地铁车站超大客流流线设计与优化

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ClassifiedIndex：U231U．D．C：629SouthwestJiaotongUniversityMasterDegreeThesisDESIGNANDOPTIMIZATl0INFORLARGESCALEPASSENGERFLOWROUTⅢGOFSUBⅥ峻YSTATIONGrade：2010Candidate：YinYulongAcademicDegreeAppliedfor：MasterDegreeSpeciality：PlanningandManagementofTraffic&TransportationSupervisor：Prof．LiuLanMay．2013 西南交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权西南交通大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1．保密口，在年解密后适用本授权书；2．不保密d，使用本授权书。(请在以上方框内打“4”)学位论文作者签名：尹玉爱日期：扩限岁．2弓指导老师签名：多犰日期：沙J3_哆 西南交通大学硕士学位论文主要工作(贡献)声明本人在学位论文中所做的主要工作或贡献如下：(1)研究超大客流特性，找出客流流量、速度、密度三个交通流参数的关系，超大客流在地铁车站内表现出瓶颈摆动、流量激变的特点，根据行人流波动理论分析影响行人流密度稳静和速度稳静的因素，提出了超大客流对流线设计的要求。(2)提取超大客流流线优化的三个关键因素：流线干扰、通行能力匹配和设施选择均衡性。基于社会力模型的基础上分析流线间的干扰；从设施利用饱和度、通行能力匹配均衡度和设施通行能力与客流的匹配度提出流线上设施通行能力匹配的要求。(3)从流线干扰的优化和客流运行效率的优化两个方面，提出了超大客流流线优化方法。通过评价方法的筛选，建立了超大客流流线设计评价方法。本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作所得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明。本人完全了解违反上述声明所引起的一切法律责任将由本人承担。学位论文作者签名：7丑友日期：-7,o／岁．S、乙了 西南交通大学硕士研究生学位论文第1页摘要交通拥堵已成为城市亟需解决的问题。城市轨道交通具有运量大、污染小、用地省、安全便捷的特点，也成为大城市解决交通拥堵的首选方案。随着城市轨道交通的快速发展，地铁网络的不断完善，客流的吸引量日益增多。地铁车站作为地铁客流的集散处，需要通过良好的流线组织来提高乘客集散效率，缓解车站内客流拥挤、流线混乱的问题。车站内合理的客流流线设计能有效提高车站的集散能力。在地铁车站区域划分、流线特点、流线设计与优化原则的理论基础上，通过对超大客流的形成原因和特性的研究，明确超大客流的定义，提出了超大客流对流线设计的要求。提取超大客流流线设计的三个研究关键点：流线干扰、通行能力匹配、设施选择均衡性。将流线干扰分为冲突干扰、摩擦干扰和阻滞干扰三种，利用基于社会力模型的Anylogic仿真软件对流线干扰进行分析。通过流线上设施通行能力的计算、设施利用饱和度、设施匹配均衡度、以及流线通行能力与客流的匹配四个方面，研究超大客流流线设计对通行能力匹配的要求。乘客在对具有相同功能的设施进行选择时，往往具有不均衡性，由基于BL的设施选择模型，分析超大客流情形下乘客对设施的选择行为。提出了影响流线方案有效实施的引导标识设置原则。通过上述研究，从流线干扰的优化和客流通行效率优化的角度，提出流线优化方法。由评价指标和评价方法的实用性和可操作性，建立地铁车站超大客流流线设计评价指标体系，对流线设计进行评价。最后，以成都地铁1号线世纪城站为例，根据提出的超大客流流线分析方法，分析其现有流线设计的不足，提出大客流流线优化方案，并对优化前后的方案进行评价。关键词：地铁车站；超大客流；流线干扰；通行能力匹配；流线优化 AbstractTrafficcongeStionhasbecomeurgentandimportanturbanproblem．Urbanrailtransithaslargevolume，lesspollution，landprovinces，safetyandconveniencefeatures，andalsobecomethepreferredsolutiontosolvetheproblemoftrafficcongestioninlargecities．Withrapiddevelopmentofurbanrailtransit，thesubwaynetworkconstantlycomplete，moreandmorepassengersareattractedtothesubway．Astheplaceofsubwaypassengers，subwaystationneedaexcellentorganizationofflowroutingstoimprovetheefficiencyofpassengersdistribution，helprelievethecrowdedsituationandthechaoticflowroutings．ReasonablepassengerflowroutingdesignCaneffectivelyimprovethedistributioncapacityofthestation．Basedonthetheoryofregionaldivide，characteristicsofflowroutingsandprinciplesofdesignandoptimizationaboutflowrouting，throughthestudyofthecausesandcharacteristicsoftheformationoflargescalepassenger,givethedefinitionoflargescalepassenger,andputforwardrequirementsofdesigningflowrouting．Extractthreekeypoints：flowroutinginterference，capacitymatchingandthebalanceoffacilityselector．Flowroutinginterferenceisdividedintothreetypes：conflictsinterference，frictioninterferenceandblockinterference。UsethesimulationsoftwareAnylogicbasedonsocialforcemodelanalysistheflowroutinginterferences．Throughcalculatingthetrafficcapacityoffacilities，saturationoffacilities，equilibriumdegreeoffacilitiesmatching，andmatchingcapacityofflowroutingandpassengerquantity,studytherequirmentsofcapacitymatchingofdesignforlargescalepassengerflowrouting．Whenthepassengersselectthefacilitiesofthesamefunction,it’Salwaysunbalanced，throughtheestablishmentoffacilitiesselectmodelbasedonBL，describethefacility-select—behaviorofthepassengers．Raisedthereasonableprinciplesofguideidentifiesplacingaffectingeffectiveimplementationofflowroutingprogram．Throughthestudies，raisedoptimizedmethodsofflowrouting，fromtheoptimizationofcrosspointandpassengerefficiency．