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(科普)地铁客流量是怎样计算的(转)

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写在前面:阅读本文须具有高中程度的数学知识,如有大学数学课程《概率论与数理统计》的基础更佳。


IP属地:湖南来自Android客户端1楼2022-08-14 09:52回复
    “昨天地铁客流又破500万了!”“地铁客流这么低,这个地方肯定发展不起来”“今天xx市的地铁客流又超yy市了,哈哈哈”……这样的话语,你是否曾经在网络上见到过,又是否在日常生活中听到过?这些人每天都会关注的地铁客流数据,到底是怎样得来的呢?
    准确地说,在我国内地,人们津津乐道的地铁客流量实际上指的是地铁的客运量。首先,我们需要了解进站量的概念。什么是进站量呢?顾名思义,它是整个地铁线网中进站乘坐地铁的人次数量。由于进站的每一位乘客不会凭空消失,所以整个线网的出站量和进站量显然是相同的。当然,对于每一个具体的车站而言,进站量和出站量可能会有一些差异,比如某位通勤的乘客上班时乘坐地铁,而下班时选择了其他交通工具,这就会导致他工作单位附近的那个站点的出站量比进站量多出1个人次。但是对于所有的地铁乘客来说,一旦进站,就会在某个站点出站,因此整个地铁线网的出站量和进站量相同。因此,我们通常只考虑进站量。
    进站量一般采用综合进站闸机和边门等统计数据的方法进行统计。进站闸机想必大家非常熟悉,无论是持单程票、刷卡还是扫码,都需要刷一下才能进入车站付费区乘坐地铁。边门则是对于一些持有闸机不能识别的免费乘车证件的乘客,在工作人员核验证件的真实性之后,通过闸机旁边的小门进站。由于打开边门需要工作人员刷卡,因此这部分客流也会计入到进站量里。当然,也有乘客在刷卡后突然又不想乘坐地铁,到车站客服中心进行了票卡的更新,消掉了进站记录,这类乘客不能计入到进站量当中。
    与进站量不同的是,人们津津乐道的客运量其实是推算出来的结果,它往往并不是一个精确的数字。为什么会产生这样的结果呢?这就要从地铁的发展历程开始讲起。
    01 C市风云
    相传有一座叫Capital的城市,简称C市。一开始,C市地铁只有一条1号线,很显然,由于没有其他线路的存在,地铁的客运量就是进站量本身。每位乘客从进站到出站的过程中只有1号线可以乘坐,每进站1个人次,1号线就有了1个人次的客运量。
    图1C市地铁1号线线路图


    IP属地:湖南来自Android客户端3楼2022-08-14 09:55
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      而当大家热烈庆祝C市地铁2号线(坪石至上水段)开通初期运营的时候,对于C市地铁的工作人员而言,情况就开始发生变化了。
      图2C市地铁1、2号线线路图
      这时候,C市地铁的乘客就分为三种。第一种是仍然只乘坐1号线的乘客,如从西门口到珀斯;第二种是只乘坐新开通的2号线的乘客,如从坪石到上水;第三种乘客则是我们需要关注的重点,如一位从西门口到坪石的乘客,他需要乘坐1号线至北部湾站下车,之后再换乘2号线,前往坪石。这位乘客虽然只贡献了1个人次的进站量,但却产生了2个人次的客运量——这是因为他将1号线和2号线各坐了一次。
      此时的C市地铁客运量为1号线的客运量与2号线的客运量之和,可是该怎样把那些既坐了1号线,也坐了2号线的乘客计算到客运量里面呢?
      第二条地铁线路的通车和第一个换乘站的产生引入了新的概念——换乘量。显然,换乘量就是地铁线网中换乘的人次数量。从进站到出站的出行过程中,每位乘客每换乘1次,就会产生1个人次的换乘量。如果有100位西门口到坪石的乘客,北部湾站就会有100个人次的换乘量。由于北部湾站是C市地铁线网中唯一的换乘站,因此,C市地铁的换乘总量就是100人次。


