车站客流疏散能力仿真评估分析

文/郭华军

1 前言

轨道交通大大缓解了城市的整体交通压力，为人们的正常出行提供了很多便利。该类设备安全性能好、节能环保、社会效益明显，为城市发展做出了突出贡献。因此，为了更好地服务乘客，完成一系列的换乘作业，有必要对乘客的疏散能力和组织方法进行分析。

2 项目线路情况简介

太原地铁2 号线一期是太原市乃至山西省的首条轨道交通线路，全长23.647km；北起尖草坪区尖草坪站，途经杏花岭区、迎泽区，南至小店区西桥站，途经人民路、长治路、解放路等太原中心线路，设车站23 座（全部为地下车站）、主变电所2 座、控制中心1 座，列车采用6 节编组A 型列车，并于2016年3月全面开工，2020年12月26日开通运营。

3 城市地铁车站客流的相关内容

3.1 客流对运输组织的影响

3.1.1 影响线路列车运输能力与运行效率

当客流相对较大时，上下车时间相对较长，容易造成列车临时延误或延误，直接降低列车运行效率；另外，列车的合理承载能力有限，列车接近饱和承载时仍在高速运行，存在一定的安全隐患。

3.1.2 影响车站、线路基础设施设备的性能

巨大的客流将迫使车站运输设施和固定设备进行高强度的连续工作，进而导致设施和设备容易发生故障。例如，售票机在高负荷和频率下容易发生故障；列车将在满载下继续高速运行，将导致线路和开关的严重磨损[1]。

3.1.3 影响客服质量与水平

大量客流的出现必然会产生大量的客流需求，这使得票务机构的工作面临着巨大的压力和挑战。通常，乘客是排队买票，考验了自动售票机的性能和售票员的业务能力，要求售票员和相关设备连续工作，并确保快速、准确、高强度。

3.1.4 乘客的负面情绪影响运输安全

大客流发生时，客流数量巨大，客流人员构成复杂。在拥挤的站台和车厢中，乘客往往会产生冲动和不满等负面情绪；而这很可能会导致乘客冲突，不仅会危及乘客的人身和财产安全，还会直接威胁交通安全。

3.2 客流组织的主要作用

城市地铁运营需要承载大量客流，客观上给相关管理部门带来一定工作压力。为保证乘客上下车安全，必须及时疏散乘客，引导乘客进入安全地带，降低安全事故发生概率。此外，还需要组织乘客及时进入或离开一些重要的公共区域，以避免乘客路线上的拥堵。不同规模的城市地铁客流组织方式存在一定差异，因此要根据车站实际情况制定合理的客流组织方案，以提高轨道交通车站整体服务水平。

4 仿真模型现状分析

目前，城市轨道交通车站疏散能力评估仿真软件和模型较多，主流的疏散仿真软件多为国外开发研究，典型的有Building EXODUS 软件、AnyLogic 仿真软件、STEP 软件、Sim Walk 软件、Pathfinder 软件、Legion 行人流仿真软件等。但由于每一种软件建立的模型均有其侧重性，其参数也相对局限，故准确率也会有所影响。如Shi Jianyong 等专业人员研究并提出的疏散仿真模型AIEva 是基于Agent 疏散动态数学模型构建的，是规则推理和数值计算的结合，以此来模拟分析大型公共建筑疏散中的整体动态过程；Shi Congling等专业人员提出的城轨车站涵盖疏散线路及其安全关键点的疏散策略，主要运用基于Agent 的网络模型来模拟不同火灾工况下的疏散过程。

4.1 仿真软件简介

它是根据我国城市轨道交通运营的特点，并结合轨道交通建设和运营管理者以及乘客方面，从车站客运组织的安全、舒适及效率等角度考虑，由全球规划和设计公司Arup 开发实现的集成基础设施建模、仿真项目管理、客流分布仿真、客流分布及客运组织评价等功能模块的MassMotion 行人仿真软件，如图1。

