基于客流預(yù)測(cè)的地鐵疏散方案

摘要：隨時(shí)代發(fā)展，地鐵已成為人們出行的重要方式。本文以南京龍華路地鐵站為研究對(duì)象，收集數(shù)據(jù)、實(shí)地考察后獲得其建筑結(jié)構(gòu)、行人路徑，分析其客流疏散方面問(wèn)題，通過(guò)Anylogic軟件建立龍華路站的仿真模型，對(duì)該地鐵站疏散設(shè)計(jì)優(yōu)化，提出更高效的疏散方案，提高地鐵站服務(wù)水平與運(yùn)輸效率，對(duì)地鐵疏散方面的研究具有一定價(jià)值。

關(guān)鍵詞：地鐵疏散方案，Anylogic，仿真建模

一、緒論

（一）研究背景與意義

當(dāng)前時(shí)代高速發(fā)展，地鐵作為繼陸上交通工具之外衍生的新型公共交通方式， 已然逐漸融入人們的日常出行，成為城市交通運(yùn)輸?shù)闹髁?。眾所周知，交通擁堵間接影響社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)，降低社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。地鐵的出現(xiàn)規(guī)避了城市路面占地面積不足的限制，極少占用地面資源，擁有準(zhǔn)時(shí)、高速、運(yùn)輸量大、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。

然而，地鐵雖方便快捷，但由于設(shè)計(jì)方案與運(yùn)行實(shí)際情況之間的存在不相適應(yīng)的狀況，地鐵的客流擁堵問(wèn)題也日漸嚴(yán)重。交通需求隨著城市人口不斷增長(zhǎng)而激增，部分地鐵站嚴(yán)重?fù)矶碌那闆r不僅影響了人們的正常通行，甚至提高了生命財(cái)產(chǎn)安全受侵害的風(fēng)險(xiǎn)。地鐵在全封閉的線路上運(yùn)行且基本設(shè)在地下隧道內(nèi)，一旦遇上重大突發(fā)事件，人群的疏散相較于構(gòu)造簡(jiǎn)單、單點(diǎn)客流量較小的車(chē)站更有難度。因此，設(shè)計(jì)地鐵疏散方案和優(yōu)化現(xiàn)有設(shè)施具有十分重大的意義。

（二）研究?jī)?nèi)容

通過(guò)文獻(xiàn)查閱，掌握地鐵模型建立以及疏散方案的基本理論，，總結(jié)出導(dǎo)致地鐵擁堵的主客觀因素。實(shí)地探訪龍華路地鐵站，確定地鐵站的地理位置、內(nèi)部空間結(jié)構(gòu)，清點(diǎn)基礎(chǔ)設(shè)施的數(shù)量，考察行人的行為特性，分析地鐵站的潛在問(wèn)題。利用Anylogic軟件將龍華路站仿真建模，以考察所得數(shù)據(jù)運(yùn)行模型，根據(jù)輸出的密度統(tǒng)計(jì)圖等圖表，對(duì)客流、站廳、出口、基礎(chǔ)設(shè)施等提出方案建議，緩解交通擁堵，減輕設(shè)備負(fù)荷，提高運(yùn)輸效率。[1]

二、南京龍華路地鐵站調(diào)查與數(shù)據(jù)分析

（一）龍華路站簡(jiǎn)介及概況

龍華路站，位于南京市浦口區(qū)龍華路與文德東路、公園北路路口，是南京地鐵10號(hào)線的車(chē)站。周邊是商業(yè)街、學(xué)校、政府機(jī)關(guān)、小區(qū)的聚集地，日人流量較大，人口密集，是進(jìn)行研究分析的合適對(duì)象。

龍華路站臺(tái)層具有兩組寬雙向扶梯，與站廳層連接，站廳層在東西兩側(cè)分設(shè)安檢進(jìn)站設(shè)施，共有18個(gè)閘機(jī)，8個(gè)進(jìn)站閘機(jī)和10個(gè)出站閘機(jī)。

龍華路站設(shè)有5個(gè)出入口。1號(hào)出入口位于車(chē)站東北方位，通向龍華路西側(cè);2號(hào)出入口位于車(chē)站西南方位，通向公園北路和文德東路;3號(hào)出入口位于車(chē)站東南方位，通向浦口珠江路;4號(hào)出入口和5號(hào)出入口為預(yù)留口，暫未開(kāi)通。

（二）龍華路站行人路徑與問(wèn)題

1、龍華路站行人路徑

地鐵10號(hào)線乘客在龍華路站下車(chē)后，可選擇西側(cè)扶梯或東側(cè)扶梯直通站廳層，兩條線路均可將乘客疏散至站廳層。到達(dá)站廳層后，乘客可選擇通過(guò)西側(cè)出口閘機(jī)或東側(cè)出口閘機(jī)前往相應(yīng)的出口或地面層。進(jìn)站時(shí)，乘客從1、2、3號(hào)出入口進(jìn)入站廳層，從2號(hào)出入口進(jìn)入的乘客通過(guò)西側(cè)安檢機(jī)，從1、3號(hào)出入口進(jìn)入的乘客通過(guò)東側(cè)安檢機(jī)，接著通過(guò)入口閘機(jī)檢票進(jìn)站，通過(guò)兩組扶梯進(jìn)入站臺(tái)層。

