城市轨道交通车站检票系统配置优化研究

摘要：该方案以城市轨道交通车站检票系统为研究对象，系统分析了其组成与功能，并探讨了配置优化的关键影响因素。通过研究客流特征与变化规律，构建了以通行效率最大化为目标的关键路径模型（CPM） ，并结合具体约束条件设计了最优路径算法，提出了适用于不同车站类型的配置优化策略。在实际应用中，选取了某典型车站进行案例研究，通过数据采集与模型分析，验证了优化方案的可行性与效果。研究结果表明，优化后的检票系统在提高通行效率、缓解客流压力方面具有显著优势，综合通行时间减少了25%，有效提升了通行效率。

关键词：轨道交通；检票系统；配置优化；客流分析

中图分类号：TP311      文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2025）08-0060-03

开放科学（资源服务） 标识码（OSID）

0 引言

随着城市化进程与人口密集度双重叠加的问题出现，城市轨道交通作为高效、环保的公共交通方式，已经成为解决大城市交通拥堵问题的重要手段[1]。

然而，随着客流量的不断攀升，轨道交通车站在高峰期面临着通行排队时间长等问题，严重影响了乘客的出行体验，此外部分设备由于空间布局不合理，存在设备利用率低等问题，影响了系统的整体运营效率。作为车站客流组织的重要环节，检票系统在确保乘客快速进出站的同时，还承担着票务核验、安全保障等功能，其配置是否合理直接关系到车站运营的成败。

目前，国内外学者对轨道交通系统的客流分析、检票设备性能以及车站空间优化等方面开展了广泛研究[2-3]，但针对检票系统配置优化的研究仍较为零散。传统配置方法多依赖经验和静态指标，难以应对复杂的动态客流需求。因此，研究基于科学模型的检票系统配置优化方法，具有重要的理论意义和实际价值。

本方案以城市轨道交通车站检票系统为研究对象，首先系统分析其组成与功能，梳理配置影响因素，并结合客流特征构建以通行效率最大化为目标的优化方案[4]。在此基础上，设计求解算法并提出具体的优化策略。通过分析达成的效果，本方案进一步探讨了配置优化的适用性和可推广性。

本研究旨在为轨道交通车站检票系统的设计和运营提供科学指导，通过优化关键路径模型，结合具体约束条件设计了最优路径算法，使得车站整体运行效率得以提升，通行时间降低25%。

1 城市轨道交通检票系统概述

1.1 检票系统的运行流程

城市轨道交通车站的检票系统主要由票务设备[5]、数据处理单元、控制系统和接口设备等组成。其核心功能是实现乘客票务信息的验证与处理，确保乘客的合法性和通行顺畅。票务设备：票务设备包括自助售票机、自动检票机（AFC） 、闸机等。这些设备负责票卡发放、信息读取、扣款及身份验证。自助售票机主要用于票卡的购买和充值，自动检票机则完成乘客通过闸机时的票卡扫描和信息核对。数据处理单元：数据处理单元负责接收和存储来自票务设备的各种数据。控制系统：控制系统是检票系统的下游反馈，负责指挥和调度所有票务设备的工作，确保系统的正常运行。接口设备：接口设备包括与其他系统的连接点，其运行流程如图1所示。

1.2 检票设备分类内容

城市轨道交通车站的检票设备主要分为自动检票设备、人工检票设备和自助检票设备三大类[6]，这些设备各自承担着不同的任务，共同保障乘客的快速通行与安全。自动检票设备（AFC系统） ：自动检票设备是现代轨道交通车站的核心组成部分，主要包括自动检票机、自动闸机、票卡读写设备等。这些设备通过读取乘客的票卡信息来进行进出站的验证与授权。

1.3 检票系统配置现状分析及不足

大多数车站已经实现了自动化和智能化的检票系统，以提高通行效率和服务质量。然而，现有的检票系统配置仍面临一些挑战和问题。设备配置不均衡：在一些大城市的核心区域，轨道交通车站的客流量非常大，现有的检票设备无法满足高峰时段的通行需求。

大多数车站已经引入了自动检票机和自助检票设备[7]，但智能化水平仍有待提高，不能实施有效反馈。智能化的检票方式将成为未来发展的趋势。数据实时监控与反馈机制不足：许多车站的检票系统虽然能够完成基本的票务处理功能，但数据的实时监控与反馈机制不足，缺乏有效的系统间数据共享与信息交换[8]。这使得在高峰时段或突发情况下，车站难以及时调整检票策略和优化设备分配，如广州地铁2024年新规发布对乘客造成了延误，根本原因在于仍使用传统的检票与安检设备，智能化改造度不足。

2 车站检票系统配置的影响因素分析

2.1 客流特征与变化规律

城市轨道交通车站的客流特征和变化规律是检票系统配置优化的基础，客流特征指的是乘客流动的数量、速度、时间分布、空间分布等方面的特点[9-10]，而客流变化规律则体现了这些特征随时间和空间的变化趋势。了解客流特征和变化规律，有助于合理配置检票设备，提高系统的通行效率。客流在一天中的分布并非均匀，而是呈现出明显的时间规律。在早晨的通勤高峰期，乘客主要集中在6：00—9：00之间，除去高峰时段外，白天和夜间的客流较为平稳。特别是在非工作日或节假日，客流量的变化趋势可能与工作日大相径庭，因此在这些特殊时段，检票系统的配置也需要作出相应调整[11]。

