上海城市軌道交通日常大客流檢測及預(yù)警需求研究*

王嬋嬋 張 琦

(上海申通地鐵集團(tuán)有限公司技術(shù)中心，201103，上海//第一作者，高級工程師)

城市軌道交通大客流，是指城市軌道交通車站在運(yùn)營過程中的某一時間段內(nèi)，候車、停留的乘客超過了該站設(shè)計(jì)最大允許的客流容量，或列車的載客量已經(jīng)超過了設(shè)計(jì)的載客量，并有繼續(xù)增加的趨勢，如果不采取緊急措施將極有可能發(fā)生人員傷亡事故或意外事件。

城市軌道交通大客流分為日常大客流和突發(fā)大客流。日常大客流包括早晚高峰時段大客流，特殊節(jié)日大客流等；突發(fā)大客流包括無預(yù)期的大客流，一般受天氣影響，或突發(fā)運(yùn)營事故導(dǎo)致的局部大客流。對于突發(fā)性大客流，往往不能提前預(yù)防，只能提高事故處置效率；而日常大客流屬于持續(xù)性的經(jīng)常出現(xiàn)的狀況，并且發(fā)生的地點(diǎn)相對比較固定，發(fā)生概率較大，解決方案應(yīng)以預(yù)防性措施為主，著力提高城市軌道交通的運(yùn)能和容量。

目前，上海軌道交通在工作日高峰時段，有一半以上線路的高峰高斷面擁擠度超過100%(按6人/m2標(biāo)準(zhǔn))，甚至達(dá)到130%(見表1)，車廂擁擠、站臺乘客滯留情況嚴(yán)重，存在大客流風(fēng)險(xiǎn)隱患。同時，部分換乘樞紐高峰時段換乘客流集中，換乘量大，如世紀(jì)大道站的小時換乘量達(dá)到7.5萬人次，人民廣場站達(dá)到5.5萬人次，也存在一定的大客流風(fēng)險(xiǎn)隱患，給車站客運(yùn)管理帶來難度。

表1 工作日早高峰網(wǎng)絡(luò)客流擁擠度情況

2014年12月31日，上海市黃浦區(qū)外灘陳毅廣場發(fā)生了踩踏事故，造成36人死亡，49人受傷。市委市政府高度重視，緊急召開全市加強(qiáng)安全工作會議。時任上海市市委書記韓正強(qiáng)調(diào)，“要針對薄弱環(huán)節(jié)和短板，一個一個認(rèn)真梳理、細(xì)致解決”。時任上海市市長楊雄提出，“對重點(diǎn)區(qū)域和人員密集場所，要抓緊完善大客流安全管理機(jī)制，針對災(zāi)害性天氣、大客流集聚、大流量交通等，加強(qiáng)信息研判，及時發(fā)布預(yù)警并采取防范措施，切記輕信經(jīng)驗(yàn)、麻痹大意”。

上海軌道交通每天面對1 000萬人次以上的客流，一旦超出承受限度，易產(chǎn)生秩序失控，從而引發(fā)群體生命安全的事故風(fēng)險(xiǎn)。軌道交通管理者每天要安全有序地輸送如此龐大的客流，責(zé)任重大，風(fēng)險(xiǎn)巨大，為減輕一線員工工作壓力，需要認(rèn)真研究大客流風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)以及預(yù)警需求。

1 城市軌道交通大客流預(yù)警機(jī)制

1.1 大客流檢測預(yù)警流程

為了實(shí)現(xiàn)客流預(yù)警，首先，需要在軌道交通列車、車站等位置安裝視頻、激光等檢測設(shè)備,或運(yùn)用手機(jī)信令、地鐵WiFi、藍(lán)牙等互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行客流信息的采集，通過對有效信息的采集、編碼、傳輸、加工和抽取，綜合運(yùn)用信息分析技術(shù)，獲取軌道交通客流的檢測值，如流量、密度、速度等。其次，根據(jù)預(yù)警目的構(gòu)建客流預(yù)警指標(biāo)體系，并利用客流的檢測值或預(yù)測值進(jìn)行計(jì)算，劃分合適的預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)，對客流狀態(tài)進(jìn)行評估。再次，將評估結(jié)果輸入預(yù)警系統(tǒng)，為運(yùn)營部門采取客流疏導(dǎo)、行車組織、應(yīng)急救援等措施提供決策支持，同時，利用乘客信息系統(tǒng)(PIS)向乘客發(fā)布誘導(dǎo)信息，進(jìn)而影響客流分布。最后，通過客流信息采集對方案實(shí)施后的效果進(jìn)行分析和評估。檢測預(yù)警技術(shù)流程如圖1所示。

