基于大數(shù)據(jù)的客流組織仿真模擬

劉偉

摘 要：為解決地鐵車站在運營期間大客流應對、設備布局改造、新線設備布局研究等工作，提出科學、合理的優(yōu)化建議，本文以西安地鐵北大街站為例，通過基于AnyLogic軟件的客流組織模擬，探討現(xiàn)存客流組織中的問題，并對其進行優(yōu)化驗證，并能為后續(xù)對其他車站客流組織優(yōu)化提出有力的科學依據(jù)。

關(guān)鍵詞：大數(shù)據(jù)；模擬仿真；客流組織

中圖分類號：U293.13 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）09-0010-02

因客流組織方案往往是根據(jù)車站管理者依據(jù)運營經(jīng)驗制定的，缺乏對站內(nèi)客流的整體把握與調(diào)整，很難從客流整體角度全面系統(tǒng)的查找客流組織中存在的問題，也無法對方案調(diào)整進行驗證。仿真模擬技術(shù)可以通過數(shù)據(jù)、模型等內(nèi)容對于車站內(nèi)的客流情況進行較為細致的模擬，既便于客流組織方案制定者全面了解站內(nèi)客流情況，又可以對客流組織方案進行驗證與修改。

1 仿真模擬及其特點

本次仿真中，是以AnyLogic軟件為基礎，首先通過在軟件中構(gòu)建車站結(jié)構(gòu)模型，建立2D動畫與3D動畫模型，繪制乘客走行流程圖，使其自動完成走行過程，同時模擬列車到達后的乘降。在該模型中設置客流密度圖、各層乘客總?cè)藬?shù)顯示、平均客流密度、空間服務等級顯示、選定點客流密度等[1]。該模型主要特點為：

（1）操作便于。該系統(tǒng)使用所有地鐵車站的建模，數(shù)據(jù)輸入后直接能夠通過軟件形成圖像、表格放映實際需求；（2）直觀反映。在系統(tǒng)中通過一些量化統(tǒng)計以及密度圖等量化方式直觀反映出車站客流情況；（3）真實再現(xiàn)。該系統(tǒng)通過對各項設備設施、行人車輛的等比例建模，結(jié)合現(xiàn)實調(diào)查數(shù)據(jù)，可以真實再現(xiàn)車站高峰期的客流情況；（4）預測評估。通過控制變量，調(diào)整數(shù)據(jù)等多種方式，對于實際中無法驗證的情況進行預測評估，檢驗各種客流組織方案的實際效果。

2 數(shù)據(jù)測量與流線分析

2.1 測量繪制數(shù)據(jù)

首先將地鐵車站站廳、站臺等公共區(qū)平面圖及服務設備布局地點進行實地測試，描繪出1：100比例的車站平面圖。其次將車站所有進閘、出閘、換乘、樓扶梯、站臺乘降等乘客每分鐘的數(shù)據(jù)進行采集，測得實際客流的走向及數(shù)據(jù)。

2.2 流線分析

以西安地鐵北大街站為例，北大街站設有4個方向的進站閘機，進入付費區(qū)后，每個乘客均有三個不同方向的選擇。出站客流主要分為3個部分，一號線下行出站客流、一號線上行出站客流以及二號線出站客流，下車乘客從樓扶梯進入站廳，經(jīng)過站廳出站閘機出站。北大街站屬于“十”字形換乘站，乘客進入付費區(qū)后去往二號線站臺，以及從二號線出站必須經(jīng)過換乘平臺，同時換乘平臺與一號線站臺直接相連，由二號線換乘到一號線的乘客也必須經(jīng)過換乘平臺換乘。

3 現(xiàn)有客流組織方案模擬

本次模型主要是通過對車站現(xiàn)有的客流組織進行模擬，便于車站工作人員能夠全面掌握客流密度情況、乘客聚集情況，為客流組織工作提供參考，同時將車站正常情況與非正常情況下客流情況進行對比，為車站客流組織方案的改進、驗證與應急處理方案的制定提提供具體依據(jù)。站臺各級服務水平交通流特性描述進行模擬[2]：

3.1 站廳層模擬

通過導入客流數(shù)據(jù)，從圖1中可以明顯看出乘客的流線情況，但是部分區(qū)域客流密度較大。其中閘機部分，以及去往一號線的通道部分乘客均聚集較少，但去往二號線的乘客在站廳內(nèi)鐵馬通道口位置密度較大，根據(jù)模擬測量，最高峰期，其客流密度部分時間超過了F級服務水平，但根據(jù)站廳客流密度曲線顯示，此時站廳平均客流密度依然較低。

3.2 換乘平臺模擬

換乘平臺模擬情況與站廳類似，客流主要聚集在幾個關(guān)鍵點位置，其模擬10分鐘情況如圖2所示。對于換乘平臺，由于其包含了車站通道與站臺兩部分。在通道部分，其主要的節(jié)點在于二號線樓扶梯上端，由于車站處于安全與流線疏解的考慮，樓扶梯上端走行空間較小，乘客較為容易聚集。

3.3 現(xiàn)有客流組織方案問題總結(jié)

