仿真評估體系

1、城市軌道交通車站客流仿真系統(tǒng)功能分析目前上海軌道交通網(wǎng)絡(luò)已運營的車站共有 161 座，根據(jù)規(guī)劃， 遠(yuǎn)景網(wǎng)絡(luò)將有車站 455 座，其換乘樞紐 109 座。車站作為城市客流的主要集散地和城市軌道交通系統(tǒng)的基層生產(chǎn)單位，人群集中、流動性大。 車站客運設(shè)施布局以及工作組織水平直接關(guān)系到城市軌道交通系統(tǒng)的運 輸安全、 效益和服務(wù)水平。 為優(yōu)化車站客運設(shè)施布局和車站客運組織、 提高軌道交通運營安 全和可靠性，研究乘客在站內(nèi)運動情況以及各設(shè)施設(shè)備的利用率具有十分重要的作用。目前，我國城市軌道交通車站設(shè)計中所確定其規(guī)模和布局的主要方法是根據(jù) 地下鐵道設(shè)計規(guī)范(GR50157-92)等設(shè)計規(guī)范和相關(guān)經(jīng)驗，其計算

2、方法和考慮因素比較簡單。此外，車站客流變化的隨機性、 乘客在站內(nèi)運動規(guī)律的不確定性、 客流變化的多峰性以及突發(fā)事件發(fā)提高車站設(shè)計的生的不可預(yù)見性等因素的影響， 對車站的設(shè)計規(guī)模和布局提出了更高的要求。 需要掌握設(shè)計 車站的空間利用情況， 并考慮到各設(shè)備能力、 設(shè)施布局間的相互影響關(guān)系， 科學(xué)性。因此，有必要開發(fā)出一個車站客流仿真系統(tǒng)軟件來對車站設(shè)計規(guī)模、 站內(nèi)設(shè)施布局、 設(shè)備利用程度等情況進(jìn)行分析和評價，并提供相應(yīng)的評價指標(biāo)。1 、客流仿真系統(tǒng)現(xiàn)狀分析國外客流仿真系統(tǒng)城市軌道交通車站客流仿真系統(tǒng)在國外已有較多的研究，并開發(fā)了相應(yīng)的軟件，其中有：英國Mott MacDonald Limited

3、Company的STEPS軟件運用元胞自動機”理論，針對車站正常情況下和緊急事件發(fā)生情況下乘客的決策和運動進(jìn)行模擬，研究不同情況下的乘客疏 散，評價車站的可靠性和設(shè)備的設(shè)計效果。（2）日本鐵道綜合技術(shù)研究所開發(fā)的旅客流動仿真軟件根據(jù)列車運行和客流量變化模擬車站客流的分布和疏散問題。 可以同時實現(xiàn)面積約 2 萬平方米的平面空間、 乘客人數(shù)達(dá)到數(shù)萬人 的車站客流步行仿真。（3）荷蘭 Delft University of Technology開發(fā)的 SimPed 軟件采用微觀仿真的方法模擬乘客在站臺上的分布， 評價和優(yōu)化站臺的設(shè)計， 并建立了微觀行人步行流模型， 研究換乘車站乘 客流動和車站的優(yōu)化

4、設(shè)計。4）英國 Pedroute 軟件用色塊來表示客流的密度和流量，評價通道和設(shè)備的通過能力和合性。（5）英國的 Legion 軟件基于人群動態(tài)學(xué)的相關(guān)模型開發(fā)的， 散評價。主要用于場館、 車站的人群疏但多側(cè)重于把軌道交通車站作為普通的大型公共場所進(jìn)行研究，與軌道交通車站的特點結(jié)合得不夠緊密，未能考慮其車站特殊性。1.2 開發(fā)客流仿真系統(tǒng)的必要性分析國內(nèi)目前還未見有關(guān)車站客流仿真的軟件系統(tǒng)以及相關(guān)的研究成果，有關(guān)部門往往采用委托國外咨詢公司進(jìn)行客流分布的仿真分析和咨詢。 但國外已有仿真系統(tǒng)還不能適應(yīng)我國城市軌 、/. 、.道交通的運營管理模式、乘客出行特點，并且國外的仿真系統(tǒng)軟件價格十分昂貴。