      IP属地:湖南来自Android客户端4楼2022-08-14 09:56
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        对于每条线路而言,我们还可以分为换入量和换出量。还是以这100位西门口到坪石的乘客为例,对于1号线而言,这些乘客从1号线的车站进站,去往其他的线路,我们称为1号线换出了100人次;对于2号线而言,这些乘客从其他的线路来,到2号线的车站出站,可以说2号线换入了100人次。结合进站量的概念,我们可以得到这样一个式子:
        线路客运量=线路进站量+线路换入量
        怎样理解这个式子呢?进站量和换入量,都是”来到”某条线路上的客流量,一部分是直接从这条线路上的各个车站进站,而另一部分是从其他线路换乘过来。这两个来源的乘客都乘坐了这条线路,因此它们相加就是线路的客运量。
        当然,线网的客运量就是各条线路客运量的和了。所以,有的城市会在第二条线路开通后客运量突然上升了一个台阶,这不仅仅是因为多出了一条线路,而且还因为线路之间能够相互换乘,一部分乘客能够”一个顶俩”,推动了客运量的快速增长。
        细心的同学可能会发现,虽然这时候的C市地铁客运量的计算比过去复杂了一些,但也并没有太复杂。每位乘客在地铁中的出行情况其实是非常明确的,要么乘坐1号线,要么乘坐2号线,要么1、2号线各坐一遍,没有其他的可能性。
        由于产业转型发展导致财政收入暂时不足,C市地铁只有两条线的情况持续了很长一段时间。几年后,C市的地铁4号线由于建设进度稍快,先于3号线通车了。而在4号线通车后,C市地铁的线路图就变成了这个样子:
        图3 C市地铁1、2、4号线线路图
        此时,线网中的换乘站增加到三座,除已有的北部湾站之外,还新增了田心站和五象广场站。新的地铁线路带给了C市居民更多的便利,也增加了更多的出行选择——等等,问题好像突然复杂了起来。如果有100位乘客从西门口到上水站,他们既可以乘坐1号线至北部湾站换乘2号线,也可以在田心站换乘4号线并到五象广场站换乘2号线前往目的地。由于北部湾站地处历史悠久的老城区中心,为了保护一棵千年古树,换乘通道相对较长;而田心站与五象广场站由于前期建设时有所预留,换乘通道很短。因此,这两种选择是都有可能的。那么,到底有多少乘客会选择只换乘1次但走得远,有多少乘客会选择换乘2次但或许更省时间呢?
        答案是:不知道。


        IP属地:湖南来自Android客户端5楼2022-08-14 09:56
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          惊不惊喜,意不意外?而如果无法回答这个问题,就意味着C市地铁的客运量,就根本算不出来。如果那100位乘客都选择乘坐1号线并换乘2号线,那么就产生了200人次的客运量;而如果他们都选择乘坐1号线、4号线和2号线,客运量就会增加300人次。那么,这些乘客带来的客运量到底是200人次,还是300人次,还是某一个其他的值呢?


          IP属地:湖南来自Android客户端6楼2022-08-14 09:57
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            02 客流清分
            铺垫了这么多,我们终于进入到这篇文章的正题了——客流清分。
            实际上,客流清分是交通运输领域一个经久不衰的研究热点问题,众多专家学者都潜心于这一问题的研究之中,而这一问题不仅关系到客运量的多少,更关系到不同公司的各条线路之间应该怎样分摊收益。关系到钱的事,那可都不是小事。当然了,C市不差钱,他们怎样做是他们的事,我们还是关心一下现实吧。
            清分是指按照一定的规则将乘客的出行划分到不同的线路上,便于后续分账。在早期,对于规则没有定论,加上计算机系统并不发达,所以基本依靠人工估算。而因为人工计算能力有限,就只能采取一些非常简单的规则。比如,默认乘客都会选择距离最短的路线,或者用时最短的路线,又或者换乘次数最少的路线。显然,这样的估算和实际情况是有一定偏差的。


            IP属地:湖南来自Android客户端7楼2022-08-14 09:57
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              随着地铁新线路的开通,客流量越来越大,人工估算带来的误差也越来越难以接受。在计算机的帮助下,各地纷纷选择了其他的方法。目前来看,一个得到普遍实践应用的方法是多路径选择概率分配法,这种方法由同济大学的徐瑞华教授提出,并发表在2009年4月出版的《铁道学报》上。下面为大家简要介绍这种方法。
              绝大部分人乘坐地铁,都是为了尽快到达目的地。(当然,《在成都,地铁可以坐多远?》这种为了乘地铁而乘地铁的客流也是存在的,但占比很小可忽略不计)因此,以用时最短的原则去寻找乘客的出行路线的思想是可行的。不过,乘客在换乘时由于需要下车,步行到另一条线路的站台再上车,在心理上的感受和在地铁列车上是不一样的。在车上站十分钟一般不会觉得很累,但下车走十分钟换乘恐怕大部分人都要吐槽不已。这就需要引入换乘放大系数,将换乘时所用的时间乘以一个系数进行放大,变成等效乘车时间。这样,乘客出行的实际时间就转化为了广义出行时间,具体如下式所示:
              在式子中,α被称为换乘放大系数。由此可见,广义出行时间就是乘客在列车上的乘车时间与放大后的换乘时间之和。
              在对广义出行时间做出定义之后,乘客沿着某一条路径的广义出行时间也就可以计算出来了。对于已经步入网络化运营的地铁来说,相同的出发地与目的地之间可能有非常多的路径,但不是每一条路径都会有人去选择,这里我们就需要对所有可能存在的路径做出一些规定,判断它是否是一条有效路径。


              IP属地:湖南来自Android客户端8楼2022-08-14 09:58
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                IP属地:浙江来自Android客户端9楼2022-08-14 11:42
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                  IP属地:江苏来自Android客户端10楼2022-08-15 00:44
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                    科普,学习了。谢谢分享


                    IP属地:江苏11楼2023-02-07 16:01
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                      没了??


                      IP属地:河南来自Android客户端12楼2023-02-25 09:26
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                        一般来讲,换乘次数与距离和时间成正相关.
                        次数越少,距离越短,时间越少.


                        13楼2023-02-25 09:44
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