考虑行车因素的轨道交通车站换乘仿真分析

何必胜，张宏翔，闻克宇，鲁工圆

考虑行车因素的轨道交通车站换乘仿真分析

何必胜1,4，张宏翔1，闻克宇2,3，鲁工圆1,4

（1. 西南交通大学, 交通运输与物流学院, 成都 611756; 2. 西南交通大学, 经济管理学院, 成都 610031; 3. 中国铁路经济规划研究院, 北京 100038; 4. 综合交通运输智能化国家地方联合工程实验室, 成都 611756）

在区域轨道交通一体化的背景下, 为充分发挥换乘车站作用, 最大程度实现旅客出行无缝衔接, 研究区域轨道交通换乘车站行车因素对乘客换乘的影响。在分析换乘系统设备设施布置和流线组织冲突基础上, 提出车站换乘工作组织的评价指标, 并以成都市犀浦站为实际案例, 使用AnyLogic仿真软件对犀浦站内城际铁路与地铁的同站台换乘系统进行仿真。通过对不同行车因素情境下乘客换乘过程及评价指标的仿真实验分析, 找出换乘环节中的瓶颈环节, 提出适应行车因素和乘客换乘需求的犀浦站同站台换乘优化方案。所提出的考虑行车因素的行车客运一体化车站仿真模型及分析方法能够为区域轨道交通体系下车站的换乘组织、行车作业和客运作业提供有效建议。

城际铁路; 地铁; 同站台换乘; 仿真分析

0 引 言

发展区域轨道交通一体化是解决我国都市圈交通出行的重要手段，而换乘站的工作组织作为其重要组成环节，越来越得到重视。目前区域轨道交通车站换乘工作组织最大的矛盾在于为满足日益增长的旅客出行需求，轨道交通行车量不断增加，另一方面，车站客运能力是有限的，换乘量的增加容易造成乘客在车站滞留，出现运输瓶颈，无法发挥区域轨道交通整体运能。因此，明确行车作业对乘客换乘的影响，最大化保证乘客无缝衔接，发挥区域轨道交通运输能力，是目前区域轨道交通一体化建设中亟待解决的问题。

目前，国内外针对轨道交通换乘组织工作的研究中，众多学者关注到换乘车站时刻表协调性问题。Wong等提出了混合整数规划模型，优化非周期时刻表同步问题，使乘客的换乘等待时间最小[1]；Aksu等制定了整数倍发车间隔时间方案，减少乘客的换乘时间[2]；黄明华等构建了以网络总换乘等待时间最短为目标的数学模型，协调列车在换乘站的换乘时间[3]。但是，时间上的协调并不一定能保证乘客换乘成功，换乘站客运能力在其中扮演着重要的作用。早期研究以关注车站的乘客换乘过程为主，Hutchinson等通过仿真找到导致行人拥堵的瓶颈，并通过改变设备设施的布局减少瓶颈，提高客流换乘效率[4]。陈建宇研究了铁路与城市轨道交通之间换乘组织的需求特性和换乘枢纽的建设原则，以成都站为例进行仿真，提出有效的改进方案[5]。部分研究开始关注行车作业对乘客换乘的影响，来评估车站换乘效果，张小芳建立了市域铁路与城市轨道交通合理衔接的列车到发间隔计算模型，用VISSIM仿真软件验证了犀浦站同站台换乘的可行性，但只进行了行人仿真，也没有对换乘方案的合理性进行分析[6]；陈利红以西安地铁北大街站的换乘组织为例，将地铁列车加入到仿真模型中，但并未分析行车因素对换乘组织的影响[7]；Pu以多伦多联合车站为例，分析了行车作业与行人活动相互影响，其研究的重点是分析铁路车站的行车能力，并未重点分析车站客运能力的提升策略[8]。

因此，对换乘车站的时刻表衔接进行协调优化的研究已经取得比较丰富的成果，但是优化的时刻表需要有与之协调的客运能力才能发挥作用。而目前对换乘车站客运组织的仿真研究大多只涉及到行车作业或客运作业的某一方面，将轨道交通换乘车站的行车作业与乘客换乘结合起来进行仿真的协调性研究还不多[9]。成都成灌城际铁路和成都地铁2号线在犀浦站实现了区域轨道交通和城市轨道交通系统同站台换乘，具有很强的代表性。因此，本文以犀浦站为例，将铁路、地铁、行人结合起来，使用AnyLogic仿真软件[10,11]，构建区域轨道交通一体化背景下考虑行车因素的行车客运一体化车站仿真模型，实现城际铁路与城市轨道交通同站台换乘，分析行车因素对客运作业产生的影响，并选取车站换乘工作组织评价指标，通过仿真实验为换乘车站作业效率提升提出有效建议。