Establishevaluationindexsystemofflow 西南交通大学硕士研究生学位论文第1II页routingdesignforlargescalepassenger,andevaluatewithAHP．Finally,thethesisanalysestheexistingflowlineofCenturyCityStationofChengduMetroLine1，accordingtotheproposedmethod，proposedtheoptimizationprogram，andevaluatetheprogramsbeforeandafteroptimizating．Keywords：SubwayStation；LargeScalePassenger；FlowRoutingInterference；CapacityMatching；Optimization 西南交通大学硕士研究生学位论文第1v页目录摘j要⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．IAbstract⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯II第1章绪论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯11．1研究背景及意义⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯l1．1．1研究背景⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯11．1．2研究意义⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯11．2国内外研究现状⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯21．2．1国外研究现状⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯21．2．2国内研究现状⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯31．3研究内容与技术路线⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯51．3．1研究内容⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯51．3．2技术路线⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯7第2章地铁车站客流流线设计基础理论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．82．1地铁车站空间环境概述⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯82．1．1地铁车站的基本功能⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯82．1．2地铁车站功能区域划分⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯82．2地铁车站客流流线分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯92．2．1客流流线的概念⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯92．2．2客流流线的分类⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯92．2．3客流流线的流程⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯92．2．4客流流线的特点⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．102．3流线设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．112．3．1流线设计目的⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．112．3．2流线设计原则⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．112．3．3流线设计内容⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．112．4流线优化⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．152．4．1流线优化目的⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．152．4．2流线优化原则⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．15 西南交通大学硕士研究生学位论文第V页2．5本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．15第3章地铁车站超大客流特性分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯163．1超大客流产生的原因⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．．t．⋯．．163．1．1超大客流定义⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．163．1．2超大客流分类⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．183．2超大客流的交通流特性⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一183．3超大客流对地铁车站流线设计的要求⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．213．4本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．23第4章地铁车站超大客流流线分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．254．1基于社会力模型的流线干扰仿真分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一254．1．1车站乘客走行特征分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．254．1．2流线干扰分类⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．254．1．3社会力模型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．274．1．4Anylogic仿真软件介绍⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯304．1．5基于Anylogic的流线干扰分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．314．2流线通行能力匹配⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．354．2．1流线上设施的通行能力计算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．354．2．2流线上设施利用饱和度⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．394．2．