基于Anylogic的城市地铁站厅仿真研究

叶贝贝



基于Anylogic的城市地铁站厅仿真研究

叶贝贝

（长安大学汽车学院，陕西 西安 710064）

文章选用能够反映行人行为特点的AnyLogic仿真软件来研究地铁站厅建设中设施布局是否合理问题。以西安北大街地铁站厅层为例，建立车站模型，通过实地调查数据进行仿真，最后利用结果中的行人密度来分析该站厅层设施布局存在的问题，通过优化设施布局，提出改进建议，结果表明优化后的方案使得该站厅层的人流密度分布更均匀，站厅层通行效率提高。

地铁站厅；Anglogic；行人仿真；设施优化

引言

随着城市规模的扩大，城市轨道交通的发展不断得到推动，各个中小城市因轨道交通的强大优势也将轨道交通建设列入日程。站厅建设作为轨道交通建设的重要环节之一，由于站厅建设过程中需要大量人力物力且站厅一旦建成不易更改，合理的站厅设施布局有助于提高车站运营的效率和安全性。因此仿真技术作为能够反映车站客流分布特性的方法，有助于分析站厅建设时内部分布，为站厅建设提供参考依据。

1 Anglogic仿真

AnyLogic软件是由俄罗斯公司XJTechnologie开发[1]，这是一个集成离散和连续混合系统的仿真软件以行人微观仿真模型中的社会力模型为基础模型，通过行人库中强大的功能实现行人仿真，从而反映个体行为特征[2]。

AnyLogic建模过程分为环境建模以及逻辑建模[3]。首先对对象的环境进行建模，根据现实中的场景导入建筑底图然后对周边的环境设施进行构建。完成环境建模后，再根据行人的前后行为对行人进行逻辑建模，构成相应的流程图。

2 北大街地铁站概况分析

西安北大街地铁站，地址位于西安市莲湖区北大街与莲湖路西湖路交汇处，是连接东西走向与南北走向的重要交叉口[4]，是西安一号线和二号线的换乘站，地铁站周围分布着各大商圈与著名旅游景点，拥有庞大的往来客流量。地铁站的占地面积为25589平方米，站厅层位于负一层，拥有六个进出口，站厅层实现乘客安检购票进出站等功能，根据调查，车站每个入口的高峰时段客流量如表1所示：

表1 北大街地铁站客流调查表

3 北大街站厅层建模仿真

3.1 环境建模

北大街站厅层的主要环境设施包括墙壁、扶梯、安检设备、进出口闸机售票机等。北大街底图导入Anylogic软件后，使用行人库的工具设置环境和固定设施。通过设置矩形区域、线服务、吸引子等工具对乘客在站厅层的流线、服务类型进行记录，模拟仿真出乘客的进站过程。如图1为北大街站厅层的环境建模。

图1 北大街站厅层环境建模

3.2 行人逻辑建模

行人乘坐地铁时选择合适的入口安检进入后，既可以选择手机二维码或交通卡进入地铁站也可以选择人工窗口售票机购买车票进站。购票进站后，行人就近选择楼梯或扶梯进到负二层。考虑到站厅层规模很大，行人进入站厅后有相似的流程，因此本文只选取其中三个出站口：A1、D、C2口进行模拟仿真，考虑到选择扶梯的行人较多，就近选择楼梯与扶梯的模型简化为就近选择扶梯模型，根据出行逻辑，负一层站厅行为逻辑建模流程图如图2所示。

图2 北大街站厅层逻辑建模

在AnyLogic软件中，每个设施相关属性都有默认值，但是根据我们选择对象的实际调研数据，通将默认值更改为实测数据，具体的参数设置情况如表2所示：

表2 参数设置值对照表

4 仿真结果及分析

4.1 仿真结果

通过Anylogic的仿真，以2D、3D的形式直观地显示西安北大街地铁站厅层中行人的行走过程，以及站内各服务设施的利用率及其是否满足行人流需求。本文构建的模型通过仿真动画可以看出实现行人在地铁站中行为的可行性，如行人的排队、等待购票、进出闸机等行为都非常接近实际。

为了能够更加直观地表现北大街地铁站内的行人移动过程和密度变化情况，以寻找地铁中行人服务的瓶颈环节，探究当前服务设施能否为行人提供所需要求，是否会造成站厅层人群拥挤不畅通。本文将行人密度图添加至在仿真过程，将北大街地铁站厅层区域的人流密度可视化。