1 车站换乘工作组织分析及评价指标

首先在分析换乘车站行车因素对旅客换乘过程影响的基础上，重点考虑行车因素对换乘工作组织的影响，最后提出考虑行车因素的车站换乘组织评价指标。

1.1 车站旅客换乘过程

对于换乘车站而言，旅客换乘过程是（1）列车到达环节，旅客到达车站；（2）旅客下车及走行环节，旅客从列车上下车，利用换乘通道或者楼梯等设施走行至换乘设备处；（3）验票环节，旅客持单程票或城市交通卡通过进、出站闸机等换乘设备完成验票、购票及系统转换环节；（4）旅客候车环节，利用换乘设施到达固定区域内等待上车；（5）列车出发环节，乘降作业完毕后列车出发。

因此，换乘过程重点是分析换乘流线上设施设备的效率，以及行车作业影响乘客的到达和离开规律所带来的旅客对设施设备使用效率的变化，具体分析如下：

（1）流线内的设施，指车站内的行人通道、楼梯、自动扶梯等[12]，其通过能力受到行人密度和速度的影响，而行人的产生与消失均受到行车作业的影响，从而产生不同的行人到达或离开情境。列车的到达作业会导致换乘通道内行人密度的变化；而换乘旅客的走行速度又受到列车开车时间的影响，如当换乘时间较短或者发现所要换乘的列车正在进行乘降作业时，乘客会加快行走速度。目前关于通道换乘能力的分析，大部分采用线性计算方法[13]，忽略了行车因素带来的速度和密度变化的影响。

（2）流线内设备，指自动售票机、闸机、人工票亭、安检设备等，其通过能力主要取决于受乘客对设备的熟悉程度、自身的走行速度和是否携带行李等因素影响的平均服务时间[14]。列车到达后，换乘乘客会在短时间内聚集在换乘设备前，影响乘客的通行速度和舒适度；同样，行车作业可能导致乘客出现改变走行速度和在设备处的服务时间发生变化的情况，从而影响到设备的通过能力。

（3）流线内的通道和设备之间也会产生相互影响。旅客换乘过程中的设施设备的相互影响会带来行人走行速度、密度及设备服务时间的变化，从而影响设施设备使用效率。每个设施的通过能力都会影响到流线内下一个设施的乘客到达率和通过能力，进而影响到乘客的密度、速度，加剧设施设备通过能力与乘客之间的非线性关系。

（4）流线之间存在相互影响。旅客换乘流线之间存在交叉干扰的情况，会导致乘客走行时发生碰撞、冲突和在站台上的滞留，换乘流线能力低下，从而降低车站的换乘工作组织水平。

从以上分析可知，行车因素会影响旅客换乘工作组织中的诸多环节，并由于行车因素变化带来非线性影响，从而很难进行量化分析。本文将采用仿真方法，分析行车因素对换乘工作带来的影响，找出瓶颈，并提出相应的调整措施。

1.2 考虑行车因素的车站换乘工作组织评价指标

为充分分析行车因素对乘客换乘等客运作业的影响，主要选取三类评价指标。换乘人数从整体上描述车站换乘工作的效率，用换乘时间在时间维度上描述换乘效率及服务水平，并从空间维度用区域服务水平对乘客在换乘过程中的舒适性进行描述。

（1）换乘人数

换乘人数是指换乘流线在单位时间内通过的旅客人数。但是，乘客到达和离开规律会对设施设备能力构成影响，设施设备在实际运用中也会产生相互影响，在一定乘客条件下所能通过的换乘人数是动态变化的。该指标计算能有效评估车站所能提供换乘服务水平。换乘流线的理论是换乘人数由流线上通过能力最小的设备决定，可用下式计算：