3流线上设施通行能力匹配均衡度⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．394．2．4流线通行能力与客流的匹配⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一404．3基于BL模型的设施选择均衡性分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯414．3．1设施选择均衡性⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．4l4．3．2基于BL模型的设施选择模型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯414．4信息指示系统与引导标识⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一434．5本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．44第5章地铁车站超大客流流线优化与评价⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．455．1地铁车站超大客流流线优化方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．455．1．1流线干扰的优化⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．455．1．2客流运行效率的优化⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一48 西南交通大学硕士研究生学位论文第Ⅵ页5．2流线设计评价指标体系⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．495．2．1评价指标选择标准⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．495．2．2评价指标体系建立⋯⋯⋯：⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．505．3地铁车站超大客流流线设计评价⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．535．3．1流线设计评价方法筛选⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．535．3．2层次分析法确定指标权重⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．545．3．3超大客流流线设计评价⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．575．4本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．58第6章案例分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。596．1成都地铁1号线世纪城站概况⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．596．2世纪城地铁站超大客流流线优化⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．606．2．1世纪城站流线组织现状⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．606．2．2世纪城站超大客流流线设计现状分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．616．2．3世纪城地铁站超大客流流线优化方案⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．636．3世纪城站超大客流流线优化方案评价⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一666．5本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．69ig}论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．70致谢⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．72参考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯73攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．78 西南交通大学硕士研究生学位论文第1页1．1研究背景及意义第1章绪论1．1．1研究背景随着城市化的快速发展，大城市人口总量和人口密度不断增长，机动车保有量迅速增加，城市道路用地日益紧张。城市地区道路交通拥挤、交通事故以及由于道路交通排放引起的交通污染已经成为各界备受瞩目的问题，也给城市的发展带来了显著的压力。由于土地利用的限制，道路交通面临越来越严重的堵塞，大容量、与地面交通隔离的城市轨道交通在大城市中受到普遍关注，并已进入快速发展时期。在我国，一线城市的地铁网络日益完善，越来越多的二三线城市开始规划和建设城市轨道交通网络，全国地铁总里程在2015年将达到3000公里，到2020年，地铁总规划里程将达到7000公里。地铁线网的建设，在缓解地面交通压力的同时，也吸引了更多的出行需求。地铁车站作为地铁旅客集散的重要环节，直接影响着地铁线网的服务质量。地铁车站的大客流特征与旅客对于出行快速性、安全性和舒适性的要求不断提高之间的矛盾日益突出。地铁线路的规划一般沿着城市交通走廊建设，并连接客运站、航空港、商业中心、体育场、会展中心等重要交通枢纽及活动中心，因此地铁在承担大量城市交通量的同时，也面临着超大客流的冲击和挑战。地铁车站作为地铁客流的集散处，需要通过良好的流线组织来提高乘客集散效率，缓解车站内客流拥挤、流线混乱的问题。然而，随着城市轨道交通网络建设的不断完善，地铁客流量日益增加，地铁车站的客流组织暴露出许多亟待解决的问题，如客流冲突、换乘距离过长、设施利用率不均衡等。因此在上述背景下，对地铁车站的交通流线设计与优化的分析研究就显得十分必要。1．1．2研究意义随着地铁网络的不断完善和对大量客流的吸引，同时由于常发性或偶发性事件的发生，容易产生超大客流，地铁车站内部表现出人流拥挤和交通流线混乱的 西南交通大学硕士研究生学位论文第2页问题，不同目的的交通流线交叉干扰，极大降低了地铁车站的利用效率。科学合理的地铁车站内部交通流线设计作为地铁车站交通功能实现的重要因素，得到了人们重视。在更加注重旅客需求，更加强调车站导向性和通过性的今天，进行城市地铁车站内部空间超大客流交通流线设计与优化的研究显得十分必要。本文从地铁车站流线分析到客流流线组织并结合超大客流特性形成了系统的理论，对研究超大客流情形下，地铁车站如何更高效的实现其集散客流的功能，如何更好地进行超大客流车站客流组织具有重要意义，同时为新建车站、改善已建成车站的流线设计提供参考，以满足旅客对于出行安全性、时间性和舒适性的需求。1．2国内外研究现状1．2．1国外研究现状在旅客流线设计方面，一些国外学者对流线的定性描述做了详细的研究，应用定性描述流线的方法解决交通枢纽中的实际问题。JoseReynaldoSettP和BruceG．Hutchinson在对客运枢纽仿真模型研究时，提出了以流程图的方式表示流线的方法。该方法是用流程图块和连接线表示旅客在车站内的所有行为流程，并按照行为的先后顺序连接【l】。SoemonTakakuwa和TomokiOyama在仿真机场乘客客流时，利用流程图表示法对行人流线的行为轨迹进行描述，清楚地描述出不同类型的旅客在枢纽中活动的各种必要行为，为后续的仿真建模以及所需数据的提取提供了参考依据【2】。在行人流线组织方面，KittiSubprasom等【3】，从客运枢纽流线组织的角度出发，通过对换乘设施建设、维护、运行和乘客的期望值两方面进行研究，建立基于费用最优的目标，得出了不同条件下旅客最优占有空间。