不同支付方式下檢票閘機通過能力研究

不同支付方式下檢票閘機通過能力研究

0移動掃碼支付技術作為城市公共交通車站的一個突破點，自動檢票門的配置是一個突破點的標志，在客流高峰時期，大量乘客聚集在火車線路的脆弱區(qū)域，成為城市公共交通車站的瓶頸。因此，加強檢票門的檢查和應用研究可以解決進出站的擁堵問題，確定檢票門的配置數(shù)量。近年來，一些學者進行相關研究：周慧娟等隨著智慧城市軌道交通的建設，除傳統(tǒng)的使用磁卡和非接觸IC卡進出站外，人們逐漸使用移動掃碼支付進出站的形式。移動掃碼支付是通過識別乘客手機軟件乘車二維碼控制進出檢票閘機的方式，支付方式或者持卡類別對通過檢票閘機時間具有顯著影響。以西安地鐵小寨站工作日晚高峰期間進站客流為例，對不同支付方式下的檢票閘機通過能力進行分析，將進站乘客按支付方式分類，并統(tǒng)計不同支付類型下乘客所需檢票閘機服務時間，進而研究檢票閘機類型為門扉式檢票閘機、設置位置垂直于客流步行走向的情況下進站檢票閘機的通過能力，優(yōu)化車站檢票閘機配置，解決高峰時段進出站擁堵問題。1不同的收費方式下，城市軌道交通管理局的錄票功能1.1利地進出車站及檢票過程自動檢票閘機是城市軌道交通自動售檢票系統(tǒng)的組成部分。設置檢票閘機的目的是為了保證客流能夠有序、順利地進出車站并完成計費具體流程為：乘客A在位置(1)檢票，門扉打開后前進，到達位置(2)；乘客B到達位置(1)，準備檢票，同時觀察A；乘客B觀察乘客A到達位置(3),B即開始檢票；乘客A從位置(1)到達位置(3)，完成整個通過檢票閘機過程；其他乘客重復乘客A的過程，直至所有乘客均通過檢票閘機。1.2不同軌道交通的檢票閘機通過能力檢票閘機通過能力是指單位時間內允許乘客連續(xù)不斷通過檢票閘機的人數(shù)，檢票閘機服務時間是影響檢票閘機通過能力的決定性因素。進站支付方式對進站的方便程度和檢票閘機的反應時間有顯著影響。據(jù)調查，目前地鐵車站自動檢票閘機實現(xiàn)的進站支付方式包括3類：磁卡(單程地鐵票)、非接觸IC卡(城市一卡通)及地鐵乘車碼(移動掃碼支付)。磁卡和非接觸IC卡支付檢票方式是乘客刷卡后檢票閘機直接識別卡內信息，而移動掃碼支付檢票方式是檢票閘機通過識別乘客手機軟件中的二維碼信息完成檢票。由于進站時磁卡和非接觸IC卡感應識別無明顯差異，同時城市工作日高峰時段使用磁卡(單程地鐵票)進站乘客占比較少(為2.5%)，因而主要針對移動支付和刷卡支付的進站方式進行研究，其中地鐵乘車碼為移動支付，磁卡和非接觸IC卡為刷卡支付。檢票閘機通過能力計算公式為式中：C為單個檢票閘機實際通過能力；γ，β分別為刷卡支付和移動掃碼支付乘客使用比例；t其中，乘客刷卡支付所需檢票閘機服務時間和移動掃碼支付進站所需檢票閘機服務時間均服從對數(shù)正態(tài)分布，對應的概率密度函數(shù)為式中：t為檢票閘機服務時間；μ為lnt的均值；σ為lnt的標準差。1.3乘客所需檢票閘機服務時間通過對西安地鐵進站客流高峰時期的觀測，乘客實際占用檢票閘機的時間t由以下2部分組成。一是乘客到達位置(1)后到開始識別的準備時間，乘客的熟悉程度、進站前是否提前準備好交通卡或者提前打開二維碼等行為產生的影響都反映在內；二是乘客從位置(1)識別進入檢票閘機到達位置(3)所需的檢票閘機服務時間。統(tǒng)計每個乘客所需檢票閘機服務時間應將乘客的準備時間和通過占用時間都考慮在內。由于車站客流呈現(xiàn)不均衡性，連續(xù)通過檢票閘機的乘客狀態(tài)更符合求取通過能力的數(shù)據(jù)狀態(tài)，因此研究對象應選擇客流量大的地鐵車站。西安地鐵小寨站是地鐵2號線和3號線的換乘站，位于西安城市副中心小寨片區(qū)，車站周邊用地開發(fā)強度大，以商業(yè)及辦公用地為主，客流量大?；A數(shù)據(jù)選用小寨站工作日晚高峰期間(18:00—19:00)進站客流通過檢票閘機的時間數(shù)據(jù)，前期采用錄制視頻獲取原始資料，后期利用軟件編寫精確度為1.0ms的計時器讀取視頻時間數(shù)據(jù)，每組數(shù)據(jù)讀取3次取其平均值。2清除缺陷時城市公共交通檢票機的服務時間分析2.1刷卡支付檢票閘機服務時間模型刷卡支付所需檢票閘機服務時間是否服從正態(tài)分布，可以采用峰度(Kurtosis)和偏度(Skewness)來判斷。峰度是描述某變量所有取值分布形態(tài)陡緩程度的統(tǒng)計量，是和正態(tài)分布相比較的。當峰度=0時，與正態(tài)分布的陡緩程度相同；當峰度>0時，比正態(tài)分布的高峰更加陡峭；當峰度<0時，比正態(tài)分布的高峰平緩。