解決城市軌道交通擁堵方案優化研究

重慶交通大學 交通運輸學院 唐禎

一、MassMotion仿真平臺

MassMotion是一種基于代理的高級行人模擬和人群分析軟件，具有強大的統計分析功能和離散事件仿真功能，應用范圍非常廣泛。MassMotion中使用的3D環境可以在軟件中直接創建或者從行業標準CAD和BIM工具導入，再在scene里建筑內部環境，通過設置組件的屬性，可以使它們達到與仿真對象在真實場景中所具有的功能。使用activities中的事件發生工具，輸入根據計劃時間在其位置中的每個活動區域隨機生成的旅客代理的數量，可以執行建筑元素和活動之間的關聯過程。

二、軌道站交通組織優化方法分析

軌道站的交通組織優化需要從整體路網和整個區域的角度分析交通問題，并通過改進交通組織方式等“軟”措施來增加軌道站通行能力，以改善交通秩序。

交通優化方案和交通措施的制定主要通過模擬仿真以說明方案的必要性、可行性和有效性。基本的優化方法有以下幾種：

（一）交通分離組織優化

軌道站內有不同種類、不同流向的交通流混合在一起，易產生交叉沖突。主要通過空間分離和時間分離處理人流沖突。（1）空間分離。通過對行人流線組織的優化，減少交通流的交叉沖突。常見的方法是設置導向線、導流欄桿等。（2）時間分離。軌道站的時間分離主要靠列車到發時間的安排，將不同人流的行動時間錯開。可以通過編排更加合理的列車到發時刻表等實現。

（二）交通信息組織優化

交通信息的基本要求是及時、有效、準確和全面。需要對軌道站的引導標志進行優化，使其更加準確、全面。

（三）潮汐交通組織優化

潮汐交通組織，是指在不同的時間段變換某些路段的流線方向和流線種類。需要對現狀客流、交通組織方式進行分析，找到更合理的潮汐交通組織。

三、實例分析

（一）重慶軌道交通兩路口站概況

重慶軌道交通兩路口站位于重慶市渝中區的兩路口長江一路、中山三路交匯處，集散客流量極大，是重慶市的重要交通站點。兩路口軌道站屬于換乘站，聚集了重慶市地鐵1號線和單軌3號線。兩路口站是地下站，其站廳在最上層，有兩個站臺層，1號線站臺在上層，3號線站臺在下層。站廳層共有7個出入口，出入口分布如圖1所示。（1）站廳層和站臺層布局。重慶軌道交通兩路口站共有3層，其中負一層為站廳層，乘客在此完成購票、安檢、進出站。兩路口站的負二層為地鐵1號線的站臺層，負三層為單軌3號線的站臺層，站臺類型均為島式站臺，主要功能是完成乘客上下車作業。（2）進站流線、出站流線和換乘流線。重慶軌道交通兩路口站屬于換乘站，乘客流線可以分為三類：進站流線、出站流線和換乘流線。

圖1 重慶軌道交通兩路口站區位圖

（二）仿真建模

1.現狀交通組織仿真建模

本文需要利用MassMotion仿真軟件對重慶軌道兩路口站的交通組織現狀進行模擬。仿真建模過程分為以下三個主要階段：（1）環境建模。將用CAD繪制好的站廳站臺層的平面布局圖導入MassMotion作為底圖，把平面圖的各個分區應用工具選中將其設置成地板、障礙物等場景，來表示實際車站的主要設施設備。（2）創建行人事件。本文的兩路口站主要需要創建的行為和事件有乘客進站軌跡、車輛事件以及其他關鍵參數的建立。①乘客進站軌跡。首先設置三種不同的token表示通行證，分別為“安檢”“購票”“問詢”。然后創建action事件，設置六種方式及其比例。之后在出入口portal控件的行為屬性里選擇按順序發生，第一步引用已創建的action比例事件，第二步選擇“ifthenelse”命令，導入不同的token及其對應的server。②車輛事件。首先根據調查數據編制兩個站臺不同行駛方向的時刻表，錄入對應的vehicle中，同時選擇需要通過的車門，并根據停站時間確定車門的可通行時間。然后設置乘客上下車行為，最后對不同方向的代理人進行顏色區分。③其他關鍵參數設置。步行速度：垂直步行速度，采用樓梯減速因子；水平步行速度，采用觀察到的最小和最大水平速度值以及平均值三角分布模式。行人空間尺寸：Mssmotion以簡化形式表示不同的身體尺寸。本文采用0.25m。路徑選擇：車站乘客將按照起始點間的最短路徑行走。(3）仿真結果。模擬開始時3號線站臺魚洞方向列車有乘客下車前往出入口和換乘1號線。兩分鐘后，各方向列車按照時刻表實現乘客上下車行為活動。隨著時間的推進，站廳出現各種乘客流線，各電扶梯口處逐漸擁擠。

2.優化交通組織仿真建模

通過分析兩路口站的現狀仿真結果可知，站廳層北側通往3號線站臺的樓梯口存在進出流線交叉，引起小面積擁堵；南側樓梯口的大部分乘客會選擇最短路徑導致南北側樓梯口客流分布不均。具體表現為3號線站臺左側樓梯平均密度小于右側，同時右側樓梯口的流線交叉復雜，擁堵情況嚴重。1號線站臺的中間樓梯處人流過于集中，形成了交通擁堵。

現針對以上問題，基于空間分離、潮汐交通組織等優化原則和優化方法，對兩路口站的交通組織提出以下優化方案：(1）站廳層。北側樓梯處的導流欄桿增長至梯口處，完全隔離進出客流。西側樓梯處的導流欄桿向東延長數米，南側樓梯處增設導流欄桿，提高乘客前往北側樓梯處的通行難度，以此引導乘客由西側樓梯前往3號線站臺。(2）1號線站臺。在中間樓梯處增設長短不一的兩個導流欄桿，實現進出站臺的客流和從西側換乘通道前往東側車門的客流與出站臺客流的分離；將中間樓梯設為高峰時期僅上行。右側樓梯處增設兩個導流欄桿。（3）3號線站臺。右側樓梯處增設“L”形導流欄桿，將扶梯全部設為在高峰時期僅上行。改進后的車站環境建模如圖2-4所示。

圖2 優化后的站廳層環境建模

圖3 優化后的1號線站臺環境建模

圖4 優化后的3號線站臺環境建模

四、結束語

本文以重慶軌道交通兩路口站為研究對象，通過實地調查數據，利用MassMotion仿真軟件模擬了兩路口站的物理設施和乘客運行動態，依據平均密度等指標評價交通組織現狀，發現車站存在的問題，提出優化方案，并分析優化前后的交通組織。MassMotion仿真軟件能較好地實現微觀行人運動的模擬，但是其代理人自動選擇最短路徑與真實情況有些許不符，希望此問題能得到完善。