式中：为理论换乘人数；为单位时间；Q为换乘流线上各设备设施的通过能力，可参考《地铁设计规范》得到[15]。

换乘流线单位时间内实际的换乘人数可通过仿真模型的统计数据得到，通过对比通过能力，来分析当前设施设备的使用效率。

（2）乘客换乘时间

换乘时间是指换乘乘客在站内停留的时间。良好的流线组织和合理的设备设施布局能够引导乘客快速通过换乘流线，防止乘客在某一区域内发生聚集，减少乘客换乘时间，使运能能够得到充分利用。设备设施布局和流线组织水平可用乘客的换乘时间t表示：

t=å（twalk1+tserv+twalk2+twait） （2）

式中：twalk1为第位乘客下车及走行的时间；tserv为第位乘客购票、过闸等验票的时间；twalk2为第位乘客验票后走行至候车区域的时间；twait为第位乘客等候列车的时间。

（3）区域服务水平

换乘车站的不同区域的服务水平是旅客换乘时的舒适度直接表现。当服务水平低时，乘客的舒适度降低，走行速度慢，乘客无法在列车停站时间内完成上下车，可能发生抢上抢下的行为，引发安全事故。区域服务水平可用站台上不同区域内的乘客密度表示。《上海地铁车站行人设施服务水平标准初探》给出了地铁车站水平步道的服务水平划分，如表1所示，本文采用该评价表对服务水平进行评估。

表1 地铁车站通道服务水平等级对照表

Tab.1 Service level comparison table of passage in metro station

2 犀浦站换乘工作组织分析仿真模型

首先分析犀浦站同站台换乘工作组织的具体情况，然后使用AnyLogic软件建立考虑行车因素的行车客运一体化车站仿真模型。

2.1 犀浦站同站台换乘工作组织

（1）犀浦站同站台换乘概述

犀浦站是成灌铁路的中间站，也是成都地铁2号线的首末站。成灌铁路本线外包站台，地铁线路引入两岛式站台之间并与成灌铁路平行布置。成灌铁路犀浦站和地铁犀浦站的站厅层分开设置，站台层共用两个岛式站台，站台上用围栏和闸机将成灌铁路站台区域与地铁站台区域分隔。犀浦站站台层示意图及同站台换乘设施布置如图1（a）所示。图1（b）（c）是目前同站台换乘方案的流线，下面会具体分析其特点。

图1 犀浦站同站台换乘系统示意图

（2）犀浦站同站台换乘中行车因素的主要影响

犀浦站同站台换乘系统突出行车因素对旅客换乘的影响，如果无法有效处理行车作业带来的不利影响，就会增加乘客的换乘时间，降低车站的服务水平。因此，需要协调分析行车工作特性，从而保证效率最大化。

从图1（b）中可以看出，成灌铁路换乘地铁的乘客从成灌铁路列车上下车后，先进行铁路出站检票，无地铁票乘客进行购票，然后通过地铁进站检票，此处设备较为复杂，不同目的的乘客之间会产生相互影响，从而影响到设备的通过能力。乘客进入地铁站台后，换乘流线与站厅层进站流线在换乘区和换乘通道内发生重叠，同时，换乘通道占用了一部分候车区域，且离客流生成处很近，缓冲区域小，容易积压旅客，影响通道的通过能力。

对于该换乘工作，是从相对发车间隔较长的铁路系统换乘至发车间隔短的地铁系统，在给定一定数量乘客后，乘客的换乘时间的长短及换乘服务水平能有效评估换乘系统的能力。比如为了满足乘客出行需求使铁路发车间隔变短时，如果经过一定时间后仍有大量乘客无法及时乘坐地铁离开车站，乘客换乘时间就会变长，造成乘客滞留，体现出换乘系统设计存在的问题。

在图1（c）中，地铁换乘成灌铁路的乘客从地铁2号线列车上下车后，购买或取出成灌铁路车票并候车，开始检票后，需要通过实名制验证、铁路进站检票、地铁出站检票三道闸机，闸机数量多、关系复杂，不利于设备通过能力的发挥。出站扶梯入口处缓冲区小，部分换乘流线与出站流线在此处交叉，易导致乘客积压，从而占用部分检票区，对正在排队检票的旅客产生影响。

对于该换乘工作，是从相对发车间隔较短的地铁系统换乘至发车间隔长的铁路系统，其换乘系统能力体现在检票工作开始后，换乘系统是否能在给定时间内，完成一定数量乘客的换乘工作并保证服务水平。当需要进一步调整发车间隔时，比如希望压缩检票时间来缩短行车间隔，是否能保证所有乘客都能登上列车是评估该系统的关键。

