北京南火車站客流流線組織優化的動態仿真分析

張素芳，張 喜

(北京交通大學交通運輸學院，北京100044)

北京南火車站是大型客運站，在客流上具有到發量大而集中、多向集散和各小時段換乘客流不均衡性等特點。所以北京南火車站的客流組織是一項復雜的動態時空排隊服務系統，本文針對北京南火車站高架層客流換乘組織的復雜性，進行換乘客流流線的分析與設計，提出了換乘客流組織流線優化方案，為實際運營管理提供參考依據。

1 車站客流組織流線的設計及優化方法

1.1 流線的概念

在綜合交通樞紐內，由于各類人員、車輛及物品的集散活動，產生一定的流動過程和流動路線，通常稱為流線。流線是綜合交通樞紐的設計靈魂，流線的設計和組織是否合理，影響交通樞紐的作業效率和能力及交通樞紐的服務水平。流線分析是流線設計、組織及交通樞紐功能分區和空間布局的基礎。

1.2 客流流線的種類

1.2.1 進站流線

車站的進站人流在檢票前比較分散，多數客流進站的流程是：到站→問詢→購票→托運行李→候車→檢票→上車。部分已預購客票的旅客和不托運行李的旅客，不全按照上述流程進行。

1.2.2 出站流線

出站旅客流線比進站旅客流線簡單，特點是人流集中，密度大，走行速度快，出站迅速，并在站前廣場前迅速疏散。一般情況下，普通、市郊以及中轉旅客均在一個出站口出站。

1.3 流線優化方法

1.3.1 交叉點的優化

（1）物理切割法

將進站和出站等各流線分開，以減少交叉點。可通過高架和地道等立體交叉疏解方式解決，也可在同一平面上通過控制各種流線的方向解決交叉問題，或是通過圍欄將客流分割。

（2）功能布局優化法

調整售票窗口、公交站以及出租車停車場的位置，達到合理布局，減少人流與車流的交叉。

1.3.2 設備能力的優化

（1）提高流速法

通過提高人流和車流的走行速度，相對降低行人、車輛對車站設施以及設備的占用時間，提高設備利用率，提高流線的通過能力。

（2）設備屬性變換法

通過改變站內換乘流線上一些設備的屬性，增加流線的通過能力。設備的屬性一般包括寬度、速度以及方向等。

2 車站客流組織流線優化仿真實現方法

2.1 仿真軟件平臺選擇

本文借助VISSIM微觀交通軟件進行城市公共交通樞紐換乘組織的仿真研究。該軟件能模擬設置不同道路類型、交通組成以及交通信號控制等條件下的交通運行情況，具有分析、評價與優化交通網絡和進行設計方案比較等功能，是分析交通問題的有效工具。它在Wiedemann的車輛模型與車輛換道模型的基礎上實現了對行人的運行仿真，可以近似地模擬行人在樞紐內的流動過程，還可借助對道路交通的模擬研究人流與機動車流在樞紐內的相互影響，因此，比較適合用于樞紐的換乘組織仿真研究。

2.2 換乘客流組織優化仿真方法

換乘客流組織的仿真思路為：根據站內旅客和流線的特點，構建流線模型和旅客走行模型，進入仿真狀態，經過參數讀取生成模擬環境，對客流模擬包括：旅客進站模擬、旅客出站模擬和旅客換乘模擬。之后對相關數據進行分析，做出相應的評價及調整。

仿真步驟為：建立路段，配置設備（客服設備包括：票閘機、電扶梯和步行梯、客服點、引導標志），設置檢測路段和檢測點，分配客流，動態仿真，查看結果，結束仿真。

3 北京南火車站高架層客流組織仿真分析

3.1 仿真環境分析

北京南火車站是國內大型的綜合交通樞紐站，采用5層立體交通換乘建筑結構，其高架層為旅客進站層，中央為獨立的候車室，東西兩側是進站大廳，與高架環道落客平臺相連，南北兩側為共享空間，與南北廣場地面進站廳和地下換乘空間直接相通，西側為站內出口，東側為進出混行口。涉及到旅客的進站、購票、候車、換乘以及商務等行為，客流組織流線分布比較復雜。

北京南火車站的高架層是旅客候車的專區。進站廳面積是36 480 m2，有4個獨立候車室，總面積6 301.38 m2。其中，東北側有1個獨立候車室（供13站臺使用），面積為608.45 m2。中部有3個獨立候車室，普速候車室面積為986.98 m2（包括1個軟席候車室），供11、12站臺使用。京滬高速候車室面積是3 068.97 m2（包括2個軟席候車室）。京津城際候車室1 636.98 m2（包括1個軟席候車室）。高架區內有8個安檢口。

