基于Anylogic地鐵車站集散能力仿真分析

1、精選優(yōu)質(zhì)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(jìn)行仿真。通過對仿真數(shù)據(jù)的分析，給出車站設(shè)備設(shè)施布局的優(yōu)化建議，為運(yùn)營管理提供支持。關(guān)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(shè)計(jì)離散、連續(xù)和混合行為的復(fù)雜系統(tǒng)。利用AnyLogic實(shí)現(xiàn)地鐵車站設(shè)備設(shè)施的建模，通過設(shè)計(jì)不同的仿真場景，對乘客在車站內(nèi)的集散過程進(jìn)行仿真，研究車站設(shè)備設(shè)施的利用情況并分析評估，為軌道交通車站的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供支持。 1地鐵車站乘客集散過程建模分析1.1車站設(shè)施

2、城市軌道交通車站內(nèi)部設(shè)施由交通工具服務(wù)設(shè)施、乘客服務(wù)設(shè)施和信息誘導(dǎo)設(shè)施3部分組成，它們相互制約、相互協(xié)調(diào)，充分發(fā)揮各自的功能和優(yōu)勢，使系統(tǒng)達(dá)到整體功能的最優(yōu)化，為實(shí)現(xiàn)出行者乘行舒適、安全快捷的目標(biāo)而服務(wù)。本文仿真研究的主要設(shè)施是交通工具服務(wù)設(shè)施和乘客服務(wù)設(shè)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(nèi)所呈現(xiàn)的速度、流量、密度之間相互關(guān)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(shè)置人群參數(shù)時按社會關(guān)系分為上學(xué)、上班、購物以及其他 4組人群，對應(yīng) Anylogic軟件里的行人流，通過設(shè)置不同速度對其進(jìn)行分類。根據(jù)調(diào)查統(tǒng)計(jì)，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(dāng)行人經(jīng)過扶梯或者排隊(duì)進(jìn)站時會不自覺地形成臨時群，這時需對行人進(jìn)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(duì)處或者扶梯處所表現(xiàn)的特性大體沒有區(qū)別，所以當(dāng)4組行人流經(jīng)過排隊(duì)區(qū)域或扶梯區(qū)域要統(tǒng)一進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。針對各個工作區(qū)域的特點(diǎn)定義人群的停留時間分別為：售票口 5 s，自動售票機(jī) 8 s，進(jìn)站閘機(jī)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(gòu)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(jìn)站排隊(duì)系統(tǒng)等。行人產(chǎn)生源主

4、要是行人模擬的產(chǎn)生點(diǎn) ，運(yùn)用Anylogic中的source組件來實(shí)現(xiàn)，產(chǎn)生行人的位置在進(jìn)站口及換乘口，產(chǎn)生客流量主要根據(jù)調(diào)查的數(shù)據(jù)來確定。2.2系統(tǒng)中的模塊及其運(yùn)行流程 系統(tǒng)中的資源網(wǎng)絡(luò)模塊主要用于模擬車站乘客集散過程中車站設(shè)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(yīng)客流在車站內(nèi)移動的情況。 資源網(wǎng)絡(luò)模塊主要包括進(jìn)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(jìn)行模擬，主要有行人流與列車流，行人流又包括進(jìn)站流及出站流。根據(jù)資源網(wǎng)絡(luò)模塊對進(jìn)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(jié)合網(wǎng)絡(luò)模塊實(shí)

