轨道交通客流短时预测运营编组设计
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目前，我国城市轨道交通系统的建设及编组设计都是以其客流预测为主要依据，但在实际运营过程中，几乎所有的城市轨道交通客流预测量与实际运行情况均存在很大的差异，大部分客流预测量都大于实际客流量，这就导致依靠客流预测量建设的城市轨道交通系统出现规模偏大或运能浪费等问题．城市轨道交通客流预测按照预测年限可以分为长期预测，中期预测和短期预测．相对于长期预测，短时预测的预测间隔一般在15min以内，应用科学的客流状态检测手段，捕捉客流系统的状态特点，融合多元的客流信息，推演出客流状态的运行规律，通过先进的模型进行预测，其预测结果更加精确可靠，更能适应城市轨道交通的实时性需求，可以作为城市轨道交通运营编组设计的重要参考依据．所以，城市轨道交通客流预测应该长中期预测和短期预测相结合，在城市轨道交通实际运营过程中，客流会随时间推移而变化，由于短时客流状态存在自相似性，使得短时客流具有可预测性．针对这种变化，城市轨道交通客流短时预测是根据所选取的历史时段客流状态预测未来时段的客流状态，采用科学的模型和方法使图中的预测客流状态无限逼近实际客流状态，作为我们进行各项工作的依据和参考．
二运营编组优化设计
城市轨道交通运营编组设计的主要内容是全日行车计划、列车交路计划和车辆配备计划，而城市轨道交通客流计划是运营编组设计的基础．但客流预测量与实际运营情况均存在着一定差距，使得基于客流预测进行的运营编组设计往往出现拥挤不堪或运能浪费的现象．但是，对城市轨道交通客流进行短时预测，得到的客流预测量更贴近实际客流情况，更符合客流不断变化的趋势．通过研究总结出城市轨道交通具有周期性、均衡性以及短期波动性等特点，以一周为周期，使用最近一周的历史断面客流作为原始数据，选取适当的模型进行短时预测，即可得到下一周期的断面客流短时预测量．以此为基础进行城市轨道交通运营编组设计，使其更能适应客流量的实时变化，相较于常规的一成不变的运输计划更具有灵活性和快速响应性，可以满足不断变化的客流需求，在一定程度上可以提高运能利用率，降低运营成本，应用城市轨道交通历史客流数据，对断面客流进行短时预测，以断面客流短时预测量为基础进行城市轨道交通运营编组设计，投入运营，然后将实际运营客流量纳入历史客流数据库，不断修正更新历史数据，循环进行客流短时预测以及运营编组优化设计过程．基于短时预测的城市轨道交通运营编组设计具体步骤如下所示∶
(1)确定全日分时短时预测最大断面客流量首先计算城市轨道交通短时预测断面客流量，求出高峰小时断面客流量，再依据全日分时客流分布模拟图来确定全日分时短时预测最大断面客流量．
(2)确定全日行车计划在确定运营时间内分时开行列车数和行车间隔时间的基础上，检查行车间隔时间，避免间隔时间过长．因为过长的行车间隔时间会增加乘客候车时间，降低乘客出行速度，不利于吸引客流．根据行车间隔标准，城市轨道交通列车在高峰运营时间内，行车间隔时间一般不超过6min;在其他非高峰运营时间内，行车间隔时间最好不超过10min．另外，全日行车计划中高峰小时行车间隔时间还要保证其符合列车在折返站的出发间隔时间．
(3)确定列车交路在城市轨道交通线路中客流量不均衡的区段，采用合理的列车交路可以有效地平衡客流，交路设计是运营编组设计的一个重要部分．列车交路方案规定了列车的运行区段、折返车站和按不同列车交路运行的列车对数．合理的列车交路可以给乘客带来方便，同时还能提高列车运用率，避免运能浪费，降低运营成本．因此，科学的列车交路方案可以使城市轨道交通行车组织更加经济合理．
(4)确定列车开行方案结合城市轨道交通全日行车计划和列车交路方案进行合理调整，确定最终的城市轨道交通列车开行方案．
三实例分析
以某城市轨道交通为例，由于客流具有周期性变化的特点，现以周一的历史客流作为实例进行短时预测，一周内其他各日的断面客流量可以通过相同方法进行短时预测．本文应用嵌入式灰色神经网络组合模型对其某周一运营期间(06∶00～00∶00)客流进行短时预测，在此基础上，按照基于短时预测的城市轨道交通运营编组设计流程，确定全日分时短时预测最大断面客流量，计算运营时间内的开行列车数以及行车间隔时间，确定全日行车计划，设计交路方案，最终确定开行方案，将原列车开行方案与优化后列车开行方案对比．
(1)运营成本对比城市轨道交通的运营成本是指在日常生产运营过程中与运营生产直接有关的所有费用支出，而城市轨道交通列车开行方案是左右基本运营支出的重要因素．我们可以看出优化后开行列车数减少了58对，也就是根据客流短时预测进行运营编组设计优化的开行列车对数减少了约22%，这在满足最大断面客流量的运营基础上还大大地节约了运营成本．
(2)列车满载率对比城市轨道交通列车满载率是指列车载客人数与列车定员人数的比例，由于客流因时间段和空间分布的不同，列车满载率在高峰时段有时可达到120%，在低谷时段只有30%．列车满载率是衡量城市轨道交通运营的经济指标，也是衡量乘客舒适度的服务指标．列车满载率越大，单列列车载客量越多，日开行列车数就相对减少，相应的运营支出就越少．但是日开行列车数就越少，乘客的候车时间就会增加，乘车空间就会越小，因此乘客的舒适度服务指标就会越差，所以列车满载率应该控制在一个相对平衡的范围内．通过城市轨道交通短时预测的断面客流量进行运营编组设计优化后，列车满载率分布更均衡，对于满载率较高的断面如“I-J”，优化后满载率有所降低，提高了乘客的服务水平;而对于始发站和终到站客流低谷时段适当延长发车间隔，平衡乘客等待时间和发车间隔，在一定程度上改善满载率较低的情况，提高城市轨道交通运能利用．
四结论
经过实例分析证明，应用适当的模型对城市轨道交通断面客流进行短时预测，通过得到的短时预测断面客流量，更加贴近客流的实际情况，在此基础上进行城市轨道交通运营编组设计优化，在一定程度上提高了运能利用率，降低了城市轨道交通的运营成本，均衡了满载率，具有一定的科学性和优越性．
作者：谢婉泽 左忠义 单位：辽宁轨道交通职业学院 大连交通大学