S．P．Hoogendoom和P．H．L．Bovy[41假定行人具有最大的主观效用，以整体效用最大化为目标，研究行人的路径选择行为，建立了基于排队论的行人路径和区域选择模型。Daamen．w【5】通过跟踪调查法，对地铁站内旅客数据进行了大量的调查采集和整理分析，同时考虑了枢纽内部基础设施服务水平的变化与车站信息化程度对旅客路径选择行为的影响，建立枢纽内旅客路径选择行为的效用模型。·在大客流研究方面，Hoogendoorn等人在评估里斯本地铁换乘车站的设计安 西南交通大学硕士研究生学位论文第3页全性时，利用了微观行人动力学模型【6I。Seer等人研究了连接维也纳足球场的地铁站突发大客流的运动特型71。在行人走行特征的研究方面，Tanaboriboon[8】研究了新加坡行人的流量一密度关系，提出了抛物线形式的流量一密度关系模型；Weidmann[9】提出了抛物线形状但左右不对称的行人流量一密度关系模型；JodieY．S．Lee，P．K．Goh，WiiliamH．K．Lam[101通过调查问卷，提出了混行人行通道下乘客的服务水平等级，从而弥补了乘客服务水平只适用于单向通道的状况。ArminSeyfried，OliverPasson等【ll】在研究单向行人流通过瓶颈时的行为特征时，通过分析不同宽度设施时行人个体的速度、密度、时间差等参数，提出了通行能力与设施宽度成线性相关的结论。Helbing[121通过对旅客交通流特性的研究，提出了著名的‘‘社会力”模型，该模型假设每个行人的运动由某些社会力支配。该模型被广大学者普遍认可，且在行人的微观行为研究中得到广泛应用。1．2．2国内研究现状在交通枢纽流线的研究中，在流线设计设计方面：崔华伟、贾俊芳对铁路客运综合交通枢纽流线特点及组织研究时【13】，在对铁路客运综合交通枢纽的流线概念和种类论述的基础上，分析了流线的特点及规律。朱兆慷、张庄总结了铁路旅客车站流线设计和建筑空间组合模式的发展过程与趋势中【14】，对铁路旅客车站的流线设计的发展进行了分析。朱小娟在通过对大型铁路客运站旅客流线布置研究【”】，从旅客在速度、舒适性和安全性等方面的不同需求考虑，将各指标量化后，建立了基于广义费用的旅客流线布置模型；从车站方面考虑，建立车站旅客服务成本的流线布置模型；从而进一步建立了基于旅客广义费用和基于车站旅客服务成本的旅客流线布置双目标规划模型，并对模型进行求解。张素芳对大型客运站中旅客流线优化模型与方法进行研究时【l6】，以平均排队长度、最大排队长度和平均花费时间三个指标对旅客流线设计进行评价，通过利用Anylogic仿真软件获得这三个指标的值，并对北京南站高架层和地下一层的旅客流线分别进行了评价。，田苗在研究铁路客运站综合交通枢纽换乘流线设计时，对铁路客运站综合枢 西南交通大学硕士研究生学位论文第4页纽的换乘流线设计基础理论进行总结与分析【17】，提出换乘流线的设计原则，对铁路客运综合交通枢纽站换乘流线进行了网络设计与个体设计的研究，通过‘VISSIM对流线进行了仿真，在仿真输出数据的基础上，提出应用灰色关联度法评价流线设计方案的方法。李乾、季常煦以综合客运枢纽为研究对象，对其集散服务网络进行了分析与建模，通过对行人交通流特性、旅客聚集时空特征等研究的基础上，对集散服务网络进行模拟，建立了客流集散效能评价模型【l引。张帅对城市轨道交通枢纽内部空间的交通流线设计进行了初步探索，在对国内外轨道枢纽案例研究的基础上，从建筑学角度分析轨道交通枢纽内部空间构成要素与交通流线组织关系的基础上，对北京西直门交通枢纽内部空间流线设计进行分析和优化[19】。但偏重于定性分析，定量分析不足，缺少对客流预测的研究和枢纽评价体系的确立。乔晓娇基于流线分析的基础上，研究了铁路客运站旅客通道评价与优化方法，从旅客特点层面、通道布置层面、服务环境方面建立旅客流线的评价框架。但局限于对多个指标的单独评价【201，不能综合考虑各因素之间的关系，不能客观地找出旅客流线设计中的瓶颈。高晶鑫研究了客运枢纽内部设施的优化布置，在流线分析理论的基础上，提出了基于流线分析的改进设施布置方法【2l】，从参数转换、步骤转换和计算机仿真三方面改进原有方法，从设施布置的安全效用、结构效用和结构效用三个参数建立总效用模型，进而给出了设施布置优化控制策略。吴波从建筑设计和空间营造角度重点研究了地铁站厅水平流线和竖向流线设计，以及地铁站厅标识导引设计、无障碍设计、消防疏散设计和反恐安全设计的内容【221。唐子涵在对综合客运枢纽站的流线组织与分析时，分析了高铁客运枢纽的流线组织，针对高铁与轨道交通换乘、高铁与城市地面公交换乘、高铁与机动车的换乘、高铁与非机动车换乘、高铁与行人不行的换乘衔接进行了系统分析【231，并在此基础上分析了高铁客运枢纽站与周边道路交通网的整合。在交通枢纽流线设计的研究方面，目前研究者偏重于旅客流线的定性分析或对综合交通枢纽内某个部分设施或换乘流线进行研究，以及通过流线分析优化客 西南交通大学硕士研究生学位论文第5页运枢纽内部设施布置，缺乏对地铁车站整体流线之间相互关系的考虑。对超大客流的研究方面：葛世平从大客流运营角度分析地铁车站的建筑布置优化设计，从地铁车站的服务设施和管理用房的布置原则出发，研究影响乘客走行行为的站内设施布置和换乘设施的设置【241，探讨地铁车站的建筑布置，使车站建筑的布置符合大客流交通建筑的特点。张霖在研究北京城市轨道交通大客流辨识与安全状态评估技术及系统时，从北京城市轨道交通大客流辨识技术、辨识实现、辨识参数参考的基础上，设计和开发了城市轨道交通客流数据采集系统，并建立了北京城市轨道交通客流安全评估体系‘251，为站内客流的安全管理提供了依据。张伦在对地铁车站大客流运营组织的探讨中，分析了大客流的分类，从乘客乘坐地铁的流程角度，探讨地铁车站客流组织的影响因素【261，在此基础上，重点从客流预测、车站客流组织、列车运能、票务组织等方面研究车站应对大客流的具体运营组织措施。在地铁应对超大客流的研究中，偏重从地铁车站客流组织、列车运营组织、车站运营人员的组织协调和票务组织等多方面考虑，在研究中流线的设计只作为其中的一个方面简单提及，缺乏对超大客流特性分析的基础上对流线设计的深入研究。1．3研究内容与技术路线1．3．1研究内容论文针对地铁车站超大客流流线设计问题进行研究，在总结地铁车站空间环境、客流流线分类和特点的基础上，提出流线设计与流线优化的目的和原则，开展超大客流流线设计与优化工作。主要研究内容为：1．确定超大客流的定义和分类，研究超大客流的交通特性，分析超大客流对流线设计的不同要求。2．从流线干扰、通行能力匹配和设施选择三个方面分析影响超大客流流线设计优劣的因素。流线干扰分为冲突干扰、摩擦干扰和阻滞干扰三种，对流线干扰的分析，利用基于社会力模型的Anylogic仿真软件实现。通过流线上设施通行 西南交通大学硕士研究生学位论文第6页能力的计算、设施利用饱和度、设施匹配均衡度、以及流线通行能力与客流的匹配四个方面，研究超大客流流线设计对通行能力匹配的要求。乘客在对相同功能的设施进行选择时，通过基于BL模型的设施选择模型，描述乘客在设施选择时的行为，分析超大客流情形下乘客的选择行为特征。最后提出影响流线方案有效实施的引导标识的合理设置原则。3．通过上述研究，从流线干扰的优化和客流通行效率优化的角度，提出流线优化方法。建立超大客流流线设计评价指标体系，利用层次分析法对流线设计进行评价。 西南交通大学硕士研究生学位论文第7页1．3．2技术路线j流线设计评价图1．1技术路线 西南交通大学硕士研究生学位论文第8页第2章地铁车站客流流线设计基础理论2．1地铁车站空间环境概述2．1．1地铁车站的基本功能地铁车站是乘客乘降的场所，是出行的出发、换乘与终止点。它的交通功能体现为对客流的转移与疏散。地铁车站将到达、出发客流，按照不同的目的和方向，实现换乘和集散的基本功能。2．1．2地铁车站功能区域划分地铁车站供乘客活动的功能区域主要由地面候车区域、站厅和站台3个主要部分组成。(1)地面候车区地面候车区指在大型地铁站点进出口外，为了应对客流拥挤、引导乘客集散和分流而设置的公共区域。地面候车区通常修建为广场的形式。当车站遇到大客流时，为了保证站内秩序和乘客安全，可以通过限流的方法，降低车站客流压力。地面候车区为车站限流和疏散提供了集散场地。(2)站厅站厅一般设置在地下一层，其公共区域作用主要是售检票、集散乘客、安检、服务，同时起到引导乘客分流的作用。站厅层可分为付费区和非付费区，付费区和非付费区通过栏杆进行隔离。站厅层设备通常较多，主要是安检设施、导向设施、自动售检票设备和人工售票亭等。