北京地鐵王府井站客流動態(tài)仿真與分析

楊 珂 李祖杰

(1.北京市軌道交通設(shè)計研究院有限公司，北京 100068；2.北京公共交通(控股)總公司，北京 100040)

0 引言

城市軌道交通作為一種大運(yùn)量、快速高效的運(yùn)輸方式，對解決高峰通勤客流需求、緩解城市道路交通擁擠問題具有重要作用。地鐵車站是地鐵乘客集散的重要換乘樞紐，是人流高度密集和高度流動的區(qū)域，若大量客流在內(nèi)部聚集無法及時疏散，將導(dǎo)致嚴(yán)重的乘客擁堵問題，使乘客在車站上的耗時急劇增長，妨礙城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)快速特性的發(fā)揮，甚至影響到整個城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)營安全。為了盡量減少車站建筑布局、設(shè)施規(guī)模及布置方案的不合理，有必要在軌道交通設(shè)計、建設(shè)、運(yùn)營等階段開展軌道交通車站評價，找出能力限制瓶頸，盡早提出相應(yīng)的改善措施，盡可能在設(shè)計和建設(shè)階段解決運(yùn)營中可能出現(xiàn)的問題。

1 地鐵車站客流動態(tài)仿真

以往地鐵設(shè)計中，使用傳統(tǒng)的靜態(tài)功能評價，它主要是參考地鐵設(shè)計規(guī)范及其他建筑設(shè)計規(guī)范，采用靜態(tài)和均態(tài)計算方法，對行人在車站內(nèi)的微觀行為特征以及突發(fā)情況考慮不足，無法完全準(zhǔn)確判斷車站內(nèi)乘客的移動效率。而復(fù)雜科學(xué)、計算機(jī)技術(shù)和人工智能的快速發(fā)展，使運(yùn)用計算機(jī)仿真評價車站乘客集散成為可能。動態(tài)仿真模擬乘客的真實(shí)集散行為，展現(xiàn)不同場景下的客流分布和流動狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)影響疏散效率的瓶頸點(diǎn)，從而可對車站設(shè)施布局和客流組織的合理性進(jìn)行有效評價，并提出相應(yīng)的改善建議甚至應(yīng)急預(yù)案，提高人流的通過性與安全性。車站動態(tài)仿真相比較靜態(tài)計算是更為有效的車站評價方法。

2 王府站概況

北京城市軌道交通王府井車站設(shè)置于王府井大街和東長安街十字交叉的路口北端，車站為8號線與已建成的1號線的換乘車站，8號線車站呈南北向布置，1號線車站呈東西向布置。車站8號線與1號線采用通道換乘的方式連接，8號線車站北側(cè)通道考慮與東方新天地等地下商場連接，并與長安街過街通道連接，在滿足乘客進(jìn)出的情況下，也具備了市政過街的功能。

目前1號線王府井站已經(jīng)開通運(yùn)營，8號線作為北京城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)里的一條南北貫通線，未來將承擔(dān)大量的通勤客流。

3 客流動態(tài)仿真模擬和分析

3.1 王府井站基礎(chǔ)數(shù)據(jù)分析

1)靜態(tài)設(shè)施布局布置分析。

根據(jù)王府井站的設(shè)計方案，將王府井站仿真場景設(shè)置分為8號線站臺、1號線站臺和8號線及1號線站廳三個部分，8號線和1號線站臺均為島式站臺。

2)客流數(shù)據(jù)分析。

根據(jù)北京軌道交通8號線三期客流預(yù)測結(jié)果及1號線王府井站現(xiàn)狀運(yùn)營客流數(shù)據(jù)，預(yù)測年王府井站總體客流數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 8號線王府井站遠(yuǎn)期總體客流預(yù)測數(shù)據(jù)

3.2 王府井站仿真模型建立

根據(jù)車站基礎(chǔ)數(shù)據(jù)分析結(jié)果，利用仿真軟件系統(tǒng)的建模功能，導(dǎo)入王府井車站設(shè)計電子圖紙，建立系統(tǒng)仿真模型場景底圖，對王府井地鐵站的車站規(guī)模、設(shè)施設(shè)備能力和客流組織等進(jìn)行計算機(jī)仿真。

