基于不同刷闸动作的轨道交通闸机通过能力研究_才溢.pdf

才 溢（北京市地铁运营有限公司运营四分公司 工程师，北京100102）摘要：当前轨道交通票务支付载体有实体票卡、小程序APP等媒介，但出站方式主要分为刷卡、刷码、投卡三种情况。以不同刷闸动作分类，可以研究客流基于不同刷闸动作的闸机通过能力。根据轨道交通昌平线昌平站出站视频资料，可以统计基于不同刷闸动作的乘客出站时间样本，通过正态性检验及均值检验，可以得出刷卡通过能力为1 328人/h、刷码通过能力为1 224人/h，配以所占出行乘客比例可以得到当前闸机综合通过能力为1 268人/h，较地铁设计规范少532人/h。此外通过刷卡和刷码的动素分析，可以分析出二者在刷闸动作上的差异，刷卡比刷码每小时多通过104人。以上内容可以为新线车站闸机布设、既有线闸机改造提供相应研究方法借鉴。关键词：轨道交通；闸机；动素分析；通过能力文献标识码：A文章编号：1004-9746（2023）01-0049-07基于不同刷闸动作的轨道交通闸机通过能力研究0引言支付手段的增加，极大丰富了乘客的选择，虽然支付运营商不同，但均以刷卡、刷码、投票三种方式完成支付，这为研究闸机通过能力提供了便利条件。马超群等依据西安地铁高峰时期门扉式检票闸机处进站客流，获取不同支付类型下乘客通过检票闸机的耗时长短，进而建立不同支付方式下检票闸机服务时间分布函数，根据不同支付方式的乘客比例计算检票闸机通过能力1。杨利强通过对不同类型的新型闸机设备与传统闸机设备进行疏散能力的对比分析，结果显示随自动检票闸机疏散通过能力的增加，疏散时间减少3.4%9.1%，测试排队人数与最大行人密度显著减小2。曾丽等根据成都市不同地铁站的客流特点，进行闸机类型的匹配；依据地铁站客流量大小，对进出闸机的利用率进行计Study on Passing Capacity of Rail Transit Gate Based on Different Tapping ActionsCAI Yi(Fourth Operation Branch of Beijing Subway Co.,Ltd.,Engineer,Beijing 100102,China)Abstract:At present,the ticket payment tools of rail transit include physical ticket cards,applets and other media,and there are three tapping ac-tions of card tapping,code swiping and card dropping when passengers pay to depart.According to different tapping actions,the gate passing capaci-ty of passenger flow based on different tapping actions can be studied.According to the video data of Changping Station of rail transit ChangpingLine,the samples of passengers departure time based on different gate swiping actions are counted.Through the normality test and mean value test,it can be concluded that the card tapping capacity is 1 328 people/h,and the code swiping capacity is 1 224 people/h.Combined with the proportionof passengers in the departure,the current gate comprehensive capacity is 1 268 people/h,532 people/h less than the subway design specifications.In addition,through the therblig analysis of card tapping and code swiping,we can analyze their difference of passing the gate.Card tapping passes104 people/h more than that of code swiping.These will provide corresponding research methods for the layout of gate machines in both new stationsand the reconstruction lines.Key words:rail transit;automatic ticket machine;therblig analysis;passing capacity学术园地Academic Forum492023 年第 1 期 总第 171 期算，以此作为闸机数量配置的依据；根据客流流线特征来探讨闸机的合理布局模式3。陆琳等采取对现有闸机的改造以及增加闸机数量的手段，增加闸机通过能力，以适应车站近远期客流需求，减少车站进出站闸机处的拥堵程度，提升乘客服务水平4。本文以北京轨道交通昌平线昌平站某工作日的出站观测数据作为样本，使用SPSS软件对数据进行分析，针对不同刷闸动作研究轨道交通车站闸机的通过能力。1现场条件1.1闸机设备条件自助检票机在自助售检票系统中属于车站级终端设备，布置于车站付费区与非付费区的交界处，自动完成旅客车票的验证工作。自动检票机分为进站检票机、出站检票机。