北京南站地下?lián)Q乘層安檢服務(wù)過程仿真研究

竇敏

[提要] 本文針對北京南站地下?lián)Q乘層客流組織的復(fù)雜性，依據(jù)站內(nèi)客流組織和功能區(qū)布局，根據(jù)北京南站官方數(shù)據(jù)和出京人員流量監(jiān)測調(diào)查數(shù)據(jù)統(tǒng)計結(jié)果，分析春運期間出京人員選擇地下?lián)Q乘層排隊安檢服務(wù)的過程，建立M/M/C排隊模型。利用Anylogic微觀動態(tài)仿真軟件對此過程進(jìn)行仿真研究，首先建立客流組織離散隨機模型，設(shè)計仿真流程和評價體系，通過對安檢通道客流擁堵分布、等待時間、排隊隊長等多指標(biāo)進(jìn)行分析，提出安檢通道設(shè)備優(yōu)化配置與運營管理優(yōu)化方案，為實際運營管理決策提出依據(jù)。

關(guān)鍵詞：北京南站；安檢服務(wù)；M/M/C模型；Anylogic仿真；優(yōu)化分析

中圖分類號：F27 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

收錄日期：2017年9月30日

北京南站是大型鐵路客運站，是集北京鐵路、地鐵、公交、出租車等交通換乘方式于一體，更是集中北京連接全國高速鐵路客運專線以及快速列車的始發(fā)站和?？空?。容納了包括京滬高鐵、京津城際列車在內(nèi)的24條到發(fā)線。隨著京津冀區(qū)域內(nèi)鐵路網(wǎng)建設(shè)和規(guī)劃的進(jìn)一步完善和客運組織的優(yōu)化升級，北京南站的客流量逐漸增長，尤其是在春運期間、寒暑假等節(jié)假日期間客流量不斷創(chuàng)下紀(jì)錄。本文針對北京南站地下?lián)Q乘層客流組織的復(fù)雜性，以及春運期間對北京南站出京人員流量監(jiān)測調(diào)查，分析站內(nèi)功能區(qū)位布局及客流流線，利用Anylogic微觀動態(tài)仿真軟件對地下?lián)Q乘層排隊安檢過程進(jìn)行客流仿真，分析仿真結(jié)果并提出客流組織優(yōu)化方案，為實際運營管理提供決策支持意見。

一、北京南站地下?lián)Q乘層總體概況

（一）站內(nèi)功能區(qū)位布局。北京南站地下?lián)Q乘層功能區(qū)布局較為復(fù)雜，如圖1所示，整個車站的換乘大廳包括進(jìn)站廳7個，其中高速進(jìn)站廳3個，普速進(jìn)站廳2個，城際進(jìn)站廳2個；出站口8個，其中高速出站口4個，普速出站口2個，城際出站口2個；本層設(shè)置售票處4個，南北兩側(cè)電梯設(shè)置各2個，在春運期間南北兩側(cè)設(shè)有安檢通道，由此通往二層候車區(qū)域。高鐵與地鐵換乘共用的站廳在換乘大廳的中央部位，地鐵出口在南北兩側(cè)，入口在東西兩側(cè)。另外，在東西各有一個地鐵售票口；中央換乘大廳南北兩端同公交車場相連。（圖1）

（二）站內(nèi)出京人員客流分析。根據(jù)北京南站服務(wù)指南針對旅客在進(jìn)站環(huán)節(jié)進(jìn)行的講解和提示，北京南站共分為五種進(jìn)站方式：

1、乘坐公交車到站。乘坐公交車到站的旅客到達(dá)平面層后可通過南、北兩個進(jìn)站口進(jìn)站，未購票的旅客請先乘坐電扶梯前往地下?lián)Q乘層5、6號售票廳購票。

2、乘坐地鐵到站。乘坐地鐵到站的旅客，已購票的旅客請乘坐南、北進(jìn)站口電扶梯直接前往二層候車區(qū)候車；未購票的旅客請就近在地下?lián)Q乘層5、6號售票廳購票。

3、乘坐出租車到站。乘坐出租車到站的旅客可通過東、西進(jìn)站口進(jìn)入二層候車區(qū)，未購票旅客可選擇二層的4個售票廳及自動售票機購票候車。

4、自駕車到站。自駕車旅客將車停入東、西停車場后，未購票的旅客請就近在地下?lián)Q乘層5、6號售票廳購票。

5、乘坐機場大巴到站。機場大巴下車區(qū)為北進(jìn)站口，未購票旅客請先乘坐電扶梯前往地下?lián)Q乘層5、6號售票廳購票。

由上述五種到站方式的購票渠道可以看出，乘坐公交車、地鐵和機場大巴的旅客必須到地下?lián)Q乘層進(jìn)行購票進(jìn)站，自駕車的旅客可以自由選擇就近去地下?lián)Q乘層購票進(jìn)站，經(jīng)過我們對春運出京人員客流量調(diào)查結(jié)果顯示，旅客進(jìn)站購票方式占比見表1所示。（表1）

