基于AnyLogic的佘山站客流控制仿真及優(yōu)化*

□ 劉 靜，趙 源，鄭 勛，李思杰

(1.上海申通地鐵集團有限公司運營管理中心，上海 201103；2.上海工程技術(shù)大學 城市軌道交通學院，上海 201620)

近年來，隨著我國城市化進程的加快，城市軌道交通網(wǎng)絡化程度不斷提高，線網(wǎng)運量不斷提升，作為運輸系統(tǒng)基層環(huán)節(jié)的車站，客流量也迅猛增長，部分車站在早晚高峰時段設備設施超負荷運轉(zhuǎn)現(xiàn)象嚴重，影響了運營的安全性和運輸效率。本文利用仿真軟件對車站內(nèi)客流進行仿真，從而對站內(nèi)客流進行量化分析，并提出優(yōu)化建議。

目前，常見的客流仿真軟件有AnyLogic、Legion、VisWalk、SimWalk、STEPS等[1]。綜合考慮國內(nèi)外車站仿真軟件所使用的行人微觀交通仿真模型、軟件的技術(shù)成熟度和流行程度、應用領(lǐng)域、開放性、性價比等指標[2]，本文采用AnyLogic仿真軟件作為研究工具[3]。

1 車站仿真研究流程

針對車站客流仿真問題，本文構(gòu)建了以“仿真——分析——優(yōu)化——評價”為主要內(nèi)容的研究流程，即利用AnyLogic軟件進行仿真，根據(jù)已確定的評價指標對仿真結(jié)果進行分析，再根據(jù)仿真結(jié)果，對站內(nèi)客流組織及設施布局上存在的問題進行優(yōu)化，最后對優(yōu)化方案進行評價。

車站仿真的流程中，評價指標是一個重要內(nèi)容。本文選取客流密度、進站時間、排隊長度、設施使用不均衡度四個指標，建立車站仿真的評價指標體系。

①客流密度[4]?？土髅芏确从沉藛挝粫r間內(nèi)單位面積里平均乘客人數(shù)，直接反映了乘客在車站內(nèi)的舒適度。本文使用人員密度熱力圖來表征站內(nèi)客流密度。

②進站時間。進站時間是對車站仿真的整體評價，直接關(guān)系到乘客乘車的服務質(zhì)量。由于佘山站站廳較小，高峰時段乘客在站外排隊進行安檢，因此設定從乘客進入安檢隊列開始，到乘客進入列車車廂為止的時間間隔為進站時間。

③排隊長度。排隊長度能夠反映車站內(nèi)排隊類設施的服務質(zhì)量。由于佘山站高峰時期進站客流量較大，在站外等待安檢排隊現(xiàn)象嚴重，本文選取對站外安檢區(qū)域排隊情況進行分析。

④設施使用不均衡度。設施使用不均衡度表征功能相同或相似的設施的使用率之間的差異。本文選取設施利用率的標準差表征設施使用不均衡度。

2 佘山站客流仿真研究

2.1 車站仿真環(huán)境的搭建

上海軌道交通9號線佘山站為雙層高架車站。地面站廳層共設有2個出入口，其中1號口單向進站，2號口單向出站；地上2層為站臺層，站臺和站廳由兩部樓梯和一部扶梯連接。

利用AnyLogic仿真軟件，對佘山站進行仿真環(huán)境的搭建，如圖1所示。

圖1 車站仿真環(huán)境

根據(jù)現(xiàn)場調(diào)研情況，搭建行人模塊并對仿真中的參數(shù)進行設置，從而完成整個仿真環(huán)境的搭建。

2.2 車站客流仿真

①客流密度：地鐵站車站客流仿真的客流密度如圖2所示。結(jié)果顯示，在安檢、閘機以及樓扶梯處密度較高，是乘客較為密集的區(qū)域[5]，也是客流控制、制定優(yōu)化方案時需要重點關(guān)注的區(qū)域。

