城市軌道交通站內(nèi)的客流樞紐系統(tǒng)，不僅分散了人流量，而且改善了站內(nèi)空間的擁堵狀況。在軌道交通中建立該系統(tǒng)，首先需要引進(jìn)并提升新的交通設(shè)施，其次保障客流樞紐內(nèi)每一個(gè)組織結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，還需要采取高效的方式來緩解短時(shí)間客流激增帶來的矛盾，其中最重要是提供旅客乘車的便捷性和換乘的高效性，且達(dá)到現(xiàn)代化交通高效運(yùn)行的標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)軌道交通樞紐出現(xiàn)組織結(jié)構(gòu)變化、乘客數(shù)量改變、交通線路更新、儀器設(shè)備換代等一系列突變狀況，此時(shí)站內(nèi)樞紐對客流結(jié)構(gòu)改變應(yīng)對能力不夠，如果趕上假期或大型活動(dòng)、客流出行和返程人數(shù)激增，軌道交通樞紐系統(tǒng)所顯現(xiàn)的問題更大，若問題沒有得到有效解決，必將導(dǎo)致交通系統(tǒng)癱瘓[1]。因此建立客流仿真系統(tǒng)對緩解城市軌道交通擁堵現(xiàn)象具有重要意義。

　　1城市軌道交通客流仿真概況

　　1.1正常時(shí)期客流仿真

　　正常時(shí)期客流仿真通過乘客在站內(nèi)的整體布局，以客流仿真樞紐的配置和設(shè)施為基礎(chǔ)發(fā)揮作用，該系統(tǒng)在正常客流情況下，根據(jù)站內(nèi)樞紐設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，借助平臺監(jiān)測、信息反饋、指令傳輸?shù)裙δ軐?shí)現(xiàn)客流仿真[2-3]。同時(shí)城市軌道交通系統(tǒng)對客流分布情況具有支配作用，結(jié)合乘客對目的地的選擇進(jìn)行線路交通優(yōu)化，且將站內(nèi)客流實(shí)時(shí)概況進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，根據(jù)系統(tǒng)的監(jiān)測和反饋內(nèi)容，形成基于正常時(shí)期客流仿真概況。

　　1.2高峰時(shí)期客流仿真

　　高峰時(shí)期客流仿真系統(tǒng)是基于站內(nèi)乘客流量增加而進(jìn)行的，如果城市軌道交通遇到節(jié)假日、緊急突發(fā)情況，該仿真系統(tǒng)根據(jù)整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，針對站內(nèi)客流空間分布情況，制定站內(nèi)高峰時(shí)期的措施和決策，可以有效進(jìn)行站內(nèi)客流疏散狀況[4-5]。高峰時(shí)期仿真系統(tǒng)對于外部接口具有兼容性，每一個(gè)乘客可以選擇距離自己最近的站內(nèi)出入口，若遇到緊急危險(xiǎn)情況，該系統(tǒng)會(huì)根據(jù)站內(nèi)的結(jié)構(gòu)布局，為乘客選擇就近的安全出口。

　　1.3客流疏導(dǎo)仿真

　　城市軌道交通系統(tǒng)中某個(gè)站臺或者換乘站點(diǎn)在較短時(shí)間聚集了較大的人群，車站的承載能力已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠滿足站內(nèi)客流要求，隨著人群的數(shù)量持續(xù)攀升，如果不采取有效的防范措施，將很容易導(dǎo)致?lián)Q乘站點(diǎn)癱瘓，無法滿足交通站點(diǎn)換乘需求，嚴(yán)重情況甚至發(fā)生踩踏事故，危及站內(nèi)乘客的人生安全。因此，針對換乘站點(diǎn)客流急劇增加，有必要采用軌道交通系統(tǒng)列車組織優(yōu)化和站點(diǎn)客流控制對客流進(jìn)行疏導(dǎo)仿真。