進(jìn)入地下?lián)Q乘層購票的旅客，可以選擇兩種方式進(jìn)站乘車，一是通過快速到達(dá)口通道乘車，二是通過地下?lián)Q乘層的南北安檢通道進(jìn)入二層候車區(qū)檢票進(jìn)乘車。但是快速進(jìn)站口僅限于離發(fā)車時間30分鐘以內(nèi)乘客檢票進(jìn)站，并且每個快速進(jìn)站口外空間有限，也無候車座椅，所以離發(fā)車時間較長的旅客建議進(jìn)入二層候車區(qū)候車。因此在春運客流量高峰期，對地下?lián)Q乘層的南北兩側(cè)安檢口造成排隊擁擠現(xiàn)象。本文通過Anylogic微觀動態(tài)軟件對此安檢過程進(jìn)行仿真研究。

二、仿真方法及模型建立

（一）Anylogic仿真建模。Anylogic行人仿真主要依靠其行人庫實現(xiàn)，行人庫的對象分為全局參數(shù)設(shè)置對象PedComguration、環(huán)境對象、行人對象等，其核心算法為社會力模型。Anylogic中的行人仿真建模過程，如圖2。（圖2）

隨著仿真的進(jìn)行，source在面板中代表旅客進(jìn)站過程，根據(jù)旅客不同的進(jìn)站速率，會實時呈現(xiàn)旅客進(jìn)站人數(shù)統(tǒng)計；queue代表排隊過程，實時呈現(xiàn)平均排隊人數(shù)；安檢過程說明旅客在進(jìn)站過程中有延遲情況，可以選擇安檢儀的臺數(shù)、安檢服務(wù)速度，然后實時呈現(xiàn)服務(wù)完成的人數(shù)；sink則代表旅客安檢過后立刻離開，實時呈現(xiàn)服務(wù)完成離開的旅客人數(shù)統(tǒng)計。

（二）仿真參數(shù)的設(shè)定。根據(jù)鐵路客運站服務(wù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點，將排隊論的思想和方法應(yīng)用到安檢服務(wù)過程的管理中，建立符合實際情況的多服務(wù)臺等待機制的M/M/C排隊模型。

1、客流高峰期旅客進(jìn)站速率。根據(jù)官方統(tǒng)計數(shù)據(jù)及春運調(diào)查結(jié)果分析顯示，本文選取1月20日為對象確定北京南站高峰時段地下?lián)Q乘層的旅客進(jìn)站速率。當(dāng)日發(fā)送客流總量為159，719人，共發(fā)行列車215列，加開動車組16列，由于列車集中在6點～24點，夜間發(fā)送旅客數(shù)量逐漸減少。白天乘車人數(shù)較多，單個車次乘車人數(shù)大約分布在500～2，000人。通過表1顯示，20日當(dāng)天在地下?lián)Q乘層進(jìn)站的旅客大約有13萬人，經(jīng)過南北安檢通道的約10萬人次。

由于旅客的到達(dá)都是隨機的，并且他們之間保持相互獨立，旅客前往安檢通道的時間間隔是隨機的。根據(jù)北京南站各時段乘車人數(shù)統(tǒng)計和相關(guān)文獻(xiàn)研究，考慮到春運期間數(shù)據(jù)的龐大和旅客行為的波動性，論文擬定每小時5，000～7，000人作為仿真研究北京南站高峰時段旅客進(jìn)入地下?lián)Q乘層的速率，每小時3，000～5，000人為旅客進(jìn)入北側(cè)安檢通道的速率。

2、安檢速度。北京南站的安檢主要有兩部分組成：機檢和人檢。車站進(jìn)站安檢的速度主要與安檢設(shè)備的通過速度、安檢人員的業(yè)務(wù)熟練程度以及每臺安檢機對應(yīng)配備的安檢人員數(shù)量還有旅客攜帶物品的多少等因素有關(guān)。本文將每臺安檢機及對應(yīng)配備的安檢員稱為1條安檢通道，北京南站每臺安檢機對應(yīng)配備1～2名安檢員，日常南北兩側(cè)安檢通道各配有4臺安檢儀。endprint

