基于Anylogic的地鐵站廳設施布置優化方案研究

郭婧

摘 要：近年來，地鐵發展迅猛，大、中城市已實現網絡化運營模式，客流量大幅增加使地鐵站人滿為患，特別是早晚高峰及大型活動時尤為明顯。地鐵站廳內設施布置很大程度影響著行人走行特性，不合理的站廳設施布置是造成擁堵與阻塞的原因之一。本文基于Anylogic軟件，提出平均排隊長度和客流密度兩個評價指標，以深圳竹子林站為例，建立站廳層設施布置仿真模型，進行模擬仿真，得出結果并分析竹子林站廳設施布置缺陷，提出優化方案并進行驗證，結果顯示，優化后大大減緩站廳擁堵狀況，為以后站廳設計帶來一定啟示和價值。

關鍵詞：地鐵;Anylogic;站廳設施布置;仿真優化

中圖分類號：U231.4 文獻標識碼：A

0 引言

作為城市公共交通的中流砥柱，地鐵承擔著重要的客流運輸任務，客流的大規模增長暴露出地鐵運營中的各種問題，其中，地鐵站廳層設施布置不合理現象尤為凸顯，結果將導致站廳層設備設施利用率不足、不合理流線導向造成客流堆積甚至客流沖突，因此，對地鐵站廳層設備設施布置的合理化研究十分重要。

1 地鐵站廳設施布置仿真軟件及客流流線分析

1.1 Anylogic仿真軟件簡介

Anylogic仿真軟件支持多種方法聯合建模，是一個專業、虛擬的環境，幫助快速構建設計系統進行仿真。本文利用Anylogic搭建虛擬地鐵站廳仿真環境，基于社會力模型進行仿真建模，使得仿真更加接近現實[1-2]。

1.2 城市軌道交通客流流線分析

地鐵客流流線分為進站、出站及換乘流線。進站乘客進入站廳后根據不同目的產生分流;換乘乘客在站廳與進站乘客合流;出站乘客從不同出入口出站，形成出站客流分流，不同線路的乘客下車后，若選擇相同出站口，又會形成合流[4-6]。

2 評價指標的建立

乘客走行情況是判斷站廳層設施布置是否合理的重要指標，行人走行評價指標有行人平均行程時間、行人平均延誤時間、設施設備利用率等，本文通過德爾菲法，確認以“客流密度”和“平均排隊長度”作為評價指標，該指標可較好體現設施設備布置的合理性[3]。

2.1 客流密度

客流密度是指在單位時間內，單位面積中的平均人數的多少。當客流密度S達到臨界點，易造成擁擠、堵塞甚至威脅到乘客安全。

（1）

式中，N為竹子林站通過某區域（如售檢票區、安檢區及樓梯自動扶梯區）1小時的總人數;t為單位時間;S為區域面積。

2.2 平均排隊長度

平均排隊長度L。指在單位時間內，主干流線上排隊長度的均值，若平均排隊長度過長，應增加服務窗口，若排隊長度過短，設備利用率達不到要求[7-10]。

（n=1，2，3……） （2）

3 深圳地鐵竹子林站站廳層概況

竹子林站站廳分為付費、非付費區，出入口A進入站廳處有4臺自動售票機，右方有1臺安檢設備，右前側設有人工售檢票及詢問處，右側入站有5臺閘機;出入口B1進入站廳處右方有2臺自動售票機，左方設有安檢設備1臺，左前側設人工售檢票及詢問處，左方入站3臺閘機;進出站口B2處進站，左側靠墻里端有3臺自動售票機，靠近出口處有2臺自動售票機，1臺安檢設備，有4處進站閘機，分別為3、4、1、7臺。站廳內有兩組樓梯，兩端開口，2臺自動扶梯從站廳到站臺，4臺自動扶梯從站臺到站廳，左側有2個出站口，分別設5、6臺閘機，下側有2個出站口，分別設3、5臺閘機，右側1個出站口，設6臺閘機，具體如圖1所示。

4 仿真模型建立及結果分析

4.1 仿真模型的建立與實驗

4.1.1 構建仿真模型

將平面圖導入Anylogic軟件，根據設施設備數量及位置，設置模塊元素，包括閘機、樓扶梯、安檢等，如圖1所示。

4.1.2 客流流線設定

建立站廳客流流線，以出入口A的客流流線為例，乘客從A出入口進入車站，到達站廳層，有3類乘客，第1類選擇自動售票機買票，第2類選擇人工問詢處買票，第3類不買票持地鐵卡進站，過安檢后選擇入站閘機進站到達付費區，選擇乘坐電梯或樓梯進入站臺層。