由以上分析可知，行人活动受行车因素的影响明显，站台上的行人流线存在交叉，换乘流线上闸机较多，设备之间存在相互影响，加剧了量化难度，需要使用仿真手段进行分析。由于犀浦站站台层未设天桥等跨线设备，因此成灌铁路换乘地铁和地铁换乘成灌铁路是两个完全独立的换乘系统，可以分别进行建模仿真。

2.2 成灌铁路换乘地铁2号线仿真模型

根据成灌铁路换乘地铁的换乘设备设施布置及换乘流线，在AnyLogic软件内完成成灌铁路换乘地铁仿真模型的建立，如图2所示。

图2 成灌铁路换乘地铁仿真模型

考虑行车因素的行车客运一体化车站仿真模型由列车仿真和行人仿真组成：

（1）列车行车部分。模型中的三个delay控件控制列车的停站、站台屏蔽门的开关和乘客上下车，实现行车作业与客运作业相结合的仿真。行车系统的时间参数主要是列车到达时间。

（2）旅客下车及走行环节。是否换乘地铁会导致不同目的的乘客在走行中的冲突，影响乘客的走行时间，judge1控件对乘客是否换乘进行设置。

（3）旅客验票环节。部分持有城市交通卡的乘客无需购买地铁车票，judge2控件对乘客是否需要购票进行设置。

（4）旅客走行及候车环节。换乘乘客出闸机后往候车区域走行时，换乘流线与进站流线交叉，且乘客对于候车车门的选择会影响到乘客走出换乘通道时的速度，因此仿真中用Wait、GetOn和judge3三个控件对乘客出闸机后的走行和候车进行控制，模拟现实情况实现对客流的引导。

（5）站厅层乘客乘车部分。从站厅层进入站台的乘客也会对换乘乘客产生影响。

2.3 地铁2号线换乘成灌铁路仿真模型

根据地铁换乘成灌铁路的换乘设备设施布置及换乘流线，在AnyLogic软件内完成地铁换乘成灌铁路仿真模型的建立，如图3所示。

图3 地铁换乘成灌铁路仿真模型

同样的，仿真模型由列车仿真和行人仿真两部分组成：

（1）列车行车部分与成灌铁路换乘地铁2号线仿真模型相同。

（2）旅客下车及走行环节。是否换乘铁路和乘客自身情况会导致不同目的乘客在走行中的冲突，PedJudge1控件对乘客是否换乘、是否需要购票或取票、所乘车次等特性进行设置。

（3）旅客候车环节。分为等待验票的候车环节1和等待上车的候车环节2，WaitCheck控件对乘客等候检票进行控制，WaitGetOn控件对乘客检票后等候上车进行控制。

（4）旅客验票及走行环节。车站的提前检票可能会影响到乘客的换乘过程。模型中使用动态事件（Dynamic Event）实现这一逻辑，设置某一事件从当前时刻开始经过一定时间后发生。仿真模型启动时，根据列车时刻表，设置每一车次经过T时间后开始检票，即可完成提前检票的仿真逻辑，T可用下式计算：

T=T-T- T（3）

式中：T为列车开车时刻；T为当前时刻；T为提前检票时长。该验票时间长度在某种程度上决定列车的发车间隔，是仿真评估的关键参数。

3 实验分析

3.1 仿真方案设置

（1）行车作业参数设置

行车作业参考现有成都地铁2号线和成灌铁路行车作业标准进行仿真。为进一步分析行车因素的影响，分别对两系统中不同的列车开行间隔和不同的提前检票时间进行仿真实验。

（2）客运作业参数设置

犀浦站换乘设备设置情况可参见图1及文献[6]。为改善犀浦站节假日高峰期的拥堵情况，本文根据车站提供的数据，重点进行该情境下研究，成灌铁路换乘地铁2号线客流量为15 360人/天，地铁2号线换乘成灌铁路客流量为4 500人/天。犀浦站地铁站厅层的进站客流量为72 800人/天，出站客流量为86 400人/天；犀浦站成灌铁路的站厅层进站客流量为20 480人/天，出站客流量为30 720人/天。

此外，为验证仿真模型的可靠性以及分析车站运营组织对不同换乘客流的适应情况，对犀浦站换乘客流进行实地调研获取数据，并结合文献[6]的预测数据，构建不同换乘客流量的需求场景。

