复杂路网条件下轨道交通列车性质表示方法研究

徐正夫，刘子晗，张同宇，刘博远

（1. 慧伊创新科技（北京）有限公司，北京 100084；2. 河北大学网络空间安全与计算机学院，河北保定 071000；3. 北方工业大学经济管理学院，北京 100144；4. 北京联合大学城市轨道交通与物流学院，北京 100101；5. 北京市轨道交通运营管理有限公司，北京 100068）

1 背景

随着我国大中城市轨道交通线网不断完善，里程不断增加，列车开行方式也日趋多样。对于城市轨道交通线路，因沿线客流具有周期性和分布不平衡等特征，通常需开行不同种类的小交路列车以满足客流快速疏散和节能降耗需求[1]；郊区、市域线路开行大站停靠快速列车是缩短城乡时空距离、提升郊区乘客体验的有效方法[2]；部分条件允许的线路开行跨线直通列车，减少乘客总体出行时间，还有部分线路存在支线。“十四五”期间，北京市将完善轨道交通网络功能，实现高质量网络化运营，组织跨线运行与双向不平衡运行，组织多交路套跑[3]。在《北京市“十四五”时期交通发展建设规划》中[4]，城市轨道交通与市郊铁路跨线运行，部分站点将会开行前往3个甚至更多方向的列车，加之同线路小交路和快慢车，不同种类的列车可能多达十余种。目前，重庆市轨道交通在4号线、环线、5号线开行直快列车，其他线路也有开行跨线列车的规划[5]，粤港澳大湾区城际铁路线路也将逐步调整为不对号入座和站台候车的“公交化”运营模式，随着路网完善，大湾区还将开行大量不同交路和速度等级的列车[6]，还有不少城市的轨道交通线路预留了跨线运行条件，今后线路之间跨线运行的场景将会逐步增加，这都对列车性质表示方式提出更高的要求。因此为便于乘客了解列车开行方式和性质，如何在乘客界面清晰准确展示列车性质尤为重要。

目前，国内相关研究主要集中于列车开行方式或以视觉传达的角度开展的研究，对于复杂路网中不同列车性质表示方法的相关研究较少。随着未来城市轨道交通与市郊铁路、城际铁路的深度融合甚至联网运行，相邻城市线网之间也可能贯通运行，将会出现更多列车开行方式，对列车性质表示进行深入研究并构建一套内容相对清晰且推广成本较低的列车性质表示方式具有很强的现实意义。

2 国内外相关经验及存在的不足

目前，国内跨线运行的城市轨道交通线路不多，重庆市轨道交通在4号线、环线和5号线开行的直快列车视作独立的线路，其线路名称、颜色等均独立于其他线路，目前重庆市轨道交通线网中仅存在1种跨线运行模式，现状表示方式可以起到很好的区分作用，但待规划的其他跨线列车开行后，命名方式仍需要进一步完善。上海市轨道交通3号、4号线存在共线运营区段，部分时段也存在多种跨线交路，在乘客界面以线路、颜色、终点站的方式进行表示，如4号线出库列车自上海体育馆站发出，经4号线外环运行1周后进入3号线南段，终点站为3号线上海南站，此种列车全程使用4号线名称和颜色，在宝山路站后列车后续站点与3号线完全相同，但仍使用4号线颜色，容易造成混淆。

现阶段城市轨道交通系统中，包括线路示意图等在内的静态标识导向系统通常仅清晰展示线路和站点信息，而不同支线、交路一般以通过语音播报、电子显示设备进行动态展示，多数城市仅提示列车终点站等有限信息，还有部分城市的语音播报仅站在运营者角度，内容过多的使用行业术语，对于对轨道交通和站点名称不熟悉的乘客无法直接通过列车终点站判断该列车终点站与所要到达的站点之间的关系，不能起到较好的区分作用，影响乘客出行体验。

