基于Anylogic的地鐵站廳設(shè)施布置優(yōu)化方案研究

郭婧

摘 要：近年來(lái)，地鐵發(fā)展迅猛，大、中城市已實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營(yíng)模式，客流量大幅增加使地鐵站人滿為患，特別是早晚高峰及大型活動(dòng)時(shí)尤為明顯。地鐵站廳內(nèi)設(shè)施布置很大程度影響著行人走行特性，不合理的站廳設(shè)施布置是造成擁堵與阻塞的原因之一。本文基于Anylogic軟件，提出平均排隊(duì)長(zhǎng)度和客流密度兩個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)，以深圳竹子林站為例，建立站廳層設(shè)施布置仿真模型，進(jìn)行模擬仿真，得出結(jié)果并分析竹子林站廳設(shè)施布置缺陷，提出優(yōu)化方案并進(jìn)行驗(yàn)證，結(jié)果顯示，優(yōu)化后大大減緩站廳擁堵?tīng)顩r，為以后站廳設(shè)計(jì)帶來(lái)一定啟示和價(jià)值。

關(guān)鍵詞：地鐵;Anylogic;站廳設(shè)施布置;仿真優(yōu)化

中圖分類號(hào)：U231.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0 引言

作為城市公共交通的中流砥柱，地鐵承擔(dān)著重要的客流運(yùn)輸任務(wù)，客流的大規(guī)模增長(zhǎng)暴露出地鐵運(yùn)營(yíng)中的各種問(wèn)題，其中，地鐵站廳層設(shè)施布置不合理現(xiàn)象尤為凸顯，結(jié)果將導(dǎo)致站廳層設(shè)備設(shè)施利用率不足、不合理流線導(dǎo)向造成客流堆積甚至客流沖突，因此，對(duì)地鐵站廳層設(shè)備設(shè)施布置的合理化研究十分重要。

1 地鐵站廳設(shè)施布置仿真軟件及客流流線分析

1.1 Anylogic仿真軟件簡(jiǎn)介

Anylogic仿真軟件支持多種方法聯(lián)合建模，是一個(gè)專業(yè)、虛擬的環(huán)境，幫助快速構(gòu)建設(shè)計(jì)系統(tǒng)進(jìn)行仿真。本文利用Anylogic搭建虛擬地鐵站廳仿真環(huán)境，基于社會(huì)力模型進(jìn)行仿真建模，使得仿真更加接近現(xiàn)實(shí)[1-2]。

1.2 城市軌道交通客流流線分析

地鐵客流流線分為進(jìn)站、出站及換乘流線。進(jìn)站乘客進(jìn)入站廳后根據(jù)不同目的產(chǎn)生分流;換乘乘客在站廳與進(jìn)站乘客合流;出站乘客從不同出入口出站，形成出站客流分流，不同線路的乘客下車后，若選擇相同出站口，又會(huì)形成合流[4-6]。

2 評(píng)價(jià)指標(biāo)的建立

乘客走行情況是判斷站廳層設(shè)施布置是否合理的重要指標(biāo)，行人走行評(píng)價(jià)指標(biāo)有行人平均行程時(shí)間、行人平均延誤時(shí)間、設(shè)施設(shè)備利用率等，本文通過(guò)德?tīng)柗品?，確認(rèn)以“客流密度”和“平均排隊(duì)長(zhǎng)度”作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，該指標(biāo)可較好體現(xiàn)設(shè)施設(shè)備布置的合理性[3]。

2.1 客流密度

客流密度是指在單位時(shí)間內(nèi)，單位面積中的平均人數(shù)的多少。當(dāng)客流密度S達(dá)到臨界點(diǎn)，易造成擁擠、堵塞甚至威脅到乘客安全。

（1）

式中，N為竹子林站通過(guò)某區(qū)域（如售檢票區(qū)、安檢區(qū)及樓梯自動(dòng)扶梯區(qū)）1小時(shí)的總?cè)藬?shù);t為單位時(shí)間;S為區(qū)域面積。

2.2 平均排隊(duì)長(zhǎng)度

平均排隊(duì)長(zhǎng)度L。指在單位時(shí)間內(nèi)，主干流線上排隊(duì)長(zhǎng)度的均值，若平均排隊(duì)長(zhǎng)度過(guò)長(zhǎng)，應(yīng)增加服務(wù)窗口，若排隊(duì)長(zhǎng)度過(guò)短，設(shè)備利用率達(dá)不到要求[7-10]。

