基于Anylogic仿真技術(shù)的城市軌道交通車站站廳布局優(yōu)化研究

李榮

(西安交通工程學(xué)院,交通運輸學(xué)院,陜西,西安 710300)

0 引言

城市軌道交通作為城市公共交通的重要組成結(jié)構(gòu),以其大載量、快速、準(zhǔn)時、安全、污染少、占用道路資源少等優(yōu)點,快速地成為各大城市迫切解決交通擁堵問題的首選方式[1]。然而,盡管城市軌道交通具有諸多優(yōu)點,但是如果城市軌道交通站廳結(jié)構(gòu)及設(shè)備設(shè)施布置不合理,就會造成車站站廳更加擁堵,乘客乘車效率低下,乘車體驗不佳,進一步對軌道交通整體運營服務(wù)質(zhì)量造成更加惡劣的影響[2]。后期對站廳層進行改造又是一項巨大工程,若改造不合理不僅費時費力還會造成資源的浪費。所以需要使用Anylogic仿真技術(shù)對優(yōu)化方案進行模擬,這樣就能提高方案的可執(zhí)行性,為方案的執(zhí)行進一步提供有利的數(shù)據(jù)支持[3]。站廳布局優(yōu)化可以提高乘客的乘車效率,為提升我國軌道交通服務(wù)質(zhì)量提供更加進步的技術(shù)指導(dǎo)[4]。

1 韋曲南站情況概述

韋曲南站作為西安地鐵2號線南段的最后一個車站,坐落于長安區(qū)南長安街與規(guī)劃路的十字交口,2014年6月16日,2號線南段(會展中心站至韋曲南站)開通運營[5]。本站一共有4個出入口,已有3個出入口投入使用。站臺為島式站臺,總建筑面積10 305 m2,全長為 120 m[6]。車站設(shè)備設(shè)置情況如表1所示。

表1 韋曲南站AFC設(shè)備數(shù)量

韋曲南站作為2號線終點站,客流量較大,日均客流量達74 674人次。早晚高峰期時段進出站客流差異明顯,早高峰時間段一般在8:00到9:30之間,平均每小時進站客流為3150人/小時,出站客流為1180人/小時。晚高峰時間段一般在17:30到19:30之間,平均每小時進站客流為2680人/小時,出站客流為3220人/小時。

2 仿真建模

Anylogic軟件的行人庫建模包含兩部分內(nèi)容:環(huán)境建模和行為建模[7]。行人庫的仿真建模流程如下:① 環(huán)境建模。環(huán)境建模時單位的換算比例:1米=10像素。用面板中行人庫里的各種工具來描繪出韋曲南站乘客的活動范圍,并且可以改變不同的屬性進而改變他們的外形、位置和大小[8];再使用三維物體中的工具描繪出韋曲南站的進出站閘機、自動售票機、安檢機、自動扶梯、售票廳等設(shè)備,并通過屬性設(shè)置他們的大小、顏色、位置等;然后使用行人庫中的“目標(biāo)線”對行人的進出位置進行設(shè)置[9];最后使用行人庫中的“服務(wù)線”設(shè)置進出站閘機、自動售票機、安檢機、售票廳的服務(wù)層數(shù)、服務(wù)數(shù)、隊列數(shù)等屬性。② 行人建模。使用行人庫中的“模塊”設(shè)置行人的行為步驟,可以通過屬性設(shè)置行人到達速率、服務(wù)隊列、服務(wù)的延遲時間等。韋曲南站附近居民小區(qū)較多且B、D兩個出入口附近設(shè)有多個公交站臺,在設(shè)置行人達到速率參數(shù)時還需考慮韋曲南站周圍環(huán)境及其他交通方式的影響,不同出入口行人到達速率均不相同,結(jié)合實地情況,A出口行人到達速率設(shè)置為750人/小時、B出口行人到達速率設(shè)置為1350人/小時、D出口行人到達速率設(shè)置為1050人/小時。服務(wù)隊列按照實際設(shè)備數(shù)量設(shè)置。不同設(shè)備的服務(wù)延遲時間也不同,如安檢設(shè)備的服務(wù)延遲時間設(shè)置為2～3 s,進站和出站閘機的服務(wù)延遲時間設(shè)置為2.3～3.6 s,自動售票機的服務(wù)延遲時間設(shè)置為15～30 s.韋曲南站站廳層的環(huán)境建模如圖1所示。

3 問題分析

在仿真運行到10 min 時,韋曲南站站廳層的客流密度如圖2所示。從圖2可以看出,站廳層部分區(qū)域已經(jīng)能夠觀察到有比較嚴重的擁堵出現(xiàn),降低了乘客乘車效率,對其通過能力造成了比較大的影響。擁堵主要出現(xiàn)在安檢處、左側(cè)售票廳前側(cè)、自動扶梯口和各出入口。

