基于开始广播检票信息的旅客检票流程仿真
2013-05-11杨文，张彦
杨 文，张 彦
（中国铁道科学研究院 电子计算技术研究所，北京 100081）
高速铁路客运服务特点是：客运服务设施集成化和自动化程度高。为了减少旅客出行过程中的时空消耗，需要高速铁路客运站为旅客提供的客运服务进行相关评价，广播服务作为客运服务的重要内容之一对旅客在车站行为产生重要的影响，开始检票广播是广播服务最重要的内容，不同的开始检票广播播放时间会造成旅客在检票的过程中排队长度和等待时间不同，对其展开研究能够为旅客进站检票上车的流畅性提高提供一种解决问题的思路。虚拟仿真是解决这一问题实际方法。
1 仿真模型
SRA IL仿真系统广泛应用于轨道交通咨询和教育领域，可对枢纽运能评估、枢纽设计评估、运营手段有效性评估和应急预案辅助决策等。
1.1 SRAIL仿真系统介绍
SRAIL主要功能如下：
（1）枢纽设计图纸的导入和仿真场景生成；（2）仿真基础数据输入与管理；（3）仿真客流的多模式生成；（4）仿真过程的二维实时展示；（5）仿真指标的计算与数据分析；（6）仿真数据录制与回放；（7）仿真结构三维展示。
1.2 旅客候车检票模型
1.2.1 Logit模型
如图1所示，旅客接受检票广播服务从候车区域进入检票队列接受服务或者从候车区域以外直接到队列接受服务，服务完成后从相同的方向离去。旅客在接受广播信息服务之前有决策是否立即排队。开检时间和排队长度时主要影响旅客候车和排队的因素。
因此，基于广播信息旅客行为选择概率可用Logit模型计算：
图1 基于广播信息的旅客等候排队分析
Pj：表示旅客等候排队概率；
un：表示排队等候效用。
旅客等候概率为：
P1为旅客等候的概率。
旅客排队概率为：
旅客等候的效用值：
v1：表示等候效用函数；
t1：表示距离发车的时间（0＜t1＜开检前10 min）；
l：表示检票设施前排队长度；
α1、β1：分别表示检票时间和排队长度的参数；
ε1：表示开检广播的随机效用。
旅客检票排队效用：
v2：表示等候效用函数；
α2、β2：分别表示检票时间和排队长度参数；
ε2：表示开检广播的随机效用。
1.2.2 旅客候车检票模型算法流程
（1）初始化枢纽环境，创建网格、单元、控制点；
（2）生成0~N的整数随机序列，并顺序选择随机序列中的元素j，选择编号为j的旅客为当前决策旅客；
（3）生成j旅客检票行为概率和候车行为概率；
（4）比较j旅客的概率p与旅客检票概率pj，概率大于旅客行为是检票，否则旅客行为是候车；
（5）判断j旅客是否检票上车，完成，流程结束。否则，更新生成j旅客概率，返回执（3）重新判断。算法流程如图2所示。
1.3 客流到达模型
目前，针对高速铁路车站旅客聚集规律进行研究，列车开车前20 min~25 min旅客集中到达。旅客提前到站时间分布概率函数密度：
图2 旅客候车检票模型算法流程
x：表示旅客提前到达车站时间（单位：min）。
旅客提前到达分布图如图3所示。
图3 旅客提前到达分布图
2 实例仿真
2.1 北京南站介绍
2008年8月正式重新开通运行的北京南站占地面积49.92 m2，建筑面积42万 m2。主站房建筑面积31万 m2，建筑地上两层，地下三层。地上二层是高架的旅客候车层，面积47 654 m2，中央为候车大厅，总面积为3.5 m2，东西两侧是进站大厅各4个14 m宽的入口，自南向北依次为京津城际候车区、京沪高速候车区、普通候车区。北京南站基本设施如表1。
表1 北京南站基本设施配置
由于目前北京南站普速列车开行方向、客流到达、列车编组与京沪高速相似，所以针对普速场的开始检票广播方案仿真评估与京沪方向开始检票广播方案一样。为了便于车站工作人员管理组织，列车开始检票广播时间应以5 min的整数倍制定。
（1）京沪方向
方案1：京沪高铁始发检票广播播放时间保持现状不变；
方案2：京沪高铁始发检票广播播放时间改为离发车前25 min播放；
方案3：京沪高铁始发检票广播播放时间改为离发车前15 min播放。
（2）京津方向
方案1：京津城际始发检票广播播放时间保持现状不变；
方案2：京津城际始发检票广播播放时间改为离发车前20 min播放；
方案3：京津城际始发检票广播播放时间改为离发车前10 min播放。
本文在SRA IL仿真系统基础上进行仿真，将北京南站的基本设施、客流到达规律、各设施的服务时间和检票广播时间等输入到仿真系统进行仿真。
3 输出结果
经过SRA IL系统仿真，不同的开始检票广播时间分别得到以下结果。
3.1 平均排队长度
图4 平均排队长度
由图4得出京沪（普速）方向和京津方向在执行第2种方案时，旅客排队过程中旅客的平均排队长度最小 ；京津方向列车编组（8编组）小于京沪（普速）方向编组（16编组），京津方向在每个开始检票广播时间输入条件下的平均排队长度都要小于京沪（普速）方向的排队长度。
3.2 平均等待时间
由图5得出京沪（普速）方向和京津方向在执行第2种方案时，旅客检票排队过程中，旅客平均等待时间最小；京津方向列车编组（8编组）小于京沪（普速）方向编组（16编组），京津方向在每个检票广播方案输入条件下的平均等待时间都小于京沪（普速）方向的平均排队时间。
对北京南站广播检票流程进行动态仿真得出以下结论：
图5 平均等待时间
（1）北京南站京沪高速和普速场输入现有检票广播方案仿真，得到的平均排队长度、平均等待时间大于采用第2种检票广播方案仿真时得到的指标；小于第3种方案得到的指标。
（2）北京南站京津城际方向输入现有检票广播方案仿真，得到的平均排队长度、平均等待时间大于采用第2种检票广播方案仿真得到的指标。小于第3种方案得到的指标。
综上所述，在保持北京南站现有检票设施不变情况下，以提高旅客在检票过程的流畅性为目的，改变开始检票广播时间得到最优结果，即：
（1）北京南站京沪高速和普速场播放开检广播时间为提前25 min。
（2）北京南站京津场开检广播提前至20 min。
4 结束语
本文应用SRA IL仿真软件对北京南站高架层开始检票广播的时间方案动态仿真分析，针对不同的开始检票广播时间造成旅客在检票口的平均排队长度和平均等待时间不同提出方案，并得到最优的开始检票广播时间方案。
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