基于大数据的客流组织仿真模拟

刘伟

摘 要：为解决地铁车站在运营期间大客流应对、设备布局改造、新线设备布局研究等工作，提出科学、合理的优化建议，本文以西安地铁北大街站为例，通过基于AnyLogic软件的客流组织模拟，探讨现存客流组织中的问题，并对其进行优化验证，并能为后续对其他车站客流组织优化提出有力的科学依据。

关键词：大数据；模拟仿真；客流组织

中图分类号：U293.13 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）09-0010-02

因客流组织方案往往是根据车站管理者依据运营经验制定的，缺乏对站内客流的整体把握与调整，很难从客流整体角度全面系统的查找客流组织中存在的问题，也无法对方案调整进行验证。仿真模拟技术可以通过数据、模型等内容对于车站内的客流情况进行较为细致的模拟，既便于客流组织方案制定者全面了解站内客流情况，又可以对客流组织方案进行验证与修改。

1 仿真模拟及其特点

本次仿真中，是以AnyLogic软件为基础，首先通过在软件中构建车站结构模型，建立2D动画与3D动画模型，绘制乘客走行流程图，使其自动完成走行过程，同时模拟列车到达后的乘降。在该模型中设置客流密度圖、各层乘客总人数显示、平均客流密度、空间服务等级显示、选定点客流密度等[1]。该模型主要特点为：

（1）操作便于。该系统使用所有地铁车站的建模，数据输入后直接能够通过软件形成图像、表格放映实际需求；（2）直观反映。在系统中通过一些量化统计以及密度图等量化方式直观反映出车站客流情况；（3）真实再现。该系统通过对各项设备设施、行人车辆的等比例建模，结合现实调查数据，可以真实再现车站高峰期的客流情况；（4）预测评估。通过控制变量，调整数据等多种方式，对于实际中无法验证的情况进行预测评估，检验各种客流组织方案的实际效果。

2 数据测量与流线分析

2.1 测量绘制数据

首先将地铁车站站厅、站台等公共区平面图及服务设备布局地点进行实地测试，描绘出1：100比例的车站平面图。其次将车站所有进闸、出闸、换乘、楼扶梯、站台乘降等乘客每分钟的数据进行采集，测得实际客流的走向及数据。

2.2 流线分析

以西安地铁北大街站为例，北大街站设有4个方向的进站闸机，进入付费区后，每个乘客均有三个不同方向的选择。出站客流主要分为3个部分，一号线下行出站客流、一号线上行出站客流以及二号线出站客流，下车乘客从楼扶梯进入站厅，经过站厅出站闸机出站。北大街站属于“十”字形换乘站，乘客进入付费区后去往二号线站台，以及从二号线出站必须经过换乘平台，同时换乘平台与一号线站台直接相连，由二号线换乘到一号线的乘客也必须经过换乘平台换乘。

3 现有客流组织方案模拟

本次模型主要是通过对车站现有的客流组织进行模拟，便于车站工作人员能够全面掌握客流密度情况、乘客聚集情况，为客流组织工作提供参考，同时将车站正常情况与非正常情况下客流情况进行对比，为车站客流组织方案的改进、验证与应急处理方案的制定提提供具体依据。站台各级服务水平交通流特性描述进行模拟[2]：

3.1 站厅层模拟

通过导入客流数据，从图1中可以明显看出乘客的流线情况，但是部分区域客流密度较大。其中闸机部分，以及去往一号线的通道部分乘客均聚集较少，但去往二号线的乘客在站厅内铁马通道口位置密度较大，根据模拟测量，最高峰期，其客流密度部分时间超过了F级服务水平，但根据站厅客流密度曲线显示，此时站厅平均客流密度依然较低。

3.2 换乘平台模拟

换乘平台模拟情况与站厅类似，客流主要聚集在几个关键点位置，其模拟10分钟情况如图2所示。对于换乘平台，由于其包含了车站通道与站台两部分。在通道部分，其主要的节点在于二号线楼扶梯上端，由于车站处于安全与流线疏解的考虑，楼扶梯上端走行空间较小，乘客较为容易聚集。

