重庆交通职业学院 张倩 402247
摘要：通过实地考察轨道交通换乘，从换乘车站数量及模式方面合理分析了重庆轨道交通换乘现状；利用数学建模思想，建立了轨道换乘评价模型；对比研究了重庆轨道换乘现状和未来发展情况，得出换乘便捷系数K值越大，换乘通达性越高，乘客出行便捷度越高的结论。
关键词：城市轨道交通；换乘便捷性；研究评价
作为解决大城市交通拥堵问题的重要工具，城市轨道交通已经被广泛地应用于全球各大城市的基础建设中。截止2018年底，我国已有32个城市开通运营轨道交通，包括市郊铁路、地铁、轻轨、跨坐式单轨、有轨电车、磁悬浮列车多种制式。其中，运营线路达到2条及以上的城市有25座。随着开通运营的线路数量不断增加，换乘成为了城市轨道交通运营中一个重要的研究问题。
1换乘形式分类
换乘形式多种多样，主要可分为站台换乘、节点换乘、站厅换乘和通道换乘四种类型。从换乘的便捷性来说，站台换乘便捷性最好，节点换乘次之，站厅换乘再次，通道换乘便捷性最差。
1.1站台换乘
站台换乘也称同台换乘，多适用于两线为平行线路。站台设置为岛式，乘客在换乘时，从站台一侧下车，另一侧上车，减少走行时间，便捷性最好。
1.2节点换乘
节点是指两条线相交产生的点，顾名思义，节点换乘多用于两条线路交汇的情形。在两线交汇处，将节点作为一个整体，采用楼梯、自动扶梯等方式将两线的站台直接连通，乘客通过该节点通道换乘。
1.3站厅换乘
站厅换乘是城市轨道交通最常见的换乘形式，通过设置两线或多线的共用站厅完成换乘。乘客下车后无论出站或换乘都经过站厅，有效减少在站台的滞留时间，避免拥挤。
1.4通道换乘
通道换乘可以看做节点换乘和站厅换乘的一种衍生形式，当两个车站站台相聚较远时，需通过通道进行换乘。该通道可以是站台与站台相连，也可以是站厅与站厅相连，通道的连接方式取决于车站之间的距离。
2 重庆轨道交通换乘现状研究
2.1换乘车站概况
重庆市已开通运营4条城市轨道交通线路，分别为轨道交通1号线、2号线、3号线和6号线，其中1、6号线为地铁制式，2、3号线为跨坐式单轨制式。开通运营的车站数为126座（同站名不同线路按2座计），换乘车站9座，分别为小什字站、较场口站、两路口站、大坪站、牛角沱站、鱼洞站、红旗河沟站、碧津站和礼嘉站。其中，碧津站和礼嘉站均为支线换乘车站，分别连接3号线和空港线（3号线北延伸段）、6号线和国博线，本文不对其做相关研究。其余各换乘站的详情。
2.2换乘路线分析
重庆轨道交通现有的换乘路线如图1所示，从图中可以看出7座换乘车站将线网分成14个区段：3号线江北机场方向、6号线北碚方向、3号线红旗河沟至牛角沱、6号线红旗河沟至小什字、2号线大坪至牛角沱、2号线牛角沱至较场口、6号线茶园方向、1号线大学城方向、1号线大坪至两路口、1号线两路口至较场口、1号线较场口至小什字、3号线牛角沱至两路口、2号线大坪至鱼洞、3号线鱼洞至两路口。将其简化成结点图，并对各区段进行编号，如图2所示。
图1 重庆轨道交通换乘简图 图2 换乘结点图
从图2.2可以看出，部分区段之间存在两种及以上的换乘路线选择。以区段2到区段8的出行为例：乘客可以选择6号线通过区段2、4，经小什字站换乘1号线，通过11、10、9到达区段8；也可以经红旗河沟换乘，通过区段3、6，再经两路口站换乘，通过区段9到达区段8；还可以在通过区段3后经牛角沱换乘2号线，通过区段5，再经大坪站换乘1号线到达区段8。
通常来讲，乘客出行会选择时间最短或者距离最短的路径，由于城市轨道交通具有独立路权，因此不存在拥堵，即其距离与时间基本呈线性关系，所以本文以出行时间作为判断出行路径长短的依据。
3 重庆轨道交通换乘评价
3.1换乘评价指数
换乘在城市轨道交通网络化运营中起着重要作用，换乘站是轨道交通网络的重要节点，可以使网络客流均匀分布。换乘站的数量直接决定了城市轨道交通网络中的负荷是否均匀。从网络拓扑来讲，轨道交通网络中的换乘站越多，网络中的负荷越均匀，任意两点间可选择的出行路径越多，网络的连通性越好，乘客跨线路间的出行越便捷。
结合城市轨道交通网络的换乘特点，本文从轨道交通网络拓扑结构出发，采用换乘便捷性指数作为城市轨道交通网络拓扑参数[[
]]，探讨重庆市轨道交通网络在线路条数不同条件下的换乘便捷性。网络中任意线路间的换乘站数可用换乘矩阵表示，即：
（1）
矩阵（1）中， 表示线路i与线路j之间换乘车站的数量，当i=j或当i与j之间不能换乘，即两线间不存在换乘关系时，。
为有效评价整个城市轨道交通网络的换乘便捷度，用矩阵P中的元素之和与线路数量n的比值K为换乘评价指数[3]，用于衡量重庆轨道交通网络的换乘便捷度，则有
（2）
由前文可知，换乘站数量越多，轨道交通网络的便捷性越好，但由于受线路数量约束，因此本文给出换乘评价指数K的定义式，公式（2），即K值越大，线网的换乘便捷度越高，乘客出行越方便。
结合表1中数据，可以得到目前重庆轨道交通线网换乘矩阵：
（3）
由公式（2）计算可得，其K值为3.5.
3.2换乘便捷性比较
重庆轨道交通二轮规划线路已开通运营，届时将形成“八线一环”的城市轨道交通网络。据统计，“八线一环”时期，重庆轨道交通换乘车站将达到45座，其中两线换乘38座，三线换乘4座，支线换乘3座。与轨道交通换乘现状相比较，换乘车站数量、换乘路线选择都发生了巨大变化。
按照公式（1）矩阵化，可以得到重庆轨道“八线一环”时期换乘矩阵：
根据公式（2），将重庆轨道交通目前的换乘情况与“八线一环”时期进行对比说明。
随着线路开通条数的不断增加，换乘车站的数量也随之增加，因此换乘系数K也明显增大。这表明，在重庆轨道交通二轮建设完成后，即“八线一环”时期，线网的网络化程度高于现在由四条线组成的初级网络，线网的通达性及乘客的出行便捷性也显著提高。轨道交通在城市公共客运体系中所扮演的角色也将越来越重要。
4 结论
换乘是城市轨道交通工作将要面临的重要工作，本文以重庆市轨道交通为例，分析了换乘现状，并利用数学建模的思想对重庆轨道交通换乘现状和未来的换乘状况做了定量分析，提出了换乘便捷系数K的概念，通过K值判断轨道交通换乘的通达性及乘客出行的便捷性。
论文作者:张倩
论文发表刊物:《科技新时代》2019年2期
论文发表时间:2019/4/10
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