基于Anylogic地鐵站客流組織優(yōu)化分析

張延珍,丁鴻飛, 張美娟,張愛(ài)琳

(西安交通工程學(xué)院, 西安 710300)

隨著城市的快速發(fā)展,地鐵以其準(zhǔn)時(shí)、運(yùn)量大的特點(diǎn)成為居民外出交通工具中不可或缺的一員。隨著城市規(guī)模的增大,地鐵客流量也隨之提升,尤其是上下班高峰期及節(jié)假日等特殊時(shí)段,乘客大規(guī)模地聚集在車站內(nèi),令出行效率低下。為確保地鐵站點(diǎn)的正常運(yùn)營(yíng),提高運(yùn)行效率,對(duì)地鐵站進(jìn)行了客流組織優(yōu)化分析。

1 影響因素

通過(guò)查閱相關(guān)文獻(xiàn)及調(diào)研總結(jié)得出地鐵站客流組織的影響因素主要體現(xiàn)在車站的設(shè)施設(shè)備、客流控制工具及應(yīng)急疏散設(shè)備這三方面[1]。

1.1 設(shè)施設(shè)備的影響

設(shè)施設(shè)備在站內(nèi)空間布局的合理性是客流組織的首要影響因素,如閘機(jī)位置離進(jìn)出站口較遠(yuǎn),乘客走行距離過(guò)長(zhǎng),會(huì)極大地影響乘客的出行體驗(yàn),使乘客容易產(chǎn)生疲憊的生理狀態(tài)。設(shè)施設(shè)備數(shù)量設(shè)置應(yīng)與車站規(guī)模相匹配,售票機(jī)、閘機(jī)數(shù)量需根據(jù)車站客流量進(jìn)行合理適配,過(guò)多會(huì)導(dǎo)致設(shè)備利用率低下,不利于車站運(yùn)營(yíng),設(shè)備過(guò)少,在客流較多的情況下會(huì)導(dǎo)致站內(nèi)擁堵情況發(fā)生。車站需制定合理的設(shè)備管理制度,一般車站的設(shè)備是固定不變的,但開關(guān)卻取決于工作人員,而工作人員對(duì)于設(shè)備控制的是否恰當(dāng)對(duì)客流組織會(huì)有很大的影響。

1.2 客流控制工具的影響

經(jīng)調(diào)研總結(jié)客流控制工具的影響因素發(fā)現(xiàn),其中主要因素是鐵馬。鐵馬主要應(yīng)用于售票處、安檢處、閘機(jī)前、付費(fèi)區(qū)、換乘通道、出入口通道等,作用是確定旅客行走路線,維護(hù)旅客排隊(duì)秩序,控制旅客走動(dòng)和停滯等。不同時(shí)代、地點(diǎn)的鐵馬形式、布局、效果等都不同,如:圖1為分流型鐵馬,圖2為S型鐵馬。依據(jù)不同情況設(shè)置不同鐵馬,可起到制定規(guī)則、把控節(jié)奏的作用[2],最主要的是可以舒緩地鐵站壓力,提高乘客的出行效率,故此合理規(guī)劃地鐵站鐵馬的設(shè)施布局尤為重要。

圖1 分流型鐵馬圖Fig.1 Flow type Tiema

圖2 S型鐵馬陣Fig.2 S type Tiema

1.3 應(yīng)急疏散設(shè)備的影響

近年來(lái)水災(zāi)、火災(zāi)等事故時(shí)有發(fā)生。地鐵作為人們?nèi)粘３鲂凶畋憷慕煌üぞ?在緊急狀況下,應(yīng)急疏散設(shè)備尤為重要,尤其是疏散標(biāo)志和緊急出口標(biāo)志必須時(shí)刻顯示,一旦這些標(biāo)識(shí)丟失或狀況欠佳,將會(huì)影響旅客的選擇和疏散。人工疏散也是必要手段之一,車站一般會(huì)利用電臺(tái)廣播進(jìn)行整個(gè)站點(diǎn)的應(yīng)急疏散,在撤離現(xiàn)場(chǎng)的不同區(qū)域,工作人員可利用便攜式廣播、擴(kuò)音器等設(shè)備進(jìn)行指導(dǎo),若裝置發(fā)生故障或人為因素不能及時(shí)投入使用,會(huì)導(dǎo)致疏散速度緩慢,影響疏散效果,故及時(shí)有效地應(yīng)急疏散同樣影響地鐵站客流組織效率[3]。