日本轨道交通发达，不同线路之间常开行跨线直通列车。新干线通常对不同等级、交路的列车进行命名[7]，该方法虽然能够有效区分列车性质，但命名方式与线路本身及目的地关联性不大，同时列车停站方式与名称也不完全对应，并不便于记忆。而日本地铁、通勤铁路则根据列车等级和运行区间分为普通、快速、特急、直通、通勤快速、区间快速等种别，由于部分线路列车种别过多且名称相近，对于不熟悉线路的乘客极易造成混淆。成网运行的德国柏林、法兰克福、法国巴黎等轨道交通为每一种开行交路赋予相应线路名称即路号，在车站显著位置设立对应的站牌及运行线路图供乘客查询，车站广播及车站显示系统均以路号作为唯一列车性质表示内容。因公共电、汽车线路系统使用数字加字母命名的路号名称历史悠久，目前已广泛使用并被乘客接纳，将其引入轨道交通系统，可通过较低的推广和学习成本进行普及，提升乘客乘车体验，有效减少问讯量，降低运营单位乘务工作压力，主要适用于复杂路网多次跨线或者跨线列车种类较多的场景。受显示设备面积限制，部分较长站名无法显示完全，使用站名作为方向指示可能需要滚动显示，增加了获取信息的时间成本，使用数字和字母更加简短，可增大相同面积的显示设备及张贴内容中有效内容字号，也无需额外的翻译内容，便于乘客识别，同时还便于记忆和问讯指路，但对于路网复杂程度有限且各交路共线段较长的线路，反而会因为路号过多增加信息获取难度，不便于乘客理解。

就轨道交通标识导向而言，现有研究大多集中在标识导向的图案艺术设计、标识导向的布设问题、公共空间文化和视觉传播方面。赫丽萍[8]以工业设计为基础，基于对地铁空间特征、地下空间环境以及乘客的心理、使用行为进行调查分析，为哈尔滨地铁提出了更人性化、更合理化的导向标识设计；林倩[9]基于城市规划设计、格式塔心理学、环境行为学、环境心理学、视觉传达设计等多个方面研究地铁站域导向标识的布设合理性；翟蕾蕾[10]等从文化观念层面、文化技术层面和文化建构层面，对城市轨道交通文化建设进行分析，根据不同城市的文化特征，寻求适合城市地域特色的视觉传播路径和范式，不断完善并逐渐建构起适用范围更广泛的、基于视觉传播的城市轨道交通公共空间文化体系；戴克平[11]等结合北京市轨道交通导向标识系统的实施经验，探讨城市轨道交通导向标识系统的建设管理。上述研究主要以视觉传达角度为重点，未与轨道交通实际运营状态进行结合。

综上，目前尚无关于复杂路网条件下轨道交通列车性质表示方法的系统性研究，既有的研究内容无法对未来复杂路网条件下的城市轨道交通运营和乘客体验起到实质的帮助，亟待一种将轨道交通运营、乘客出行体验和视觉传达三方面进行深度结合的全新设计思路。

3 区段编码法

根据我国城市轨道交通发展现状，结合乘客的出行习惯，提出了一种全新方法即区段编码法来对列车性质进行表示，能够广泛适用于国内各种实际运用场景。同时，根据列车性质表示方法，有针对性地设计相应标识导向系统，将文字、色彩与图形相互结合[12]，提升标识导向系统内容可读性。

3.1 方法概述

区段编码法为可跨线运行或者具备多条支线的若干线路构成系统中每一个相互不重合的区段赋以独立的区段编码，在标识导向系统中弱化线路名称而强化可达区域。其显著优势在于乘客仅需了解该列车是否途经所需到达站点所在的区域，而无需关注列车终点站或实际交路。尤其在骨干区段明显，末端具有较多分支的场景，骨干区段往往有多种列车开行方式前往各个支线，虽然不同交路的列车可能途经不同区域，但不同交路之间存在大量重合区段，使用区段编码法，乘客无需对列车实际交路进行区分，可有效降低学习难度。区段编码的格式可根据实际场景进行设计，轨道交通线网中不存在或较少使用英文字母进行线路名称命名的城市，区段以字母命名，存在不同英文字母的线网则可以数字加特定的符号命名，同时为便于乘客快速查找信息，在导向标志中同时加以颜色、底纹等对不同区段进行明确区分。

3.2 案例选择

以北京市轨道交通19号线、大兴机场线、市郊铁路S2线、东北环线、怀密线构成的系统为例对本方法进行详细说明。北京市轨道交通19号线、市郊铁路S2线将考虑开行跨线列车[3]，根据相关规划设计方案，大兴机场线未来亦有可能与19号线开行跨线列车，同时S2线南口至黄土店及市郊铁路东北环线未来具备贯通运行的条件，为了更清晰的展示本方案，将上述线路一并纳入本系统中，该系统具备一定的复杂性，在国内轨道交通线网中具有代表性，因此选择该系统作为实例。