　　2軌道交通客流仿真模型和計(jì)算方法

　　選用軌道交通客流模型需同時(shí)滿足離散學(xué)、人工智能學(xué)和統(tǒng)計(jì)學(xué)，且建立的模型之間可以相互建模，所建的模型可支持站內(nèi)客流動(dòng)態(tài)仿真[6]。

　　2.1客流仿真模型

　　軌道交通正常時(shí)期客流仿真是基于乘客在交通系統(tǒng)內(nèi)離散事件進(jìn)行仿真，在客流離散事件中，建立的仿真模型由乘客在站內(nèi)通過時(shí)間所決定。每一個(gè)事件發(fā)生代表仿真站點(diǎn)數(shù)據(jù)改變，正常時(shí)期的客流仿真按照建立模型的流程進(jìn)行。

　　2.2客流仿真計(jì)算方法

　　客流仿真的計(jì)算方法主要根據(jù)站內(nèi)行人移動(dòng)速度和時(shí)間進(jìn)行，同時(shí)依靠客流仿真模型。在計(jì)算過程中需考慮行人之間的空間位置、行人速度和通過實(shí)踐、行人之間是否有相互干擾、行人相互之間的作用力和加速力[7-10]。結(jié)合仿真流程計(jì)算方程組如下：式中rα為行人α的空間位置向量;Vα(t)為行人α的速度;fα(t)為社會(huì)力;εα(t)為反映隨機(jī)行為偏差的擾動(dòng)項(xiàng);f0α(Vα)為加速力;fαβ(rα)人與邊界之間的作用力;fαβ(rα，Vα，rβ，Vβ)行人α與其他行人β之間的作用力;fαi(rα，ri，t)行人之間吸引效果。

　　3客流仿真動(dòng)態(tài)分析

　　3.1客流動(dòng)態(tài)仿真流程

　　客流動(dòng)態(tài)仿真需遵循設(shè)定流程進(jìn)行，每一個(gè)仿真步驟都相互影響，軌道交通客流樞紐仿真從站內(nèi)乘客數(shù)據(jù)采集開始需經(jīng)過九個(gè)步驟，在環(huán)境采集和結(jié)果分析中有影響因素制約，客流動(dòng)態(tài)仿真運(yùn)用仿真技術(shù)，仿真結(jié)果需結(jié)合站內(nèi)區(qū)域密度、乘客步行速度和隊(duì)列長度，且計(jì)算結(jié)果需進(jìn)行驗(yàn)證調(diào)試，客流動(dòng)態(tài)仿真流程如圖1所示。

　　3.2客流密度仿真

　　在城市軌道交通樞紐客流仿真系統(tǒng)內(nèi)，乘客和列車作為最小的單元影響因子對客流仿真系統(tǒng)起著決定作用[11]。列車的軌道運(yùn)行一般都會(huì)制定相應(yīng)的運(yùn)行方案，軌道設(shè)計(jì)參數(shù)和平臺指令發(fā)送都對列車正常運(yùn)行有著制約影響，因此列車運(yùn)行的影響因素都是可控的。但乘客作為仿真系統(tǒng)的最小單元，受主觀因素影響具有較高的復(fù)雜性和多變性，由于站內(nèi)乘客的年齡組成不同，受身體和心理影響，乘客的步伐頻率和換乘速度也不盡相同，因此站內(nèi)乘客的影響因素都是多變且不可控的[12-14]。針對站內(nèi)乘客多變因素的影響，進(jìn)行概率分布調(diào)查統(tǒng)計(jì)，以站內(nèi)乘客必經(jīng)的樓梯和通道為支撐，根據(jù)客流動(dòng)態(tài)仿真計(jì)算方法，對站內(nèi)乘客的空間分布情況、人員行走速度及人流量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，站內(nèi)乘客在水平通道和樓梯下行的人流量明顯高于樓梯上行，如表1所示。