2 客流組織優(yōu)化模型

為分析站內(nèi)客流走行的擁堵位置和確定設(shè)施設(shè)備、客流流線等是否能夠滿足車站與旅客需求,有效掌握車站設(shè)施設(shè)備的運(yùn)用情況,清楚把握站點(diǎn)客流管理要點(diǎn),以備突發(fā)大客流情況下能夠快速采用合理有效的應(yīng)對(duì)策略,提高客流效率。以D城市地鐵1號(hào)線S站2022年4月常態(tài)化時(shí)段高峰客流及部分節(jié)假日進(jìn)出站日均小時(shí)客流量數(shù)據(jù)為例,運(yùn)用Anylogic 軟件,對(duì)站內(nèi)旅客客流進(jìn)行仿真模擬。該方法采用了基于Anylogic程序中的行人庫(kù)和標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)兩個(gè)模塊[4],對(duì)站內(nèi)的行人走行通道、進(jìn)出站閘機(jī)、樓梯、墻體等基本車站設(shè)備布局進(jìn)行了物理建模,優(yōu)化地鐵站設(shè)施設(shè)備,對(duì)行人走行線路進(jìn)行了行為建模[5]。

2.1 車站設(shè)施設(shè)備布局改動(dòng)

在地鐵車站規(guī)劃建設(shè)的早期階段,依據(jù)早期調(diào)研,對(duì)各站點(diǎn)設(shè)施進(jìn)行了相應(yīng)配置。但車站運(yùn)營(yíng)過(guò)程是不斷變化的,因此應(yīng)根據(jù)乘客和車站的需求,對(duì)設(shè)施設(shè)備進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)和優(yōu)化,使出行者能夠最大程度地感受到便捷與舒適。結(jié)合車站優(yōu)化方案理論,通過(guò)增設(shè)或刪減安檢、閘機(jī)、售票機(jī)及對(duì)車站現(xiàn)有設(shè)備布局進(jìn)行改動(dòng),以達(dá)到客流組織優(yōu)化的目的。優(yōu)化后的站廳如圖3所示,并對(duì)站廳設(shè)備優(yōu)化改進(jìn)措施進(jìn)行了對(duì)比分析。

圖3 優(yōu)化后站廳平面圖Fig.3 Optimized station hall plan

表1 改動(dòng)前后車站設(shè)施設(shè)備配置Tab.1 Station facilities equipment configuration before and after the changes

在車站設(shè)施設(shè)備優(yōu)化中,主要以車站客流高峰和非高峰時(shí)段客流量為主,采用增設(shè)或縮減方法,如若車站高峰時(shí)期客流較多而設(shè)備較少,會(huì)導(dǎo)致?lián)矶?且長(zhǎng)時(shí)間排隊(duì)等候進(jìn)站會(huì)使乘客在走行路線上產(chǎn)生滯留。為有效改善這一現(xiàn)象,提高通行效率,需增設(shè)該站的設(shè)施設(shè)備,緩解高峰期的擁堵情況[6]。圖4為優(yōu)化前后行人走行時(shí)間對(duì)比圖。顯然,得到優(yōu)化后,站廳行人進(jìn)站消耗時(shí)間更短,走行更為暢通,對(duì)客流起到疏散作用。對(duì)于非高峰期時(shí)期客流量較小時(shí),車站設(shè)備部分閑置,導(dǎo)致利用率降低?？蛇m時(shí)關(guān)閉空閑設(shè)備,提高車站設(shè)施設(shè)備的利用率。故此,在車站內(nèi)應(yīng)根據(jù)客流量的大小對(duì)設(shè)施設(shè)備適當(dāng)調(diào)整。

圖4 乘客進(jìn)站至站臺(tái)走行時(shí)間對(duì)比Fig.4 Comparison of passenger travel time from station to platform