（1）通過鐵馬進行流線與流量控制，一定程度上可以降低乘客進入下層換乘平臺的速度，但是同時也降低了乘客的通過能力，容易發(fā)生擁堵；（2）現(xiàn)有客流組織方案下，樓扶梯等關(guān)鍵節(jié)點依然是限制客流通行，造成擁堵的最重要的因素；（3）一號線站臺與二號線站臺由于站臺樓扶梯布置的問題，導致乘客通過能力降低，站臺能力沒有充分利用，乘客在通道對策部位產(chǎn)生擁堵。

4 對比模擬結(jié)果

為解決上述模擬結(jié)果中顯示出的相關(guān)問題，對當前的客流組織方案進行一定程度的驗證，通過修改模型等方式，尋找一定的解決方案[3]。

4.1 降低樓梯對側(cè)乘客數(shù)量

根據(jù)上述模擬結(jié)果，一號線站臺與二號線站臺樓扶梯對側(cè)的乘客等待區(qū)因等待乘客與去往站臺兩端的乘客會發(fā)生流線沖突，因此為解決該問題，我們對模型進行一定的修改，降低在樓梯對側(cè)等車的乘客數(shù)量，將乘客向樓扶梯中間與站臺兩側(cè)疏導。以二號線站臺為例，修改模型，觀察模擬結(jié)果，具體情況如圖3所示。

根據(jù)結(jié)果顯示，乘客在扶梯兩側(cè)的擁堵明顯降低，在乘客主要的行走路徑上乘客的擁擠度也降低，乘客較為平均的分布在各個車門前，能有效增加乘客在站臺上進出站的速度，保證站臺上各個通道的暢通。

4.2 站廳層流線改變

目前北大街站站廳層采取了用鐵馬形成乘客通道的方法，延長乘客走行路徑，降低瞬時客流量，現(xiàn)對該情況做一定驗證。取消站廳內(nèi)的鐵馬通道，讓乘客可以在站廳內(nèi)自由行走，觀察模擬結(jié)果，其具體情況如圖4所示。

從圖4中可以看出，相比起有鐵馬情況，站廳內(nèi)乘客的走行流線出現(xiàn)了多處的交叉點，由于缺少鐵馬，乘客可以更加快速的到達樓梯入口處，但是樓扶梯入口處的乘客開始發(fā)生擁擠，電梯上乘客始終較多，一直在高負荷運轉(zhuǎn)。而且站廳內(nèi)大部分面積沒有被利用起來，站廳有效面積更低。因此從流線方面、乘客聚集速度、樓扶梯符合以及站廳有效面積等幾個方面來看，使用鐵馬在站廳進行一定程度的客流組織工作可以使乘客在站廳層更有秩序，降低乘客密度，一定程度確保乘客的安全。

4.3 對比模擬結(jié)果

通過上述模擬結(jié)果與當前客流組織方案模擬結(jié)果對比，可以得出結(jié)論：（1）在站廳通過流線控制的方式雖然會降低客流通過能力，但是其客流疏解效果明顯，多個方向客流流線疏解后，流線交叉更少，保證了站廳客流組織秩序；（2）通過減少站臺樓扶梯對側(cè)區(qū)域等待的人數(shù)，可以有效增加緩解站臺擁堵，使站臺各部分利用率更加平均合理，較少站臺乘客擁擠現(xiàn)象，保證站臺客流通暢；（3）對站內(nèi)流線進行重新設計時，需考慮通道對于客流量的適應能力，保證新的設施設備能與流線的實際情況相適應，從而能夠保證流線疏解效果；（4）在大客流下，站臺很難承受列車晚點10分鐘以上的時間，極易發(fā)生大量乘客滯留擁擠，因此應快速采取反應措施，減少乘客進入站臺，保證乘客安全。

5 結(jié)語

通過上述模擬與對比已經(jīng)可以發(fā)現(xiàn)北大街站目前客流組織中的相關(guān)問題，并且可以提出一些相應的改進措施。其具體情況如下：

（1）站廳內(nèi)的流線控制與客流控制已經(jīng)可以有效的保證站廳內(nèi)的乘客秩序，減少擁堵，但是由于乘客通過能力有所降低，在大客流情況下，站內(nèi)要加強引導，保證乘客安全有序；（2）在現(xiàn)有客流組織方案中，站內(nèi)主要組織員工在乘客通過能力節(jié)點處進行客流引導，但對于其他易發(fā)生客流擁堵點缺乏引導。對于站臺，在大客流時需加強乘客疏解，保證站臺利用率，在樓扶梯對側(cè)要采取一定措施，減少客流擁堵；（3）由于短時間內(nèi)很難改善車站內(nèi)部設施的通過能力，因此可以考慮改變設施利用方式方法，改進客流組織方案，提高設施能力的利用率，從而減低因設施能力造成的客流擁堵。

參考文獻

[1]田益峰，苗秋云.城市軌道交通大型換乘樞紐的客流組織管理[J].上海建設科技，2008，（5）：8-11.

[2]張海麗.城市軌道交通車站乘客通行服務水平的仿真評價研究[D].北京交通大學，2011.

[3]夏菁.城市軌道交通樞紐站客流組織優(yōu)化與仿真[D].蘭州交通大學，2013.