（n=1，2，3……） （2）

3 深圳地鐵竹子林站站廳層概況

竹子林站站廳分為付費(fèi)、非付費(fèi)區(qū)，出入口A進(jìn)入站廳處有4臺(tái)自動(dòng)售票機(jī)，右方有1臺(tái)安檢設(shè)備，右前側(cè)設(shè)有人工售檢票及詢問(wèn)處，右側(cè)入站有5臺(tái)閘機(jī);出入口B1進(jìn)入站廳處右方有2臺(tái)自動(dòng)售票機(jī)，左方設(shè)有安檢設(shè)備1臺(tái)，左前側(cè)設(shè)人工售檢票及詢問(wèn)處，左方入站3臺(tái)閘機(jī);進(jìn)出站口B2處進(jìn)站，左側(cè)靠墻里端有3臺(tái)自動(dòng)售票機(jī)，靠近出口處有2臺(tái)自動(dòng)售票機(jī)，1臺(tái)安檢設(shè)備，有4處進(jìn)站閘機(jī)，分別為3、4、1、7臺(tái)。站廳內(nèi)有兩組樓梯，兩端開(kāi)口，2臺(tái)自動(dòng)扶梯從站廳到站臺(tái)，4臺(tái)自動(dòng)扶梯從站臺(tái)到站廳，左側(cè)有2個(gè)出站口，分別設(shè)5、6臺(tái)閘機(jī)，下側(cè)有2個(gè)出站口，分別設(shè)3、5臺(tái)閘機(jī)，右側(cè)1個(gè)出站口，設(shè)6臺(tái)閘機(jī)，具體如圖1所示。

4 仿真模型建立及結(jié)果分析

4.1 仿真模型的建立與實(shí)驗(yàn)

4.1.1 構(gòu)建仿真模型

將平面圖導(dǎo)入Anylogic軟件，根據(jù)設(shè)施設(shè)備數(shù)量及位置，設(shè)置模塊元素，包括閘機(jī)、樓扶梯、安檢等，如圖1所示。

4.1.2 客流流線設(shè)定

建立站廳客流流線，以出入口A的客流流線為例，乘客從A出入口進(jìn)入車站，到達(dá)站廳層，有3類乘客，第1類選擇自動(dòng)售票機(jī)買票，第2類選擇人工問(wèn)詢處買票，第3類不買票持地鐵卡進(jìn)站，過(guò)安檢后選擇入站閘機(jī)進(jìn)站到達(dá)付費(fèi)區(qū)，選擇乘坐電梯或樓梯進(jìn)入站臺(tái)層。

4.1.3 仿真參數(shù)設(shè)定

對(duì)深圳竹子林站進(jìn)行高峰期1小時(shí)調(diào)研，結(jié)果顯示，在高峰小時(shí)竹子林站出入站口A、B1、B2客流約為2 120人/小時(shí)、1 980人/小時(shí)、2 220人/小時(shí)，行人走行步長(zhǎng)設(shè)置為0.3 m/s。

各設(shè)施設(shè)備時(shí)間參數(shù)的設(shè)置分別為：自動(dòng)售票機(jī)12 s～

15 s，人工售票詢問(wèn)處6 s～10 s，安檢6 s～7 s，進(jìn)出站閘機(jī)1 s

～3 s，樓梯5 s～6 s，自動(dòng)扶梯7 s～8 s。

4.2 結(jié)果分析與評(píng)價(jià)

4.2.1 基于客流密度評(píng)價(jià)指標(biāo)分析

利用Anylogic軟件中密度函數(shù)得到各出入站口、安檢處和自動(dòng)售票機(jī)處客流密度折線圖，橫坐標(biāo)為仿真時(shí)間（s），縱坐標(biāo)為密度（人/平方米），如圖2至圖5所示：

由圖2至5可知，在出入站口的閘機(jī)處的客流密度相對(duì)流暢，出站平均客流密度為0.789人/平方米，入站平均客流密度為0.498人/平方米。“安檢1”處和“自動(dòng)售票機(jī)3”處的客流密度較大，平均客流密度分別為2.365人/平方米和1.108人/平方米。

4.2.2 基于平均排隊(duì)長(zhǎng)度評(píng)價(jià)指標(biāo)分析

通過(guò)仿真，統(tǒng)計(jì)出各設(shè)施平均排隊(duì)長(zhǎng)度如表1至表4所示：

由表1至表4可知，出入站平均排隊(duì)長(zhǎng)度很短，設(shè)施設(shè)備利用率低，可適當(dāng)減少閘機(jī)數(shù)量提高利用率。安檢平均排隊(duì)長(zhǎng)度較出入口處平均排隊(duì)長(zhǎng)度高，最高達(dá)到13人排隊(duì)，應(yīng)采取適當(dāng)增加服務(wù)線，移動(dòng)位置等優(yōu)化措施。自動(dòng)售票機(jī)3處排隊(duì)長(zhǎng)度達(dá)12人，可適當(dāng)增加售票機(jī)滿足需求。