成都地铁站厅一般划分为2个区域，进站楼梯、自动售票机和检票设施之间为站厅非付费区，检票设施与上下行楼梯间为站厅付费区。站厅是否拥挤，主要取决于自动售检票设施、安检设备和车站管理措施等。(3)站台站台一般设置在地下二层，供列车停靠、乘客上下车和候车，由站台、线路、上下行楼梯和乘降设备组成。站台的设置可分为岛式站台、侧式站台和混合式站台3种。站台是否拥挤，主要取决于列车行车组织和疏导乘客离开站台的楼梯与自动扶梯的通行能力。 西南交通大学硕士研究生学位论文第9页2．2地铁车站客流流线分析2．2．1客流流线白撕念在客运站上，由于旅客、行包、交通车等进出活动，形成一定的流动过程和流动路线通常称为流线【271。其中由于旅客活动形成的流线称为客流流线。流线设计的优劣，影响着车站设施的利用率，同时也决定了车站对乘客的服务水平。因此，合理的流线设计是客运站设计和管理中的重要环节。2．2．2客流流线的分类按照流线上活动对象的不同，流线可分为车辆流线、行包流线和旅客流线。但以地铁车站客流为研究对象时，我们按其目的的不同，分为进站流线、出站流线和换乘流线。2．2．3客流流线的流程(1)进站流线：为了保障地铁运营的安全，在一些城市乘坐地铁时，乘客需要经过安检才能进站。进站旅客如果没有开通电子钱包，进站后需要先购票，再通过安检，检票上车。已开通电子钱包的旅客，可以省去购票环节，直接进行安检和检票，然后通过楼梯或自动扶梯到达站台层乘车。进站客流分布和出站客流、换乘客流相比较分散。在客流高峰期，车站进站客流量较高，但在时间上平均分布，客流随机到达。其站内流程图如图2．1所示：有电子钱包子钱包图2．1进站流程图(2)出站流线乘客到达车站后，下车进入站台，经过楼梯或自动扶梯到达站厅层，然后通过自动检票机检票出站。出站客流流程如图2．2所示： 西南交通大学硕士研究生学位论文第10页图2-2出站流程图由于列车到站时间确定，因此出站客流分布较集中，比较明显的分为高密度区和低密度区两个区域。由于出站客流是随着列车的到站而产生的。列车到站后，走在客流前端的出站乘客速度比较快且会形成一股较小流量的出站客流，这部分乘客会处在较低的密度环境下行走，但是随着更多出站乘客在出站通道或出站楼梯和扶梯处的汇集，出站客流量会急速增加，因此大多数出站的乘客都处在较高密度的环境中。(3)换乘流线乘客在地铁车站的换乘方式，包括同站台换乘、换乘通道换乘和出站换乘三种。当采取双向通道换乘时，对向走行的乘客为了相互避让，将造成换乘通道内乘客走行速度的降低。换乘客流的分布和出站客流比较相似。通道换乘客流在站内的流程如下图：图2．3换乘流程图通过分析地铁客流各流线的流程可知，地铁的车站客流组织能力由静态容纳能力和乘客通行能力共同决定。其中静态容纳能力是指站厅和站台的容纳能力，乘客通行能力是由进出口、安检仪、通道、楼梯和自动扶梯等设施的最小通行能力决定的。2．2．4客流流线的特点在研究中，我们发现地铁车站流线具有下列特点：(1)多向性：由于人们目的性不同和换乘交通方式的不同，在枢纽内走行路径多种多样，形成客流的集聚和疏导，使得枢纽内客流走行方向不同，具有多向性。(2)混合性：由于乘客走行方向的多样性，进站流线、出站流线、换乘流线等极易发生交叉干扰，形成方向上的冲突。随着枢纽综合性的发展，会将一部分客流引向商业、娱乐、办公等功能区域，这些人流也会与各流线产生干扰。因此，枢纽内流线具有混合性。 西南交通大学硕士研究生学位论文第n页(3)连续性：在地铁车站内，乘客行走目的性十分明确，在完成进出站和换乘的过程中，进、出站流线和换乘流线在空间上都表现一定的连续性。2．3流线设计2．3．1流线设计目的流线设计定义指通过建筑空间的布局组合和设施设置等其他设计方法，对特定范围的人流、车流、物流加以分类、组织、引导，形成有秩序、有目的的流动线路的过程【28】。本文的研究对象为空间结构已确定的地铁车站，在面对超大客流时如何合理对客流进行引导。2．3．2流线设计原则流线设计的好坏，对旅客出行的快速性、便捷性、舒适性及安全性产生很大的影响。因此，车站流线的布置应遵守一定的原则。(1)互不交叉尽量避免各种流线相互交叉干扰，这是车站流线设计的基本要求。(2)短捷合理最大限度的缩短旅客在站内的走行距离，避免流线迂回。把缩短旅客进站和出站旅程放在重要位置。尽量避免出站人流拥挤，在大型车站布置多个出口，以最快的速度疏散旅客。(3)清晰明确随着地铁车站功能日益齐全，建筑规模不断增大，难免会造成冗长流线的产生。因此，旅客流线的布置要明确清晰，使旅客明确方向，避免旅客走错路，产生多余的走行距离。2．3．3流线设计内容地铁车站超大客流的流线设计可按以下步骤进行：(1)明确车站整体结构。明确车站整体机构布局，是进行流线设计的基础。(2)根据车站功能要求，确定车站流线类型，构思总体方案。在对地铁车站进行流线设计时，只有首先弄清车站整体的功能要求，弄清车站的特点和性质， 西南交通大学硕士研究生学位论文第12页确定了流线的种类后，才能有的放矢地进行流线设计。根据车站功能的不同，大致可分为以下几种具有某种典型功能的车站：以换乘为主要功能的车站：主要应考虑乘客的换乘条件，以尽可能减少换乘距离为主要因素进行设计，流线要保留足够的换乘能力。接驳大型客流集散点的车站：需要结合突发大客流的要求，设置充足的客流集散区域，使乘客方便快捷的进站和出站。与建筑物开发结合的车站：地铁车站开发的功能多元化造成客流流线种类增多，这类车站流线的设置应将进出站客流与其他类型的客流明显区分开，减少相互间的干扰，流线的设计应考虑结构的统一性。当然，车站的功能需要不止以上几种，一般是以上几种或其他功能需要结合在一起的组合，在确定车站流线时，对此都要加以考虑。(3)乘客特征分析由于地铁车站设置位置的不同，不同位置的车站对乘客的吸引程度不同，因此在某些车站乘客的出行表现出一定的相似度。如在大型客运枢纽处设置的地铁站内，乘客特征表现为携带大型行李的乘客较多。通过对乘客特征的分析，可以为提高乘客在流线上走行的舒适性提供参考。(4)确定出入口形式出入口的设置可以采用单向出入或混合出入的方式。单向出入口的设置要考虑乘客的方便程度，同时要与车站周围环境相协调。(5)区域设施布置①售检票区域设施布置售检票区域设施主要包括：售票窗口、自动售票机、自动查询机、进站闸机、出站闸机、补票窗口、．咨询台、栏杆等。售检票区域设施布局形式按照自动售票机与检票闸机的相对位置可以大致分为售检票平行和售检票垂直两种类型，如图2。1、图2—2所示。 西南交通大学硕士研究生学位论文第13页出站方向▲百—一0动售【票}进站闸机咨询台1出站闸机机广——弋■———岁步——■1r进站方向出站·～⋯方向◆自动售票机·—一出站⋯⋯◆方向l进站I'甲-J机I咨询台j出站闸机|'进站方向图2-2售票机与检票闸机平行时客流流线图②换乘区域设施布置换乘区域设施主要包括：换乘厅、换乘通道、分向栏杆、换乘楼梯、自动扶梯、自动步道、电梯等。⑧站台区域设施布置站台区域设施主要包括通道、电梯、自动扶梯、楼梯、候车站台等。岛式站台流线设计：岛式站台位于地铁车辆上、下行线路之间，岛式站台面积利用率高，可以灵活调剂客流，乘客使用方便。岛式站台虽然为旅客的同站台换乘提供方便，有效缩短了乘客换乘时间和换乘距离，但岛式站台聚集了所有流线上的客流，客流压力较大，当站台设计无法满足客流需求时，改扩建难度较大。 西南交通大学硕士研究生学位论文第14页岛式站台连接站厅的楼梯和自动扶梯等设施可设置在站台端部或站台中央。进出站台的楼梯、自动扶梯等设施位于站台两端，是岛式站台常用的一种形式，具有设计简单、客流流向明确的特点。‘一巽毳}一楼梯一扶梯站台攸明。一枞昙襄一———_±±!±±±——图2．6岛式站台(进出站设施在站台两侧)客流流线图进出站台设施设置在中间时，客流流线如图所示：厂—i■r一楼梯∥L———一一．一’‘一＼、——>▲楼梯、、、、。’＼一一、——、＼、：、楼梯图2—7岛式站台(进出站设施在站台中l司)客流流线图侧式站台流线设计：侧式站台位于上、下行线路的两侧，单侧站台的设施布置与岛式站台相似，但在调剂客流及站台之间联系等方面与岛式站台相比较差。混合式站台流线设计：混合式站台是岛式站台与侧式站台混合使用的形式，同时具有两种形式的特点。混合式站台将进站客流与出站客流有效地分割开来，避免了客流之间的相互干扰。(6)既定流线的生成。当进出口和设施设置位置确定之后，就产生了既定的流线方案，再通过优化的过程，获得最优流线方案。 西南交通大学硕士研究生学位论文第15页2．4流线优化2．4．