（3）指标统计时间设置

由于站台上的乘客人数是动态的，需要对乘客在站停留时间和站台服务水平进行全时段的实时监测。成灌铁路换乘地铁的仿真时段设置为6:15~22:30，为地铁开站至成都方向地铁末班车发出；地铁换乘成灌铁路的仿真时段设置为7:15~ 22:30，为犀浦方向地铁首班车到达至青城山方向成灌铁路末班车发出。

3.2 仿真模型的验证

采用GEH指标对模型进行验证[8]，保证模型有效性。GEH指标是一种常用于交通建模的测试指标，用于比较两组交通量的匹配程度。GEH指标可用下式计算：

式中：表示交通模型中的交通量，人/单位时间；表示实际交通量，人/单位时间。

表2 两个仿真模型的GEH验证结果

Tab.2 GEH verification results of the two simulation models

3.3 成灌铁路换乘地铁2号线评价指标仿真分析

如前所述，该系统的关键是分析不同发车间隔下，乘客的换乘时间和服务水平。

（1）不同开行间隔情况下车站换乘分析

仿真实验设置6种常见的开行间隔。选取乘客在站内的停留时间中可能产生积压的下车及走行时间（twalk1）、验票时间（tserv）、出闸机后走行时间（twalk2）进行统计。由于乘客等候地铁列车时间（twait）受到地铁行车间隔的影响，而目前地铁行车能力已经得到充分运用，故此处不分析该指标。但是总走行时间（t）仍然列出，在整体角度分析，而各个细节项时间的分析，更容易找出流线上具体的薄弱环节。具体仿真结果如表3所示。开行间隔15 min情况下，乘客换乘时间急剧增加，而其他情况下比较平稳。下面重点分析各个细节项：twalk1未发生明显变化，表明旅客到达通道能力是充分的；tserv从15 min变为20 min后，该时间减少接近一半，在开行间隔为20~40min时也没有明显变化；twalk2的平均值随着开行间隔的增加而持续减少。进一步结合图4分析开行间隔15 min的情况。由于换乘区的换乘客流与进站客流之间交叉明显，导致大量乘客在出闸机后产生积压，闸机前方空间无法及时释放，从而增加乘客的闸机服务时间。具体换乘人数表明，该换乘通道单位时间内的理论换乘人数为1 250人，而仿真所得实际成功换乘人数仅为353人，说明流线交叉导致换乘能力未得到充分发挥。在服务水平指标上，换乘区乘客密度最高达到4.68人/m2，一天中有14.0%的时间处于最低服务水平F，乘客换乘体验差。综上可知，由于进站客流与换乘客流持续在换乘区交叉，非常容易带来乘客积压，且会影响到乘客通过验票环节的时间，是整个系统瓶颈环节。

表3 不同开行间隔下现有车站布设方案的乘客换乘时间统计

Tab.3 Passenger transfer time for the existing layout plan under different railway headways

图4 开行间隔15min下成灌铁路换乘地铁现有方案仿真效果图

（2）车站换乘工作优化调整

通过分析与实地考察，对流线设置进行调整，提出的调整方案及仿真效果如图5所示。进站乘客不再进入换乘区，换乘流线与进站流线用隔离设施分开，加大了换乘通道的宽度，且通道仅供换乘乘客使用。

图5 成灌铁路换乘地铁调整方案设备布置及流线组织

对调整方案在不同列车开行间隔下的表现进行仿真分析，结果如表4所示。出闸机后走行时间明显降低，且未出现明显增大的情况。进一步分析空间上服务水平，如图6所示，换乘区最大乘客密度仅为0.41人/m2，最低服务水平仅为C，服务水平为A的时间占总时间的比例由现有方案的73%提升至99.9%，换乘区服务水平提高，表明该瓶颈已经消除。15 min开行间隔下换乘时间大幅降低至303.65 s，且不同开行间隔下的各项时间未发生明显变化，说明车站换乘能力得到明显提升。

表4 不同开行间隔下车站调整布设方案乘客换乘时间统计

Tab.4 Passenger transfer time for adjusted layout plan under different railway headways