3.3 现有客流组织方案问题总结

（1）通过铁马进行流线与流量控制，一定程度上可以降低乘客进入下层换乘平台的速度，但是同时也降低了乘客的通过能力，容易发生拥堵；（2）现有客流组织方案下，楼扶梯等关键节点依然是限制客流通行，造成拥堵的最重要的因素；（3）一号线站台与二号线站台由于站台楼扶梯布置的问题，导致乘客通过能力降低，站台能力没有充分利用，乘客在通道对策部位产生拥堵。

4 对比模拟结果

为解决上述模拟结果中显示出的相关问题，对当前的客流组织方案进行一定程度的验证，通过修改模型等方式，寻找一定的解决方案[3]。

4.1 降低楼梯对侧乘客数量

根据上述模拟结果，一号线站台与二号线站台楼扶梯对侧的乘客等待区因等待乘客与去往站台两端的乘客会发生流线冲突，因此为解决该问题，我们对模型进行一定的修改，降低在楼梯对侧等车的乘客数量，将乘客向楼扶梯中间与站台两侧疏导。以二号线站台为例，修改模型，观察模拟结果，具体情况如图3所示。

根据结果显示，乘客在扶梯两侧的拥堵明显降低，在乘客主要的行走路径上乘客的拥挤度也降低，乘客较为平均的分布在各个车门前，能有效增加乘客在站台上进出站的速度，保证站台上各个通道的畅通。

4.2 站厅层流线改变

目前北大街站站厅层采取了用铁马形成乘客通道的方法，延长乘客走行路径，降低瞬时客流量，现对该情况做一定验证。取消站厅内的铁马通道，让乘客可以在站厅内自由行走，观察模拟结果，其具体情况如图4所示。

从图4中可以看出，相比起有铁马情况，站厅内乘客的走行流线出现了多处的交叉点，由于缺少铁马，乘客可以更加快速的到达楼梯入口处，但是楼扶梯入口处的乘客开始发生拥挤，电梯上乘客始终较多，一直在高负荷运转。而且站厅内大部分面积没有被利用起来，站厅有效面积更低。因此从流线方面、乘客聚集速度、楼扶梯符合以及站厅有效面积等几个方面来看，使用铁马在站厅进行一定程度的客流组织工作可以使乘客在站厅层更有秩序，降低乘客密度，一定程度确保乘客的安全。

4.3 对比模拟结果

通过上述模拟结果与当前客流组织方案模拟结果对比，可以得出结论：（1）在站厅通过流线控制的方式虽然会降低客流通过能力，但是其客流疏解效果明显，多个方向客流流线疏解后，流线交叉更少，保证了站厅客流组织秩序；（2）通过减少站台楼扶梯对侧区域等待的人数，可以有效增加缓解站台拥堵，使站台各部分利用率更加平均合理，较少站台乘客拥挤现象，保证站台客流通畅；（3）对站内流线进行重新设计时，需考虑通道对于客流量的适应能力，保证新的设施设备能与流线的实际情况相适应，从而能够保证流线疏解效果；（4）在大客流下，站台很难承受列车晚点10分钟以上的时间，极易发生大量乘客滞留拥挤，因此应快速采取反应措施，减少乘客进入站台，保证乘客安全。

5 结语

通过上述模拟与对比已经可以发现北大街站目前客流组织中的相关问题，并且可以提出一些相应的改进措施。其具体情况如下：

（1）站厅内的流线控制与客流控制已经可以有效的保证站厅内的乘客秩序，减少拥堵，但是由于乘客通过能力有所降低，在大客流情况下，站内要加强引导，保证乘客安全有序；（2）在现有客流组织方案中，站内主要组织员工在乘客通过能力节点处进行客流引导，但对于其他易发生客流拥堵点缺乏引导。对于站台，在大客流时需加强乘客疏解，保证站台利用率，在楼扶梯对侧要采取一定措施，减少客流拥堵；（3）由于短时间内很难改善车站内部设施的通过能力，因此可以考虑改变设施利用方式方法，改进客流组织方案，提高设施能力的利用率，从而减低因设施能力造成的客流拥堵。

参考文献

[1]田益峰，苗秋云.城市轨道交通大型换乘枢纽的客流组织管理[J].上海建设科技，2008，（5）：8-11.

[2]张海丽.城市轨道交通车站乘客通行服务水平的仿真评价研究[D].北京交通大学，2011.

[3]夏菁.城市轨道交通枢纽站客流组织优化与仿真[D].兰州交通大学，2013.