基于Anylogic地鐵車站集散能力仿真分析

1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上摘要：本文根據(jù)地鐵車站作業(yè)流程，利用Anylogic 軟件建立客流集散仿真模型，對北京宣武門地鐵車站不同時段的乘客集散過程進行仿真。通過對仿真數(shù)據(jù)的分析，給出車站設備設施布局的優(yōu)化建議，為運營管理提供支持。關鍵詞：地鐵車站；集散能力；Anylogic；仿真 AnyLogic 仿真軟件是一個專業(yè)虛擬原型環(huán)境，用于設計離散、連續(xù)和混合行為的復雜系統(tǒng)。利用AnyLogic實現(xiàn)地鐵車站設備設施的建模，通過設計不同的仿真場景，對乘客在車站內的集散過程進行仿真，研究車站設備設施的利用情況并分析評估，為軌道交通車站的優(yōu)化設計提供支持。 1地鐵車站乘客集散過程建模分析1.1車站設施

2、城市軌道交通車站內部設施由交通工具服務設施、乘客服務設施和信息誘導設施3部分組成，它們相互制約、相互協(xié)調，充分發(fā)揮各自的功能和優(yōu)勢，使系統(tǒng)達到整體功能的最優(yōu)化，為實現(xiàn)出行者乘行舒適、安全快捷的目標而服務。本文仿真研究的主要設施是交通工具服務設施和乘客服務設施，見圖 1。1.2行人及車流參數(shù)確定 行人的宏觀交通行為是大量的行人在某一時段某一區(qū)域內所呈現(xiàn)的速度、流量、密度之間相互關系的集體特性。行人流的宏觀輸入?yún)⒘恐饕ㄋ俣?、人群、來源等?在設置人群參數(shù)時按社會關系分為上學、上班、購物以及其他 4組人群，對應 Anylogic軟件里的行人流，通過設置不同速度對其進行分類。根據(jù)調查統(tǒng)計，各組行人

3、的速度參數(shù)如表 1。 不同時間段各類人群的比例如表 2。 當行人經(jīng)過扶梯或者排隊進站時會不自覺地形成臨時群，這時需對行人進行統(tǒng)一分類，也就是區(qū)別于行人在流動中的屬性，而4組人群在排隊處或者扶梯處所表現(xiàn)的特性大體沒有區(qū)別，所以當4組行人流經(jīng)過排隊區(qū)域或扶梯區(qū)域要統(tǒng)一進行參數(shù)設置。針對各個工作區(qū)域的特點定義人群的停留時間分別為：售票口 5 s，自動售票機 8 s，進站閘機3 s。 按照不同時段的客流量確定列車間隔時間，早晚高峰3 min，非高峰5 min。 2地鐵車站乘客集散過程仿真建模2.1系統(tǒng)中的對象 對象類構成地鐵車站模型的基本元素包括行人產(chǎn)生源、車流、售票系統(tǒng)、進站排隊系統(tǒng)等。行人產(chǎn)生源主

4、要是行人模擬的產(chǎn)生點 ，運用Anylogic中的source組件來實現(xiàn)，產(chǎn)生行人的位置在進站口及換乘口，產(chǎn)生客流量主要根據(jù)調查的數(shù)據(jù)來確定。2.2系統(tǒng)中的模塊及其運行流程 系統(tǒng)中的資源網(wǎng)絡模塊主要用于模擬車站乘客集散過程中車站設備的利用情況；流程處理模塊主要是為了模擬乘客集散的具體處理過程；動畫模塊則是為了直觀的反應客流在車站內移動的情況。 資源網(wǎng)絡模塊主要包括進站乘客流程及出站乘客流程，如圖 2 和圖 3。 流程處理模塊對車站集散系統(tǒng)的基本功能進行模擬，主要有行人流與列車流，行人流又包括進站流及出站流。根據(jù)資源網(wǎng)絡模塊對進出站乘客流程的分析在軟件中嵌入對象如圖4。 動畫模塊可以結合網(wǎng)絡模塊實

5、現(xiàn)車站乘客集散實際過程的直觀再現(xiàn)。這個模塊主要運用Anylogic的Group來構建動畫組，分別定義各個分區(qū)節(jié)點（包括通道、安檢區(qū)、進站區(qū)、出站區(qū)、換乘區(qū)、候車區(qū)等）的位置以及行人的流線，再將其加入 Group，在 Network 中定義動畫網(wǎng)絡。 3車站集散能力評估與分析3.1車站集散能力評估指標 （1）乘客空間占用量 通過計算出相應設施的乘客空間占用量，評估設施服務水平。服務水平是疏散效率和步行舒適度的綜合評價，通常使用單個行人能夠使用的空間面積來表示，隨著密度的增大，服務水平逐漸下降。 （2）設施平均排隊長度 此項指標主要考慮客流在安檢口、進出站閘機等設施的等待隊列，可以反應進出站、檢票