2、龍華路站疏散問(wèn)題

（1）站廳層出入口為非對(duì)稱性設(shè)置[2]，西側(cè)僅開(kāi)放一個(gè)進(jìn)出口，進(jìn)出口通過(guò)能力遠(yuǎn)低于東側(cè)，人流于西側(cè)出站閘機(jī)處大量滯留，與進(jìn)站人流交織，導(dǎo)致客流疏散不均勻。

（2）進(jìn)出站閘機(jī)數(shù)量不滿足人流量的需求。高峰時(shí)段在進(jìn)站閘機(jī)與安檢機(jī)之間的區(qū)域會(huì)出現(xiàn)等候排隊(duì)的情況，形成一處短暫的人流堆積，延長(zhǎng)行人進(jìn)站時(shí)間。

（3）東側(cè)出站口距離出口閘機(jī)較遠(yuǎn)，步行距離較長(zhǎng)，間接延長(zhǎng)了疏散時(shí)間，同時(shí)行人在選擇兩個(gè)出入口時(shí)由于對(duì)站內(nèi)布局陌生、設(shè)施不熟悉等原因不能以最快的速度到達(dá)最近出口，出現(xiàn)繞路、行走路徑交叉的現(xiàn)象。

（4）扶梯承載、容納能力不足，列車(chē)到達(dá)后大量人群從站臺(tái)層涌向站廳層，主要途徑為兩側(cè)扶梯，使用過(guò)程中會(huì)因長(zhǎng)度、高度的制約造成行人的滯留，一定程度上影響了整體疏散的時(shí)間。

三、龍華路站疏散仿真與優(yōu)化

（一）建立龍華路站模型

1、地鐵物理建模

利用現(xiàn)有的龍華路地鐵站平面圖作為參照，確定地鐵站出入口數(shù)量、層數(shù)、尺寸，建立物理模型。該地鐵站模型站廳層距地面8米，站臺(tái)層距地面10米，每層長(zhǎng)約為160米，寬約為20米。建立過(guò)程中運(yùn)用矩形墻、折線、三維物體、扶梯組等功能完善模型全貌細(xì)節(jié)。

在站廳層出入口處設(shè)置到達(dá)線，在自動(dòng)售票機(jī)、人工售票處、出入口閘機(jī)設(shè)置線服務(wù)執(zhí)行買(mǎi)票、檢票等進(jìn)程，安檢區(qū)設(shè)置線服務(wù)完成安檢。同時(shí)在站臺(tái)層地鐵?？刻幵O(shè)置到達(dá)線，代表地鐵到站后行人出站進(jìn)站的進(jìn)程。

2、行人邏輯組構(gòu)

建立好地鐵站模型框架后，對(duì)于行人的產(chǎn)生、行人行走路徑、行人的消失、站臺(tái)等待區(qū)域等的創(chuàng)建，需要利用行人庫(kù)中的各類(lèi)模塊進(jìn)行關(guān)系搭建。

根據(jù)需求統(tǒng)計(jì)人的速度、時(shí)間、密度等參數(shù)，此模型中設(shè)置了時(shí)間、密度以及排隊(duì)長(zhǎng)度等的測(cè)量。為比較疏散時(shí)間的快慢，在邏輯圖中統(tǒng)計(jì)進(jìn)站到乘車(chē)的時(shí)間值和下車(chē)到出站的時(shí)間值，使用分析圖表，同時(shí)輔助添加時(shí)間折線圖計(jì)算平均速度。

3、站廳與出口優(yōu)化方案

（1）平均兩側(cè)出入口數(shù)。龍華路站為中小型地鐵站，周邊商圈聚集、人流量大，各個(gè)進(jìn)出口的寬度不同，人流量也不均衡。2號(hào)口日流量最大，且西側(cè)僅有2號(hào)口開(kāi)放使用，易發(fā)生換乘客流擁堵和不均。為提前分流緩解2號(hào)口壓力，改善方案中追加開(kāi)放4號(hào)、5號(hào)口，加快了行人進(jìn)站速度。

（2）增加站廳層閘機(jī)、安檢機(jī)數(shù)量，增加4個(gè)入口、出口閘機(jī)，增加2個(gè)安檢機(jī)，提高基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)備的通行能力，減少行人進(jìn)出站時(shí)間。[3]