负一层有六个进出口，每个进出口的行人运行都有相似的规律，故选择其中的C2、D和A1进行仿真。如图3为站厅层人流密度表。

图3 站厅层仿真人流密度图

图中的黑点表示行人，仿真结果中不同的颜色代表不同的密度，从蓝色、绿色、黄色、红色为密度从小到大的四个阶段。由图5.8的人流密度图可知，行人在C2、D口处显示出红色，表明在此进口闸机处排队拥挤，说明C2、D1口检票闸机数量不足，影响了行人进站的速度和效率，降低了地铁站的运行效率和疏散能力。

4.2 优化分析

根据仿真结果分析地铁站中存在的问题并提出方案，通过仿真结果中的行人密度图可以看出C2和D入口处的行人密度很大。因此可以得出进站口闸机数量不足的结论。针对上述问题，基于运行结果及发现的问题，提出了如下优化改进方案：

（1）由于缺乏用于检票的闸机数量，使得进站客流不通畅，导致站厅层部分区域拥堵，因此在北大街地铁站厅的两台出站闸机移动至进站闸机处。考虑到运营成本，自动售票机的数量可以减少一台。

（2）当客流较多，电梯负载不足，可以增加指示标志和人工引导，转移部分集中乘客，适当延长乘客转移路线来增加转移时间，避免了楼梯拥挤引起踩踏事故。

4.3 优化结果

图4 优化后站厅层仿真人流密度图

对负一层的改进措施即在仿真过程中将C2、D进站口的闸机增加两台，出站口闸机数量减少两台。其余行人的各行为模块和行为流程没有发生变化，只是改变部分行为模块在属性设置时对应环境建模的空间标记模块不一样，即“进站”对应的线服务由原来的四个增加为7个，“出站”对应的服务由十个减为7个。图4所示为优化后的人流密度图。

仿真人流密度图5-2可以看出优化后的结果显示，原来几个拥挤的闸机进口处的人流密度明显下降，表明此优化方案能够减缓拥挤排队现象使得地铁站厅层的通过效率得到提升，服务设施的使用效率得到平衡。

5 结论

选用AnyLogic软件模拟对西安北大街地铁站厅层设施布置进行研究，选用入口C1和D进行实例仿真，通过对仿真结果进行分析，利用行人密度图对布局设施进行评价优化，发现优化后的仿真结果更加合理且为地铁站厅建设提供合理的参考依据。因此借用建模仿真的角度，研究发现AnyLogic仿真对于改善地铁车站的运行条件和优化设施的布局具有一定的应用价值，可为地铁站厅建设提供帮助。

[1] 王文璇.基于AnyLogic的地铁换乘站行人行为特性研究[D].长安大学,2017.

[2] 马彩雯,沙永为.基于Anylogic的地铁大连北站站厅层客流组织仿真及优化研究[J].交通科技与经济,2018,20(06):4-8.

[3] 陈立扬,宋瑞,李志杰.基于Anylogic的地铁站站厅层设施布置仿真研究[J].交通信息与安全,2013,31(5):19-24.

[4] 陈利红.基于Anylogic的城市轨道交通换乘站仿真研究[D].长安大学,2015.

Simulation Research Of Urban Subway Station Based On Anylogic

Ye Beibei

（School of Automobile, Chang'an University, Shaanxi Xi'an 710064）

This paper selects AnyLogic simulation software that can reflect the characteristics of pedestrian behavior to study whether the layout of facilities in the subway station hall is reasonable. Taking the subway station floor of Xi'an North Street as an example, the station model is established, and the field survey data is used for simulation. Finally, the pedestrian density in the result is used to analyze the problems existing in the layout of the station floor facilities. By optimizing the layout of the facilities, suggestions for improvement are proposed. The results show that the optimized scheme makes the distribution of people's flow density in the station hall layer more uniform, and the traffic efficiency at the station hall level is improved.

Subway Station Hall; Anylogic; Pedestrian Simulation; Facility Optimization

U462

A

1671-7988(2019)09-179-03

U462

A

1671-7988(2019)09-179-03

叶贝贝（1995.5-），硕士研究生，就读于长安大学汽车学院，交通运输工程专业

10.16638/j.cnki.1671-7988.2019.09.058