轨道交通突发事件应急联动运输组织仿真应用研究

操志强



轨道交通突发事件应急联动运输组织仿真应用研究

操志强

上海市计量测试技术研究院，上海 200231

轨道交通作为城市综合交通运输尤其是公共交通运输体系的骨干，在承担公众日常出行方面起到了支撑性的作用。行业特点：点多、面广、线长、人流量密集、突发事件应急应对难度高等，一旦发生突发事件，极易引发车辆延误、服务中断，从而导致大客流积滞，造成巨大的社会和经济影响，突发事件的应急处置除依靠轨道交通行业自身运力配置外，需要通过其他各种交通方式进行联动配合，才能实现突发事件客流疏散应急应对高效、有序。当前，利用优秀的仿真较好地量化支持突发事件应急方案的分析和评估，从而提升事故事件应急应对能力的应用越来越受到行业管理部门的重视。为此，本文以客流疏导作为入口，从构建应急联动运输组织方案仿真模型为主体，利用应急联动运输组织方式其逻辑架构以及数据交换模式为依托，对应急方案效果进行的整体评价，从而为轨道交通应急管理等工作提供参考。

轨道交通；应急仿真；联动运输组织

1 概述

轨道交通行业作为城市公共交通体系的重要组成部分，有点多、面广、线长、人流量密集等特点，行业突发事件应急应对要求高，一旦出现线路延误或运行中断的情况，极易导致大面积的客流滞留，社会影响经济影响巨大。为了有效提高突发事件的快速反映能力，确保人们的出行安全，在疏导乘客时都会采用多种交通配合的联动疏运乘客的方式。而在联动运输组织方案的选择方面，将关系到突发事件应急应对效果。当前，如何运用仿真方式可对方案准确、全面的评价分析，进而确定突发事件应对最优方案具有十分重要的现实意义。

在仿真工具方面，联动运输组织所涉及的轨道交通、地面交通以及乘客三大主体均有各自的仿真软件，轨道交通仿真软件主要由国外开发，例如RailSys、OpenTrack、STRESI等；地面交通仿真软件主要有Vissim、Paramics、TransModeler等；客流仿真属于行人交通仿真范畴，一般选择Legion、SimWalk及MassMotion。

综上所述，对于联动运输组织的各大主体都有比较成熟的仿真工具，且仿真在应急方案的评估中也得到了较为广泛的应用，但目前各自为主的仿真工具并不能较好地支持联动运输组织方案的评价分析，协同仿真模型鲜见，因此需要进一步研究。

轨道交通突发事件发生后，管理部门依据事件具体情况，启动相应应急预案，调整地铁列车运行方案，地铁车站内部随之采取客流组织措施，同时实施站外交通组织方案，安排乘客使用地面交通方式到达目的地，根据客流需求的大小判断是否启动临时公交接驳，尽量减少保障站外社会车辆的正常运行。

2 应急联动运输组织仿真模型

2.1 仿真逻辑架构

基于联动运输组织方案的实施内容，本文以客流作为纽带提出轨道交通突发事件下联动运输组织仿真逻辑模型，其逻辑架构如图1所示。模型主要包括轨道交通列车运行仿真、地面公交运行仿真和车站客流仿真三部分。

仿真步骤：首先将轨道交通列车运行仿真、地面公交运行仿真的结果以及客流数据导入中间库，通过主控程序获得车站客流仿真的输入参数；然后把输入参数导入车站客流仿真，将车站客流仿真结果反馈至中间库；最后通过主控程序对中间库内的数据进行处理分析，得到仿真评价指标。其中，轨道交通列车运行仿真结果主要包括正常情况和突发情况下列车抵达/出发/停留时间、运输时间；地面公交运行仿真结果主要包括公交抵达/出发/停留时间、运输时间，以及公交和社会车辆的运行速度、排队长度、延误；车站客流仿真结果主要包括乘客的到达率、聚集密度、排队长度。而所获得的车站客流仿真输入参数主要为地铁列车及公交的到发时刻、进站/下车客流矩阵。所设计模型基于历史客流OD，需事先考虑乘客分流损失，可参照相关研究[1]计算客流需求，对客流分布进行预测。

在反馈关系方面，通过轨道交通列车运行仿真以及车站客流仿真可获得接驳客流数量，就此可计算得出应急公交实际运能需求，这将作为公交应急联动方案制定的主要参考条件；而通过地面公交运行仿真可获得站外交通运行情况，这将作为轨道交通运输组织策略调整的主要依据。