1.2 預(yù)警要求

1.2.1 預(yù)警對象

(1)網(wǎng)絡(luò)層：網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營協(xié)調(diào)與應(yīng)急指揮中心(COCC)及集團(tuán)分管領(lǐng)導(dǎo)。

(2)線路層：線路控制中心(OCC)及運(yùn)營公司分管領(lǐng)導(dǎo)。

(3)車站層：車站值班站長。

(4)乘客：大客流車站的進(jìn)出站及換乘客流，以及即將進(jìn)站的站外客流。

圖1 檢測預(yù)警技術(shù)流程

1.2.2 預(yù)警等級

根據(jù)2012年上海市公安局與上海申通地鐵集團(tuán)有限公司聯(lián)合發(fā)布的《滬公發(fā)(2012)151號——大客流組織預(yù)案》，將大客流分為3個等級，一級最高，三級最低，因此日常大客流預(yù)警等級與此保持一致。

1.2.3 預(yù)警時效

對于日常大客流，根據(jù)歷史同期客流情況制定不同等級的預(yù)警閾值，當(dāng)檢測到的實(shí)時客流情況高于歷史同期客流預(yù)警閾值，且有不斷增長的趨勢時，發(fā)布大客流預(yù)警。

不同等級車站的預(yù)警時效有所不同，大型樞紐站提前10 min發(fā)布大客流預(yù)警，中、小型車站提前15 min發(fā)布大客流預(yù)警。

1.2.4 預(yù)警指標(biāo)

(1)網(wǎng)絡(luò)層：樞紐站實(shí)時分方向換乘客流量及變化率。

(2)線路層：列車實(shí)時斷面客流擁擠度及變化率。

(3)車站層：車站實(shí)時客流總量及變化率、車站局部區(qū)域客流密度及變化率、車站局部區(qū)域客流流速及變化率。

1.2.5 預(yù)警手段

預(yù)警手段以信息發(fā)布為主，包括利用CCTV(視頻監(jiān)控系統(tǒng))、PIS(乘客信息系統(tǒng))、PA(廣播系統(tǒng))、TOSS(網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營安全監(jiān)控系統(tǒng))等。例如，在PIS屏幕上顯示相關(guān)的客流畫面和風(fēng)險(xiǎn)提示文字信息，在站內(nèi)由廣播系統(tǒng)發(fā)出風(fēng)險(xiǎn)語音提示信息，或通過TOSS屏幕顯示客流預(yù)警信息。

1.3 檢測要求

1.3.1 檢測對象

(1)列車實(shí)時載客量，即斷面客流。

(2)車站內(nèi)實(shí)時客流分布，即站內(nèi)不同區(qū)域的實(shí)時客流量及擁堵情況，包括站臺、樓扶梯、站廳、換乘通道、出入口等。

(3)站外與預(yù)見性進(jìn)站客流，即車站出入口外即將進(jìn)站客流，包括公交換乘客流，或周邊可預(yù)見性進(jìn)站客流。

1.3.2 檢測手段

現(xiàn)有客流監(jiān)測技術(shù)包括：自動售檢票系統(tǒng)(AFC)，以及熱敏傳感、智能視頻識別分析、手機(jī)信令、移動互聯(lián)網(wǎng)、藍(lán)牙定位等技術(shù)。

2 大客流檢測及預(yù)警需求

2.1 網(wǎng)絡(luò)大客流檢測及預(yù)警需求

日常高峰時段，為預(yù)防大客流的發(fā)生，管理者應(yīng)隨時關(guān)注網(wǎng)絡(luò)實(shí)時客流分布情況，以及主要換乘節(jié)點(diǎn)的實(shí)時換乘客流，并與歷史同期客流進(jìn)行比較，一旦發(fā)現(xiàn)客流高于歷史客流，且有不斷增長的趨勢，應(yīng)及時發(fā)布大客流預(yù)警，通過臨線列車跳?；驈V播等信息系統(tǒng)進(jìn)行乘客誘導(dǎo)，避免大客流區(qū)段客流風(fēng)險(xiǎn)加劇。