2.2 检票系统配置的关键参数

检票系统配置的关键参数决定了车站在不同客流条件下的通行效率和系统稳定性。合理配置这些关键参数，不仅能优化乘客流动，还能提升车站的安全性和服务质量。以下是几个主要的关键参数：检票设备数量，检票设备数量是影响通行效率的核心因素之一。设备数量应根据车站的客流量进行合理配置。在高峰时段，过少的设备会导致乘客排队等待，影响通行效率；而设备过多则会导致资源浪费。因此，设备数量的配置需要结合客流的日常波动和特殊情况进行动态调整。设备的空间布局以及宽度对于人员通行至关重要，空间布局应当采用人口流动密度为指标进行排布，宽度须针对该路口行人类型进行设计，比如大多数乘客需要携带行李箱，则应当设计更宽的通道，以提高通行效率。

3 检票系统配置优化方案设计

3.1 不同车站类型的配置需求分析

对于中心车站来说，由于客流量大且复杂，系统需要具备较高的处理能力和灵活性，因此需要配置更多的自动检票机和冗余设备，以确保高峰时段的通行效率。而对于次级车站而言，客流量相对较小，设备配置可以相对简化，主要关注通行速度和经济性。同时，检票系统还需要具备一定的智能化水平，利用先进的技术如人脸识别、二维码扫描等，提高乘客的通行效率和安全性，其配置流程图如图3所示。

3.2 配置优化策略与实施方案

3.2.1 客流预测动态调整

基于客流预测的动态调整策略是优化城市轨道交通车站检票系统配置的关键手段之一。通过对历史客流数据、天气变化、节假日、重大活动等因素的综合分析，可以精准预测不同时间段和特殊情况下的客流量，具体使用YOLOv3行人统计算法进行人口阶段密度检测，该算法能够为车站的检票设备配置提供真实的数据依据，随后根据人口密度设定阈值，自动进行每天的流量模拟。在预计的高峰时段，车站可以提前增加自动检票机和闸机的数量，确保乘客快速通过，避免拥堵；而在低峰时段，则可以适当减少设备配置，节省资源并降低运营成本。此外，基于YOLOv3行人统计算法监测数据，车站还可以动态调整设备的工作状态，如自动开启或关闭某些通道，或者调整检票设备的工作模式，以应对客流量的实时变化。这种灵活的配置策略能够显著提高车站的通行效率，同时增强系统的适应性和可持续发展能力。

3.2.2 实时监控与反馈机制

实时监控与反馈机制是确保城市轨道交通车站检票系统高效运行的核心组成部分。通过建立全面的监控系统，车站可以实时获取检票设备的运行状态、客流量变化、设备故障，并及时自动生成应急预案策略，通过客流变化开发闸机通道，通过设备运行状态以及故障更新人员导流方案，为管理人员提供数据支持和决策依据。实时监控系统能够对各类设备的运行情况进行全天候监测，及时发现异常情况，如设备故障、过载或排队现象，并通过报警系统迅速通知运维人员进行处理。

在反馈机制方面，系统应能够根据实时监控数据自动调整配置。例如，监控系统能够识别出某些检票口出现了排队或拥堵的情况，自动调度其他通道的设备增加处理能力，分流乘客，避免瓶颈现象的发生。同时，数据反馈可以用来分析和评估不同配置方案的效果，为后续的客流预测和设备调整提供参考，整体反馈与告警机制流程图如图4所示。

3.3 优化后的系统运行效果评估

车站运行效率是本方案设计的检票系统优化的最终目标。经过优化后的系统，乘客的通行体验得到了显著改善。由于智能设备的引入，乘客可以更加便捷地进行自助检票，减少了等待时间，提升了整体出行体验。尤其是在高峰期，系统的动态调度功能能够有效避免拥堵和排队现象，乘客的流畅度和舒适度大大提高。通过问卷调查和数据分析，优化后的系统在乘客满意度方面得到了明显提升，满意度得分比优化前提高了15%～20%。特别是在检票速度方面，通行时间缩短了25%，设备利用率根据流量统计从59%提升到了68%，此外，对于候车时间和系统稳定性等方面，乘客的评价普遍较好。

4 结论

本研究通过对城市轨道交通车站检票系统的优化，提出了一系列有效的配置优化策略，并对优化后的系统运行效果进行了评估。研究表明，优化后的检票系统在多个方面取得了显著改善。通过引入智能化设备和基于客流预测的动态调整策略，车站的通行效率得到了大幅提升，尤其在高峰时段，乘客的排队时间显著减少，车站内的拥堵情况得到了有效缓解。然而，基于本文的方式仅适用于人工协同场景的交通运输站，随着无人车站的大规模推广，如何摆脱人力，使机器之间更好地协调优化，成为未来更需要关注的研究方向。

参考文献：

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[11] 庞磊，任利剑，陈子豪.北京人口空间分布特征与城市轨道交通耦合关系分析[J].天津大学学报：社会科学版，2023，25（5）：465-471.

【通联编辑：谢媛媛】