基于AnyLogic的佘山站客流控制仿真及優(yōu)化*

□ 劉 靜，趙 源，鄭 勛，李思杰

(1.上海申通地鐵集團(tuán)有限公司運(yùn)營(yíng)管理中心，上海 201103；2.上海工程技術(shù)大學(xué) 城市軌道交通學(xué)院，上海 201620)

近年來(lái)，隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的加快，城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)化程度不斷提高，線網(wǎng)運(yùn)量不斷提升，作為運(yùn)輸系統(tǒng)基層環(huán)節(jié)的車站，客流量也迅猛增長(zhǎng)，部分車站在早晚高峰時(shí)段設(shè)備設(shè)施超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)現(xiàn)象嚴(yán)重，影響了運(yùn)營(yíng)的安全性和運(yùn)輸效率。本文利用仿真軟件對(duì)車站內(nèi)客流進(jìn)行仿真，從而對(duì)站內(nèi)客流進(jìn)行量化分析，并提出優(yōu)化建議。

目前，常見的客流仿真軟件有AnyLogic、Legion、VisWalk、SimWalk、STEPS等[1]。綜合考慮國(guó)內(nèi)外車站仿真軟件所使用的行人微觀交通仿真模型、軟件的技術(shù)成熟度和流行程度、應(yīng)用領(lǐng)域、開放性、性價(jià)比等指標(biāo)[2]，本文采用AnyLogic仿真軟件作為研究工具[3]。

1 車站仿真研究流程

針對(duì)車站客流仿真問題，本文構(gòu)建了以“仿真——分析——優(yōu)化——評(píng)價(jià)”為主要內(nèi)容的研究流程，即利用AnyLogic軟件進(jìn)行仿真，根據(jù)已確定的評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行分析，再根據(jù)仿真結(jié)果，對(duì)站內(nèi)客流組織及設(shè)施布局上存在的問題進(jìn)行優(yōu)化，最后對(duì)優(yōu)化方案進(jìn)行評(píng)價(jià)。

車站仿真的流程中，評(píng)價(jià)指標(biāo)是一個(gè)重要內(nèi)容。本文選取客流密度、進(jìn)站時(shí)間、排隊(duì)長(zhǎng)度、設(shè)施使用不均衡度四個(gè)指標(biāo)，建立車站仿真的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。

①客流密度[4]。客流密度反映了單位時(shí)間內(nèi)單位面積里平均乘客人數(shù)，直接反映了乘客在車站內(nèi)的舒適度。本文使用人員密度熱力圖來(lái)表征站內(nèi)客流密度。

②進(jìn)站時(shí)間。進(jìn)站時(shí)間是對(duì)車站仿真的整體評(píng)價(jià)，直接關(guān)系到乘客乘車的服務(wù)質(zhì)量。由于佘山站站廳較小，高峰時(shí)段乘客在站外排隊(duì)進(jìn)行安檢，因此設(shè)定從乘客進(jìn)入安檢隊(duì)列開始，到乘客進(jìn)入列車車廂為止的時(shí)間間隔為進(jìn)站時(shí)間。

③排隊(duì)長(zhǎng)度。排隊(duì)長(zhǎng)度能夠反映車站內(nèi)排隊(duì)類設(shè)施的服務(wù)質(zhì)量。由于佘山站高峰時(shí)期進(jìn)站客流量較大，在站外等待安檢排隊(duì)現(xiàn)象嚴(yán)重，本文選取對(duì)站外安檢區(qū)域排隊(duì)情況進(jìn)行分析。

④設(shè)施使用不均衡度。設(shè)施使用不均衡度表征功能相同或相似的設(shè)施的使用率之間的差異。本文選取設(shè)施利用率的標(biāo)準(zhǔn)差表征設(shè)施使用不均衡度。

2 佘山站客流仿真研究

2.1 車站仿真環(huán)境的搭建

上海軌道交通9號(hào)線佘山站為雙層高架車站。地面站廳層共設(shè)有2個(gè)出入口，其中1號(hào)口單向進(jìn)站，2號(hào)口單向出站；地上2層為站臺(tái)層，站臺(tái)和站廳由兩部樓梯和一部扶梯連接。

利用AnyLogic仿真軟件，對(duì)佘山站進(jìn)行仿真環(huán)境的搭建，如圖1所示。

圖1 車站仿真環(huán)境

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研情況，搭建行人模塊并對(duì)仿真中的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，從而完成整個(gè)仿真環(huán)境的搭建。

2.2 車站客流仿真

①客流密度：地鐵站車站客流仿真的客流密度如圖2所示。結(jié)果顯示，在安檢、閘機(jī)以及樓扶梯處密度較高，是乘客較為密集的區(qū)域[5]，也是客流控制、制定優(yōu)化方案時(shí)需要重點(diǎn)關(guān)注的區(qū)域。

圖2 客流仿真密度圖

②進(jìn)站時(shí)間：乘客的進(jìn)站時(shí)間如圖3所示，反映了仿真過(guò)程中每個(gè)乘客的進(jìn)站時(shí)間，計(jì)算得到乘客的平均進(jìn)站時(shí)間為217s。