6、等資源是否足夠。 式中：Ni為仿真時間的取值時刻點總數(shù)；L隊, i為第i個時刻點的客流排隊長度。3.2車站集散能力仿真評估 宣武門站是北京地鐵 2 號線與 4 號線的交匯點，共有 8 個出口。實際調研觀察，宣武門車站各個時段的設備利用程度有很大的區(qū)別，所以本文分別針對不同時段對設施的利用情況進行分析評估。3.2.1非高峰期集散能力評估 非高峰時段，進出站乘客的數(shù)量很少，進出站設備的利用率較小，安檢區(qū)域及閘機的排隊區(qū)域不存在乘客擁擠現(xiàn)象，而大量的換乘乘客占據(jù)著換乘區(qū)域的設施，所以主要分析換乘設施的使用情況。實驗中將換乘區(qū)域面積設置為 10，對換乘出口的排隊隊列情況進行統(tǒng)計，圖5為非高峰期仿真場景

7、及統(tǒng)計結果。 圖6中在沒有列車經(jīng)過時，換乘口設定區(qū)域的人數(shù)為 0，當列車到達時，大量乘客涌向換乘口，區(qū)域的人數(shù)統(tǒng)計量上升，從第4 min開始，區(qū)域人數(shù)呈上升趨勢，上升到第5 min時人數(shù)達到這一階段的高峰，之后人數(shù)開始下降，最終客流疏散結束，整個過程大概持續(xù)2 min，在這個過程中，區(qū)域的人數(shù)變化如表 3。 非高峰期時段到達車流保持在一個較低的水平，給乘客很多的換乘時間，但當兩個方向的車流同時到達車站時，乘客數(shù)量會大大增加，在仿真的30 min45 min時間段，由于兩個方向的列車同時到達，客流量明顯增多，所以客流的疏散時間延長，而且客流的高峰值增大為14人，此時客流空間占有量為0.7/人，呈

8、現(xiàn)擁擠狀態(tài)，這時換乘口疏散能力的服務水平等級下降，但并沒有達到阻滯狀態(tài)，所以在非高峰期，換乘口乃至整個車站的集散能力一定程度上能滿足客流量的變化。3.2.2高峰期集散能力評估 高峰期時段上班、上學等人群大量涌入地鐵車站，使得站內客流大大增多，對車站的集散設施提出了更高要求。圖7為進站客流經(jīng)過安檢區(qū)域、自動售票機區(qū)域以及人工售票區(qū)域的排隊情況。 經(jīng)過統(tǒng)計可得出安檢口的乘客平均排隊人數(shù)為9人；自動售票機的乘客平均排隊人數(shù)為5人；人工售票區(qū)的乘客平均排隊人數(shù)為1人。在客流量增多時，安檢處的排隊人數(shù)處于擁擠的狀態(tài)，實驗中最高值達到15人，形成這一情況的原因主要是安檢機的數(shù)量只有1臺，而且位于一個進站口

9、的盡頭處，這一側的乘客需繞到另一側才能經(jīng)過進站閘機進站，在這個過程中，乘客的不必要路徑較多，使設施的集散能力不能發(fā)揮到最大。 應用軟件建立另一場仿真場景，同時放入進站客流及出站客流，圖8為進站客流經(jīng)過安檢區(qū)域與出站客流經(jīng)過出站閘機區(qū)域的排隊情況。 鑒于進出站口設施的布置情況，進站區(qū)域的數(shù)據(jù)采集處為安檢機前的排隊區(qū)域，乘客平均排隊人數(shù)為 5 人；出站閘機區(qū)域處的乘客平均排隊人數(shù)為9人。出站閘機前的排隊人數(shù)是隨著列車流的到達呈現(xiàn)上升和下降的趨勢，列車到達時，大量乘客涌向出站閘機，最高人數(shù)達到 1214 人不等，使區(qū)域的乘客空間占有量減少，呈現(xiàn)擁擠狀態(tài)，隨著乘客的疏散，區(qū)域人數(shù)開始下降，最終趨近于自由或半自由狀態(tài)。4結束語 從上述仿真結果來看，車站存在一些問題，例如設施布置不合理，設