基于anylogic的地下交通客流组织仿真分析

基于anylogic的地下交通客流组织仿真分析

北京南站是一家大型客运站，集北京铁路、地铁、公交、出租车等交通方式于一体。此外，它还集中在北京连接全国高铁列车和快速列车的站和站。连接复杂，车场大，车道多，设备和设施技术水平高。因此，北京南站的客流组织是一个复杂的动态时空队列服务系统。本文针对北京南站地下一层客流组织的复杂性,分析其站内功能区位布局及客流流线,利用Anylogic微观动态仿真软件对其进行客流仿真,分析仿真结果并提出客流组织优化方案,为实际运营管理提供决策支持意见。1北京南站的地下一层1.1地铁站厅设站厅北京南站地下一层功能区位布局较为复杂,为整个车站的换乘大厅、停车场以及旅客出站系统,包括进站厅7个,其中普速进站厅2个,高速进站厅3个,城际进站厅2个;到达口8个,其中普速出站口2个,高速出站口4个,城际出站口2个;本层设火车售票处4个,南北电梯各2个。国铁与地铁换乘及2条地铁共用的站厅布置在换乘大厅的中央部位,设有地铁南北出口和东西进口,另外在东西各有一个地铁售票口;中央换乘大厅南北端同公交车场相连。1.2机场地下音乐场分析流线是指在客运站,旅客、行包、交通车等的流动行驶路线,它是客运站特别是站场、站房和站前广场总体布局的主要依据。北京南站地下一层的旅客流线主要有进站流线、出站流线和换乘流线。(1)进站流线进站流线如图1。出站流线如图2。(3)换乘流线换乘流线如图3。2运营组织的模拟方法和评估指标的研究2.1行人轨迹模型Anylogic行人仿真主要依靠其行人库实现,行人库的对象分为全局参数设置对象PedComguration、环境对象、行人对象等,其核心算法为社会力模型。Anylogic中的行人仿真建模过程如图4。社会力模型基本原理:社会力模型是连续型微观仿真模型,可以给出真实的行人踪迹。基于多粒子自驱动系统的框架,假定组成人群的个体具有思考和对周围环境做出反应的能力,把人的主观愿望、人和人之间的相互关系以及人与环境之间的相互影响用社会力的概念来描述,分别表示为以下3种作用力:(1)驱动力:主观意识对个体行为的影响可化为个体所受自己施加的“社会力”,体现了行人以渴望的速度移动到目的地的动机。运动学方程如下:其中,为行人α的空间位置向量,(t)为行人α的速度。(2)人与人之间的作用力:指试图与其他行人保持一定距离所施加的“力”。行人加减速和方向变化方程如下:其中,为反映随机行为偏差的扰动项。(3)人与墙之间的作用力:墙对人的影响类似于人与人之间的作用。社会力方程如下:其中,为加速力,为人与墙之间的作用力,为行人α与其他行人β间的作用力,为吸引效果。2.2旅客排流量的比较本文主要从旅客换乘的流畅性和设备综合利用率这两个方面来评价客流组织方案的优劣。其评价指标分析如下所示:(1)平均逗留时间平均逗留时间V,是指一段时间内从某条流线上经过的若干旅客所花费的时间的平均值,在距离相同的情况下,其结果越大说明这条流线上越拥堵,旅客走行越不顺畅,从而发现流线上的瓶颈所在。其中vi为站内某条主要流线上某旅客的逗留时间;n为某条流线上旅客的数量。(2)平均排队长度平均排队长度U11,是在单位时间内,站内主要流线上排队长度的平均值,其结果越大说明枢纽站内旅客排队现象越严重。其中Li为站内每条主要流线上排队的长度;n为站内主要流线的数量。3北京南站下层客运组织的模拟分析3.1主要设备组成北京南站地下一层分为中央换乘大厅和两侧汽车库及设备用房,主要设备包括闸机售票机和电梯。其中,闸机采用统一的标准,长度为1.86m,宽度为0.53m,通过速度为1.37m/s,服务时间为2s。地下一层仿真设备参数如表1。3.2创建模拟模型3.2.1模拟动画的设计加入仿真底图,绘制仿真模型动画如图5,设置模型动画中的线条的属性。3.2.2模拟脚本设计根据地下一层的主要流线,在Anylogic仿真软件里用各个模块的关系图表示出来建立地下一层的仿真流程图,并设置每个模块的属性。3.3模拟评估与分析3.3.1北京东南角—仿真数据输入按照AtkinsChina所做的北京南站《交通、客流专题报告》,到站乘客的交通模式划分为:地铁50%,公交车30%,社会车辆20%。2030年北京南站高峰小时出发客流量比例约为:城际35.6%,高速62.3%,普速2.1%。由调查数据可知,北京南站地下一层目前高峰小时的客流量为12688人/h,将到达总人数按比例分配到各个到达口。城际:高速:普速=256∶623∶21;地铁:公交:社会车辆=5∶3∶2,见表2。3.3.2模拟结果评价分析3.3.2.到达口或出口前平均滞留时间将仿真结果中各到达口对应流线上的逗留时间参数放入表3中,运用公式(5)计算出各流线上旅客的平均逗留时间,对结果进行分析。比较各到达口对应流线上的旅客平均逗留时间可知,各到达口到南公交站和北公交站以及地铁西入口(购票)和地铁东入口(购票)的平均逗留时间都较长。由此可见,各到达口到达南公交站、北公交站、地铁西入口(购票)和地铁东入口(购票)的流线上存在阻碍旅客走行的瓶颈。3.3.2.维护客单位基础设施对瓶颈产生原因进行分析,进而提出决策支持建议。分析设备平均排队长队,提出优化方案,实现客服设备的合理配置与运用。客服设备的平均排队长度见表4。由客服设备平均排队长度可以看出,除地铁售票窗口,其他的客服排队长度都不是很明显,所以造成南公交站和北公交站流线上出现瓶颈的原因主要是旅客属性(旅客对车站的熟悉程度、走行速度等)。决策支持意见:4售票处的瓶颈仿真本文应用Anylogic仿真软件对北京南站地下一层进行了客流组织优化仿真分析。地下一层客流组织仿真过程包括:仿真环境分析,仿真建模,仿真运行,仿真结果输出分析。通过分析仿真数据,可以看出地下一层的瓶颈主要在南、北公交站对应流线上和地铁东、西售票处,提出解决措施对这一瓶颈进行缓解。针对南、北公交站对应流线上的瓶颈,主要提出提高旅客流速法和引导法两种决策支持建议;针对地铁东、西售票处的瓶颈,主要提出增加设备数量法的几种方案,分别对各方案进行仿真,通过比较分析仿真结果找出最优方案。通过仿真并进行分析,为北京南站的实际运营管理提供决策支持建议,从而提高设备利用率,提高流线的通过能力。(1)提高旅客流速法:即通过提高旅客的走行速度,相对的降低行人对车站设施、设备的占用时间,从而提高设备利用率,提高流线的通过能力。通过以下方法解决:运用相关人员的力量维持各通道秩序,使通道上无人员停留,保持通道的通畅;加强对整个车站客流组织的总体规划,保证各交叉的通畅。(2)引导法:由于客运站的复杂性,许多旅客对整个换乘过程不是很清楚,特别是对那些初次到站的旅客,需要一个认知过程,这就需要车站有比较完善的服务信息和诱导标志来更快更好地引导旅客完成整个换乘过程。结合分析客服设备的平均排队长度可以看出,地铁西售票口和地铁东售票口的瓶颈原因主要是高峰期售票窗口不足引起的排队长队过长。决策支持意见为:增加设备数量法,即