成都市大运会期间地铁大客流特性研究与组织方案优化＊

何佳原，臧佳钰，林颖馨，陈子豪，胡致远

（1.西南交通大学交通运输与物流学院，四川 成都 610031；2.西南交通大学计算机与人工智能学院，四川 成都 610031）

大型活动举行期间，政府常采用对小汽车交通加以限制，公共交通主导的交通模式。但在体育场馆、会展中心和商业中心等场所及其附近的城市轨道交通，其客流需求可能远超于原设计的城市交通系统能力，部分线路车厢拥挤、超负荷运行，车站客流挤压、候车滞留，给原本主要用于通勤、通学的城市轨道交通设施设备与运营管理带来巨大的考验，给乘客出行带来不便，导致客流疏散效率低下，甚至产生安全隐患。

目前，对地铁大客流的分析研究较为丰富，但缺乏针对性和系统性的阐述，研究角度不够全面。因此，本文以2023 年7 月开幕的成都市大运会为例，从时间和空间2 个构面对客流特性展开分析，并据此对城市轨道交通客流组织方法进行总结，为成都大运会城市轨道交通的客流疏散提供思路。

1 城市轨道交通活动散场大客流产生原因

大客流的产生具有连续性和扩散性。在活动赛事结束后的一段时间内，散场乘客大量涌入，当列车运能饱和时，站台乘客发生滞留，造成站台滞留乘客和不断进站乘客的客流叠加和加速聚集，导致站外乘客进站缓慢。同时，该站的上下车乘客形成交叉相互干扰，与之伴随的是乘客乘降效率的降低和留乘现象。可见大客流的产生和传播是一个连续性过程。

此外，站台拥挤使屏蔽门和车门夹人夹物的风险增加，若车门因此弹开，将无法在规定时间内关闭，列车出发延误，使同方向列车的行车间隔增加。对下一站乘客而言，列车到达延误，导致线路中其他车站产生客流聚集，路网输送能力下降。如图1 所示，大客流在路网中呈现线性或网络性传播[1]。

图1 大型活动散场客流传播原理

2 城市轨道交通大客流的基本特性

2.1 大型活动赛事大客流结构组成

在大型活动赛事的散场客流中，不同的赛事活动类别对不同的人群类型吸引程度不同，从而产生客流结构的差异。就性别和年龄而言，譬如体育赛事的举办会吸引更多男性观众，演唱会、音乐会等娱乐表演更吸引女性观众；相比于老年人，游园活动参与人员中儿童和青少年占比更高。研报指出，青年群体（15～34 岁）在体育赛事现场观众中占比大约在60%[2]，最高甚至达到75%，而老年群体占比极小。乘客年龄的差异决定个体出行速度和行为，从而影响客流行进速率，最终影响散场大客流的疏散。

类似上海世博会、成都大运会等国际性大型活动，其引发的大客流结构更为复杂，乘客拥有不同国家文化背景，年龄跨度大，且对车站的不熟悉度更高，则大客流运输组织预案制定时应考虑其客流行进速度低于常态客流。

2.2 大型活动赛事大客流出行特征

对于大型活动的到达客流和散场客流，乘客出行具有明确的目的性，且大型活动的非普遍性决定了相应大客流的偶发性和暂时性。赛事活动开始前几个小时，参与人员从各地出发，汇集到目标场地，呈现“多源单汇”[3]的特点，越靠近活动场馆，交通需求和客流输送压力越大。活动结束后，散场客流的出行呈现“单源多汇”的特点，此时进站客流强度大，但持续时间较短。针对整个过程，可以近似将观众前往场馆前的出发点作为离开场馆后的目的地，由此可由历史大型活动的乘客出行OD 对散场客流OD 进行预测，作为车站运输组织和列车开行方案的编制基础。

2.3 大型活动赛事大客流时空特征

2.3.1 时间分布特征

一般活动前出站客流相对分散，活动结束后进站客流高度集中，因此活动当日客流时间分布图常呈突峰型，以2021 年5 月成都市草莓音乐节举办场地——国际非物质文化遗产博览园附近的地铁4 号线非遗博览园站的客流数据为例，由于音乐节在当晚21：30 接近尾声，非遗博览园站进站客流在21：30—22：30 急剧增长，是常规客流的3 倍，如图2 所示。