圖2 客流仿真密度圖

②進站時間：乘客的進站時間如圖3所示，反映了仿真過程中每個乘客的進站時間，計算得到乘客的平均進站時間為217s。

圖3 乘客進站時間

③排隊長度：乘客在安檢前的排隊長度如圖4所示，反映了每個仿真時間內(nèi)安檢前的排隊長度，計算得到平均排隊長度為21人。

圖4 乘客進站時間

④設施使用不均衡度：仿真結(jié)果顯示，從左到右乘客通過每臺閘機的人數(shù)依次為962人、905人、890人、890人、880人、865人。左側(cè)閘機距離安檢較近，選擇的乘客相對較多；反之，選擇右側(cè)閘機的乘客相對較少，計算得到閘機使用不均衡度為31人。

3 優(yōu)化方案

結(jié)合佘山站結(jié)構(gòu)特征，限流方案包括在站外設置限流欄桿以及控制閘機的開放數(shù)量[6]兩種類型。在站外設置限流欄桿能夠維持排隊秩序，增加乘客走行時間，減輕車站內(nèi)的客流壓力；控制閘機的開放數(shù)量可以提高閘機的利用率，降低使用不均衡度，讓乘客均衡地使用閘機。

3.1 站外設置限流欄桿

采取站外限流欄桿的措施后，車站仿真密度圖如圖5所示。從圖中能夠看出，乘客在安檢前進行有序的排隊，安檢前區(qū)域的密度有所提高，區(qū)域面積使用效率有所增加，站內(nèi)客流密度有所降低。

圖5 站外設置限流欄桿后的客流密度

站外設置限流欄桿后乘客在安檢前的排隊長度如圖6所示，反映了仿真過程中每個乘客的進站時間。計算得到乘客的平均進站時間為275s，比既有方案增加了58s,說明優(yōu)化后的方案起到了減緩乘客進站的作用。

圖6 站外設置限流欄桿后乘客進站時間

站外設限流欄桿后乘客在安檢前的排隊長度如圖7所示，反映了每個仿真時間內(nèi)安檢前的排隊長度。計算得到平均排隊長度為31人，比既有方案增加了10人，表明設置限流欄桿起到了減緩乘客進站的作用。

圖7 站外設置限流欄桿后安檢排隊人數(shù)

3.2 控制閘機開放數(shù)量

正常情況下，車站六臺進站閘機均處于開放狀態(tài)，但是在客流高峰時期，可以采用關(guān)閉閘機的措施。圖8為開放五臺閘機時的仿真結(jié)果，從圖中能夠看出乘客在閘機前的區(qū)域密度有所提高，同時安檢區(qū)域人員密度有所下降。

圖8 控制閘機開放數(shù)量后的客流密度

通過仿真可知，開放六臺閘機和五臺閘機的平均進站時間分別173s和187s，說明通過控制閘機開放數(shù)量能夠達到減緩乘客進站的目的。

在閘機的使用不均衡度方面，開放六臺閘機時，從左到右通過每臺閘機的人數(shù)依次為982人、945人、914人、885人、852人、822人，計算得到閘機使用不均衡度為59人；開放五臺閘機時，從左到右通過每臺閘機的人數(shù)依次為1038人、1069人、1063人、1068人、1062人，計算得到閘機使用不均衡度為33人。結(jié)果顯示，開放五臺閘機的使用不均衡度顯著小于開放六臺閘機的使用不均衡度，表明乘客選擇閘機更加均勻。

4 結(jié)論

最大程度地對實際情況進行模擬是仿真的關(guān)鍵，文中旨在實現(xiàn)佘山站客流進站過程的精細化仿真。通過對佘山站進行仿真，發(fā)現(xiàn)乘客進站流線中的瓶頸，通過對瓶頸處的服務設施進行優(yōu)化，在保障乘客安全的前提下，在高峰時段有效控制了站內(nèi)客流。所提出的優(yōu)化限流措施可應用于高峰客流較大的車站，對乘客進站流線的優(yōu)化設計也具有重要實用價值和指導意義。