高架層設有70臺票閘機，票閘機采用統一的標準，長度為1.86m，寬度為0.53m，通過速度為1.37 m/s，服務時間為2 s。設置位置和數量如表1。

表1 高架層候車室參數表

高架層的流線分析。高架層共有東南西北4個入口，分別為北側電扶梯入口、社會車輛西側入口、社會車輛東側入口、南側電扶梯入口。從這些進站口進入后，可有2種去向：（1）乘電梯下到平層進站，南北2側各有1個電扶梯，北側還有1個步行梯；（2）從候車室進站，有2個普速候車室，1個城際候車室，1個高速候車室，高速候車室東南西北4個方向都可以進站。高架層主要流線共38條。

高架層的檢測點分析。在高架層的所有票閘機前設置檢測點，共8個，每個進出口處設置6個，2種以上流線相交的沖突點處設置4個。

3.2 動態仿真評價分析

改變旅客的到達量，分析高架層的客流承受能力，仿真結果如表2。

表2 高架層各項仿真結果

由表2可見，當到達客流量為30 000人/h，高架層平均排隊長度由0.7 m變為1.2 m時，可視為開始排隊，因此，選取此到達客流量對高架層流線優化進行仿真模擬。

仿真后得到旅客的平均行程時間見表3，可以看出，平均行程時間并不隨著走行距離的增加成線性增長，增幅非常小。說明在高架層旅客流線中雖然存在阻礙旅客走行的“瓶頸”，但影響不大。

表3 高架層各流線上旅客的平均行程時間（s）

統計高架層檢測點，得出數據見表4，站內流線的“瓶頸”多出現在兩條流線的沖突點附近，此層的旅客擁堵情況不很明顯，需解決如何優化流線，而不是疏導流線上的“瓶頸”。

表4 高架層檢測點的仿真結果

3.3 換乘客流流線優化分析

綜合以上仿真數據，修改換乘設備的物理參數，以提高設備利用率，優化站內流線。

3.3.1 改變候車室性質

設想在高峰時期，改變高架層候車室的性質，提高候車室空間的利用率。方法1保持候車室性質不變；方法2將所有軟席候車室改為普通候車室。仿真結果如表5。

表5 高架層改變候車室性質的仿真結果

分析仿真結果可知，此方法可使高架層的通過總量提高，而其他各項結果基本維持不變或略有減少。因此，在客流高峰時期，為了增加旅客的通過總量，可將所有軟席候車室改為普通候車室。

3.3.2 改變票閘機臺數

設想可以在保證高架層內旅客走行不受影響（即無擁堵和無排隊現象）的情況下，適當減少進站入口處票閘機數量，以此來優化流線上的物理設備，做到高效和經濟使用設備的目的。

改變票閘機臺數的方法如下：

（1）保持票閘機臺數不變；

（2）將北側步行梯進站入口及高速東西兩側入口票閘機臺數減半；

（3）將高架層所有進站入口票閘機臺數減半；

（4）將北側步行梯入口及高速東西兩側進站入口票閘機臺數減為1/4，其余全部減半；

（5）將高架層所有進站入口票閘機臺數減為1/4。仿真結果如表6。

表6 高架層改變票閘機臺數的仿真結果

當方法2實施以后，旅客的平均損失時間相對較小，之后隨著票閘機臺數的減少，平均損失時間開始略有增加。平均停滯時間和平均停止次數隨著票閘機臺數的減少而增加，尤其是方法4和方法5，較之前的方法時間，增幅比較大。

由于進站口的票閘機數量減少，在高架層的旅客走行受到了限制，排隊人數和長度不斷增加，其中方法2和方法3略有增加，而方法4和方法5增幅加快。當方法3（將高架層所有進站入口票閘機臺數減半）和方法4實施時，通過的旅客總量比其他方法多。

綜上所述，為了在基本不影響旅客走行的前提下，實現站場內設備的有效利用，可選擇方法3，即將高架層所有進站入口票閘機臺數減半。

4 結束語

本文應用VISSIM仿真軟件對北京南火車站高架層進行了換乘組織方案動態仿真分析。針對高架層客流擁堵情況不明顯，客流通行比較順暢，有時站內設備，如票閘機和候車室會有空閑的情況出現，如何在不影響旅客走行的前提下，提高客服設備的使用率，提出了以下措施：（1）將所有軟席候車室改為普通候車室。可緩解客流密度比較集中的普通候車室的壓力，充分利用相對比較空閑的軟席候車室；（2）將高架層所有進站入口票閘機臺數減半。仿真結果表明，平均排隊長度僅增加了0.1m，而旅客的通過總量增加了267人。

以上2種措施都是為了解決高架層的主要問題，即如何有效利用設備，達到站內資源優化配置的目標而提出的。根據高架層的實際情況，2種措施可同時使用，能更有效地提高整個樞紐站內的換乘效率和旅客通過量。

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