節(jié)假日大客流，一般可以提前預(yù)測，針對不同節(jié)假日客流特征，為乘客提供相應(yīng)的大客流站點(diǎn)及相關(guān)線路的實(shí)時客流信息，避免乘客集中到達(dá)(出站)或離開(進(jìn)站)，從而分散城市軌道交通車站的客流壓力。

針對網(wǎng)絡(luò)日常大客流，預(yù)警需求、檢測需求以及適用的檢測技術(shù)，如表2所示。

表2 網(wǎng)絡(luò)日常大客流檢測及預(yù)警需求

2.2 線路大客流檢測及預(yù)警需求

日常高峰時段大客流和節(jié)假日大客流，在線路上都表現(xiàn)為線路運(yùn)能無法滿足客流需求，導(dǎo)致部分區(qū)段客流擁擠度超過100%。為預(yù)防大客流的發(fā)生，應(yīng)隨時關(guān)注線路重點(diǎn)斷面實(shí)時客流情況，一旦出現(xiàn)客流大于運(yùn)能情況，需要對相關(guān)后續(xù)車站提前發(fā)出大客流預(yù)警?？赏ㄟ^“加開備車、放空始發(fā)站列車、實(shí)施交路運(yùn)行、單向越站運(yùn)行”等方式調(diào)整運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)大客流快速響應(yīng)。針對線路日常大客流，預(yù)警需求、檢測需求以及適用的檢測技術(shù)，如表3所示。

表3 線路日常大客流檢測及預(yù)警需求

2.3 車站大客流檢測及預(yù)警需求

車站的日常大客流主要表現(xiàn)為設(shè)施設(shè)備能力不足或車站承載能力不足導(dǎo)致的局部客流擁堵，一旦站內(nèi)出現(xiàn)大客流情況，在對站內(nèi)客流發(fā)生預(yù)警的同時，有必要對即將發(fā)生的進(jìn)站客流提前進(jìn)行預(yù)警，通過站外限流、站內(nèi)引導(dǎo)、實(shí)行“一站一預(yù)案”，快速緩解大客流風(fēng)險(xiǎn)，避免站內(nèi)大客流風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)一步加劇。

2.3.1 設(shè)施設(shè)備能力預(yù)警

設(shè)施設(shè)備能力包括閘機(jī)進(jìn)出站通行能力，以及樓扶梯通行能力。

閘機(jī)分為進(jìn)站閘機(jī)和出站閘機(jī)，進(jìn)出站閘機(jī)通行能力影響乘客進(jìn)出站速度，如果閘機(jī)排隊(duì)較長導(dǎo)致付費(fèi)區(qū)或非付費(fèi)區(qū)客流擁堵情況嚴(yán)重，說明閘機(jī)通行能力不足。

樓扶梯通常特指連接站臺和站廳的樓扶梯，樓扶梯通行能力直接影響站臺客流疏散速度。樓扶梯分為上行和下行，在實(shí)際運(yùn)營過程中，如果站臺通往站廳的樓扶梯能力受限，樓扶梯排隊(duì)長度較長，就會加重站臺擁堵。當(dāng)站臺出站前一列乘客未疏散完，下一列車到站帶來新的下車乘客，會進(jìn)一步加劇站臺大客流風(fēng)險(xiǎn)。

針對車站設(shè)施設(shè)備的客流檢測、預(yù)警需求以及適用的檢測技術(shù)，如表4所示。

2.3.2 車站承載能力預(yù)警

車站承載能力主要指站臺容納能力以及換乘通道通行能力。

站臺容納能力指站臺設(shè)計(jì)能力，根據(jù)站臺面積，按照2人/m2的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，考慮一定的站臺有效系數(shù)，可計(jì)算出站臺設(shè)計(jì)容納能力。根據(jù)大客流預(yù)警等級，當(dāng)站臺客流達(dá)到設(shè)計(jì)能力的60%，啟動三級大客流預(yù)警；當(dāng)站臺客流達(dá)到設(shè)計(jì)能力的80%，啟動二級大客流預(yù)警；當(dāng)站臺客流達(dá)到設(shè)計(jì)能力，啟動一級大客流預(yù)警。因此，判斷站臺客流達(dá)到站臺能力的比例，成為確定大客流等級的基礎(chǔ)。