图1 轨道交通突发事件下联动运输组织方案仿真逻辑架构

2.2 数据流交换

在三个仿真系统模块的协同仿真过程中数据流交换始终贯穿，即通过确定两个相互关联系统之间的数据结构和数据转换机制，建立系统间一对一的翻译程序，从一个系统读取数据并写入到另一个系统中[2]，使得各仿真系统以数据流的形式进行协作，从而完成协同仿真。各仿真系统数据流交换具体过程如下：

从轨道交通列车运行仿真系统的仿真结果模块输出“列车到发时刻”至中间库，由中间库输入至车站客流仿真系统的乘客生成模块；通过主控程序将“列车到发时刻”结合客流OD处理得到“轨道交通客流交换表”（主要包括进站、下车客流矩阵），由中间库输入至车站客流仿真系统的乘客需求模块。

从地面联动公交运行仿真系统的仿真结果模块输出“公交到发时刻”至中间库，由中间库输入至车站客流仿真系统的乘客生成模块；通过主控程序将“公交到发时刻”结合客流OD处理得到“公交客流交换表”，由中间库输入至车站客流仿真系统的乘客需求模块。

从三个仿真系统的仿真结果模块输出相应的仿真结果至中间库，主控程序对中间库内的数据进行处理，得到仿真评价指标。

3 应急联动运输组织方案仿真

本文选取上海地铁2号线事故案例进行分析，某工作日上午10：00至11：00江苏路站至南京西路站区段发生线路故障，依据《上海地铁总调所运营突发事件处置预案》[3]，事故发生后徐泾东站至江苏路站、人民广场站至广兰路站采取小交路运行。

3.1 联动运输组织方案设计

本文主要选择江苏路地铁站作为研究对象，即为负责清客的折返站，对站外交通的影响较大。按照公交车辆行驶的优先程度以及对社会车辆的影响程度进行划分，提出四套联动运输组织方案。

方案一（无应急组织）

无应急交通控制，维持现状交通管理，利用常规公交接驳。

方案二（不优先）

无应急交通控制，维持现状交通管理。设置联动公交接驳线路（江苏路站至人民广场站），两边车站对向发车，每批次共5辆公交车辆，发车间隔为10分钟。8号出口附近设置应急公交接驳站点，联动公交车辆从愚园路西进口或江苏路北进口进入车站组织区域。江苏路（长宁路-愚园路）路段非机动车道作为蓄车组织区域。返回的联动公交车辆在愚园路清客，驶至安西路、长宁路，再返回蓄车组织区域。

方案三（适当优先）

江苏路愚园路路口江苏路方向车辆（除应急车辆）禁止左转，信号相位改变为两相位，联动公交接驳线路设置同方案二。

方案四（绝对优先）

江苏路愚园路路口所有车辆（除应急车辆）禁止左转，信号相位同样为三相位（变为应急左转专用信号），江苏路及愚园路设置应急公交专用道及应急专用信号。联动公交接驳线路设置同方案二。

3.2 方案仿真评价分析

运用本文提出的联动运输组织方案仿真模型对四种方案进行仿真分析，仿真界面如图2所示。

图2 方案仿真界面

仿真输出结果如表1所示，采用基于熵值赋权的TOPSIS法对表2中的数据进行处理计算，得到每个方案对理想解的相对接近度，根据越大所对应的方案越优的原则，得出结论即方案三最优。

表1 仿真输出结果

表2 各方案的相对接近度

4 结论

通过对轨道交通突发事件下联动运输组织仿真应用进行研究，结合实际案例有效构建了“一体化”的协同仿真模型，针对客流量分析将轨道交通与地面交通联动方案相联系，形成了联动运输组织仿真体系。通过案例展示仿真应用效果，并证明该仿真模型能较好评价联动运输组织方案。在轨道交通突发事件应急响应以及与应急预案演练方面提供，应急方案效果评价依据，为处置突发事件选取优质方案提供科学的决策支持，有效提升轨道交通行业应急管理水平。

[1] 刘王瑞.城市轨道交通突发事件下地面公交联动对策与方法研究[D].上海：同济大学，2014.

[2] 姚廷强，迟毅林，黄亚宇.数据交换在协同设计与仿真中的应用研究[J].机械工程与自动化，2007 （2）：4-6.

[3] 上海地铁总调度所运营突发事件处置预案[R]，2006.

操志强，上海市计量测试技术研究院，硕士研究生，工程师。

U298

A

1009-6434（2017）04-0139-03