图2 大型活动期间城市轨道交通客流呈突峰型

同时，由于活动赛事的暂时性，客流需求在不同时间段必然有一定差异，通过定量分析可以得到高峰小时时段和断面客流不均衡系数，以便后续决策分析。

2.3.2 空间分布特征

散场大客流在短时间内聚集后，会通过列车传播到同一线路上的其他车站，或通过换乘站传播至邻线车站，导致周边站点客流量激增，整个过程产生多种客流不均衡现象，具体如下。

单向断面客流分布不均衡：由于各车站乘降人数不同，同线路上断面客流分布不均衡的现象不可避免。

不同流向客流分布不均衡：可预见性大客流爆发时，由于去向统一集中，将会导致上、下运行方向客流量不均衡。得到上、下行最大断面客流，可用于计算列车开行对数。

线路客流分布不均衡：由于沿线土地利用状况的不同，散场时各乘客的目的地不同，活动客流与常态客流叠加后，在一定区域内，不同线路在不同时段的使用率是不同的。

各车站乘降人数不均衡：在很多线路上，全线各站乘降量总和的大部分往往是集中在少数几个车站上。以大型活动散场客流为例，线路上上车客流集中在场馆附近车站，一段时间后，下车客流集中在换乘站或住宅区所在车站。

3 基于大客流特性的活动客流组织方案

轨道交通大客流发生时，需要实现“点”（车站）、“线”（线路）、“网”（路网）多层面的客流运输疏解，就要从车站控制和列车开行组织两方面进行优化。历史大客流数据及其分布特征是编制列车开行方案和车站疏导的科学依据。利用成都市历史活动期间地铁AFC 数据对目标活动大客流的规模和分布进行预测，可计算车站区域客流指标[4]，再通过控制客流瓶颈设施提高大客流车站设施设备的服务能力，同时从全日行车计划、列车交路选择和列车停站方案3 个维度优化列车开行方案[5]。最后，输入仿真软件进行验证和再优化，得到成都大运会期间大客流运输组织总方案，思路如图3 所示。

图3 大客流组织方案实现过程

3.1 车站客流控制

车站客流控制措施的实施和组织效果，主要受到车站客流疏解能力的限制，本文将车站疏解能力的影响因素进行总结，如图4 所示。

图4 车站客流疏解能力的影响因素

其中，车站出入口、站台、站厅和通道等为车站规划建设时已确定的方案，难以后期调节，而车站设施设备和客流组织是可调节的。因此，对于一次大型活动产生的大客流，可以从提高设备能力和客流组织能力两方面实现，又由于行车组织属于线路级调控，则客流组织通过客流总量控制和流线优化实现，车站级调控具体操作如图5 所示。

图5 车站级调控的基本思路

3.2 列车开行优化

一个完整的线路级列车运输组织方案，能有效地缓解大客流带来的压力，其主要组成部分如下。

3.2.1 全日行车计划

全日行车计划是营业时间内各个小时开行的列车对数计划，它是编制列车运行图、计算运输工作量和确定车辆运用的基础资料。其编制步骤如下。

收集断面客流数据。根据前文对大型活动客流的特征分析、常态客流OD 和预测到达客流量，作出活动当日客流分布图，得到各方向、各小时和各断面的最大客流量，从而得到全日时分最大断面客流量的数值与方向。

计算开行列车数。将预测的全日时分最大断面客流量加以计算得到列车开行数量：

式（1）中：ni为第i小时内列车开行数量，对；Pmax，i为第i小时内最大断面客流量，人；P列为列车定员，人；β为线路断面满载率。

确定行车间隔。行车间隔一般在高峰期不大于6 min，平峰期不大于10 min，同时受到追踪列车间隔时间限制。理论上，行车间隔可通过以下公式计算：

式（2）中：tg为行车间隔时间，s。

3.2.2 列车交路方案

列车交路规定了列车运行区段、折返车站和按不同列车交路运行的列车对数。常见交路类型有大交路、小交路和大小嵌套交路。

对于大小嵌套交路模式，小交路的经过范围须覆盖最大断面客流区段，以此提高线路运能利用率；对于折返车站的选择，应考虑具有折返能力且处于断面客流突变点附近的车站。如成都市凤凰山体育中心作为大运会篮球赛事场馆，比赛当日散场客流聚集，则其附近的5号线杜家碾站所在区段可临时添加小交路，但交路折返站和具体行车密度仍需通过规划模型的建立求解得到。

3.2.3 列车停站方案

列车停站方案确定线路各列车停站序列。目前，列车停站方案大致分为站站停站方案、跨站停站方案、区域停站方案和快慢车方案。应对大型活动大客流，在制定停站方案时，既应满足旅客的乘车需求，保证客流的及时疏散，又不能过多增加列车停站时间和停站次数，使列车运行速度过低，要充分考虑客流性质、车站等级和列车等级。

4 结语

城市轨道交通是城市公共交通的重要组成部分，也是大型活动赛事期间参与人员的主要交通工具之一。通过对活动期间大客流的结构组成、出行特征和时空特征的分析，可以针对未来大型活动进行客流需求预测，并在此基础上进行运力分配优化和车站客流控制，建立多级协同组织，保障客流疏散的及时、安全，提升乘客的舒适度和满意度。