首先将本系统中所有不重合的区段进行命名。新媒体基地至新宫、新发地至上清桥南、清河小营桥至龙泽西、生命科学园至沙河高教园、大兴机场至大兴新城、高米店南至北臧、观音寺至海子角、清河站至皇后店共8个区段赋予区段代码A～H，生命谷站至南口站赋予区段代码S，市郊铁路东北环线不同区段赋予区段代码U～Z，同时假设S段存在少量快车。

另外，本文涉及的线路信息仅作示意，部分内容仅为设想中的内容，不保证准确性与时效性。

3.3 标识导向设计

根据乘客进站与换乘流程，使用区段编码法的线路及车站使用分层级的方式，优化乘客进站至乘车全过程的导向标志，使乘客在到达站台前即可提前获取有效信息，依据层级由外到内、由高到低，搭配由繁至简、由大到小的模块化信息展示结构，可有效降低乘客乘车过程中信息检索的难度，提高跨线运营列车的乘车体验。

3.3.1 站厅层标识导向

在车站站厅层显著位置张贴本系统线网示意图，清晰展示本系统涉及的路网各区段中线路、车站信息以及本站所处的区段，乘客进站后在到达站台层前，即可了解对本站所涉线路和可达区域和目的站所在区段，线网示意图如图1所示。

图1 线网示意图样例

乘客根据目的站所在区段，选择进入正确的站台。在站厅层通往站台层以及其他线路至本线路换乘通道内的提示信息中，提示当前通道所通往站台经停列车的可达范围，因“区段”属于轨道交通相关术语，乘客较难理解，因此导向标志中均使用“区域”，导向标志如图2所示。

图2 导向标志样例

3.3.2 站台层标识导向

将站台方向指示中主要指示内容由现行的列车开往方向调整为途经区段，在站台显著位置张贴本站所在区域及本站台经停列车可达的范围及所有站点和换乘信息。乘客到达站台后，可清晰了解站台列车可达范围。本站可达区域详细信息示意图如图3所示。

图3 本站可达区域详细信息示意图

在站台屏蔽门上方或站台显著位置展示本方向后续可达范围，乘客在上车前仍可查看线路详细信息。若所在站点后续可达区域较多且站点数量较多，则对除本区段外的后续区域站点进行折叠，仅展示该区域终点站，如图4a所示；同时在屏蔽门两侧或显著位置张贴除所在区段外其他可达区段的信息，如图4b所示，便于乘客快速进行检索。另因前序区段与站点内容对后续乘车基本起不到提示作用，根据实际版面尺寸，可将前序站点与区段省略。

图4 典型站点线路可达范围及区域示意图

若某站点后续区段较少，则展开显示全部内容，不再折叠，如图5a所示。对于末端区域，为了平衡展示效果，则显示前序部分区段信息，如图5b所示。对于某个站点前序有多种交路但后续停靠站点完全相同时，不再进行区分，如图5c所示。跨线进入其他线路后，若该线路后续存在与跨线列车相同的交路，将不再显示跨线列车，而只显示该线路本线的交路，如图5d所示。

图5 不同场景下线路可达区域示意图

从跨线线路返程时则按照该线路优先的原则进行展示，同样以仅显示本区域，其他区域站点折叠的方式进行展示，各区域的信息单独进行展示，如图6所示。

图6 多线路跨线可达区域示意图

所有所涉及区域内的线路图规格同图4b，这里不再赘述。若本方向存在与本线路其他支线不可直通的情况，则按照换乘站处理。如本方向列车无法直通至19号线C、D、S区域，因此上清桥南站作为换乘站，乘客可换乘开往C、D、S区域的19号线，如图7所示。