3.3 王府井站仿真結(jié)果及主要指標(biāo)分析

針對仿真指標(biāo)對仿真結(jié)果進(jìn)行分析。仿真指標(biāo)是確定仿真判斷的重要評判依據(jù)。有諸多評判指標(biāo)，僅選取若干指標(biāo)作為示例說明。

1)車站密度分布。

通過仿真取得的早晚高峰車站平均密度分布，可以直觀看出，早高峰乘客集散瓶頸區(qū)域在車站的具體位置和分布區(qū)域。

同時分析車站仿真場景另一個重要的評判指標(biāo)的瞬時最大聚集密度，動態(tài)仿真能夠直觀反映出車站設(shè)施受到各種客流瞬時大量集散的影響，對車站設(shè)施的承載壓力程度的反映。

2)車站空間使用情況分布。

反映車站內(nèi)各設(shè)施設(shè)備的空間使用情況的指標(biāo)。本站仿真顯示早晚高峰王府井站車站空間的使用主要分布在站臺樓扶梯、站臺邊緣、換乘通道，占用程度相比略高，但整體空間利用未出現(xiàn)明顯過高狀態(tài)。此外，在早高峰出站閘機(jī)處的空間占用很大，因?yàn)樵绺叻宄稣究土鞲蛹小?/p>

4 仿真結(jié)論和調(diào)整建議

經(jīng)過仿真模擬，獲取主要結(jié)論如下：

整體運(yùn)營水平滿足要求，但局部存在問題。

1)基本狀態(tài)：站臺客流密度滿足規(guī)范設(shè)計要求，車站整體空間使用較為合理；車站空間利用未出現(xiàn)明顯過高區(qū)域，車站的設(shè)施設(shè)備大部分可達(dá)到D級水平以上；車站站臺的疏散時間小于5 min，換乘時間處于3 min左右，符合相關(guān)規(guī)范或標(biāo)準(zhǔn)；既有線車站能力和客運(yùn)組織方案能夠滿足新線接入后的客流集散要求。

2)存在問題：8號線站臺3號樓梯組處出現(xiàn)較連續(xù)的客流密度高聚集區(qū)，聚集區(qū)密度值較高；8號線站臺3號樓梯組80%時間以上處于E級服務(wù)水平以下；早高峰8號線站廳出站閘機(jī)處排隊(duì)較嚴(yán)重，晚高峰1號線、8號線站廳安檢設(shè)備處排隊(duì)較嚴(yán)重，需考慮通過適當(dāng)方法和手段疏解。

3)調(diào)整方案：a.針對8號線站臺3號樓扶梯區(qū)域客流密度較高且集中，根據(jù)客流集散特征，對調(diào)3號樓扶梯及換乘通道功能，即3號作為8號線換入、2號作為8號線換出；調(diào)整后，車站整體密度未發(fā)生大的變化，但站臺樓扶梯擁堵區(qū)域發(fā)生轉(zhuǎn)移，轉(zhuǎn)移后的客流聚集區(qū)域擁擠程度較之前客流聚集區(qū)有所緩解，起到了一定的預(yù)期效果。b.根據(jù)高峰進(jìn)站客流量大的特點(diǎn)，在8號線站廳2號、3號出入口處增加一套安檢設(shè)備，并通過隔離對安檢客流進(jìn)行引導(dǎo)。

5 結(jié)語

本文以北京地鐵8號線王府井站的動態(tài)客流仿真為例，說明動態(tài)客流仿真的作用是找出地鐵車站客流集散的瓶頸，對主要設(shè)施的服務(wù)水平進(jìn)行評價，通過仿真系統(tǒng)分析車站瓶頸設(shè)施能力，車站擁擠原因，從車站設(shè)計、流線組織和運(yùn)營組織方面提出優(yōu)化措施，提高車站設(shè)計科學(xué)性，并盡可能滿足未來運(yùn)營組織效率要求。車站動態(tài)客流仿真的評價方法對軌道交通車站規(guī)劃和設(shè)計具有積極的指導(dǎo)意義。