同时，为了验证15 min开行间隔下车站对不同客流的适应情况，根据预测客流设定不同的换乘需求进行实验，如表5所示。换乘需求从353增加到505人时，基本能保证换乘需求在单位时间内完成换乘，且平均换乘时间在300s到310s内变化，符合车站换乘需求。综上，当换乘需求在500人以内时，调整方案可以帮助车站将成灌铁路的行车间隔压缩至15 min，且满足乘客快速换乘的需求。

表5 不同换乘量下的车站布设调整方案换乘人数及换乘时间统计（开行间隔15min）

Tab.5 Number of transfer passengers and passenger transfer times for adjusted layout plan under different transfer demand（15 mins headway of railway）

3.4 地铁2号线换乘成灌铁路评价指标仿真分析

由于地铁换乘成灌铁路的乘客的换乘时间只与乘地铁到达的时间和铁路列车开车的时间有关，乘客的主要目标是能够换乘成功，若乘客无法在规定的验票时间内完成验票手续，则换乘失败。因此该系统的关键是设计不同的提前验票时间，分析其换乘人数和服务水平。

（1）不同提前验票时间下的车站换乘分析

如前所述，不同的提前检票时间可以提供更多的开行间隔选择，但也会导致不同的乘客排队情境和不同的检票设备使用情况，影响到乘客的换乘成功率。为了研究不同验票时间下的设备使用情况，提前验票时间分别设置为10、15、20 min，分别可实现15、20、25 min的开行间隔。仿真结果如表6所示，三种开行间隔下，均存在换乘失败的情况，会给乘客出行带来极大不便。其中，提前验票时间为10 min时的情况最为严重，14.7%的乘客无法换乘成功，结合图7反映的车站服务水平情况，检票区的最大乘客密度达到2.09人/m2，最低服务水平为F，服务水平为D~F等级的时间占全天的15%，车站服务水平较低。结合图1（）可知，乘客的换乘流线与出站乘客的流线交叉导致出站乘客占用部分检票区，与换乘乘客在检票区相互影响，导致旅客积压。另一方面，旅客的积压也会带来实名制验证闸机服务能力的下降。此处2台实名制闸机的设计通过能力为24人/min，仿真得到的结果为12人/min，说明该设备能力未得到充分发挥，且开行间隔为20 min和25 min时，仍有乘客换乘失败，说明即使增加验票时长，实名制验证闸机的换乘能力也不足，需要增加闸机数量。

表6 不同提前检票时间下现有车站布设方案换乘人数

Tab.6 Number of transfer passengers for existing layout plan under different beforehand check time

图7 开行间隔15min下地铁换乘成灌铁路现有方案仿真效果图

综上分析可知，现有方案中存在流线交叉，车站换乘能力低，容易造成乘客积压；同时，实名制验证闸机能力较小，导致乘客在检票区和检票通道中走行速度慢，不能很好地满足乘客的换乘需求，需要对设备设施进行调整。

（2）车站换乘工作优化调整

针对现有方案中的瓶颈，对设施和流线布置进行调整。调整方案的设备设施布置如图8所示，将换乘流线与出站流线分开，并隔离扶梯进口处与检票区，增设两台实名制验证闸机。

图8 地铁换乘成灌铁路调整方案设备布置及流线组织

对调整方案中检票通道在不同开行间隔和换乘客流下的6种情景进行仿真分析，仿真结果如表7所示。情景1、2、3说明15、20、25 min三种间隔情况下，设定的调整方案将实名制验证闸机的数量从2台增加到4台，其通过能力从12人/min增加至26人/min，拥挤程度的降低使设备能力得到更好的发挥，乘客换乘成功率均提升至99.5%以上，说明改进方案能适应现有开行间隔情况。

进一步分析换乘时间最为紧张的15 min开行间隔情况下换乘客流带来的影响。通过文献[6]的预测客流数据，设定换乘需求分别为4 797、5 008、5 246的情境4、5、6，对15 min开行间隔进行提高换乘需求的仿真实验。结果表明，换乘需求提高到5 000人以上时换乘成功率仍保持在99%左右的较高水平，说明调整方案能有效适应更多换乘客流。结合开行间隔设置为15 min的仿真效果图，如图9所示，出站流线与换乘流线不再有交叉，出站乘客不会影响到检票区的换乘乘客，检票区的最大乘客密度为0.89人/m2，最低服务水平仅为D，服务水平为D~F等级的时间占全天的比例由15%降至2%，乘客换乘舒适度及安全性得到改善。

