北京交通大学-地铁换乘站行人行为与设施服务水平及其仿真研究

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1、地铁换乘站行人行为与设施服务水平及其仿真研究设计者：杨涵，陈志杰，张含笑，刘欣欣，伍梦欢指导教师：毛保华，刘智丽(北京交通大学交通运输学院北京100044)作品内容简介以北京地铁海淀黄庄站为背景，应用AnyLogic软件建立地铁站内乘客走行模型。根据实际样本采集，研究得到各设施处乘客步速的分布情况和相对速度；发现跟随类型、拥挤程度对乘客步速影响显著。在行人行为特征分析的基础上，标定和完善了行人走行模型。通过仿真模型，得出客流密度与设施宽度的量化关系。结合服务水平的划分，给出满足不同服务等级、客流量条件的设施建议宽度，并为地

2、铁站内设施建设提供建议。关键字：地铁车站；行人行为特性；设施参数；服务水平；行人仿真1.绪论车站是乘客实现地铁出行的必经之路，车站人行设施能力对于实现车站服务功能具有重要作用。一定的通行能力以相应的服务水平为条件，两者互为前提。现有规范［7］主要从通行能力角度给出设施建议宽度，没有充分体现服务水平因素。文献［“3］从感知、安全、舒适、便捷等角度划分服务等级，文献［4"6］探讨了服务等级划分，将服务水平引入了地铁设施的设计，文献研究了地铁的客流特征。总体来说，W内关于人行设施设计的研究仍较少考虑服务水平因素。本文以地铁北京海

3、淀黄庄站为背景，采用建模仿真软件AnyLogic6.4模拟行人在地铁站内的走行过程。AnyLogic软件以社会力模型为核心算法，在大量行人相互交织的情况下能较好的反应行人的自组织将性［11］。2.乘客站内走行仿真建模2.1设定模型前提本文研究的S的是在一定的人行设施设汁长度和客流量条件下，针对于晚高峰期间地铁站闪乘客走行情况，得出满足选定服务等级的站内人行设施最小设计宽度。在进行系统仿真建模之前，根据研究的目的，对系统进行一定的假设和说明以简化模型，从而降低仿真模型建立的难度和减少无关因素的干扰。本文对乘客在地铁站内通道、

4、楼梯、站台等设施处的走行仿真模型进行一下前提假设：(1)简化行人走行过程将乘客在地铁站内通道、楼梯、混合楼梯的走行过程简化为：列车N乘客进入站台，通过通道离开站台；列车A乘客进入站台，通过上行的楼梯离开站台；列车内乘客进入站台，在楼梯与扶梯并列的上行“混合楼梯”中选择一种形式离开站台。(2)简化行人个体形态将乘客的占地空间简化为二维圆形。(3)简化乘客到站形式列午内乘客的到站形式简化为在列午开门时间内乘客沿站台随机到站。(4)简化行人走行模式将走行模式简化为乘客走行中受其他行人、墙壁、障碍物的综合作用力，且均以最短路径原则

5、走行至各自目的地，无问路、滞留站台现象发生。2.2模型建立本文以北京地铁海淀黄庄站为背景，应用建模仿真软件AnyLogic6.4模拟地铁站内通道、楼梯、扶梯等人行设施的通行情况，结合函数拟合，处理得出结果。基本做法是：(1)设定乘客步速的分布。通过实地调查，结合数据统计分析出步速分布。（2）设定各人行设施内乘客的步速。针对不同设施，实地调查出乘客步速。（3）设定不同个体特征乘客的步速。针对不同类型乘客，调查其步速。（4）设定乘客占用空间直径、客流结构和设施长度。实地调查统计获得。（5）基于以上四个前提，假定不同的设施宽度及

6、客流量条件，让计算机产生符合相应特征的随机行人，仿真模拟地铁站内通道、楼梯、混合楼梯的通行情况。选取一定区域，统计其人数，计算其密度值。经多次实验，得到多组设施宽度及其拥挤时密度值，利用Origin拟合设施宽度与客流密度的量化关系，结合服务等级算得对应于不同密度值的宽度，即可获得相应服务等级、客流量条件下的最小设施宽度。2.3仿真过程设计AnyLogic中行人仿真建模包括环境建立、创建行为流程图、运行仿真和结果分析几个步骤［12］。具体仿真过程如下：步骤h创建模型动画。在动画编辑器中按实际尺寸绘制人行设施布局阁，绘制封闭的

7、仿真区域，定义客流入口、出口。步骤2:设计设施区域。为实现设施间行人步速的变化，将不同设施区域地面设置为移动。步骤3:添加行人流。设置行人步速v（单位：m/s）,占地空间直径冰单位：m）等行人对象属性。步骤4:设计客流源。设置客流结构、乘客到达频率（即客流量0（单位：p/h））。步骤5:设计模型流程图。在混合楼梯实验中，使用pedSelectOutput对象实现乘客在两并列设施间的选择。步骤6:运行模型并查看动画。步骤7:收集统计数据。每10s动态统计目标区域内客流密度P（单位：p/（m2））。步骤8:更改客流量0和设施宽

8、度所单位：m）,重复步骤6、7进行多次仿真，得到不同宽度、客流量条件下各人行设施的客流密度情况。1.乘客走行模型参数标定3.1乘客的步速分布为获得各人行设施的速度分布，选取工作日晚高峰吋期，在北京地铁海淀黄庄站以通道、扶梯、楼梯（分上行、下行）、瓶颈（扶梯、站台的连接区域）等人行设施为研究区域，以跟踪法