图7 存在本线与其他支线换乘可达区域示意图

3.3.3 车站电子显示屏及广播

车站乘客信息系统（PIS）到站预告抛弃传统显示方式，不再显示列车终点站，而显示当前方向前往后续各区段列车剩余到站时间，乘客可根据自己目的地所在区域选择相应列车，无需了解列车终点站和途经区域。当列车进站时，显示屏中本次列车可达的所有区域将通过闪烁的方式额外进行提示，同时底部通知区域显示即将到站列车的途经区域及终点站。若本系统中存在固定开行的快车或直达车，当快车或直达车完全跨越某个区域时，则视作列车不到达该区域，显示内容及广播不提及该区域，若仅跨越某区域部分站点，如图4b中区域S快车，则单独显示该区域快车即将抵达本站的时间。车站PIS显示内容如图8所示。

图8 车站PIS显示内容

配合显示屏内容，车站广播内容为：“以南口为终点站的列车即将进站，本次列车途经B、C、S区域，前往B、C、S区域的乘客请准备上车”。

3.3.4 车厢内显示屏

车厢内显示屏除显示本次列车途经站点和沿途换乘站外，额外增加显示同台换乘信息的内容，便于换乘其他支线或者误乘后及时换乘，如图9所示。

图9 车内PIS显示内容

4 线路名称 + 区段编码混合模式

部分线路复杂交路列车开行数量较少，可使用线路名称加区段编码的混合模式进行命名。以上海市轨道交通3号、4号线构成的系统为例，3号、4号线在虹桥路至宝山路区段共9座车站共线运行，除3号、4号线正常交路以及3号线小交路外，列车出入库期间和停车场之间调车时还存在其他特殊交路。根据区段编码法将3号、4号线系统分为4个区段，3号线上海南站至3号线宜山路站、3号线东宝兴路至3号线江杨北路、共线段虹桥路至宝山路、4号线海伦路至4号线宜山路分别赋予区段代码A～D，如图10所示。

图10 上海市轨道交通3号、4号线区段示意图

为乘客便于理解，正常3号、4号线全程列车保留现有表示方式，仅特殊交路采用途经区段作为列车名称并使用独立的颜色。特殊交路中部分区段可能与正常3号、4号线后续走向和停靠站点相同，因此特殊交路名称采取动态命名的方法，仅在与正常交路不同的区段单独命名，在与正常交路重合时不进行区分，同时在站台PIS中可动态显示列车路径动态示意图。本系统可能存在如下开行方式。

（1）3号线石龙路（上海南站）站出发，后加入4 号线内环运行，此种列车在石龙路（上海南站）站出发至3号线宜山路区段命名为ACD，到达虹桥路后与正常4号线无异，后续使用4号线内环名称，如图11a所示。

图11 不同开行模式示意图及对应线路名称

（2）3号线石龙路（上海南站）站出发，加入4号线内环运行至4号线宜山路站结束运行，此种列车全程命名为ACD，如图11b所示。

（3）4号线外环运行至宜山路进入3号线南段至上海南站，此种列车在上海体育馆至海伦路区段命名为DCA，到达宝山路后与正常3号线无异，后续使用3号线名称，如图11c所示。

（4）4号线宜山路站发出后，经4号线内环运行1.5圈后进入3号线，此种列车在宜山路发出至宝山路区段，因能够完整运营4号线外环，此段以4号线外环命名，因后续将进入3号线北段，由海伦路起将不再完成完整4号线，则命名为DCB，到达虹桥路后与3号线一致，则使用3号线名称，如图11d所示。

（5）3号线江杨北路站发出，加入4号线外环运行，此种列车在江杨北路发出至东宝兴路区段，命名为BCD，到达宝山路后与正常4号线无异，后续使用4号线外环名称，如图11e所示。

时刻表中对特殊交路进行标注，如图12所示。

图12 时刻表设计示意图

5 结论

国内现行轨道交通线路命名方式已无法适应不断扩大且日趋复杂的轨道交通线网。通过借鉴国内外轨道交通及其他行业经验并结合国内实际环境，设计了区段编码法对列车性质进行表示，可有效解决轨道交通大规模复杂交路场景下不同性质列车的表示与区分的问题，为今后城市轨道交通及城际铁路成网运行后列车性质表示提供了一种有效方案，同时依托本方案优化标识导向系统设计，使乘客更快速准确的获取乘车信息，易于接受复杂的列车交路和运行方式，有效提高运营部门开行多种交路的积极性，有助于减少乘客换乘次数，缓解换乘站客流压力。