表7 不同提前检票时间下调整车站布设方案换乘人数

Tab.7 Number of transfer passenger for adjusted layout plan under different beforehand check time

图9 开行间隔15min下地铁换乘成灌铁路调整方案仿真效果图

综上分析，通过仿真实验并结合三项指标，能准确判断乘客换乘过程中瓶颈环节，然后有针对性设计调整方案，提升了车站的换乘能力和服务水平，减小了行车因素对设备设施的影响。

4 结 论

本文对犀浦站设备设施及流线组织进行分析，考虑行车因素对乘客换乘的影响，运用AnyLogic仿真软件对犀浦站同站台换乘工作组织进行了仿真分析，输出换乘人数、乘客换乘时间和区域服务水平三类指标，对车站运营组织进行定量评估。首先通过调研数据，验证仿真模型的可靠性。进一步，仿真模型的结果表明在现有情况下，犀浦站同站台换乘系统存在乘客流线交叉、设备设施布置不合理等问题，导致成灌铁路的开行间隔降至20 min以下时，不能满足乘客换乘需求。在仿真结果基础上，获取车站存在的瓶颈，进而提出了同站台换乘的调整方案，将产生交叉的乘客流线分开，调整了设备设施的位置及数量。多组多场景的实验结果表明，调整方案使换乘地铁的单位时间内换乘人数提高至500人以上，换乘铁路的换乘成功率提高至99%左右，保证成灌铁路上下行的开行间隔均可压缩至15 min，验证了调整方案的可行性与有效性，提高了犀浦站换乘工作组织水平。因此，考虑行车因素的行车客运一体化车站仿真模型，不但可以分析车站运营表现，优化站内流线及设备，也能为运营方在编制列车运行图和开行计划时，综合考虑客流量及车站的承载能力等因素，提出有效建议，防止车站的客流压力过大，指导车站换乘工作组织。下一步要进一步提高考虑行车因素的行车客运一体化车站仿真模型对更多换乘车站的适应性，为其他城市轨道交通车站的换乘组织提供定量分析参考。

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Simulation Analysis of Passenger Transfer in Rail Transit Stations by Considering Train Operation

HE Bi-sheng1, 4，ZHANG Hong-xiang1，WEN Ke-yu2, 3，LU Gong-yuan1, 4

（1. School of Transportation and Logistics, Southwest Jiaotong University, Chengdu 611756, China; 2. School of Economics and Business Administration, Southwest Jiaotong University, Chengdu 610031, China; 3. China Railway Economic and Planning Research Institute, Beijing 100038, China; 4. National United Engineering Laboratory of Integrated and Intelligent Transportation, Chengdu 611756, China）

To improve the capacity of the transfer station and maximize the passengers’ travel convenience, the passenger transfer performance is analyzed by considering a train operation in an integrated rail transit station. In this study, the key indicators of the performance analysis of passenger transfer are proposed to minimize the problems associated with the layout of transfer equipment and infrastructure as well as the passenger transfer flow. A simulation method based on AnyLogic software was developed and applied to a case study of the Xipu station, which is a multimode station which includes an intercity railway system and a metro system. Based on the performance indicators, the bottlenecks of the transfer progress were analyzed. Then, the adjustment measures of the transfer at the platform were implemented after the transfer progress in different train operation scenarios was simulated. This simulation method can be applied to integrated rail transit systems to improve the transfer organization, train operation, and passenger management.

intercity railway; metro system; transfer at the same platform; simulation analysis

1672-4747（2020）02-0047-13

U125

A

10.3969/j.issn.1672-4747.2020.02.006

2019-08-16

国家重点研发计划（2017YFB1200700-1）；国家自然科学基金项目（61603317）；中央高校基本科研业务费专项资金（2682017CX023）；中国铁路总公司科技研发项目（2016X008J，J2018Z403，2017X010-K）

何必胜（1986—），男，汉族，湖北汉川人，博士，讲师，研究方向为交通运输规划与管理，E-mail：bishenghe@swjtu.edu.cn

闻克宇（1987—），男，汉族，上海人，博士研究生，副研究员，研究方向为客流预测、铁路运输经济，E-mail：wenkeyu@ vip.qq.com

何必胜，张宏翔，闻克宇，等. 考虑行车因素的轨道交通车站换乘仿真分析[J]. 交通运输工程与信息学报, 2020, 18（2）：47-58, 67.

（责任编辑：李愈）