基于系統動力學的城市軌道交通運營系統研究

劉小玲 薛亮

摘要：城市軌道交通運營企業要追求盈虧平衡，并盈利，需要考慮內部的各個影響因素。文章從城市軌道交通運營系統內部眾多因素中提取運營指標體系，從成本和收入入手，構建了城市軌道交通運營系統的系統動力學模型。

關鍵詞：城市軌道交通;運營系統;效益;系統動力學

1 ?城市軌道交通運營指標體系

1.1 城市軌道交通運營指標體系介紹

2019年12月31日，由我國交通部提出，國家市場監督管理總局國家標準化管理委員會發布了關于我國城市軌道交通運營指標體系的第一個國家標準——《城市軌道交通運營指標體系》（GB/T 38374-2019）（簡稱“新國標”），該標準于2020年07月01日起實施。新國標中將城市軌道交通運營指標體系定義為7個大類、27個小類、131個指標，其中7個大類分別為：基礎指標、客流指標、運行指標、安全指標、服務指標、能耗指標和財務指標。隨著新國標的發布與實施，標志著我國城市軌道交通運營指標體系的規范化、標準化進入了全新時代。

1.2 城市軌道交通運營效益指標體系構建

盡管城市軌道交通運營企業為公益性的城市公共交通企業，但是既然是企業，其必然要追求的即是在投入最小化的情況下，能夠獲得收益最大化，這就是運營的根本。如何選取科學的、合理的、可量化的、直觀的指標來反映出運營企業的效益情況，是構建城市軌道交通運營效益指標體系的核心。本文從城市軌道交通運營企業內部系統的角度出發，以沈陽地鐵為例，結合沈陽地鐵發展現狀及特征，構建城市軌道交通運營效益指標體系如圖1所示。

2 ?城市軌道交通運營效益系統建模

基于系統內部各指標因素間相互聯系、相互關聯、相互作用、相互影響的動態機制，利用系統動力學方法，研究城市軌道交通運營系統內部發展規律，構建了城市軌道交通運營效益系統的系統動力學模型。

2.1 因果關系圖

由圖1可以看出，城市軌道交通運營效益系統主要存在以下反饋回路：

反饋回路1：網絡運營長度→網絡配屬車輛數→網絡每公里配車數→網絡牽引總能耗→運營總成本→城市軌道交通運營系統效益→網絡運營長度

反饋回路2：企業職工數→運營總成本→城市軌道交通運營系統效益→網絡運營長度→企業職工數

反饋回路3：網絡配屬車輛數→網絡牽引總能耗→運營總成本→城市軌道交通運營系統效益→網絡運營長度→網絡配屬車輛數

2.2 建立系統動力學存量流量圖

本文選取沈陽地鐵2013-2017年相關數據，對城市軌道交通運營系統效益進行實質分析，根據指標體系圖1和因果關系圖2的分析，確定系統的水平變量、速率變量、輔助變量、常量等，建立沈陽城市軌道交通運營系統的系統動力學模型的流圖，如圖3所示。

2.3 系統動力學方程

建立沈陽市城市軌道交通運營系統動力學模型，其主要的方程式如表1所示。

除上述方程式外，其余各變量的方程式或取值是在相關數據進行標準化后，由回歸分析得出。

2.4 模型檢驗

為了檢驗模型的真實有效性，將其運行仿真結果與真實數據做對比，如果誤差在可接受范圍內，如5%、10%以內，即可說明該模型通過有效性檢驗。

由于本文的主要目的是對城市軌道交通運營系統的相對效益進行研究，著重從成本和收入入手，因此在選擇驗證的關鍵變量時，選取了運營總成本和運營票務收入來進行誤差檢驗，如表2所示。

從表2可看出，運營總成本的最大誤差是-3.19%，運營票務收入的最大誤差是4.83%，均在可接受的5%范圍以內，說明模型有效。

3 ?結論

城市軌道交通運營內部系統是由多個指標變量組成的，其運營的目的除了能夠滿足城市居民日常出行需求、支撐城市公共交通的主干力量外，對于運營企業而言，還在乎是否能夠收支平衡或者盈利，因此，本文從成本與收入入手，以沈陽市為例，構建了城市軌道交通運營系統動力學模型，這將會給運營企業在今后做運營效益分析時提供一個可參考的依據。同時，由于數據獲取等難度，本文研究尚有較多不足，今后將進一步深入研究。

參考文獻：

[1]劉英，云俊，李明偉.基于系統動力學的城市軌道交通經濟效益分析——以上海軌道交通為例[J].數學的實踐與認識，2016，

10：125-132.

[2]張三省，蘇倩，張俊青.基于系統動力學的網約車政策對城市交通的影響研究[J].天津大學學報（社會科學版），2019，11：494-502.

[3]薛亮，劉小玲.城市軌道交通行車安全系統動力學模型研究[J].中外企業家，2020，01：194-195.

課題項目：遼寧省交通高等?？茖W校2019年科研項目（編號：lnccybky201911）。