表4 基于車站設(shè)施設(shè)備能力的大客流檢測及預(yù)警需求

換乘站的換乘通道通行能力，直接影響各線路間的換乘效率。如果換乘通道客流密度大、流速放緩，就會存在大客流風(fēng)險(xiǎn)隱患。

針對車站承載能力的客流預(yù)警、檢測需求以及適用的檢測技術(shù)，如表5所示。

表5 基于車站承載能力的大客流檢測及預(yù)警需求

2.3.3 站外大客流預(yù)警

上海地鐵以通勤客流為主，客流潮汐特征明顯，因此大部分乘客都是固定的。當(dāng)站內(nèi)發(fā)生大客流，而站外還有源源不斷的客流持續(xù)進(jìn)站時，就會加劇站內(nèi)大客流風(fēng)險(xiǎn)。如果提前通過手機(jī)短信的形式向車站周邊即將進(jìn)站的客流提前發(fā)出大客流預(yù)警，提示其選擇相鄰車站、或其他交通方式出行，就可以有效緩解站內(nèi)的大客流風(fēng)險(xiǎn)，減輕城市軌道交通大客流壓力。

站外客流分為車站周邊客流及公交換乘客流，針對站外大客流檢測、預(yù)警需求以及適用的檢測技術(shù)，如表6所示。

表6 站外大客流檢測及預(yù)警需求

3 人民廣場站大客流檢測、預(yù)警需求及各系統(tǒng)應(yīng)用情況

3.1 人民廣場站客流特征

人民廣場位于上海黃浦區(qū)，是上海的政治、經(jīng)濟(jì)、文化、旅游中心和交通樞紐，也是上海最為重要的地標(biāo)之一。人民廣場地鐵站是1號線、2號線與8號線的三線換乘樞紐站，為地下車站，共有3層：其中地下1層為三角換乘大廳，地下2層為1、8號線站臺層，地下3層為2號線站臺層。

人民廣場站是全網(wǎng)客流最集中的車站，日均客流量超過60萬人次。其中：進(jìn)出站客流量達(dá)28萬人次/d，居全網(wǎng)首位；換乘客流量達(dá)32萬人次/d，僅次于世紀(jì)大道站。圖2為人民廣場站全天客流分布。

圖2 人民廣場站全天客流分布

除進(jìn)出站客流量大、換乘客流集中外，人民廣場站外的南京東路、外灘、人民公園都是大客流集聚點(diǎn)，一旦出現(xiàn)客流集中進(jìn)站，會給車站客運(yùn)組織帶來極大壓力，形成大客流風(fēng)險(xiǎn)隱患。

因此，加強(qiáng)人民廣場站內(nèi)、站外大客流檢測預(yù)警，對于防范大客流的發(fā)生有著非常重要的意義。

3.2 站外大客流檢測和預(yù)警

(1)站外(含車站周邊及公交換乘)有潛在大客流風(fēng)險(xiǎn)，向車站發(fā)布預(yù)警。逢節(jié)假日，特別是南京東路封站的情況下，外灘及南京東路購物、休閑、旅游的乘客晚上6：00點(diǎn)后會集中從人民廣場進(jìn)站。為預(yù)防站外突發(fā)大客流對車站帶來的沖擊，可通過手機(jī)信令對車站周邊500 m范圍內(nèi)的客流情況進(jìn)行檢測，得出車站周邊歷史客流規(guī)律。當(dāng)出現(xiàn)實(shí)時客流接近或達(dá)到預(yù)警閾值且有不斷增長的趨勢時，可提前10 min向車站管理者發(fā)布大客流預(yù)警信息。站內(nèi)管理者根據(jù)預(yù)案采取措施，引導(dǎo)乘客安全、有序進(jìn)站，避免因大客流集中進(jìn)站而帶來的站內(nèi)大客流風(fēng)險(xiǎn)。

(2)站內(nèi)已經(jīng)發(fā)生大客流，向站外發(fā)布預(yù)警。由于運(yùn)營突發(fā)事件或其他原因?qū)е碌恼緝?nèi)客流，接近或達(dá)到預(yù)警閾值，可提前10 min對站外即將進(jìn)站的乘客發(fā)出大客流預(yù)警，同時向站外乘客提供其他公交信息，引導(dǎo)其選擇軌道交通以外的其他方式出行，避免站外客流進(jìn)站加劇站內(nèi)大客流風(fēng)險(xiǎn)。