4.1.3 仿真參數設定

對深圳竹子林站進行高峰期1小時調研，結果顯示，在高峰小時竹子林站出入站口A、B1、B2客流約為2 120人/小時、1 980人/小時、2 220人/小時，行人走行步長設置為0.3 m/s。

各設施設備時間參數的設置分別為：自動售票機12 s～

15 s，人工售票詢問處6 s～10 s，安檢6 s～7 s，進出站閘機1 s

～3 s，樓梯5 s～6 s，自動扶梯7 s～8 s。

4.2 結果分析與評價

4.2.1 基于客流密度評價指標分析

利用Anylogic軟件中密度函數得到各出入站口、安檢處和自動售票機處客流密度折線圖，橫坐標為仿真時間（s），縱坐標為密度（人/平方米），如圖2至圖5所示：

由圖2至5可知，在出入站口的閘機處的客流密度相對流暢，出站平均客流密度為0.789人/平方米，入站平均客流密度為0.498人/平方米。“安檢1”處和“自動售票機3”處的客流密度較大，平均客流密度分別為2.365人/平方米和1.108人/平方米。

4.2.2 基于平均排隊長度評價指標分析

通過仿真，統計出各設施平均排隊長度如表1至表4所示：

由表1至表4可知，出入站平均排隊長度很短，設施設備利用率低，可適當減少閘機數量提高利用率。安檢平均排隊長度較出入口處平均排隊長度高，最高達到13人排隊，應采取適當增加服務線，移動位置等優化措施。自動售票機3處排隊長度達12人，可適當增加售票機滿足需求。

4.3 仿真優化

4.3.1 改進意見

根據仿真結果，對深圳竹子林站的改進的方案如下：

（1）減少西北角自動售票機1臺，降低運營成本，在自動售票機3處增加1臺自動售票機，命名為“自動售票機”。把自動售票機2處的自動售票機移動至東北角，減少乘客走行時間，使乘客購票更加便利。

（2）減少入站1閘機數一個，將入站1和3閘機的位置移動，減少

出站2處的閘機數兩個，取締入站5的閘機，減少運營成本。

（3）在安檢1處增加一條安檢服務線，緩解此處安檢造成的排隊及擁堵情況，將安檢和安檢1向前移動，增加乘客進站所需空間面積。

4.3.2 優化結果分析

優化后進行優化仿真，得到出入站、安檢機自動售票機客流密度，如圖6至9所示：

由圖6至圖9可知，優化后出入站平均客流密度與之前相當。“安檢1”處和“自動售票機3”處的客流密度從2.365人/平方米降到1.892人/平方米，1.235人/平方米降到1.108人/平方米，擁堵情況得到緩解。

優化后的排隊長度見表5至表8所示：

由表5至表8可知，安檢平均排隊長度明顯降低，安檢1處從13人排隊降到5人，自動售票機利用率得到提高。

5 結語

以平均排隊長度和客流密度為指標，利用Anylogic軟件，選擇高峰1小時對竹子林站站廳層進行仿真建模，分析發現站廳部分自動售票機、安檢處、閘機處設施設備設置不合理，造成客流積壓與擁堵的現象，對此提出優化措施，進行優化后仿真，對比得到較好的仿真結果，通過分析及優化，可減緩站廳擁堵狀況，提高地鐵服務水平，為地鐵站廳層設施設備布置提供依據，并為站廳設計帶來一定啟示和價值。

參考文獻：

[1]張義然.基于社會力模型的地鐵換乘站乘客流線設置合理性研究[D].西南交通大學，2014.

[2]陳立揚，宋瑞，李志杰，等.基于Anylogic的地鐵站站廳層設施布置仿真研究[J].軌道交通，10，3963/j.issn 1674-4861.2013.05.004.

[3]陳建宇.基于Anylogic的成都北站鐵路客流換乘城市軌道交通仿真研究[D].成都：西南交通大學，2014.

[4]陳利紅.基于Anylogic的城市軌道交通換乘站仿真研究[D].長安大學，2015：44-68.

[5]尹玉龍.地鐵車站超大客流流線設計與優化[D].西南交通大學，2013：9-10.

[6]謝冰如.大型高速鐵路客運站客運設施配置及流線優化仿真研究[D].西南交通大學，2015：14-18.

[7]王子甲.基于行人仿真的軌道交通車站設施規模及布局研究[D].北京交通大學，2013：29-33.

[8]吳先宇.城市軌道交通樞紐設施配置適應性分析及仿真優化方法[D].北京：北京交通大學，2010.

[9]丁青艷，王喜富，單慶超，等.軌道交通行人流運動建模及仿真[J].交通運輸工程與信息，2011.

[10]劉明姝，張國寶.基于排隊系統的城市軌道交通進站檢票機配置[J].城市軌道交通研究，2005.