件而出现部分甚至更大程度的损坏，在运行中亦有可能出现严重安全隐患，这就要求铁路管理当局根据各铁路的实际情况，有效、正确、合理地决定各趟待驶列车行走路线顺序和路径方向，尤其是要采用如上许多学者所采用的地理学方式进行最优的路径设计，也即采用点-线迭代惩罚的相异最短路径线，寻求在事故发生后的铁路运输中最优路径。

（3）最大限度利用运能。面对旅客人数较大地区，可在货运路线条件许可的情况下适量加开列车，与此同时，自备线路的列车也可暂行发车，面对旅客人数较大、滞留人数较多的地区，可通过中间站或直通形式等运送旅客，以保证滞留人数撤离，缓解沿路车站的紧张气氛。对于铁路部门来说，应根据实际客流特征和运输组织特点进行合理规划；对于乘客出行目的地选择行为及路径决策过程中影响因素众多且复杂的问题，运用模糊数学理论建立了模糊评价模型，并对各备选[4]。

（4）紧急状态下的内燃机车保障方案。由于重大事件出现时会带来很多不确定因素的影响，电力系统有可能出现中断，造成列车无法正常行驶，所以紧急状态需要保证内燃机供给与独立发电机供给，同时还需要更新优化内燃机与独立发电机装置，以推动旅客运输路径的优化。

（三）高效有组织售票

高效、有组织地购票是铁路旅客高效、有组织出行的基础，需要针对紧急状态的具体情况，综合考虑和政府有关部门的交流结果，并坚持运输能力确定购票方式。在保证旅客出行安全的前提下，应尽量扩大运距，减少中转环节，缩短候车时间，实现“一小时”内到达车站或机场。有步骤地调整票源，强化新科技票务观念，全天无间断售票行驶；采用下列办法：（1）增加了其他购票途径；（2）对滞留人士的买票方式更为便利；（3）短信和网络购票。并对代售网点实施有效的监督，建立系统的监督制度与计划。

四、结语

铁路运输作为当前阶段我国运输方式中不可缺少的部分，铁路部门统一组织人员运输与疏散的能力决定着国家与民众的损失程度，所以对于传统旅客运输路径的优化便成为必然。本文以旅客安全为前提，从多个角度分析了目前应急情况下列车紧急调运存在问题，并提出相应对策。最后通过实例证明其有效性。实际运行过程中要树立以人为本，为人民服务的思想，确保紧急状态下旅客出行的物质供给，并在组织旅客撤离的同时确定旅客出行的最优路径，以最终实现大道铁路旅客出行路径总体最优。

【相关链接】

各国客流分类不尽相同。中国按旅客乘车距离分为直通客流、管内客流和市郊客流三种（见铁路客流计划）。与之相适应而开行的旅客列车为直通旅客列车、管内旅客列车和市郊旅客列车。直通旅客列车在两个及两个以上铁路局辖区内开行，管内旅客列车在一个铁路局所管辖范围内开行，市郊旅客列车在城市附近运行（见铁路市郊旅客运输）。旅客列车按运行速度和沿途停站多少可分为特别旅客快车、旅客快车和普通旅客列车。特别旅客快车的列车编组辆数少，运行速度高，途中停站次数少，停站时间短，大多在首都与大城市、大工业中心之间开行；旅客快车的运行速度较特别旅客快车低，较普通旅客列车高，多在较大的车站间开行。此外，还有专门在大城市和各名胜古迹及游览地区所在站之间运行的旅游列车，在客流量不大的支线上开行由客货车辆混编的客货混合列车。

根据运输对象的不同，铁路运输计划还可分为铁路旅客运输计划和铁路货物运输计划。铁路旅客运输计划为满足人们旅行需要，合理利用铁路旅客运输设备而制订的用以组织旅客运输工作的计划。其内容主要有旅客运输量、旅客周转量和旅客平均运程等。据此可以确定旅客列车的行驶区段、编组内容和开行数量，为编制旅客列车运行图、发挥客运设备能力、更好组织旅客运送提供了依据。20世纪末开始，年度旅客运输任务以运输主要指标预期值的形式下达，更体现了新形势的新要求。

铁路运输计划按时间分，可分为长期计划、年度计划和日常计划。长期计划属远景发展计划。年度计划直接反映出国家下达给铁路的运输任务及考核指标，是铁路编制列车编组计划、机车车辆运用计划、列车运行图以及分配各铁路局、分局运输任务的依据。日常计划是指各有关业务部门按月、旬、日、班编制的各种生产作业的具体的短期计划。