基于anylogic地鐵車站集散能力仿真分析

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1、專業(yè)知識(shí)分享版摘要：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(duì)北京宣武門地鐵車站不同時(shí)段的乘客集散過程進(jìn)行仿真。通過對(duì)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(gè)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(chǎng)景，對(duì)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(píng)估，為軌道交通車站的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供支

2、持。1地鐵車站乘客集散過程建模分析1.1車站設(shè)施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(shì)，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(shí)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(shí)按社會(huì)關(guān)系分為上學(xué)、上班、購

3、物以及其他4組人群，對(duì)應(yīng)Anylogic軟件里的行人流，通過設(shè)置不同速度對(duì)其進(jìn)行分類。根據(jù)調(diào)查統(tǒng)計(jì)，各組行人的速度參數(shù)如表1。不同時(shí)間段各類人群的比例如表2。使命：加速中國職業(yè)化進(jìn)程專業(yè)知識(shí)分享版當(dāng)行人經(jīng)過扶梯或者排隊(duì)進(jìn)站時(shí)會(huì)不自覺地形成臨時(shí)群，這時(shí)需對(duì)行人進(jìn)行統(tǒng)一分類，也就是區(qū)別于行人在流動(dòng)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(duì)各個(gè)工作區(qū)域的特點(diǎn)定義人群的停留時(shí)間分別為：售票口5s，自動(dòng)售票機(jī)8s，進(jìn)站閘機(jī)3s。按照不同時(shí)段的客流量確定

4、列車間隔時(shí)間，早晚高峰3min，非高峰5min。2地鐵車站乘客集散過程仿真建模2.1系統(tǒng)中的對(duì)象對(duì)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(dòng)畫模塊則是為了直觀的反應(yīng)客流在車站內(nèi)移動(dòng)的情況。資源

5、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(duì)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(duì)進(jìn)出站乘客流程的分析在軟件中嵌入對(duì)象如圖4。使命：加速中國職業(yè)化進(jìn)程專業(yè)知識(shí)分享版動(dòng)畫模塊可以結(jié)合網(wǎng)絡(luò)模塊實(shí)現(xiàn)車站乘客集散實(shí)際過程的直觀再現(xiàn)。這個(gè)模塊主要運(yùn)用Anylogic的Group來構(gòu)建動(dòng)畫組，分別定義各個(gè)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(dòng)畫網(wǎng)絡(luò)。3車站集

6、散能力評(píng)估與分析3.1車站集散能力評(píng)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(píng)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(píng)價(jià)，通常使用單個(gè)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、檢票等資源是否足夠。使命：加速中國職業(yè)化進(jìn)程專業(yè)知識(shí)分享版式中：Ni為仿真時(shí)間的取值時(shí)刻點(diǎn)總數(shù)；L隊(duì),i為第i個(gè)時(shí)刻點(diǎn)的客流排隊(duì)長度。3.2車站集散能力仿真評(píng)估宣武門站是北京地鐵2號(hào)線與4號(hào)線的交匯點(diǎn)

7、，共有8個(gè)出口。實(shí)際調(diào)研觀察，宣武門車站各個(gè)時(shí)段的設(shè)備利用程度有很大的區(qū)別，所以本文分別針對(duì)不同時(shí)段對(duì)設(shè)施的利用情況進(jìn)行分析評(píng)估。3.2.1非高峰期集散能力評(píng)估非高峰時(shí)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(duì)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(chǎng)景及統(tǒng)計(jì)結(jié)果。圖6中在沒有列車經(jīng)過時(shí)，換乘口設(shè)定區(qū)域的人數(shù)為0，當(dāng)列車到達(dá)時(shí)，大量乘客涌向換乘口，區(qū)域的人數(shù)統(tǒng)

8、計(jì)量上升，從第4min開始，區(qū)域人數(shù)呈上升趨勢(shì)，上升到第5min時(shí)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(gè)過程大概持續(xù)2min，在這個(gè)過程中，區(qū)域的人數(shù)變化如表使命：加速中國職業(yè)化進(jìn)程專業(yè)知識(shí)分享版3。非高峰期時(shí)段到達(dá)車流保持在一個(gè)較低的水平，給乘客很多的換乘時(shí)間，