在客流非高峰期每臺安檢機一般配備1名安檢員進(jìn)行人檢，客流高峰期則采用每兩臺安檢機配備3名安檢員或者1臺安檢機對應(yīng)配備2名安檢員，并且在客流高峰時段會增開安檢機，同時增加安檢員的數(shù)量。通過對北京南站旅客進(jìn)站安檢過程進(jìn)行的實地調(diào)研，對單個安檢通道每分鐘通過的安檢人數(shù)進(jìn)行了統(tǒng)計。利用？字2檢驗法對車站安檢過程的服務(wù)時間分布進(jìn)行檢驗，當(dāng)車站人數(shù)大于安檢機個數(shù)時，其服務(wù)時間服從負(fù)指數(shù)分布。通過調(diào)研數(shù)據(jù)計算，平均每分鐘通過人數(shù)為11人，因此單條安檢通道的平均安檢速度為5.45s/人，即安檢服務(wù)時間服從參數(shù)為？滋=0.183的負(fù)指數(shù)分布。由于旅客行為的波動性，本文擬定5s～6s/人為安檢過程的安檢速度。

三、仿真研究分析

（一）北側(cè)安檢通道排隊人數(shù)仿真分析。進(jìn)入北側(cè)安檢的旅客進(jìn)站率為3，000～5，000人/小時，安檢速度為5s～6s/人。在春運客流高峰期間，北京南站二層候車區(qū)將北側(cè)4臺安檢儀移至地下?lián)Q乘層扶梯處，并且將安檢儀增至為5臺，排隊通道設(shè)立“回”形引流帶，即為單通道多服務(wù)臺的排隊模型。本文通過Anylogic仿真運行，相應(yīng)的排隊人數(shù)實時呈現(xiàn)在對應(yīng)的圖表中，安檢通道平均排隊人數(shù)統(tǒng)計例圖如圖3所示，運行在3，500s即1小時左右平均排隊人數(shù)將達(dá)到100人，并且依然呈遞增趨勢，造成空間嚴(yán)重?fù)頂D，這極大增加了旅客的排隊等待時間。（圖3）

（二）優(yōu)化分析。本文對北側(cè)安檢過程優(yōu)化方案的研究分析主要分為三部分：安檢通道的設(shè)置、安檢儀配置臺數(shù)以及安檢口周圍空間分配情況。結(jié)合上節(jié)的仿真分析，對北側(cè)的安檢排隊過程進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)。

通過實地調(diào)研可知，北側(cè)安檢通道的東面和北面設(shè)立商業(yè)區(qū)，西面則為自助取票機和商業(yè)區(qū)，因此安檢過程排隊等候空間十分有限。在客流高峰期，“回”形引流帶通常延伸到地鐵站出口后的通道處，排隊人數(shù)最多在100人左右，造成空間嚴(yán)重?fù)頂D。通過Anylogic仿真實時模擬的排隊人數(shù)基本符合實際情況，所以我們對高峰時期北側(cè)的安檢過程進(jìn)行仿真優(yōu)化，提出以下幾點設(shè)計方案：

1、減少商業(yè)區(qū)。減少地鐵出口通往北側(cè)扶梯處的商業(yè)區(qū)，釋放安檢過程的空間，防止安檢口以及安檢通道空間太過擁擠。

2、增加安檢機數(shù)量。當(dāng)安檢機增至6臺時，安檢通道平均排隊人數(shù)的實時仿真結(jié)果如圖4所示，排隊安檢人數(shù)控制在了20人以內(nèi)，很大程度上緩解了旅客進(jìn)站的排隊等候時間，所以在此基礎(chǔ)上滿足了客流需求。（圖4）

3、加快安檢速度。北京南站的安檢服務(wù)過程在保證機檢和人檢安全的同時，加快安檢速度，減少旅客排隊等候時間和排隊隊長。當(dāng)安檢速度保持在4s～5s/人時，平均排隊人數(shù)統(tǒng)計圖如圖5所示，排隊人數(shù)可以控制在30人以內(nèi)，同樣可以緩解客流量高峰期所帶來的壓力，減少旅客排隊的等候時間和排隊隊長。（圖5）

四、結(jié)束語

北京南站地下?lián)Q乘層的旅客前往二層候車大廳時某些節(jié)點處通行能力不足，造成旅客排隊等候時間較長，空間嚴(yán)重?fù)頂D，旅客未能實現(xiàn)真正的“零換乘”，而安檢區(qū)域正是北京南站換乘通道上的關(guān)鍵節(jié)點。通過我們仿真優(yōu)化分析，北京南站在客流高峰期需減少地下?lián)Q乘層的商業(yè)區(qū)，釋放北側(cè)安檢區(qū)域的空間。同時，需要不斷優(yōu)化安檢速度，減少旅客在機檢和人檢所需時間。要保證安檢過程萬無一失，這不僅需要提高安檢機的傳輸效率和辨認(rèn)率，還要加強對安檢員的培訓(xùn)，現(xiàn)場引導(dǎo)員也要做好引導(dǎo)工作，不斷提升服務(wù)質(zhì)量，為北京南站未來承載更大的客運量做好充分的準(zhǔn)備。

主要參考文獻(xiàn)：

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