軌道交通車站客流承載能力的評估與仿真研究.pdf

1、軌道交通車站的設(shè)計(jì)規(guī)劃和運(yùn)營管理是交通工程、建筑規(guī)劃以及公共安全管理等相關(guān)應(yīng)用領(lǐng)域的重要研究課題。目前在軌道交通車站遭遇大客流沖擊時(shí),由于設(shè)計(jì)者和運(yùn)營管理者未能有效地根據(jù)客流特性來評估軌道交通車站的客流承載能力,存在由車站設(shè)計(jì)不合理、運(yùn)營管理措施不到位而引起的客流滯留、客流擁堵、客流混亂乃至踩踏等問題。圍繞這些問題,本文以乘客運(yùn)動(dòng)特性為出發(fā)點(diǎn),軌道交通車站內(nèi)的行人設(shè)施服務(wù)水平為判斷依據(jù),提出基于系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)建模和客流模擬相結(jié)合的軌道交通車

2、站客流承載能力動(dòng)靜態(tài)評估方法,預(yù)期成果可豐富城市軌道交通車站服務(wù)設(shè)施的評價(jià)和優(yōu)化管理的研究思路,為軌道交通車站設(shè)計(jì)者和運(yùn)營管理者提供理論數(shù)據(jù)支持。
　　 首先,本文選取典型的軌道交通車站,進(jìn)行大量實(shí)地觀測和錄像,并開發(fā)了半自動(dòng)行人交通數(shù)據(jù)視頻分析系統(tǒng),系統(tǒng)分析了軌道交通車站的乘客交通特性,包括乘客基本屬性、客流到達(dá)特性和乘客交通流特性。針對不同類型的軌道交通車站,提出了乘客到達(dá)時(shí)間集中型的乘客進(jìn)出站模型、換乘模型和乘客到達(dá)時(shí)間均

3、勻型的乘客進(jìn)出站模型,并運(yùn)用G-S指數(shù)和Gini集中度指標(biāo)評估車站內(nèi)客流的集中程度。建立了乘客交通流“速度-密度-流量”關(guān)系模型,揭示客流運(yùn)動(dòng)的基本規(guī)律。
　　 根據(jù)北京市軌道交通車站的乘客交通流特性,以中國行人擁擠感受閾值為劃分標(biāo)準(zhǔn),制定了兼顧交通流特性和乘客主體的服務(wù)水平等級劃分方法。以調(diào)研分析得出的乘客交通流特性規(guī)律為基礎(chǔ),結(jié)合SP調(diào)查結(jié)論,提出了適合我國乘客特性的軌道交通設(shè)施通行服務(wù)水平的劃分標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)可為國內(nèi)城市軌道

4、交通乘客交通設(shè)施設(shè)計(jì)和評價(jià)提供重要的借鑒和指導(dǎo)。
　　 鑒于軌道交通車站環(huán)境的復(fù)雜性和乘客運(yùn)動(dòng)的多樣性,本文提出了一種基于認(rèn)知的軌道交通乘客運(yùn)動(dòng)仿真模型。該模型從人的認(rèn)知決策行為出發(fā),借鑒Agent建模思想,對乘客行為進(jìn)行系統(tǒng)的抽象,建立乘客視覺感知模型、乘客行為控制模型、乘客運(yùn)動(dòng)路徑模型和乘客移動(dòng)模型,并構(gòu)建面向智能行為的軌道交通環(huán)境知識模型,以實(shí)現(xiàn)軌道交通車站的客流仿真。最后運(yùn)用宏觀現(xiàn)象分析法驗(yàn)證了模型的合理性和有效性。該模

5、型集人工智能、元胞自動(dòng)機(jī)、社會(huì)力模型和最優(yōu)化算法的優(yōu)勢于一體,能形成更復(fù)雜的乘客運(yùn)動(dòng)行為的過程,得出一般的解析模型無法得到的乘客群體運(yùn)動(dòng)混沌現(xiàn)象。
　　 論文還定義了軌道交通車站客流承載能力的概念,以乘客流特性研究數(shù)據(jù)和設(shè)施通行服務(wù)水平標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù),從靜態(tài)計(jì)算和動(dòng)態(tài)模擬兩個(gè)方面出發(fā),建立了軌道交通車站客流承載能力評估與仿真方法。提出了基于軌道交通車站設(shè)計(jì)規(guī)范的車站理論承載能力計(jì)算方法、基于系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的車站安全承載能力評估方法和車站

6、客流模擬評估方法。該評估方法一方面可以計(jì)算車站安全承載能力,同時(shí)還可以模擬分析各類輸入變量和管理措施變化時(shí),車站內(nèi)部的客流密度變化情況,實(shí)現(xiàn)軌道交通車站客流的連續(xù)動(dòng)態(tài)仿真分析,為軌道交通車站的客流安全管理提供技術(shù)支持。
　　 最后,本文運(yùn)用所建立的車站客流承載能力評估理論,計(jì)算評估了北京站和復(fù)興門站的客流承載能力,研究了大客流情況下軌道交通車站內(nèi)瓶頸傳播的過程。論文通過案例檢驗(yàn)了模型在應(yīng)用中的能力,成功地再現(xiàn)了車站內(nèi)部客流的運(yùn)動(dòng)