（3）規(guī)定行人行走最短路徑，限制進(jìn)出站行人行走方向，避免客流過(guò)度交織和繞行以節(jié)約時(shí)間。

（二）驗(yàn)證優(yōu)化方案

通過(guò)多次仿真實(shí)現(xiàn)以及統(tǒng)計(jì)測(cè)量結(jié)果顯示，按原地鐵站設(shè)施規(guī)劃、方案設(shè)置運(yùn)行后，行人進(jìn)站時(shí)間平均值為350.77s，出站時(shí)間平均值為263.01s，行人平均速率為1.037m/s，在經(jīng)過(guò)相應(yīng)設(shè)施、服務(wù)線、目標(biāo)線的調(diào)整后，改善方案中的進(jìn)站時(shí)間平均值為242.95s，出站時(shí)間平均值為215.04s，行人平均速率為1.799m/s。

經(jīng)過(guò)比較可知，改善后的方案進(jìn)站時(shí)間平均值比原方案快107.82s，出站時(shí)間平均值快47.97s，行人平均速率增長(zhǎng)了約73%。說(shuō)明，改善后的方案大大提高了行人進(jìn)出站時(shí)間，保持了地鐵的暢通，在遇突發(fā)時(shí)間時(shí)有較強(qiáng)的應(yīng)對(duì)能力。

輸出龍華路站方案改善前后的區(qū)域人群密度圖后，密度圖的直觀顯示對(duì)應(yīng)站廳層的行人密度，顏色的遞進(jìn)代表區(qū)域的擁堵程度。[5]藍(lán)綠色代表區(qū)域行人密度較小，行人通過(guò)時(shí)通暢，橙紅色代表區(qū)域行人密度較大，行人通過(guò)時(shí)擁堵。

經(jīng)過(guò)方案改良后顯示，密度圖紅色區(qū)域面積減少、顏色變淡，藍(lán)綠區(qū)域覆蓋面積增加，證明方案效果顯著。新增出入口緩解了原出入口的壓力，起到了分流的作用，2號(hào)口嚴(yán)重?fù)矶虑闆r被4號(hào)口的開(kāi)通改善，5號(hào)口的開(kāi)通分擔(dān)了1號(hào)、3號(hào)口的壓力。同時(shí)出入口閘機(jī)的追加設(shè)置避免了特定點(diǎn)、路徑的長(zhǎng)時(shí)段擁堵，提高行人進(jìn)出速度，降低安全風(fēng)險(xiǎn)。

（三）基于地鐵站模型的改進(jìn)意見(jiàn)

1、客流高峰期制定相應(yīng)方案。每個(gè)客流釋放的周期，行人數(shù)量陡增，若檢測(cè)到某片區(qū)域或某個(gè)時(shí)段客流疏散壓力大，可以啟用不同程度的疏散方案，如加快扶梯運(yùn)行速度、提高安檢機(jī)通過(guò)率、到站地鐵延遲開(kāi)關(guān)門(mén)等方法錯(cuò)開(kāi)客流高峰。

2、增加基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)置。地鐵基礎(chǔ)設(shè)施的完善可以增加地鐵乘坐舒適度，提高行人的滿意度，通過(guò)增加應(yīng)急燈數(shù)量、增設(shè)消防設(shè)施、增加閘機(jī)等，以合理適當(dāng)?shù)某杀咎岣叩罔F站相應(yīng)性能，為其提供更出色的運(yùn)營(yíng)環(huán)境。

3、地鐵工作人員提高業(yè)務(wù)能力，擁堵時(shí)段加強(qiáng)人工疏導(dǎo)，[xix]指引行人擇優(yōu)路徑通過(guò)閘機(jī)，人流激增后能夠合理設(shè)置導(dǎo)向欄桿，避免不必要繞行和沖突點(diǎn)的產(chǎn)生，對(duì)于存在問(wèn)題和自身障礙的行人給予人性化服務(wù)。

四、結(jié)論

本文以南京龍華路地鐵站為研究對(duì)象，以探究更高效、更合理的地鐵疏散方案為目的，基于Anylogic軟件進(jìn)行仿真建模，提出優(yōu)化方案結(jié)果顯示建模改善后的疏散方案比原有方案能更快速地疏散乘客。

本文綜合考慮了設(shè)施、路線、等因素對(duì)于客流疏散時(shí)間、速度的影響，分析了此地鐵站的疏散問(wèn)題，在實(shí)際情境下設(shè)計(jì)、優(yōu)化疏散方案，提出改進(jìn)意見(jiàn)，給其他地鐵站疏散方案設(shè)計(jì)與運(yùn)營(yíng)提供了借鑒，對(duì)地鐵疏散方面的發(fā)展有一定的參考意義。

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【基金項(xiàng)目】本文系江蘇警官學(xué)院科創(chuàng)項(xiàng)目基金研究成果，項(xiàng)目編號(hào)：202110329032Y

作者簡(jiǎn)介：顧問(wèn)（2000-12-），女，漢族，江蘇常州人，江蘇警官學(xué)院本科在讀，研究方向：交通工程專(zhuān)業(yè)。