5、客流仿真系統(tǒng)的自主研發(fā)可為規(guī)劃設(shè)計人員以及運營管理部門提供樞紐客流組織、 運營與客 流聯(lián)動、應(yīng)急預(yù)案編制提供輔助工具和技術(shù)支撐， 應(yīng)對國內(nèi)城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)化運營的挑戰(zhàn)， 提升網(wǎng)絡(luò)化運營管理的水平和效益； 可進(jìn)一步形成乘客引導(dǎo)、 地下空間合理開發(fā)和布局優(yōu)化等 相關(guān)輔助決策系統(tǒng)，為乘客出行提供優(yōu)質(zhì)的服務(wù)，將產(chǎn)生重大的社會效益。在開發(fā)客流仿真系統(tǒng)之前需要對該系統(tǒng)的功能進(jìn)行分析， 根據(jù)車站設(shè)計人員和運營管理人員 的實際工作需要，提供以下幾點功能需求。2、城市軌道交通車站客流仿真系統(tǒng)功能分析系統(tǒng)總體功能需求及架構(gòu)城市軌道交通車站客流仿真系統(tǒng)的功能需求應(yīng)包含三大體系： 評價體系、 參數(shù)體系和驗證體 系。評

6、價體系體現(xiàn)的是全，即能為決策者和管理者提供一系列比較全面的數(shù)量指標(biāo)；參數(shù)體系體現(xiàn)的是準(zhǔn)， 即軟件系統(tǒng)里所設(shè)的參數(shù)數(shù)據(jù)應(yīng)準(zhǔn)確無誤， 從而保證仿真結(jié)果的真實； 驗證體系體現(xiàn)的是真， 即軟件系統(tǒng)的仿真效果應(yīng)能比較真實地反映乘客的運動行為， 從而來 驗證系統(tǒng)的真實度和可信度。評價體系1）評價內(nèi)容城市軌道交通車站客流仿真系統(tǒng)的評價內(nèi)容既可以從不同方面、 不同情況和不同目的三個角 度進(jìn)行分析說明。軌道交通車站內(nèi)各設(shè)備的通行能力將影響到乘客的通過速度， 設(shè)施設(shè)備的布局的合理與否將 會影響到乘客在站內(nèi)的排隊情況和運動狀態(tài)。 評價體系可從能力和布局這兩個方面對軟件的 仿真效果進(jìn)行評價。正常情況下的各設(shè)施設(shè)備的通

7、行能力與非正常情況下的是不一樣的， 非正常情況下主要考慮 擁堵情況和疏散能力。根據(jù)兩種不同的情況，針對不同的評價內(nèi)容需建立不同的評體指標(biāo)。軟件系統(tǒng)最終的用戶是工程設(shè)計者和運營管理員， 因此，該系統(tǒng)最終的評價內(nèi)容應(yīng)既能指導(dǎo) 設(shè)計又能服務(wù)運營。（2）評價對象城市軌道交通車站的站型可分為單一車站和換乘車站兩大類。 其中單一車站按站臺的布置形 式不同可分為島式車站、 側(cè)式車站、 一島一側(cè)式車站、雙島式車站等幾種； 換乘車站根據(jù)換 乘線路數(shù)目的不同可分為兩線換乘車站、大型換乘樞紐（3條及 3 條以上軌道交通線路）、綜合換乘樞紐（包含有國鐵等其它交通模式）。單一車站內(nèi)部的客流流向和客流組織較為簡單，而換乘