5、現(xiàn)車站乘客集散實(shí)際過程的直觀再現(xiàn)。這個模塊主要運(yùn)用Anylogic的Group來構(gòu)建動畫組，分別定義各個分區(qū)節(jié)點(diǎn)（包括通道、安檢區(qū)、進(jìn)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(luò)。 3車站集散能力評估與分析3.1車站集散能力評估指標(biāo) （1）乘客空間占用量 通過計(jì)算出相應(yīng)設(shè)施的乘客空間占用量，評估設(shè)施服務(wù)水平。服務(wù)水平是疏散效率和步行舒適度的綜合評價(jià)，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(wù)水平逐漸下降。 （2）設(shè)施平均排隊(duì)長度 此項(xiàng)指標(biāo)主要考慮客流在安檢口、進(jìn)出站閘機(jī)等設(shè)施的等待隊(duì)列，可以反應(yīng)進(jìn)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(diǎn)總數(shù)；L隊(duì), i為第i個時刻點(diǎn)的客流排隊(duì)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(diǎn)，共有 8 個出口。實(shí)際調(diào)研觀察，宣武門車站各個時段的設(shè)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(shè)施的利用情況進(jìn)行分析評估。3.2.1非高峰期集散能力評估 非高峰時段，進(jìn)出站乘客的數(shù)量很少，進(jìn)出站設(shè)備的利用率較小，安檢區(qū)域及閘機(jī)的排隊(duì)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(shè)施，所以主要分析換乘設(shè)施的使用情況。實(shí)驗(yàn)中將換乘區(qū)域面積設(shè)置為 10，對換乘出口的排隊(duì)隊(duì)列情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，圖5為非高峰期仿真場景

7、及統(tǒng)計(jì)結(jié)果。 圖6中在沒有列車經(jīng)過時，換乘口設(shè)定區(qū)域的人數(shù)為 0，當(dāng)列車到達(dá)時，大量乘客涌向換乘口，區(qū)域的人數(shù)統(tǒng)計(jì)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(dá)到這一階段的高峰，之后人數(shù)開始下降，最終客流疏散結(jié)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(dá)車流保持在一個較低的水平，給乘客很多的換乘時間，但當(dāng)兩個方向的車流同時到達(dá)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(dá)，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(wù)水平等級下降，但并沒有達(dá)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(xué)等人群大量涌入地鐵車站，使得站內(nèi)客流大大增多，對車站的集散設(shè)施提出了更高要求。圖7為進(jìn)站客流經(jīng)過安檢區(qū)域、自動售票機(jī)區(qū)域以及人工售票區(qū)域的排隊(duì)情況。 經(jīng)過統(tǒng)計(jì)可得出安檢口的乘客平均排隊(duì)人數(shù)為9人；自動售票機(jī)的乘客平均排隊(duì)人數(shù)為5人；人工售票區(qū)的乘客平均排隊(duì)人數(shù)為1人。在客流量增多時，安檢處的排隊(duì)人數(shù)處于擁擠的狀態(tài)，實(shí)驗(yàn)中最高值達(dá)到15人，形成這一情況的原因主要是安檢機(jī)的數(shù)量只有1臺，而且位于一個進(jìn)站口

9、的盡頭處，這一側(cè)的乘客需繞到另一側(cè)才能經(jīng)過進(jìn)站閘機(jī)進(jìn)站，在這個過程中，乘客的不必要路徑較多，使設(shè)施的集散能力不能發(fā)揮到最大。 應(yīng)用軟件建立另一場仿真場景，同時放入進(jìn)站客流及出站客流，圖8為進(jìn)站客流經(jīng)過安檢區(qū)域與出站客流經(jīng)過出站閘機(jī)區(qū)域的排隊(duì)情況。 鑒于進(jìn)出站口設(shè)施的布置情況，進(jìn)站區(qū)域的數(shù)據(jù)采集處為安檢機(jī)前的排隊(duì)區(qū)域，乘客平均排隊(duì)人數(shù)為 5 人；出站閘機(jī)區(qū)域處的乘客平均排隊(duì)人數(shù)為9人。出站閘機(jī)前的排隊(duì)人數(shù)是隨著列車流的到達(dá)呈現(xiàn)上升和下降的趨勢，列車到達(dá)時，大量乘客涌向出站閘機(jī)，最高人數(shù)達(dá)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(jié)束語 從上述仿真結(jié)果來看，車站存在一些問題，例如設(shè)施布置不合理，設(shè)