1流线优化目的流线优化目的是对现有的流线样式进行修正和优化，以达到最优设计。针对不同的地铁客流特性，流线优化的重点应有所不同，如：当车站以换乘客流为主时，流线的优化应以换乘流线的优化为重点；当进出站客流不均衡时，会出现主要流线和次要流线，流线的优化应以主要流线的优化为主。2．4．2流线优化原则(1)保持流线的连续性和贯通性地铁车站内部流线的优化，首先需要保证流线的顺畅和简洁，避免流线被分割和方向的频繁改变。(2)缩短流线长度在地铁车站内，客流流线是由一系列节点和走行路段构成的。在流线的优化过程中，应尽量避免不必要的通行节点和通行路段，缩短乘客走行时间，提高枢纽的运作效率。(3)“集’’“散’’相结合由于地铁车站是一个相对封闭的空间，在车站内存在许多客流集、散点，在进行流线优化时，要避免造成集而不散的情况，以提高车站集散效率，保证乘客安全。2．5本章小结本章介绍了地铁车站流线设计与优化的基础理论，首先概述了地铁车站的基本功能和功能区域的划分，从而明确了地铁车站的基本结构；通过对地铁车站客流流线的分类、流程和特点的分析，对客流流线这一研究对象有了更深刻的认识；阐述了流线设计和流线优化的目的、原则，流线设计的内容和步骤，为论文的后续研究奠定了基础。 西南交通大学硕士研究生学位论文第16页第3章地铁车站超大客流特性分析3．1超大客流产生的原因3．1．1超大客流定义尹长明在研究超大客流的边际效益和边际成本关系及应对策略时，将超大客流定义为：超大客流是一个以运力水平为判定标准的相对概念，它是指在一定时期，超出全局旅客运输能力配置和价格体系相对凝固状态下的旅客流向需求【29】。杨琳对地铁车站大客流组织模式研究时，定义大客流是指车站在某一时段集中到达的客流量超过车站正常客运设施或客运组织措施所能承担的客流量时的客流【301。张学兵在对北京地区的超大客流成因研究的基础上，提出了相应的对策，指出超大客流是指客流量的需求相对与旅客运输能力较高的客流情形。通常指在某段时间或区域内，乘客流量需求远超地铁运输的客流组织能力的水平【311。超大客流的提法一般在铁路系统中较多使用，而对于城市轨道交通超大客流的提法，目前尚没有准确统一的定义。随着城市轨道交通网络化运营的不断完善，对地铁大客流的认识更多的是一种广大乘客对客流服务水平的感受和体会的状态，城市轨道交通客流的高密度、低速度等特征可以表征这种大客流现象。这里研究的所谓地铁车站超大客流，是指由于客流量的增大，行人的安全心理空间被破坏，个体的正常走行行为受到不良影响而导致的客流群体中个体拥挤、行动缓慢的一种客流状态。这种客流状态可以通过对某一行人空间中个体数量、速度、密度等参数的研究来确定。轨道交通的超大客流经常发生在轨道交通枢纽、举办大型活动的地铁站等处，在地铁车站内部空间上，集中体现在站内服务设施(通道、楼梯、站台)等处，客流的发生规律及时空特性会在这些区域突出体现出来。这些经常产生超大客流的地铁车站成为城市轨道交通中客流组织管理的重点区域。从更为广泛而普遍的意义上讲，将地铁车站超大客流看作一个以地铁车站服务水平或运力水平为判定标准的相对概念，它是在考虑地铁车站承载能力和行人安全的基础上，指一定时期内，超出地铁车站运行能力配置和服务体系标准状态的客流状态。 西南交通大学硕士研究生学位论文第17页地铁车站的承载能力受车站服务设施的通行能力、空间容纳能力和地铁列车行车组织三个主要因素的影响。其中，车站服务设施包括：自动售票机、自动检票闸机、人工售票窗口、楼梯、自动扶梯、人行通道等；空间容纳能力主要指站厅和站台的容纳能力；列车的行车组织对车站承载能力的影响主要指发车间隔和列车运载能力对客流输送能力的影响。胡清梅在对轨道交通车站客流承载能力的研究中，提出了基于设计规范的轨道交通车站客流承载能力的计算方法，取车站服务设施、空间容纳能力和列车输送能力三者的最小值作为车站理论最大客流承载能力[32J。但在地铁车站的实际运营中，乘客在设施前产生适当的排队和延误是允许的，如果把某种服务设施(如：自动检票机等)的通行能力最小值作为车站的最大客流承载能力，计算值将小于车站的实际承载能力。在HCM2000中，对行人通行服务水平分为A、B、C、D、E、F六级，当行人通行服务水平达到E级时，行人空间很小，行人需要频繁调整步速，正常行走受到限制，行人无法完成超越，行人间的穿插和反向行走十分困难，并伴有客流的阻塞和中断。一些学者通过调查研究，给出了地铁车站站台与站厅各级服务水平下的交通流特性指标如下表所示：表3．1地铁车站站台与站厅各级服务水平指标【32】本文将地铁车站超大客流定义为：以地铁车站站台、站厅付费区与非付费区为研究对象，在两个行车间隔以上，当客流量的到达，导致地铁车站在某对象区域内客流平均密度维持在≥2．1lp／m2时的客流量，称为地铁车站超大客流。对超大客流的界定以地铁车站站台、站厅付费区与非付费区为研究对象，而不考虑自动检票机、楼扶梯等服务设施，是因为服务设施在短时间内通行能力不 西南交通大学硕士研究生学位论文第18页足，从而使客流产生排队和滞留的现象是合理的。当服务设施长时间处于通行能力不足的状态时，客流的排队和滞留现象不断加重，可由站台、站厅等空间区域客流密度反映出来。对超大客流的界定以两个行车间隔作为时间分界点，是因为地铁车站空间区域的客流密度受列车行车组织的影响较大，如果在一个行车间隔时，通过列车对客流的输送，使车站空间内客流密度得到改善，并使服务水平达到D级及以上，说明客流量在车站正常服务能力以内。当服务水平在E级以下的时间维持在两个行车间隔以上时，说明列车对客流的输送无法提升车站空间区域服务水平，客流将长时间处于较拥挤状态。3．1．2超大客流分类根据超大客流发生特征的不同，地铁车站超大客流可以分为常态化超大客流和突发性超大客流两类。(1)常态化超大客流常态化大客流是指由于日常的通勤、上学、外出、购物休闲等正常的生产生活活动而产生的大规模客流，常态化大客流在固定的某几条线路或某几个站点上经常出现。常态化超大客流称之为“常态化”的原因，是因为这种超大客流经常发生，且在较长的时期内不会发生明显的改变。(2)突发性超大客流突发性超大客流是指由于地铁沿线的体育场馆、广场、影院等大型公共场所在举办大型活动时所引发的突然增多的客流。突发性超大客流的规模受活动时间、活动规模的影响较大，且客流来源分散，目的站点出行总量大的特性。突发性超大客流面临的压力主要来源于活动前客流聚集和活动后的客流疏散。其中客流疏散时面临的压力最大，对活动场馆周边的地铁站点和公共交通都带来了巨大的冲击。超大客流发生时，一般体现出明显的方向性，在时间分布上具有潮汐特性。3．2超大客流的交通流特性1、地铁车站乘客宏观交通流特性乘客的宏观交通行为是大量的行人在某一时段某一区域内，所呈现的速度、 西南交通大学硕士研究生学位论文第19页流量、密度之间相互关系的集体特性。在地铁车站内，客流行为由个体行为构成，一般包含了行人个体的前进、停止、加速、减速、躲避、跟随、超越、侧向移动等。但随着客流量的不断增大，减少了行人周围的有效活动空间，使乘客自主选择路线的机会减少，乘客走行方式主要表现为同向跟随，也体现出了地铁车站超大客流的整体特性【25】。2、乘客交通流交通参数之间的关系158,59]匕．；；过鳖拳k臼lij流km稳态流k时i摩流kj幽3．1乘客交通参数之间的关系(1)速度一密度的关系当行人数量较少时，密度的增加，并不会使行人流速度发生变化。但随着客流密度的继续大幅增加，人与人之间的空间减少，乘客之间的影响增大，使行人走行速度逐渐降低。(2)流量一密度关系随着密度的不断增加，乘客流量表现出先增后减的趋势。在接近临界密度点时，行人流由稳态流状态变为阻塞流状态。在自由流状态下，每位乘客都能保持较高的速度，乘客之间不会产生相互干扰，乘客流量随密度的增加而增加；在阻塞流状态下，客流速度和流量随密度的增加而减小。最佳密度k的取值由系统规模和行人流中对向走行的比例所决定，同时系统规模和行人流中对向走行的比例同样影响着速度一密度和流量一密度关系曲线的弯曲程度。(3)以客流密度值k为标准，将客流分为：自由流、稳态流、阻塞流三种状态。q。一蹬～一流一一匿u‰瘦¨H- 西南交通大学硕士研究生学位论文第20页①自由流状态(Ok)：随着客流密度k的不断增大，当客流密度k大于最佳密度k时，行人处于阻塞流状态。密度的增加使乘客间的干扰继续增大，行人速度持续下降。由于密度增加引起的流量增长无法弥补速度降低对流量的制约，此时客流流量将随着客流密度的增加而下降。当密度不断增加，行人速度和流量将为0时，此时客流完全处于停滞状态，将此时的密度kj定义为阻塞密度。