2.2 乘客進(jìn)出站客流流線

此站分為下層站臺(tái)和上層站廳層,其仿真[7]過(guò)程主要是針對(duì)正常情況下行人進(jìn)站乘車和下車出站路線。該站有四個(gè)進(jìn)站口,進(jìn)站旅客有兩種可能,即未買票而到自動(dòng)售票機(jī)買票進(jìn)站或直接在閘機(jī)處刷卡進(jìn)站,進(jìn)站后可通過(guò)自動(dòng)扶梯至地下站臺(tái)層乘車[8]。以下分別為旅客正常情況下進(jìn)出站客流流線仿真圖。

從圖5客流流線中可以看出,該站行人走行路線存在多處交叉重疊,這樣的客流交叉不論對(duì)于車站管理還是乘客的出行舒適度都會(huì)產(chǎn)生一定的影響,因此后續(xù)在優(yōu)化方案中會(huì)對(duì)客流流線進(jìn)行合理的優(yōu)化改進(jìn)。

圖5 乘客進(jìn)出站客流流線Fig.5 Passenger flow in and out of the station

2.3 原車站仿真結(jié)果分析

通過(guò)Anylogic 軟件對(duì)此站原有設(shè)施構(gòu)架進(jìn)行了物理模型及行為模型的構(gòu)建[9]。流程邏輯圖完成后,通過(guò)三維窗格演示生成客流密度圖。圖6是對(duì)正常情況下車站站廳層行人進(jìn)、出站進(jìn)行的仿真,得到原車站客流仿真結(jié)果。

圖6 站臺(tái)層進(jìn)出站行人客流密度Fig.6 Pedestrian flow density in and out of the station at platform level

圖7 優(yōu)化后車站旅客走行流線圖Fig.7 Optimized passenger flow in the station

圖8 進(jìn)站客流密度對(duì)比Fig.8 Comparison of passenger input flow density

圖9 出站客流密度對(duì)比Fig.9 Comparison of passenger output flow density

3 結(jié)果分析

3.1 客流流線優(yōu)化

本次優(yōu)化主要采用平面交叉疏解,通過(guò)分流型鐵馬對(duì)進(jìn)出站乘客進(jìn)行限制性劃分,疏解對(duì)向客流,使得客流流動(dòng)速度減緩,令進(jìn)出站乘客數(shù)量得到有效控制,站內(nèi)流線暢通。后續(xù)運(yùn)營(yíng)管理中,可在車站進(jìn)出站口增設(shè)攔截型鐵馬,通過(guò)車站人員適時(shí)調(diào)控,可使車站內(nèi)客流擁堵現(xiàn)象得到疏解。對(duì)比優(yōu)化前客流流線,優(yōu)化后客流流線更加清晰規(guī)律,進(jìn)出站客流分離,不存在客流交叉,乘客進(jìn)出站線路更暢通,出行效率得到了有效提升[10]。

3.2 客流密度優(yōu)化

通過(guò)仿真,對(duì)原地鐵車站的部分設(shè)施設(shè)備布局結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化改進(jìn),車站各部分原本聚集的大客流得以分散,基本符合優(yōu)化預(yù)期。對(duì)比優(yōu)化前后進(jìn)出站客流密度,根據(jù)圖區(qū)顏色可得:優(yōu)化后,站廳布置圖進(jìn)站閘機(jī)處的客流擁堵情況消失,乘客走行路線上客流得到了明顯優(yōu)化,很大程度上提升了乘客的出行效率。

4 結(jié)論

以D城市地鐵1號(hào)線S站為例,通過(guò)對(duì)該車站的常態(tài)化時(shí)段高峰客流和部分節(jié)假日客流數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,判斷該站符合超大客流標(biāo)準(zhǔn)。通過(guò)Anylogic 軟件對(duì)原車站物理模型進(jìn)行構(gòu)建,并通過(guò)對(duì)車站乘客的行為仿真所得的客流密度圖分析車站的客流擁堵點(diǎn),并從車站設(shè)施設(shè)備、客流流線與客流密度多方面入手進(jìn)行客流優(yōu)化,得到了符合預(yù)期的優(yōu)化結(jié)果,較大程度地提升了乘客的出行效率。由于在不同社會(huì)環(huán)境情況下,突發(fā)客流的變化無(wú)法具體掌握,不同城市的突發(fā)客流情況也可能大相徑庭,因此本研究?jī)H為后續(xù)大客流組織優(yōu)化提供理論依據(jù)。