　　4客流仿真樞紐

　　乘客是站內(nèi)的最小單元，也是仿真系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)樞紐[15-16]。采用點(diǎn)網(wǎng)分布模式將軌道交通的站內(nèi)設(shè)施以乘客為基礎(chǔ)進(jìn)行模型建立，將乘客視為站內(nèi)空間的一個(gè)節(jié)點(diǎn)，該節(jié)點(diǎn)在車站內(nèi)的出入口、閘機(jī)和列車之間發(fā)生著位移變化，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)節(jié)點(diǎn)位移的變化情況制定相應(yīng)措施，如客流高峰期會(huì)安排人員進(jìn)行客流引導(dǎo)，提高閘機(jī)出入口頻率和增加列車開通次數(shù);若客流人數(shù)減少，站內(nèi)閘機(jī)和列車也會(huì)相應(yīng)減少。

　　4.1出入口樞紐

　　城市軌道交通的出入口樞紐是乘客進(jìn)出車站的唯一途徑，也是客流仿真系統(tǒng)監(jiān)測人員流量的重要節(jié)點(diǎn)。乘客選擇進(jìn)入車站的方式有三種：通道、樓梯和自動(dòng)扶梯，三種進(jìn)出車站方式的人員流量也大不相同，根據(jù)站內(nèi)乘客分布統(tǒng)計(jì)，乘客在水平通道中的人員流量較高且密度較大，自動(dòng)扶梯的人員流量介于通道和樓梯之間。站內(nèi)出入口樞紐如圖2所示。

　　4.2閘機(jī)樞紐

　　閘機(jī)樞紐是站內(nèi)客流仿真系統(tǒng)的連接組成部分為乘客進(jìn)出站提供服務(wù)，以閘機(jī)作為連接樞紐，乘客通過樓梯、通道和自動(dòng)扶手進(jìn)出站[17]，如圖3所示。圖3閘機(jī)樞紐閘機(jī)的緊前連接點(diǎn)是通道，樓梯和自動(dòng)扶梯為閘機(jī)的緊后連接點(diǎn)，且乘客在閘機(jī)樞紐中的進(jìn)站方式為單向，以通道進(jìn)入閘機(jī)可分別到達(dá)樓梯和自動(dòng)扶梯節(jié)點(diǎn)，出站方式則恰好相反。

　　4.3列車樞紐

　　列車樞紐是軌道交通客流仿真系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分，列車到站后，乘客可以通過樓梯和自動(dòng)扶梯兩種方式進(jìn)入列車;列車駛出站臺，乘客以同樣的節(jié)點(diǎn)方式離開車站，因此乘客在列車樞紐的選擇具有可逆性[18]。列車作為客流的輸入點(diǎn)和輸出點(diǎn)，既提供了仿真系統(tǒng)在站內(nèi)人員流量信息采集，也方便乘客站內(nèi)出入的雙向選擇。列車樞紐如圖4所示。

　　5總結(jié)

　　本文基于空間概率分布調(diào)查分析了站內(nèi)客流分布情況，提出了城市軌道交通客流仿真系統(tǒng)，該系統(tǒng)不僅可以分散人員流量，還有效改善了站內(nèi)空間分布格局，同時(shí)以正常時(shí)期和高峰時(shí)期客流情況進(jìn)行仿真，針對節(jié)假日客流突變狀況能夠快速制定應(yīng)對措施，有效解決站內(nèi)客流擁堵狀況。將乘客作為空間系統(tǒng)的最小單元，分析人員密度和流量與通道類型之間的關(guān)系，并建立三個(gè)客流仿真樞紐系統(tǒng)：出入口樞紐、閘口樞紐和列車樞紐，以此提高乘客站內(nèi)通行的高效性和站內(nèi)換乘的便捷性，為實(shí)現(xiàn)軌道交通智能化提供技術(shù)支持。

　　《城市軌道交通樞紐客流仿真探討》來源：《微型電腦應(yīng)用》，作者：唐藝凡