吳 婷

（貴陽職業(yè)技術學院軌道交通分院,貴州 貴陽 550081）

0 引言

地鐵作為一種大容量公共交通，逐漸在城市客運交通中發(fā)揮主要作用。合理規(guī)劃地鐵網絡的重要性不言而喻。其中，車站是地鐵的集散節(jié)點和重要組成部分，同時，作為乘客與地鐵的接觸界面，車站內部的乘客服務設施是乘客感受服務的主要來源，直接影響乘客對于整個地鐵系統(tǒng)服務水平的判斷。而隨著各地地鐵系統(tǒng)的逐步完善，車站客流量隨之增加，乘客對于服務設施的要求也隨之提高。車站內部乘客服務設施配置的合理性，關系到乘客能否安全、舒適地出入車站，關系到線路的運營安全。自動售票機則是乘客進入車站乘車的關鍵環(huán)節(jié)，其服務水平高低直接影響乘客的乘車體驗。自動售票機的引用大幅提升了城市軌道交通發(fā)展初期利用人工方式售票的工作效率，提高了地鐵系統(tǒng)的自動化程度和車站售票的智能化程度，同時減輕了車站人員的工作壓力，也加快了進站客流的通過速度，提高了整個車站系統(tǒng)的運行效率和服務水平，使乘客票務的管理和控制更加便捷和智能。因此，該文將以自動售票機為例，對地鐵車站服務設施配置評價并進行優(yōu)化。

1 國內外研究現狀

地鐵車站內部乘客服務設施的評價是一個復雜的概念，涉及建筑結構、設施數量和布局、建筑內人員行為等多種因素。目前，針對這一問題已有一些研究積累。一些學者以排隊論為基礎，對地鐵車站中產生排隊現象的服務設施進行分析評價：蔣啟文[1]基于UML 建模語言對進出站自動檢票機處的排隊系統(tǒng)建立仿真模型，并提出遺傳算法和仿真技術相結合的排隊系統(tǒng)優(yōu)化方法；劉明姝等[2]依據城市軌道交通進站檢票機排隊系統(tǒng)，提出了優(yōu)化車站檢票機配置的計算機仿真方法；饒雪平[3]運用確定性排隊論對軌道交通車站樓梯類設施處的客流進行延時分析，提出相應的優(yōu)化修改建議。另外一些學者從車站中乘客的速度、密度入手，建立了乘客服務設施評價指標，如張盛[4]、李洪旭[5]等；還有一些學者考慮乘客感知判斷，以此為依據對車站服務水平進行評價，如張海麗[6]等。侯高杰[7]以地鐵車站交通服務設施優(yōu)化配置能力不足，現有優(yōu)化配置算法實時性較低的問題，以提高地鐵車站服務設施優(yōu)化配置算法的計算效率，開發(fā)了地鐵車站交通服務設施優(yōu)化配置系統(tǒng)。而針對服務水平等級的研究，弗洛因（Fruin）[4]人員密度服務水平評價指標的研究是應用最廣的研究，但其只對通勤者做研究，并且其服務水準系假設在均值條件下所得到的，屬于理想值。Imran Hafiz Muhammad[8]基于各國的排隊理論和行人服務水平研究方法，通過對調查結果的統(tǒng)計分析，建立地鐵車站非付費區(qū)域六級服務等級分類方法。以上學者的研究成果為城市軌道交通乘客服務設施的服務水平評價奠定了一定的基礎，然而卻忽略了一個問題：乘客的到達是具有隨機性的，是不確定的，以上計算的理論基礎均是基于客流到達服從某種特定的分布，這就導致評價地鐵服務設施服務水平具備一定的局限性。

基于此，該文的研究思路是：考慮乘客到達隨機特性的情況下，用仿真模擬平臺進行仿真評價，根據實例車站搭建仿真模型，以自動售票機為例，根據仿真結果和輸出指標，對地鐵車站內部乘客服務設施配置進行評價，并對地鐵車站服務設施配置進行優(yōu)化。

2 Legion 軟件介紹

Legion 軟件是英國CrowdDynaics Limited 公司基于離散模型開發(fā)的，應用較早且具有代表性。該模型能夠模擬人群內部每一個個體的運動狀態(tài)，充分考慮步行速度的變化、路徑選擇和個人空間選擇等隨機性因素，具有靈活的行走環(huán)境輸入、參數調節(jié)功能和豐富的數據輸出功能，不僅可以用于正常狀態(tài)下設施規(guī)模布局設計方案評價和比選，還可用于緊急疏散分析，其強大的功能在奧運場館的設計和安全疏散評價中有所展示。Legion模型主要有以下主要特點：

（1）微觀仿真。

（2）最小力原則。

（3）二維連續(xù)訪問空間。

（4）無界選擇運動（沒有先知的）。

（5）智能實體，每隔0.6 s 反應一次。

（6）應急行為。

3 基于Legion 的仿真模型構建

Legion 仿真軟件的各個工作空間相互配合，才能完成一個完整的仿真模型?；贚egion 的仿真模型構建具有一些共有的步驟流程，包括：

（1）準備清晰、全面、準確反映車站平面布局的CAD 圖紙，將其導入新建的Model Builder 中。設定模型開始時間，如08：00：00，同時設定模型運行時間，如1 h。