偏度是衡量數(shù)據(jù)偏斜方向和程度的度量，即非對稱程度。偏度=0時，概率密度函數(shù)左右對稱；偏度>0時，對應分布正偏(左偏)；偏度<0時，對應分布負偏(右偏)。偏度系數(shù)的絕對值越大，數(shù)據(jù)偏離度越大，中位數(shù)和平均值顯著偏離。如果數(shù)據(jù)服從正態(tài)分布，那么峰度、偏度應均為0。刷卡支付進站乘客占用檢票閘機服務時間描述統(tǒng)計如表1所示。從表1中看出，峰度和偏度分別為1.770,1.012，因此，刷卡支付檢票閘機服務時間不符合正態(tài)分布?；谒⒖ㄖЦ稒z票閘機服務時間的數(shù)據(jù)分布特征，假設其服從對數(shù)正態(tài)分布，并進行假設檢驗。刷卡支付檢票閘機服務時間對數(shù)正態(tài)Q-Q圖如圖2所示。對數(shù)據(jù)分布情況進行分析，數(shù)據(jù)越接近表示越服從該分布，比較發(fā)現(xiàn)乘客所需檢票閘機服務時間接近對數(shù)正態(tài)分布。進而擬合得到相應的概率密度分布圖像，刷卡支付檢票閘機服務時間對數(shù)分布圖如圖3所示。由圖3可知，乘客刷卡支付所需檢票閘機服務時間近似服從均值μ為0.947、標準差σ為0.313的對數(shù)正態(tài)分布，對應的概率密度函數(shù)f(t2.2假設假設真實假設對上述頻率分布擬合優(yōu)度進行卡方檢驗。卡方檢驗描述統(tǒng)計樣本的實際觀測值與理論推斷值之間的偏離程度?？ǚ街翟酱螅硎驹讲环?；卡方值越小，偏差越小，越趨于符合假設。定義卡方檢驗的原假設H式中：m對于離散數(shù)據(jù)，采用卡方檢驗時，各分組理論頻數(shù)應不小于5，并且需要滿足總樣本量n≥40。刷卡支付檢票閘機服務時間的實際頻率與理論頻率比較如表2所示，從中可以看出刷卡支付檢票閘機服務時間主要集中在1.5～4s范圍內，閘機服務時間超過4s后分布較為離散。當顯著水平α=0.05,H式中：s為用樣本估計總體的參數(shù)個數(shù)。在該案例中分段組數(shù)k=9，樣本估計總體的參數(shù)個數(shù)s=2，則可以計算卡方值χ3移動結算城市軌道交通驗證機服務時間分析3.1移動支付檢票閘機服務時間關于使用移動支付進站乘客所需檢票閘機服務的時間分析，采用相同的辦法對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計研究，移動支付進站乘客占用檢票閘機服務時間描述統(tǒng)計如表3所示。從表3中看出，峰度和偏度均大于1，可見移動支付檢票閘機服務時間也不服從正態(tài)分布。同理，采用Q-Q圖進行探索分析，移動支付檢票閘機服務時間對數(shù)正態(tài)分布Q-Q圖如圖4所示。比較分析表明在選用對數(shù)正態(tài)分布擬合時，圖中數(shù)據(jù)點最接近分布于直線周圍，認為數(shù)據(jù)大致服從對數(shù)正態(tài)分布，移動支付檢票閘機服務時間對數(shù)分布圖如圖5所示。乘客移動掃碼支付進站所需檢票閘機服務時間近似服從均值為μ=1.326、標準差為σ=0.327的對數(shù)正態(tài)分布，對應的概率密度函數(shù)f(t3.2基于卡方值的所有參數(shù)的比較，見表1同樣采用卡方值進行檢驗，移動支付閘機服務時間實際頻率與理論頻率比較如表4所示。從中可以看出，移動支付閘機服務時間主要集中在1.2～6.0s區(qū)間范圍內，占樣本總數(shù)的92.3%，其中2.4～4.8s區(qū)間范圍占樣本總數(shù)的67.1%。在該案例中分段組數(shù)k=10，樣本估計總體的參數(shù)個數(shù)s=2，則計算卡方值χ乘客移動支付下檢票閘機通過能力比刷卡支付下小440人次/h，差異顯著。究其原因，一方面是由檢票閘機的掃碼系統(tǒng)和刷卡系統(tǒng)本身的差異造成的，且相比刷卡通過檢票閘機，乘客對移動掃碼的熟悉操作程度較低；另一方面，通過檢票閘機時，掃碼支付乘客需進行準備手機、打開軟件、找到乘車碼等行為，比刷卡通過復雜，導致乘客對于掃碼時的準備時間大于刷卡乘客的準備時間。4移動掃碼支付下檢票閘機通過能力(1）檢票閘機實際通過能力為車站檢票閘機數(shù)量配置提供重要依據(jù)?！兜罔F設計規(guī)范》中給出門扉式檢票閘機刷卡方式為非接觸IC卡時的通過能力推薦值為1800人次/h，而實測通過能力僅為1396人次/h，遠低于規(guī)范推薦值；而使用移動掃碼支付的檢票閘機實際通過能力為956人次/h。(2）對于門扉式檢票閘機，刷卡支付方式下乘客進站檢票閘機服務時間服從均值μ=0.947、標準差σ=0.313的對