不同的学者对客流状态的具体标准的不同的界定，但阻塞密度基本都设置在4．op／m2和5．5p／m2之间。阻塞密度也被看做行人在静态环境中对空间需求的最低标准‘181。3、瓶颈摆动当楼梯或通道采用混合进出的方式或流线产生交叉时，超大客流会造成瓶颈的摆动[33,34,35,361。瓶颈摆动是指在某区域内(如枢纽内部通道、楼梯等)当两股客流相遇，两股客流无法同时通过该区域，就会出现某一方的人先占据瓶颈，顺利通过，再由另一方客流占据瓶颈区域的周期性现象。直到所有人全部通过该瓶颈为止。两股方向的客流交替性通过瓶颈处的频率称为瓶颈摆动频率。4、流量的激变性由于列车到达具有一定的时间间隔，当地铁列车到站后，地铁车站内的乘客流量会急剧升高。随着乘客的乘降，站台内的流量快速增加，出站流量和换乘流量维持在较高水平，这种状态将持续一段时间，然后站内流量逐渐减少，随着下 西南交通大学硕士研究生学位论文第21页一趟列车到达，这种现象重复出现，呈现出一定的周期性。5、行人流波动理论‘(1)密度稳静特征：根据行人流波动理论，当人群处于低密度状态时，人群之间间距较大，行人流不具有连续介质的特征，人群中某片区域的扰动不会以波的形式传播；当人群处在高密度状态时，具有连续介质的特征，此时，如果人群中局部发生密度变化，这种变化将会以波的形式传播。在地铁车站内，影响乘客客流密度稳静的因素包括：①客流量的大小；②出入口、楼扶梯、售检票设施的属性；③车站内各区域的可利用面积；④相邻区域容纳能力与服务能力的差别。(2)速度稳静特征：拥堵条件下，客流速度波动易诱发过度拥挤，严重时甚至发展为踩踏事故。依据行人流波动理论，如果拥挤人群中出现某些个体突然加快速度或突然减慢速度时，都会导致乘客交通流的扰动，导致客流局部密度的增加，这种变化将以波的形式在客流中进行传播。因此在拥挤人群中一旦形成激波，则可能导致事故的发生。地铁车站以乘客的走行顺畅与保证安全作为客流组织的目标，在对客流进行组织时，应从保证速度稳静和密度稳静的角度出发，对于乘客流线较复杂的区域，避免不同方向的流线交叉，尽量减少客流速度与密度的扰动。3．3超大客流对地铁车站流线设计的要求通过对超大客流特征的分析，超大客流时，地铁车站一般处于满负荷运行，相比于普通客流的流线设计，超大客流对流线的顺畅性要求更高，也对流线设计提出了更高的要求。(1)减少流线间的干扰超大客流流线上客流密度较高，流线冲突和流线间的干扰会产生通行瓶颈，从而打破客流的速度和密度稳静状态，因此在流线设计时，要保证流线的顺畅， 西南交通大学硕士研究生学位论文第22页避免流线间干扰的产生。(2)对流线上设施间通行能力的匹配性要求更高①流线上服务设施之间通行能力的匹配：‘流线是由各设施节点连接起来的，流线上各设施通行能力的最佳匹配，能最大限度的提高设施利用率。如果流线上某种设施通行能力的过低，会降低整个流线的通行能力；而某种设施的通行能力过高，也是对设施资源的浪费。在超大客流情形下，流线各设施通行能力不足会引起客流的聚集和延误，甚至由于疏散的不及时，导致踩踏事故的发生。②客流与流线通行能力的匹配：地铁车站客流由进站客流、出站客流和换乘客流组成，超大客流经常表现出潮汐特性，为了最大限度的发挥各服务设施的作用，需要把相对固定的车站服务设施通行能力，合理分配给不同流线上客流，即实现客流量与流线通行能力的匹配。(3)慢进快出由于地铁车站空间有限，而当行人密度过高时，极易发生踩踏事故，因此在超大客流情况下，出站客流需要尽快疏导出站，为进站客流腾出空间，同时需要减缓进站客流进站，以降低地铁车站内部空间的运营压力。在流线设计时，可以采用“慢进快出’’的原则，以保证出站流线通行能力。(4)合理分配空间环境地铁车站是一个相对密闭的有限空间环境，随着超大客流的产生，会伴随形成明显的主要客流流线和次要客流流线，在设计超大客流流线时，次要客流的流线应尽量减少对车站空间的占用。(5)延误外延．对于已建设好的地铁车站，由于空间的限制，无法进一步提升流线上某种设施的通行能力，导致流线上该设施的通行能力不能满足超大客流的需求，因而容易造成客流在此设旖处形成瓶颈，造成大量延误的产生。当延误的产生无法避免时，可以采取延误外延的措施，将发生延误的地点外延至具有大面积集散空间的地方，如：①站台延误外延： 西南交通大学硕士研究生学位论文第23页当大量进站客流进入站台时，出站客流在出站台时就会产生大量的延误，导致站台的拥挤，可能会造成列车到站后出站乘客无法出站、进站乘客无法上车的情况，进一步加重站台拥挤状况的产生，甚至将影响带至下一车站。对于没有屏蔽门的地铁站台，站台的拥挤更是极其危险的现象，可能会导致乘客掉落轨道区间。当发生超大客流在站台的大量延误时，可以将客流延误外移至有集散空间的站厅层付费区，保证出站客流能够顺利离开站台。站台的延误多发生在进站客流和出站客流共用同一站台的岛式站台和侧式站台中。②站厅付费区延误外延：当联接站厅层付费区与站台层的设施通行能力不足时，会造成客流在站厅付费区的大量延误，对于一些站厅层付费区集散空间不足的地铁车站，可以通过流线的设置或流线上其他设施通行能力的限制，将乘客在站厅层付费区的延误外延至具有更多集散空间的站厅层非付费区。⑧站厅非付费区延误外延：当站厅层非付费区集散能力不足，与付费区联接能力不足，或付费区也面临较大的客流延误压力的时候，将站厅非付费区的延误压力外延至地面广场，一方面保证了地铁车站内部空间的顺利运转，也提高了车站乘客的安全性。延误外延可以通过改变客流走行流线或限制流线上通行设施通行能力的方法达到。延误外延是已建成的地铁车站在通行能力受限，而由于空间限制等原因，短期内又无法提供改进措施的车站在面对超大客流时不能满足乘客需求时，为了运营安全和保证运营效率采取的措施。(6)合理设置信息指示系统和引导标识地铁车站超大客流流线设计可能与常态客流时乘客走行路线不同，信息指示系统和引导标识的作用就是要提示乘客注意走行路线的改变，合理的信息指示与引导标识能减少乘客在车站内部的迟疑与无效走行距离，提高设计流线的实施效果。3．4本章小结超大客流与普通客流由于其具有不同的特征，因此在流线设计时应对超大客流有更明确的认识。本章为地铁车站的超大客流进行了定义，并分析了超大客流 西南交通大学硕士研究生学位论文第24页的分类与特征。对超大客流交通流特性的研究，找出了客流流量、速度、密度三个交通流参数的关系，超大客流在地铁车站内表现出瓶颈摆动、流量激变性的特点，根据行人流波动理论分析了影响行人流密度稳静和速度稳静的因素。在对超大客流的研究基础上，提出了超大客流对流线设计的要求，对超大客流的流线设计与优化有了更深刻的认识。 西南交通大学硕士研究生学位论文第25页第4章地铁车站超大客流流线分析4．1基于社会力模型的流线干扰仿真分析4．1．1车站乘客走行特征分析车站乘客走行特征表现为：(1)摇摆性：由于行人在走行过程中，机动灵活，易于加减速，因此行人在走行中经常出现横向摆动。(2)成群性：由于地铁列车到达具有离散型，出站客流在到达站台后会产生成群出站的现象。另一方面，地铁在面临超大客流时，经常采取限流的措施，采取限流后，限制乘客进站，分批次的允许乘客进站，因此也会产生乘客成群进站的现象。(3)积聚性：大客流情形下，在流线上自动扶梯、楼梯或出入口通道端部由于通行能力的改变，会产生客流的积聚，经观察，一般呈扇形积聚。地铁车站乘客的运动存在上述特性，因此流线相邻时，对向流线一般会产生相互影响，从而影响乘客走行速度。我们将流线之间的干扰分为：冲突干扰、摩擦干扰和阻滞干扰三种。4．1．2流线干扰分类研究机动车与非机动车的干扰时，把机动车与非机动车之间的干扰划分为摩擦干扰和阻滞干扰两种[37,38,39】。在此，借鉴其划分方式，将地铁车站流线干扰划分为：冲突干扰、摩擦干扰和阻滞干扰三种。(1)冲突干扰流线冲突干扰指由于流线间发生交叉导致流线上客流的速度产生影响，从而降低流线的实际疏散能力。流线的冲突干扰在超大客流情形下，对客流的疏散影响较大。当发生流线交叉冲突时，一旦某条流线上的客流占据冲突点，由于超大客流时客流表现出较好的连续性，未占据冲突点的流线上的客流将在长时间内无法正常通行，从而引起流线的利用率降低。 西南交通大学硕士研究生学位论文第26页图4-1流线冲突干扰(2)摩擦干扰流线摩擦干扰指不同方向的流线在不产生冲突干扰的前提下，由于在空间上横向间距较小产生的对客流速度与疏散能力的影响。流线问的摩擦干扰一般发生在通道内。定义流线间的摩擦干扰系数：V—V，f=—j×100％V(4一1)式中：v一无干扰状态下的客流速度；V．f一摩擦干扰状态下的客流速度。