（2）根據CAD 圖紙上的標注，在相應地點創(chuàng)建入口對象，并給每個入口明確命名(這些名稱與OD 矩陣中的起點名稱相對應）。

（3）根據CAD 圖紙上的標注，在相應地點創(chuàng)建出口對象，同時，需要為每個出口對象指定一個焦點段，因為它們將作為目標對象。為每個出口對象明確命名。

（4）利用Data Import Manager，將設定好的參數數據導入模型。

（5）根據CAD 圖紙上的標注，在對應地點，利用自動扶梯圖標，創(chuàng)建自動扶梯對象。

（6）預模擬模型。

（7）利 用Model Builder 模 塊 輸 出 Simulation 模 塊所需要的ORA 文件。

（8）利用Simulation 模塊打開某仿真項目進行仿真運行，并記錄保存。

（9）利用Analyzer 模塊打開仿真文件進行各類評價指標的提取與分析。

4 基于Legion 的車站服務設施實例評價分析

該文選取的車站是一個地鐵中間站，分為站廳層和站臺層。構建仿真模型需要的部分平面布局（乘客服務設施布局）如圖1 所示。

圖1 車站乘客服務設施配置

該車站共有1～4 號四個出入口，其中3 號出入口為遠期預留，在此不做考慮。1、2、4 號出入口承擔的客流比例為3 ∶4 ∶3。站廳層設有2 組進站檢票機和2 組出站檢票機，每組各5 臺。設有自動售票機2 組，每組4 臺，分別靠近1 號和2 號出入口。車站站臺形式為島式站臺，列車為L 型車4 節(jié)編組，車廂長17.8 m，寬2.8 m，每節(jié)定員210～220 人，設有3 個車門。

4.1 自動售票機仿真模型構建

將準備好的CAD 圖紙導入Model Builder，并加載設定好的Data Template。利用空間對象構建自動售票機服務設施。需要說明的是，實體在模型中的路徑都是最短路徑。記進入車站的實體前綴為en，離開車站的為ex。該車站設有8 個自動售票機。進入車站的客流，目的地為t1 和t2，其中只有一部分乘客會去購買車票。購票過程消耗的時間利用延遲點實現，該過程中會出現排隊現象，利用隊列或隊列組實現。自動售票機的容量為1，即同時只能為1 人服務。

4.2 仿真結果輸出與評價

該文統(tǒng)一使用Fruin 評價標準，車站空間密度圖包括最大密度分布、平均密度分布和最小密度分布。密度圖顏色表示服務等級，深藍、藍、綠、黃、橙、紅依次對應A、B、C、D、E、F。其中，AB 等級表示服務水平優(yōu)良，CD 等級表示服務水平基本可接受，EF 等級表示服務水平差。加載2 組不同的客流數據，以期得到較為客觀的分析結果。模型運行時間為1 h，每隔15 min 輸出一次。

經整理可以得到自動售票機服務水平等級，如表1所示。

該站設有兩組自動售票機，分別靠近1、2 號出入口，以此命名兩組自動售票機，即1 號自動售票機組和2 號自動售票機組。 由表1 可以看出，1 號自動售票機組服務水平無論在哪種客流條件下都偏差，選擇使用1 號自動售票機組的乘客來自1 號和4 號出入口，乘客數量較大，且其位置處于1 號出入口和進站檢票機之間，直接進站的乘客，以及前往票亭的乘客完成購票后，必須通過自動售票機的排隊區(qū)域，容易發(fā)生沖突并造成擁堵。2 號自動售票機組位于2 號出入口進站方向右側，與進站檢票機相對。選擇使用2 號自動售票機組的乘客來自2 號出入口，乘客數量相對較少。同時，2 號入口的進站客流方向分為直接進站、前往票亭后進站和前往自動售票機后進站3 種，相互之間不存在交叉。因此，2 號自動售票機組的服務水平大多時間處于可接受范圍。該站自動售票機的服務水平中等偏差，這和1 號自動檢票機組的設置位置有很大關系。

表1 自動售票機服務水平等級

5 自動售票機優(yōu)化建議

如前分析，1 號自動售票機組處于1 號出入口和進站檢票機之間，直接進站的乘客，必須通過自動售票機的排隊區(qū)域。同時，1 號自動售票機組服務的乘客來自1號入口和4 號入口，客流較大，其服務區(qū)域內空間密度原本較高。因此，該區(qū)域內客流沖突及擁堵時有發(fā)生。

參照2 號自動售票機組的擺放位置，其服務區(qū)域除出站與進站客流沖突，沒有其他交叉或沖突客流，服務水平優(yōu)于1 號機組。

因此，該文建議將1 號自動售票機組改放至1 號入口進站方向左側區(qū)域，如圖2 中方框A 所示。同時，將方框內的自動售貨機移至方框B 處，以減少交叉客流。

圖2 自動售票機調整方案圖

6 結語

該文詳細敘述了實例車站仿真模型構建的各個環(huán)節(jié)，加載不同的客流數據，輸出車站密度圖、疏散時間圖、行程時間表、疏散時間表以及各分析區(qū)的空間密度、實體數量、實體速度等圖表數據，對其進行整理分析，得到自動售票機服務水平，并對車站設施配置提出了一些優(yōu)化建議。對其他乘客服務設施，如自動扶梯、自動檢票機、通道等進行評價分析，得到車站整體的服務水平，是該文接下來的研究內容。