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基于 A nylogic 的地铁车站安检设施布局仿真研究

热度0票 浏览0次 时间:2020年6月20日 09:42
陈淑珍 天津市地下铁道运营有限公司 天津 300000摘要:地铁车站安检设备布局对车站的客流组织工作影响重大。论文通过分析地铁车站进站乘客流线及车站安检设备布局原则,确定地铁车站两种可行的安检设备布局方式,并以天津地铁远洋国际中心站为实例,运用 Anylogic仿真软件对该站在两种安检设备布局下的站厅客流情况进行仿真。仿真结果表明,在车站客流一定的情况下,安检设备布局方案二不仅减少安检设备数量和成本、提高设备平均利用率,还能一定程度提高车站客流疏散能力,保证车站服务水平。
论文的研究为地铁车站安检设备布局优化提供了一定的理论依据。
关键词:地铁车站;安检设备布局;Anylogic;仿真研究1 概述
截止 2017 年底,我国共有 34 个城市建成投运城市轨道交通线路 5021.7 公里,其中地铁 3881.8 公里,占线路总长的约 77.3%。
作为公共运输工具,地铁为城市居民的出行带来了加大的便利,但同时也存在站内空间狭小、客流密集度大、进出通道有限等限制因素,一旦发生突发状况,将会对站内乘客的人身安全造成极大的威胁。因此,为了保证地铁的安全运营,我国已有多个城市的地铁开始实行乘客进站安检。
安检环节在提升运营安全性的同时,使得乘客的出行时间增加,对客流出行的效率造成了一定程度的影响。尤其是客流高峰期间,大量客流在安检设备处聚集,致使站内客流组织工作难度增加。
因此,合理设置地铁车站安检设备对提高乘客出行和站内客流组织工作效率意义重大。
2 地铁车站安检设备布局原则
在《地铁设计规范》中并没有明确规定安检设备布置原则,但各个城市颁布的《城市轨道交通安全防范技术要求》中有相关规定,本文的研究基于安检要求最严格的北京地铁《城市轨道交通安全防范技术要求》的相关标准。
2.1 安检设备设置方式
按照安检内容的不同,我国地铁安检设备设置可分为三个等级:随机人检、过包安检、人物同检。
目前,国内大部分城市均完成了安检升级,采用“人物同检”
安检等级。因此,地铁车站基本的安检设备配型是一个安检区至少有一台安检 X 光机与一台金属探测门。根据设备及客流通过的方式来分,车站采用的安检设备布置方式有“单机单通道”、“单机双通道”、“双机双通道”、“双机四通道”、“双机三通道”等。
2.2 安检设备设置方案
乘客在进站到达站台的过程中,必须经过自动售票机区域、安检设备区域和检票闸机区域。在地铁车站的日常运营中,安检设备作为乘客进站过程中的必经点,其布局对乘客进站流线以及出行效率有着直接影响。因此,安检设备位置布置应遵循以下原则:
(1)与售票区相对距离适当(2)尽量不影响乘客进、出站(3)不能占据客流疏散通道
结合地铁运营现状,可得到以下两种常见的安检设备设置方案。
2.2.1 布局方案一
该布局方案是现有地铁车站普通使用的布局方法,安检设备布置在车站出入口与站厅的连接处,乘客到达站厅后先安检再通过进站闸机进站。这种布局中进站客流流线包含两条,需要购票的乘客需先到自动售票机区购票,然后通过进站闸机,而持储值票的乘客,则可直接前往进站闸机检票进站。由于客流流线上的各种客运设备间距离较远,客流疏散空间大,不易出现站内客流拥挤的情况。
该布局方案可以确保整个站厅及站台区域乘客的安全。但在客流高峰期,可能造成通道阻塞,且如果安检设备靠近楼扶梯容易造成踩踏事故。因此,该布局不适合通道短窄的地铁车站。
2.2.2 布局方案二
该布局方案站内安检型布局,安检设备布置在进站闸机前,进站乘客进入站厅后先购票,再安检,最后通过进站闸机检票。由于客流流线上的各种客运设备距离较近,这种布局要求设备间通过能力相互匹配,也就是流线后端布置的设备通过能力要大于或等于流线前端布置的设备,避免乘客在站内设备间拥堵。该布局方案下,乘客离散到达时,可以先对需要购票的乘客和持有储值卡的乘客进行分流,减缓安检设备的压力,若安检设备与进站闸机通过能力相匹配,则可以快速疏散乘客。为了保证安检效果,需要封闭安检设备到进站闸机间区域,占用站内空间,影响乘客的疏散。因此该布局下客流高峰时,可能造成站内拥堵,且无法保证非付费区的乘客安全。
3 基于 Anylogic 的地铁车站安检设施布局仿真
3.1 Anylogic 软件
综合考虑国内外车站仿真软件所使用的行人微观仿真交通仿真模型、软件的技术成熟度和应用领域、开发性等情况,本文选用Anylogic 进行地铁车站客流仿真。
Anylogic 是 XJtecho1ogies 俄罗斯公司精心制作的一个基于社会力为模型仿真软件,其用途广泛,涉及了众多行业。Anylogic软件内置专门仿真行人的行人库,通过应用社会力学模型,可以在十分精确的物理层模拟行人的走行路线,同时模拟的行人具有路径选择和躲避障碍行为,能对周围环境作出反应。通过行人库仿真,可以深入理解建模系统,能直观建模系统时刻的动态,能精确地对建模系统测量,收集所需的数据信息,从而发现系统中的问题所在。
3.2 建模与仿真流程