4.3 仿真優(yōu)化

4.3.1 改進(jìn)意見(jiàn)

根據(jù)仿真結(jié)果，對(duì)深圳竹子林站的改進(jìn)的方案如下：

（1）減少西北角自動(dòng)售票機(jī)1臺(tái)，降低運(yùn)營(yíng)成本，在自動(dòng)售票機(jī)3處增加1臺(tái)自動(dòng)售票機(jī)，命名為“自動(dòng)售票機(jī)”。把自動(dòng)售票機(jī)2處的自動(dòng)售票機(jī)移動(dòng)至東北角，減少乘客走行時(shí)間，使乘客購(gòu)票更加便利。

（2）減少入站1閘機(jī)數(shù)一個(gè)，將入站1和3閘機(jī)的位置移動(dòng)，減少

出站2處的閘機(jī)數(shù)兩個(gè)，取締入站5的閘機(jī)，減少運(yùn)營(yíng)成本。

（3）在安檢1處增加一條安檢服務(wù)線，緩解此處安檢造成的排隊(duì)及擁堵情況，將安檢和安檢1向前移動(dòng)，增加乘客進(jìn)站所需空間面積。

4.3.2 優(yōu)化結(jié)果分析

優(yōu)化后進(jìn)行優(yōu)化仿真，得到出入站、安檢機(jī)自動(dòng)售票機(jī)客流密度，如圖6至9所示：

由圖6至圖9可知，優(yōu)化后出入站平均客流密度與之前相當(dāng)?！鞍矙z1”處和“自動(dòng)售票機(jī)3”處的客流密度從2.365人/平方米降到1.892人/平方米，1.235人/平方米降到1.108人/平方米，擁堵情況得到緩解。

優(yōu)化后的排隊(duì)長(zhǎng)度見(jiàn)表5至表8所示：

由表5至表8可知，安檢平均排隊(duì)長(zhǎng)度明顯降低，安檢1處從13人排隊(duì)降到5人，自動(dòng)售票機(jī)利用率得到提高。

5 結(jié)語(yǔ)

以平均排隊(duì)長(zhǎng)度和客流密度為指標(biāo)，利用Anylogic軟件，選擇高峰1小時(shí)對(duì)竹子林站站廳層進(jìn)行仿真建模，分析發(fā)現(xiàn)站廳部分自動(dòng)售票機(jī)、安檢處、閘機(jī)處設(shè)施設(shè)備設(shè)置不合理，造成客流積壓與擁堵的現(xiàn)象，對(duì)此提出優(yōu)化措施，進(jìn)行優(yōu)化后仿真，對(duì)比得到較好的仿真結(jié)果，通過(guò)分析及優(yōu)化，可減緩站廳擁堵?tīng)顩r，提高地鐵服務(wù)水平，為地鐵站廳層設(shè)施設(shè)備布置提供依據(jù)，并為站廳設(shè)計(jì)帶來(lái)一定啟示和價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

[1]張義然.基于社會(huì)力模型的地鐵換乘站乘客流線設(shè)置合理性研究[D].西南交通大學(xué)，2014.

[2]陳立揚(yáng)，宋瑞，李志杰，等.基于Anylogic的地鐵站站廳層設(shè)施布置仿真研究[J].軌道交通，10，3963/j.issn 1674-4861.2013.05.004.

[3]陳建宇.基于Anylogic的成都北站鐵路客流換乘城市軌道交通仿真研究[D].成都：西南交通大學(xué)，2014.

[4]陳利紅.基于Anylogic的城市軌道交通換乘站仿真研究[D].長(zhǎng)安大學(xué)，2015：44-68.

[5]尹玉龍.地鐵車站超大客流流線設(shè)計(jì)與優(yōu)化[D].西南交通大學(xué)，2013：9-10.

[6]謝冰如.大型高速鐵路客運(yùn)站客運(yùn)設(shè)施配置及流線優(yōu)化仿真研究[D].西南交通大學(xué)，2015：14-18.

[7]王子甲.基于行人仿真的軌道交通車站設(shè)施規(guī)模及布局研究[D].北京交通大學(xué)，2013：29-33.

[8]吳先宇.城市軌道交通樞紐設(shè)施配置適應(yīng)性分析及仿真優(yōu)化方法[D].北京：北京交通大學(xué)，2010.

[9]丁青艷，王喜富，單慶超，等.軌道交通行人流運(yùn)動(dòng)建模及仿真[J].交通運(yùn)輸工程與信息，2011.

[10]劉明姝，張國(guó)寶.基于排隊(duì)系統(tǒng)的城市軌道交通進(jìn)站檢票機(jī)配置[J].城市軌道交通研究，2005.