3.3 站內(nèi)大客流檢測和預(yù)警需求

站內(nèi)大客流與站外大客流預(yù)警有所不同，主要是針對站內(nèi)已經(jīng)發(fā)生大客流，當(dāng)客流水平達(dá)到一定閾值時，啟動相應(yīng)的大客流響應(yīng)等級，因此主要是針對站內(nèi)不同區(qū)域客流的檢測，更加微觀。

3.3.1 預(yù)警需求

對于人民廣場站來說，工作日與節(jié)假日、早晚高峰不同時段的客流特征差異明顯，因此預(yù)警需求首先應(yīng)該明確時間，然后確定大客流發(fā)生的地點(diǎn)，以及需要啟動的預(yù)警等級等3個要素。

(1)時間——早高峰、晚高峰、平峰、夜高峰。

(2)地點(diǎn)——出入口、站廳、換乘通道、樓扶梯、站臺。

(3)等級——根據(jù)歷史客流規(guī)律，確定不同等級的客流預(yù)警閾值。等級劃分標(biāo)準(zhǔn)包括車站客流總量占容納能力比例、車站擁堵點(diǎn)個數(shù)、客流流速3個要素。

3.3.2 檢測需求

根據(jù)人民廣場站內(nèi)不同區(qū)域的大客流預(yù)警需求，確定大客流檢測需求及適用的檢測技術(shù)，為大客流管理提供數(shù)據(jù)支撐，如表7所示。

表7 站內(nèi)大客流預(yù)警的檢測需求

3.4 不同檢測技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用效果

目前人民廣場站大客流檢測手段包括軌道閘機(jī)數(shù)據(jù)、熱敏傳感技術(shù)、智能視頻分析技術(shù)、手機(jī)WiFi以及手機(jī)信令。各項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用范圍存在一定差異：

(1)軌道閘機(jī)數(shù)據(jù)只能檢測進(jìn)出站客流，且數(shù)據(jù)存在一定的延時，對于人民廣場站這種大型換乘站的大客流預(yù)警作用有限。

(2)熱敏傳感技術(shù)目前應(yīng)用于1、2號線與8號線的換乘通道，用來檢測換乘通道的客流量、客流流速等，從而為人民廣場站行車組織調(diào)整提供依據(jù)。由于檢測目標(biāo)范圍較小，對運(yùn)營一線的支撐作用有限。

(3)智能視頻技術(shù)應(yīng)用于整個車站，攝像頭達(dá)到80多個，攝像頭過多且目前智能分析功能不能滿足需求，導(dǎo)致使用難度較大。

(4)手機(jī)WiFi對于車站客流總量和局部區(qū)域客流總量都能做到有效采集，但受乘客手機(jī)使用習(xí)慣影響，采集到的數(shù)據(jù)誤差較大。

(5)手機(jī)信令不受乘客使用習(xí)慣影響，持手機(jī)用戶通過基站即可被檢測到，但只適用于車站客流總量和分方向換乘量的采集，對于局部擁堵點(diǎn)的數(shù)據(jù)采集無法實(shí)現(xiàn)。

綜上所述，每種技術(shù)都有其局限性。因此，根據(jù)大客流預(yù)警需求，選擇適用的大客流檢測技術(shù)，對提高大客流預(yù)警的準(zhǔn)確性非常重要。

4 結(jié)語

城市軌道交通大客流是動態(tài)的，環(huán)境因素的變化又非常復(fù)雜，風(fēng)險(xiǎn)無處不在、難以預(yù)料。為滿足大客流預(yù)警的需求，軌道交通需要建立綜合實(shí)時客流監(jiān)測體系，以系統(tǒng)化的方式選擇適用的監(jiān)測技術(shù)，并實(shí)現(xiàn)多種監(jiān)測技術(shù)的有效集成，滿足多樣化客流檢測監(jiān)測需求。例如，車站不同的區(qū)域，包括站臺、站廳、換乘通道等，根據(jù)不同區(qū)域客流指標(biāo)，選擇不同的檢測技術(shù)。通過各種客流檢測技術(shù)的融合，能夠?qū)Σ杉降目土鲾?shù)據(jù)進(jìn)行相互印證，提高數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度，提升數(shù)據(jù)的采集范圍，優(yōu)化數(shù)據(jù)的分析結(jié)果，從而實(shí)現(xiàn)軌道交通大客流預(yù)警的實(shí)時、高效與準(zhǔn)確。