圖2 優(yōu)化前韋曲南站站廳層客流密度

行人的年齡段不同、性別不同和攜帶行李的大小、重量、數(shù)量的不同等因素,都會影響行人過安檢的速度,例如男性的步行速度一般為1.34 m/s,女性的步行速度一般為1.28 m/s[10];攜帶大件行李的乘客,過安檢的時間比一般乘客多5～10 s。通過仿真模擬也可以觀察到在D 口人流量還比較小的時候,安檢部位已經(jīng)有了排隊擁擠的現(xiàn)象[11-12]。因此可以預(yù)見,擁擠現(xiàn)象會隨著客流量的不斷增加而變得愈發(fā)嚴重,最終對韋曲南站進站通行造成更加嚴重的影響。

西側(cè)售票廳前側(cè)處的堵塞是由B口乘車客流和出站客流對沖造成的。東側(cè)非付費區(qū)售票廳前側(cè)人流量大,但對進出站并沒有造成影響。因此,客流量大并不會對人員通行造成很大影響,而人流對沖會對人員通行造成巨大的影響。

A 口、B 口、D口處均產(chǎn)生了不同程度的堵塞現(xiàn)象,主要是因為進出站客流產(chǎn)生沖突導(dǎo)致。

南側(cè)兩邊上行自動扶梯處出現(xiàn)擁堵現(xiàn)象,主要是因為乘客到站時間相對集中,一時間涌出大量乘客,通過自動檢票機需要一定時間,導(dǎo)致?lián)矶虑闆r的出現(xiàn)[13]。因此可以預(yù)見,隨著客流量的增加,自動檢票機處的排隊情況會越來越嚴重,成為影響進站的另一個關(guān)鍵因素。

4 優(yōu)化方案與評價

4.1 優(yōu)化方案

根據(jù)韋曲南站站廳層的實際情況,本著節(jié)約資源、減少站廳擁堵的目的,已經(jīng)建成的站廳無法進行大幅度的整修,只能增加少許設(shè)備或者更改現(xiàn)有設(shè)備的位置,由此提出以下優(yōu)化建議:① 更改進站閘機的位置,將之前一排的進站閘機分置兩側(cè),以增加付費區(qū)的面積;② 增加一出站檢票口,將原來進站檢票機位置向外移動,改成出站檢票位置,這樣可以減少站內(nèi)客流沖突;③ 將原來安檢機里側(cè)的部分自動售票機搬至外側(cè),可增加站廳非付費區(qū)的利用率。具體優(yōu)化方案如圖3所示。

4.2 優(yōu)化方案評價

優(yōu)化方案的評價主要從優(yōu)化前后客流密度對比、優(yōu)化前后站廳人數(shù)和優(yōu)化前后乘客進出站時間這三個方面進行,

(1) 優(yōu)化前后客流密度對比

優(yōu)化后韋曲南站站廳層的客流密度如圖4所示,與優(yōu)化前站廳層的客流密度相比較,優(yōu)化后的客流密度明顯下降,且高密度點明顯減少。主要因為優(yōu)化增加了付費區(qū)的面積并增加了一檢票出口,這樣可以減小站廳內(nèi)客流沖突,充分利用站廳層的有效面積。

圖4 改造后韋曲南站站廳層客流密度

(2) 優(yōu)化前后站廳人數(shù)對比

在相同客流量和站廳層的面積,在仿真到10 min時,優(yōu)化前地鐵站廳層人數(shù)為187人,優(yōu)化后地鐵站廳層人數(shù)為157人。如圖5所示,人數(shù)減少,預(yù)示擁擠度降低。

圖5 優(yōu)化前后站廳層人數(shù)

(3) 優(yōu)化前后進出站平均用時對比

在相同客流量的情況下,在仿真進行10 min后,優(yōu)化前乘客進站乘車平均用時221.54 s,出站平均用時166.29 s,如圖6所示。優(yōu)化后,乘客進站乘車平均用時207.69 s,比優(yōu)化前節(jié)省13.85 s,出站平均用時156.88 s,比優(yōu)化前節(jié)省9.41 s,如圖7所示。乘客進出站用時均在不同程度上減少,側(cè)面乘客乘車效率提升。

圖6 優(yōu)化前旅客進出站平均用時

圖7 優(yōu)化后旅客進出站平均用時

5 總結(jié)

直接進行對地鐵站站廳層進行改造,有可能會產(chǎn)生資源的浪費。若使用Anylogic仿真技術(shù)先對優(yōu)化方案進行模擬,可以提高優(yōu)化方案的可執(zhí)行性,有效避免資源的浪費。仿真結(jié)果表明,增大了付費區(qū)面積、增加安檢設(shè)備、改變進出站閘機設(shè)置和量位置等可以緩解站廳付費區(qū)擁擠,使得站廳層內(nèi)客流分布密度更加均勻,減少了客流線路對沖點,使得客流線路變得更加通暢,從而減輕進出站客流沖突的壓力。