本文研究的闸机为轨道交通昌平线二期车站闸机，为单向门扉式闸机。1.2样本数据统计方式本文所涉及的乘客通过闸机时间数据，通过调取某工作日监控视频采取视频软件逐帧回放的方式统计。样本以乘客如图1所示-的移动位置作为一个样本量记入，按照一卡通实体卡（IC卡或手机NFC卡）、二维码（手机支付刷码）、一票通实体卡（单程票投卡）的动作分别进行统计。1.3乘客通过过程乘客通过闸机时，如图1所示，在区域的位置准备支付工具，在的位置对闸机进行刷闸操作，待闸机门扉打开后，通过-的位置，离开闸机。闸机门扉在乘客到达位置对闸机进行操作后打开，在乘客通过位置时完全打开。闸机扇门在完成一次全打开后，即可进行下一次的打开准备，而不必完全关闭后再执行新的打开命令，此现象多在早晚高峰乘客连续进出站时出现。1.4乘客刷卡动作分类根据轨道交通车站乘客出站时刷闸的动作可以分为以下三种：第一种是以单程票、福利票为主的实体票，乘客出站时将实体票投入闸机；第二种是以一卡通IC卡和手机NFC一卡通为主的实体卡，乘客出站时手持实体卡与闸机面板规定区域平行刷卡出站；第三种是以易通行APP等各种小程序为代表的二维码，乘客出站时需手持二维码与闸机二维码接收器呈平行状态，闸机开放。乘客在使用一卡通和二维码过机时，操作区域不同。如图2所示，区域为刷卡区域，区域为刷码区域，区域为投卡区域。1.5样本数据筛选本文统计的样本量以晚高峰1小时视频作为来源，采用视频回放的方式记录数据，并通过专业视频软件记录不同刷闸动作通过闸机的时间。在通过视频分析乘客出站刷闸动作时，有部分乘客存在票卡脱落、不能正确使用票卡的情况，致使通过闸机时间过分延长，因此对个别数据剔除后共得到样本容量如表1所示。由样本统计量可以看出，投卡动作通过闸机所占比例过少，因此本文主要以刷卡和刷码过机时间为研究样本。2乘客刷闸动素分析动素分析由美国工程师吉尔布雷斯（FrankBunker Gnlbreth）创立，所谓动素就是完成一件工作所需的基本动作，根据人完成工作的动作，可分为18个动素5。动素分析是对作业进行细微的动作分解与观察，对每一个连续动作进行分解，进而寻求改善的动作分析方法。由于闸机面板布设适合右手持卡操作，因此刷闸动素分析以右手为准，如表2所示。图1步行通过闸机示意图图2刷闸动作区域图占比52.64%0.87%46.49%分类刷卡投卡刷码样本量65958211表1样本数据统计量表基于不同刷闸动作的轨道交通闸机通过能力研究才 溢50经动素分析并结合视频回放，刷卡动素与刷码动素有4点不同，第一是刷码时需要二维码与读码器呈平行角度并保持规定距离（510 cm）闸机方可开闸，因此在刷码时需要将手机与二维码接收器进行“预定位”操作，因此刷码比刷卡多一步辅助性操作。二是刷卡动素分析中“持住”操作使用了RIDF射频技术，乘客在将一卡通卡放置在刷卡区域时，可物理贴近刷卡区，无最小接触距离要求，此操作比刷码动素中的“持住”要求低，更易于操作。三是由于轨道交通闸机生产厂家的不同，各型号闸机虽然结构大体相似，但细微之处存在不同，因此经常使用固定类型闸机的乘客较其他乘客在“寻找发现选择”操作时更加熟练，耗用时间更少。四是在“握取”操作中，刷卡时卡或手机和刷卡区域与地面呈平行角度，而刷码时手机和刷码区域与地面呈垂直角度，在视频回放时可以看出乘客明显在使用二维码时使用手机更加谨慎，对使用时间造成延长。从以上四点可以看出，刷卡比刷码过程更简便，固定客流比临时客流更熟练，这对刷卡、刷码的统计参数会产生影响。3刷闸动作频数分布统计在对数据进行整理时，我们通常需要进行数据分组的处理。数据分组就是依据我们所要实现的目标的需要，按照相应的标准将数据归类为不同的组别。对数据进行分组处理后再进行的频数分析，可以更好地概括与体现数据的分布特征。通过SPSS对样本数据进行分组，可以对乘客刷闸动作进行分析。在进行数据分析时，分组的目的是将大量密集的数据转换成适当的密度，并观察发现其分布的特征与规律，在实际分组时，可以按照Sturges提出的经验公式来确定组数K。Ki=1+lgnilg2(1)组距i=全距iKi(2)式中：当i=1时，表示刷卡过机时间相关值计算；i=2时，表示刷码过机时间相关值计算；n为数据个数，对结果四舍五入取整。经计算，K1=10；K2=10；组距1=0.38；组距2=0.318。由表3和表4可以看出，由于乘客刷闸时需要将一卡通、二维码与读卡区域、读码区域重合方可通过闸机，这就需要乘客摆放一卡通或二维码位置正确。从一卡通和二维码分箱化频率图结合现场视频可以看出使用刷卡的乘客中的32.3%、使用刷码的乘客中的25.6%可以熟练操作，一次性过闸。使用刷卡的乘客中的51.6%、使用刷码的乘客中的43.1%操作较为熟练，通过微调一卡通或二维码的位置可以和读卡区域重合，然后通过闸机。其他比例乘客结合视频显示，需要对一卡通或二维码对照读卡器位置二次码放，然后通过闸机。如图3、图4所示。刷卡动素分析动素分析说明作业要素动作分类作业要素动作分类TE伸手伸手取卡A伸手持机AG握取手握卡A手持机ASt选择选择正确刷卡区域B选择正确刷码区域BTL移物持卡伸向刷卡区域A持机伸向刷码区域A完成刷码动作AP定位持卡放置正确位置B调整手机角度BH持住一卡通接收器读取数据C持机放置正确位置B刷码动素分析动素分析TEGStTLUppP说明伸手握取选择移物预定位定位使用U使用完成刷卡动作A二维码接收器读取数据CH持住Sh寻找寻找刷卡位置B寻找刷码位置BSh寻找F发现确定刷卡位置BF发现确定刷码位置B表2动素分析表注：A表示有效动作；B表示辅助动作；C表示无效动作。基于不同刷闸动作的轨道交通闸机通过能力研究才 溢512023 年第 1 期 总第 171 期根据北京轨道交通昌平线工程自动售检票（AFC）系统自动检票机产品规格书2.7节中内容，车票处理速度0.3 s/张。结合一卡通和二维码分箱化频率图可以看出，乘客刷闸过机可以分为快速级、微调级、调整级，三级之间存在频率分化，此频率分化的原因主要是