8、車站的換乘通道的數(shù)目和布置方式對客流的流向和站內(nèi)客流分布具有較大影響， 因此，為了更加真實準(zhǔn)確地模擬乘客在車站內(nèi)的運動情況，有必要針對不同的車站給乘客建立不同的基礎(chǔ)運動空間， 本文共建立 9 種評價對象類型。（3）指標(biāo)體系指標(biāo)體系主要考慮車站空間利用、車站設(shè)備利用、車站客流路徑、乘客服務(wù)水平四個方面。1）車站空間利用：主要是評價車站內(nèi)某些層面或某些區(qū)域的利用率，改進(jìn)設(shè)備的布局和數(shù)量。相關(guān)指標(biāo)有以下幾種：車站密度：車站各區(qū)域最高（平均）密度、車站各區(qū)域?qū)崟r密度。密度持續(xù)時間：車站各區(qū)域的實時密度值達(dá)到某一程度（范圍）所持續(xù)的時間，如密度在0.5 人/ 平方米以上的區(qū)域所持續(xù)時間分布情況。密度變化

9、規(guī)律： 車站最高 （平均） 密度隨時間變化規(guī)律、 局部區(qū)域密度隨時間變化規(guī)律。局部擁擠度：匝機、樓扶梯、出入口附近的乘客擁擠度。2）車站設(shè)備利用：主要分析流程中各環(huán)節(jié)設(shè)備服務(wù)的匹配程度，反映設(shè)備的利用率和服務(wù)強度，為設(shè)備的合理布局和配置提供依據(jù)和參考， 分析時應(yīng)綜合考慮車站空間利用。 具體指標(biāo)有設(shè)備利用率、服務(wù)能力、服務(wù)強度、匹配程度。設(shè)備利用率：分析售票機、匝機、樓扶梯等各設(shè)備的利用率，合理配置設(shè)備。服務(wù)能力：售票機、匝機、樓扶梯的服務(wù)能力及所能接受的最大服務(wù)能力。服務(wù)強度：售票機、匝機、樓扶梯的服務(wù)強度，用來檢驗設(shè)備是否超負(fù)荷運轉(zhuǎn)，為設(shè)備 的合理配置提供依據(jù)。匹配程度：售票機、匝機、樓扶梯

10、的服務(wù)能力與客流的匹配程度，匹配程度較差時，提 供合理化的解決措施。3）車站客流路徑：用來反映乘客在車站內(nèi)的運動路徑，找出交叉干擾點，采取客流引導(dǎo)措 施具體指標(biāo)和調(diào)整站內(nèi)設(shè)施布局來減少沖突， 提高乘客在車站內(nèi)的運動速度， 使之順暢流動。 有通暢程度、交叉干擾、阻塞繞行等。通暢程度：用來反映乘客在車站內(nèi)運動的速度和效率。交叉干擾：交叉干擾的路徑及其影響范圍分析，包括干擾的判斷、干擾的程度、干擾的持續(xù)時間、干擾的減少措施、干擾路徑等。阻塞繞行：各區(qū)域阻塞客流的擁擠度的變化分析，包括阻塞的判斷、阻塞量的程度、阻 塞的持續(xù)時間、阻塞的減少措施、繞行路徑等。4）乘客服務(wù)水平：用來反映車站對乘客的服務(wù)水平

11、，評價乘客接受服務(wù)的效率和舒適度。 具/、體的指標(biāo)包括接受服務(wù)時間、排隊等待時間、乘客在站時間。接受服務(wù)時間：乘客接受售票機、匝機、樓扶梯的服務(wù)時間（均值和極值），乘客接受 售票機、匝機、樓扶梯服務(wù)的隨時間變化規(guī)律。排隊等待時間：乘客排隊買票等待時間、匝機排隊檢票等待時間、候車時間（均值和極 值），乘客排隊等待的隨時間變化規(guī)律。乘客在站時間：從乘客進(jìn)站至上車的時間間隔、乘客下車至出站的時間間隔（均值和極 值），以及在站時間的變化規(guī)律。（4）評價方法靜態(tài)評價與動態(tài)評價相結(jié)合、 平均指標(biāo)與極端指標(biāo)相結(jié)合、 個體指標(biāo)與整體指標(biāo)相結(jié)合， 出設(shè)施設(shè)備布局設(shè)置不合理之處，提出改進(jìn)措施。采用概率統(tǒng)計方法，