使用 Anylogic 软件的行人库的建模,需先定义物理层空间,即按一定缩小比例的车站区域添加作为动态动画的背景,并使用矢量图形在背景图中添加如出入口、墙壁、服务点等实体完善车站仿真地图。然后使用行人库内置的各种模块组成表示客流流线的关系逻辑图,通过添加的对象与物理层空间联系以模拟动态画面,并设置相应的参数以符合实际。根据所要研究的地铁车站空间布局及客流流线组成,创建模型并输入相应的参数,包括进站客流到达规律、客流站内路径选择、自动售票机服务时间规律等,同时,添加变量、参数、数据统计等模块后,生成模拟环境对站内客流进行仿真模拟,仿真结束后获取相关数据并进行分析,得出结论。
4 案例
4.1 基本情况
远洋国际中心站为地下站,设有一个岛式站台,站厅总建筑面积约 3600m 2 ,其中设备用房建筑面积为 2215m 2 ,非付费区面积约为 935m 2 ,付费区面积约为 450m 2 。付费区位于中央靠墙一侧,进闸机处留有 5m 的通道,供乘客通过进闸机排队及乘客选择出口使用。
4.2 基于 Anylogic 的仿真模型构建
4.2.1 空间构建
按远洋国际中心站现有的设施设备配置,自动售票机分东、西两个区域,每个区域有 4 台现金支付自动售票机,1 台手机支付自动售票机;进站闸机设置在中央的通道位置,总共有 8 台进站闸机,2 台备用进站闸机,1 个人工通道(由于人工通道使用率低,且本文主要研究对象为安检设备,因此建模时不考虑人工通道)。
出站闸机设置在两侧手扶梯旁,共有10台出站闸机,1个人工通道。
站厅内有 2 台手扶梯,2 个楼梯组(可供乘客上下)。
4.2.2 仿真参数设置
通过实地调研,该站有 4 个出入口,由相关数据可得,该站 A、B、C、D 四个出入口的进站客流分担比例分别为 15%、28%、30%、27%,储值卡日均使用率为 64%。同时,为保证仿真模型的准确性,需要对模块中的其他参数进行调整,主要包括:Pebsource 模块中的按时间间隔的到达率,Pebservice 模块中的服务延误时间及排队规律和 Pebselectoutput 模块中的选择概率等。
4.2.3 布局设计运行结果分析现以远洋国际中心站某工作日早高峰客流为例,对该站两种布局下的客流情况进行仿真分析,并截取不同布局下仿真运行 1 小时后车站行人密度图,对相关指标进行对比分析。
(1)布局方案一
远洋国际中心站现在使用的安检设备布局为较传统的出入口安检型布局,即为布局一。仿真模型中,在 A、B、C、D4 个出入口通道设置安检区,分别包含 1 台安检 X 光机和 1 台金属探测门,用一条服务线表示,如图 1 所示。
A图 1 远洋国际中心站安检设备布局图(布局一)
经过 1 小时的仿真运行,该站站厅行人密度分布情况如图 2所示。仿真结果表明,在该布局下,进站闸机入口易形成客流拥堵区域,行人密度超过 2.0 人 /m 2 。同时,楼梯口处进站客流与出站客流发生冲突,造成客流拥堵。
A图 2 远洋国际中心站站厅行人密度图(布局一)
为便于对比分析,以设备为对象对模型中面积相同的区域进行行人密度统计,如进站检票机左区域、A 安检区域和自动售票机左区域等,具体数据如图 3 所示。
图 3 远洋国际中心站各设备区域行人密度统计(布局一)(2)布局方案二
根据远洋国际中心站布置特点,可将该站设置为2个安检区域,即在 A-B、C-D 出入口客流汇集处分别设置 1 台安检 X 光机和 2 台金属探测门(其中 1 台金属探测门用作小件行李携带者快速通道),用两条服务线表示,如图 4 所示。
A图 4 远洋国际中心站安检设备布局图(布局二)
经过 1 小时的仿真运行,仿真结果表明,在布局二下,站内大部分区域行人密度保持在 0.5~1.5 人 /m 2 之间,仅有少数地方行人密度接近 2.0 人 /m 2 。
为与布局一进行对比分析,按照相同的原则对模型中面积相同的区域进行行人密度统计,具体数据如图 5 所示。
图 5 远洋国际中心站各设备区域行人密度统计(布局二)(3)对比分析
选取安检设备数量、进站闸机行人密度、成本和设备平均利用率等指标对布局方案一与布局方案二的仿真结果进行对比分析,对比结果如表 1 所示。
表 1 布局方案一与布局方案二仿真结果对比
项目 布局一 布局二
安检 X 光机台数(台) 4 2
安检金属探测门台数(台) 4 4
进站闸机行人密度(人 /m 2 ) 2.0 1.0
固定成本(万元) 102.4 54.2
设备平均利用率 0.32 0.64
结果表明,在车站客流一定的情况下,布局方案二能减少安检设备数量和成本、提高设备平均利用率。同时,采用布局方案二能够降低进站闸机入口处行人密度,缓解客流拥堵。
5 结论
论文通过分析地铁车站进站乘客流线及车站安检设备布局原则,确定地铁车站两种可行的安检设备布局方式,并以天津地铁远洋国际中心站为实例,运用 Anylogic 仿真软件对该站在两种安检设备布局下的站厅客流情况进行仿真。仿真结果表明,在车站客流一定的情况下,安检设备布局方案二不仅减少安检设备数量和成本、提高设备平均利用率,还能一定程度提高车站客流疏散能力,保证车站服务水平。论文的研究为地铁车站安检设备布局优化提供了一定的理论依据。
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