圖3 乘客進(jìn)站時(shí)間

③排隊(duì)長(zhǎng)度：乘客在安檢前的排隊(duì)長(zhǎng)度如圖4所示，反映了每個(gè)仿真時(shí)間內(nèi)安檢前的排隊(duì)長(zhǎng)度，計(jì)算得到平均排隊(duì)長(zhǎng)度為21人。

圖4 乘客進(jìn)站時(shí)間

④設(shè)施使用不均衡度：仿真結(jié)果顯示，從左到右乘客通過(guò)每臺(tái)閘機(jī)的人數(shù)依次為962人、905人、890人、890人、880人、865人。左側(cè)閘機(jī)距離安檢較近，選擇的乘客相對(duì)較多；反之，選擇右側(cè)閘機(jī)的乘客相對(duì)較少，計(jì)算得到閘機(jī)使用不均衡度為31人。

3 優(yōu)化方案

結(jié)合佘山站結(jié)構(gòu)特征，限流方案包括在站外設(shè)置限流欄桿以及控制閘機(jī)的開放數(shù)量[6]兩種類型。在站外設(shè)置限流欄桿能夠維持排隊(duì)秩序，增加乘客走行時(shí)間，減輕車站內(nèi)的客流壓力；控制閘機(jī)的開放數(shù)量可以提高閘機(jī)的利用率，降低使用不均衡度，讓乘客均衡地使用閘機(jī)。

3.1 站外設(shè)置限流欄桿

采取站外限流欄桿的措施后，車站仿真密度圖如圖5所示。從圖中能夠看出，乘客在安檢前進(jìn)行有序的排隊(duì)，安檢前區(qū)域的密度有所提高，區(qū)域面積使用效率有所增加，站內(nèi)客流密度有所降低。

圖5 站外設(shè)置限流欄桿后的客流密度

站外設(shè)置限流欄桿后乘客在安檢前的排隊(duì)長(zhǎng)度如圖6所示，反映了仿真過(guò)程中每個(gè)乘客的進(jìn)站時(shí)間。計(jì)算得到乘客的平均進(jìn)站時(shí)間為275s，比既有方案增加了58s,說(shuō)明優(yōu)化后的方案起到了減緩乘客進(jìn)站的作用。

圖6 站外設(shè)置限流欄桿后乘客進(jìn)站時(shí)間

站外設(shè)限流欄桿后乘客在安檢前的排隊(duì)長(zhǎng)度如圖7所示，反映了每個(gè)仿真時(shí)間內(nèi)安檢前的排隊(duì)長(zhǎng)度。計(jì)算得到平均排隊(duì)長(zhǎng)度為31人，比既有方案增加了10人，表明設(shè)置限流欄桿起到了減緩乘客進(jìn)站的作用。

圖7 站外設(shè)置限流欄桿后安檢排隊(duì)人數(shù)

3.2 控制閘機(jī)開放數(shù)量

正常情況下，車站六臺(tái)進(jìn)站閘機(jī)均處于開放狀態(tài)，但是在客流高峰時(shí)期，可以采用關(guān)閉閘機(jī)的措施。圖8為開放五臺(tái)閘機(jī)時(shí)的仿真結(jié)果，從圖中能夠看出乘客在閘機(jī)前的區(qū)域密度有所提高，同時(shí)安檢區(qū)域人員密度有所下降。

圖8 控制閘機(jī)開放數(shù)量后的客流密度

通過(guò)仿真可知，開放六臺(tái)閘機(jī)和五臺(tái)閘機(jī)的平均進(jìn)站時(shí)間分別173s和187s，說(shuō)明通過(guò)控制閘機(jī)開放數(shù)量能夠達(dá)到減緩乘客進(jìn)站的目的。

在閘機(jī)的使用不均衡度方面，開放六臺(tái)閘機(jī)時(shí)，從左到右通過(guò)每臺(tái)閘機(jī)的人數(shù)依次為982人、945人、914人、885人、852人、822人，計(jì)算得到閘機(jī)使用不均衡度為59人；開放五臺(tái)閘機(jī)時(shí)，從左到右通過(guò)每臺(tái)閘機(jī)的人數(shù)依次為1038人、1069人、1063人、1068人、1062人，計(jì)算得到閘機(jī)使用不均衡度為33人。結(jié)果顯示，開放五臺(tái)閘機(jī)的使用不均衡度顯著小于開放六臺(tái)閘機(jī)的使用不均衡度，表明乘客選擇閘機(jī)更加均勻。

4 結(jié)論

最大程度地對(duì)實(shí)際情況進(jìn)行模擬是仿真的關(guān)鍵，文中旨在實(shí)現(xiàn)佘山站客流進(jìn)站過(guò)程的精細(xì)化仿真。通過(guò)對(duì)佘山站進(jìn)行仿真，發(fā)現(xiàn)乘客進(jìn)站流線中的瓶頸，通過(guò)對(duì)瓶頸處的服務(wù)設(shè)施進(jìn)行優(yōu)化，在保障乘客安全的前提下，在高峰時(shí)段有效控制了站內(nèi)客流。所提出的優(yōu)化限流措施可應(yīng)用于高峰客流較大的車站，對(duì)乘客進(jìn)站流線的優(yōu)化設(shè)計(jì)也具有重要實(shí)用價(jià)值和指導(dǎo)意義。