12、對個體乘客、 整體乘客、 單一設(shè)施和多個設(shè)施的時間和空間數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng) 計分析， 得出具有一定實際意義的數(shù)量指標(biāo)。 部分綜合指標(biāo)可采用層次分析法或模糊綜合評 價法 等方法來得到。5）評價結(jié)果評價結(jié)果不僅包括圖表形式，還包括各種數(shù)據(jù)輸出和指標(biāo)分析。1）基本圖表車站局部基本圖表內(nèi)容眾多， 主要有乘客主要流線交叉圖、 整體上的瞬時車站密度分布圖、 區(qū)域的乘客密度的時間變化圖等。乘客主要流線交叉圖：反映某一仿真時段內(nèi)的乘客主要流線路徑，路徑的流量，交叉點 的人數(shù)、密度和范圍，可用不同顏色和粗細(xì)表示。整體上的瞬時車站密度分布圖：可顯示仿真過程中任一時刻的站廳層或站臺層的乘客密 度（均值和極值）分布圖，密度以

13、不同顏色區(qū)分。車站局部區(qū)域的乘客密度的時間變化曲線圖：反映車站某一個局部區(qū)域的乘客密度變化 情況，橫坐標(biāo)表示時間，縱坐標(biāo)表示乘客密度。2）綜合評價圖多項指標(biāo)在同一圖面上的對比，如綜合趨勢變化圖、綜合分布圖等。3）智能判斷的決策支持功能對仿真結(jié)果的各項指標(biāo)進(jìn)行智能判斷， 提出相關(guān)合理性建議， 為設(shè)計人員、 運營人員提供參考。2.3 參數(shù)體系在車站客流仿真軟件設(shè)計中， 為了體現(xiàn)客流仿真效果的真實性， 仿真前需要輸入一系列基礎(chǔ) 參數(shù)數(shù)據(jù)， 該參數(shù)主要包括行人參數(shù)、 設(shè)備參數(shù)和其它參數(shù)。 該參數(shù)設(shè)置的合理性將影響到 的仿真效果，因此需要系統(tǒng)地考慮和分析。（1）行人參數(shù)行人參數(shù)主要反映乘客在車站內(nèi)的運動

14、行為。 行人參數(shù)有靜態(tài)參數(shù)和動態(tài)參數(shù)兩種， 靜態(tài)參 數(shù)反映乘客的個性特點；動態(tài)參數(shù)反映乘客的共性特點。（2）設(shè)備參數(shù)設(shè)備參數(shù)主要反映各設(shè)備的通過能力， 有時間參數(shù)和空間參數(shù)兩種。 時間參數(shù)表示購票、 接 受客服、 進(jìn)出匝機等過程所需的平均時間； 空間參數(shù)主要指各設(shè)施的空間尺寸， 其數(shù)值將會 影響到通行能力。（3）其它參數(shù)其它參數(shù)包括空間密度服務(wù)水平參數(shù)、 通暢程度服務(wù)水平參數(shù)等。 空間密度服務(wù)水平參數(shù)分 6個等級， 分別對應(yīng)著不同的密度范圍； 通暢程度服務(wù)水平可分 5 個等級， 根據(jù)行人密度和人 群移動速度兩個指標(biāo)確定。2.4 驗證體系在車站客流仿真系統(tǒng)開發(fā)完成前， 必須對其仿真的結(jié)果進(jìn)行驗證， 其主要驗證的角度從微觀 到宏觀主要包括行人個體驗證、行人群體驗證、行人整體驗證三個方面。本文主要從評價體系、參數(shù)體系和驗證體系三個角度分