图1 MassMotion 行人仿真软件界面

4.2 评估模型

本文的研究评估借用了事件驱动的行人流模型、行人动力学模型、疏散驱动模型、乘客疏散行为模型等四种模型。

4.3 评估过程

本文的研究选取了太原地铁2 号线一期的所有车站，并对其进行大客流疏运和疏散能力仿真评估。其中，大客流疏运仿真是对远期客流条件下车站客运组织瓶颈进行识别，以分析可能存在的影响疏散的因素。疏散仿真将以最不利于疏散的场景（即两个方向列车同时到达、超高峰小时内进出站及换乘客流）为背景，在不考虑应急疏散措施实施的条件下，分析站台层列车所载乘客及全部候车人员的总疏散时间。

相应研究步骤如下（如图2 所示）分为车站CAD 平面图处理、建立车站设施设备模型、设定仿真参数（客流量、客流在站事件链）、运行常态仿真、间隔仿真后指标（车站空间占用频率、平均密度、最大密度、最大密度持续时间等）、列车到达时刻手动疏散指令、自动转入疏散仿真等步骤，最后得出疏散时间，分析评估仿真结果。

5 仿真相关参数

5.1 仿真基本参数

行车组织参数：根据工程初步设计中行车组织设计远期2 号线高峰行车间隔为2.2min。各站停站时间为普通站30s，预计大客流站点35s。设定乘客常态下自由走行速度服从正态分布，均值为1.21m/s；疏散下自由速度同样服从正态分布，均值为1.7m/s。根据高峰行车间隔，仿真预热时间设定为5min，常态仿真时长为1h。常态仿真结束后，重新设置参数，开始疏散仿真，得到疏散时间。

5.2 车站客流参数

根据《太原市轨道交通2 号线一期工程初步设计总说明书》和《太原市轨道交通2 号线一期工程运营初期（2021-2023年）客流预测》，由分析可估测得到各站的客流情况。

根据初步设计总说明书中的初期与远期断面客流比，可预估远期客流数约为初期客流的2.2 倍；结合《太原市轨道交通2 号线一期工程运营初期（2021-2023年）客流预测》，可得各站的上下客人数；根据《太原市轨道交通2 号线一期工程初步设计总说明书》远期高峰小时断面客流特征，可得各站远期高峰小时断面客流情况。

6 仿真结论

各站点最后仿真计算所得服务水平均为“大部分LOS A”，疏散客流满足最大客流预测（含到站列车人员），疏散时间均小于6min。

7 城市地铁车站客流的组织措施

经核验，当发生紧急事件时，所有车站均能在6min内将站内客流全部疏散至站厅公共各区域或其他安全区域，公共区乘客人流密度等参数符合乘客疏散和安全运营要求。

在仿真模拟中，各站普遍存在狭小区域内的拥堵问题（如闸机口、楼扶梯拐角、站台部分候车区等地），建议远期时候在客流密集处加装栏杆等来引导客流，提高闸机出入口和楼扶梯口处的通行效率。此外，约1/3 的车站疏散时间超过5min30s，建议在后续结合客流实际情况，进一步论证增加车站闸机等措施，并做好以下两点来分散客流。

7.1 增加售检票能力

售票时，应提前准备好车票和换票，并设置临时售票亭。验票时，应将双向检票口改为单向检票口，同时使用手持检票机(PCA)加快验票速度；加强对重点部位的指导和服务，在重点站点增加售票亭，设立临时售票点售票；加强服务和客流组织，提高售票能力[2]。

7.2 做好进出站客流组织工作

客流组织的指导原则是保证乘客进出站路线畅通，加快进出站速度，使乘客安全、快速、有序地进出站。当初期进出站客流很大，且平台无法容纳和承载更多客流时，应暂停或减缓售票，关闭部分售票机，暂时关闭部分或全部出入口门，改变扶手方向，采用铁栏杆引导进出；同时，设置部分出入口仅供进出，限制乘客出入，延长站台疏散时间。延长车辆停站时间，让尽可能多的乘客上车。当平台能够容纳和承载更多客流时，增加充电容量，打开车门入口方向和至平台方向的扶手。在紧急情况下，可以采用紧急处理模式，如入口自由检查模式、AFC 模式和紧急释放模式。

8 结语

总体来说，太原地铁2 号线一期各车站总体服务水平良好，以远期早高峰客流数据的仿真模拟情况来看，无车站出现大范围、长时间的拥堵状况，满足轨道交通线路的正常运营要求。