：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：·：·：：：·：·：·：·：·：·：·：·：·：·：·：：·：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：L：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：r：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：．J图4．2流线间的摩擦干扰(3)阻滞干扰在流线设计中，由于车站可利用空间有限，在车站通行设施和通道的布置时，为灵活应对客流在时间上的不均匀分布，经常会出现进出站流线共用某段区域(如通道)或设施(如楼梯)的情况，当超大客流发生时，在进站客流与出站客流相遇时，由于没有明确的隔离措施，会出现某条流线对向流线上的客流占用该 西南交通大学硕士研究生学位论文第27页流线上客流正常行进所需空间的现象，从而导致该流线上客流的速度变化，降低客流的疏散能力。!|i㈠㈡|j|；㈡㈠㈡㈡{!|；蔓㈡一图4-3流线间的阻滞干扰定义流线间的阻滞干扰系数：b：!旦×100％V式中：v一无干扰状态下的客流速度；v。一阻滞干扰状态下的客流速度。(4-2)无论是冲突干扰、摩擦干扰或阻滞干扰，地铁车站超大客流流线的干扰，不仅会引起客流行进速度的变化，同时会使干扰区域客流密度增加，速度的降低和密度的增加极易导致拥挤和踩踏事件的发生。因此，在超大客流流线设计时，我们应尽量避免和减少这些干扰现象的发生，当由于车站设计问题无法避免干扰现象的产生时，应采取辅助措施使其干扰影响降到最低。4．1．3社会力模型Helbing和Molnar在1995年提出了社会力模型用来描述行人运动过程中的行人间以及行人与建筑间的相互作用。之后许多学者对该模型进行了修正和改进，如：Helbing、Hoogendoorn和Bovy、Lakoba等人【40，41’421。社会力模型以牛顿力学为基础，将行人抽象为粒子，描述行人在连续二维空间上运动的动力系统方程。在社会力模型中，行人受到目标吸引产生自驱动力，行人为了与其他行人和障碍物保持安全距离，将会受到其他行人和障碍物的排斥力。根据行人的动机和其所处的环境，一共受到三种作用力的影响，分别为：自驱动力、行人间作用力和人与障碍物之间的作用力M3m郴1。这些力的合力构成了社会力，产生了行人运动过程中的加速度。社会力模型的计算公式如式4．3，可 西南交通大学硕士研究生学位论文第28页表达为：厕硼掣吧厕=而+毛厕+∑b硒+丽(4-3)其中：Z(f)一行人i在时刻f时受到的所有力的合力；m，一行人f的质量；q(f)一行人i在时刻f时的加速度；，o(f)一行人f在时刻f时的自驱动力；乃(f)一行人f在时刻f时受到的来自彳TJkj的作用力；厶(f)一行人f在时刻f时受到的来自边界或障碍的作用力；毒(f)一干扰项；(1)自驱动力(Drivingforce)，o(f)：表示行人以渴望的速度移动到目的地的动机【441。而：礁鲨逦二亟(4．4)f。其中：妒一行人i的期望速率}V(f)一行人i在时刻，时实际速度；一一松弛时间，即行人从实际速度调整到期望速度的时间；q(f)一行人期望运动方向，可由行人时刻，时的位置i和目标位置瓦得出：丽确；(2)行人之间的作用力(Interactionsbetweenpedestrians)万两：指的是为了与其他行人保持一定距离所施加的力，包括社会心理力(socio-psychologicalforce)fij$0c(f)和身体接触力(physicalinteractions)fy．ph(f)两种，即行人之间作用力可表示为式4-5所示：。 西南交通大学硕士研究生学位论文第29页f,j(tj=矿(f)+∥(f)(4—5)社会心理力可用～个指数方程式4-6来描述：而叫exP[‘JB,j．’c4-6，其中：4一相互作用力强度，常量；E一排斥力范围，常量；吒一行人f与行人／之间的距离，办(t)=忙(，)一_(f)II；0一行人f与行人／的半径之和，0=，；+0；巧一行人，指向行人f的单位化矢量，万两=[厕一i两]肛(f)。身体接触力由行人间的接触压力(thebodyforce)和滑动摩擦力(theslidingfrictionforce)构成。身体接触力可表示为式4-7所示：／尹o)=xo(o一吒)嘞+kO(5一do)Av：to(4—7)其中：△呓一行人f与行人歹在切线方向的速率差，Av；=(V，一哆)·勺；‘，一切线方向；函数O(x)表示当x>O时，O(x)-I，否则0(x)=0；K和k是常数。(3)人与边界之间的作用力‘461(Interactionswithboundaries)fb(t)：与行人间的作用力相似，表示为：fib(})=∥；”O)+∥尹(f)(4—8)丽一[孚]菘㈤6，Z广p)=KO(G—Z6)哆6+后o(‰一Z6)△吒如(4-7)社会力模型作为一种连续的微观仿真模型，连续性模型能够真实的反映行人的运动轨迹。社会力模型基于多粒子自驱动系统的框架，假定行人个体具备思考和对周围环境作出反应的能力，描述出了人的主观愿望、行人之间的相互关系和 西南交通大学硕士研究生学位论文第30页人与环境的相互影响，可以很好地反映出人员疏散过程中的行人走行特征，也是目前被广泛认可的行人动力学模型。4．1．4Anylogic仿真软件介绍‘目前基于社会力模型的行人微观交通仿真软件中，比较成熟和流行的是Vissim、Anylogic等。综合考虑各仿真软件的软件应用领域、流行程度、技术成熟度和软件获得途径等情况，选择使用Anylogicprofessional6．4．1的仿真平台，使用社会力模型对流线的干扰情况进行仿真研究。Anylogic是由俄罗斯XJTechnologies公司研发的仿真软件，几乎支持所有的现有离散事件和连续建模方法。Anylogic具有图形化的仿真操作界面，能够形成较为直观和真实的二维动画。Anylogic专门开发了行人仿真库，可以在物理层对行人进行建模，包括：对象的大小，对象的视野范围，障碍物、楼梯、边界、优先次序等，都考虑其中。借助于行人库，可以对系统进行更精确的测量和优化，能够更直观的找出系统中的瓶颈所在。Anylogic行人模型包括环境和行为两个主要部分：(1)Anylogic环境设施的建模：第一步：用描绘工具Presentation库的直线、折线、矩形等描绘仿真环境的边界、障碍物、售票窗口、闸机、自动扶梯、楼梯等环境；第二步：用Pedestrian库的PedGrouIld、PedArea、PedServices等各类定义模块定义第一步中绘制的各种环境。如：某一线段表示墙壁，某一折线代表排队队列等；第三步：设定模块参数。如：服务时间等。同时，环境设施的建模需要通过PedConfiguration模块指定仿真图与实际环境的比例和仿真时间步长等。(2)行人行为的建模：行人的行为建模采用流程图的方式定义。主要包括：行人生成源(PedSource)、行人消灭源(PedSink)、走行路径和目的地(PedGoTo)、接受服务(PedServices)、等待或逗留(PedWait)等。 西南交通大学硕士研究生学位论文第31页4．1．5基于Anylogic的流线干扰分析(1)冲突干扰；流线上冲突点的通行能力并不是一个确定的值，而是随着双向行人到达分布的变化而变化的，通过分析两条流线在冲突干扰中流量比值变化对冲突点上通行能力的影响，由基于社会力模型的Anylogic软件仿真，根据相关调查数据介绍，行人走行速度服从正态分布，设定行人走行速度分布区间为1．11～1．45m／s，自由流情形下，走行速度为1．38m／s，行人个体所占空间为O．4×0．5m2【47】。通过调节两个方向的流量比，仿真时先使某一方向流量不变，另一方向流量逐步增加到饱和，再调节另一方向的流量，改变两者之间的流量比，获得该冲突节点的通过能力。西：onflgul-atlOnpea6a-otmd压-=叵pedZ】om。c。pedGoIopedIsxnk@晤——§尹—卅tpedSom'celpedtGoIolpedSlnk．1§?喝——}簿萨———吨1图4．4“十字形”冲突干扰仿真通过仿真分析，得出图示曲线： 西南交通大学硕士研究生学位论文第32页●QQo卜l＼／图4-5冲突节点通过能力与冲突流线上的流量比关系图图中纵坐标Q表示冲突点客流通过能力，Qo表示当相互冲突干扰的两条流线上其中一条流线上客流量为0时，冲突点的通行能力。横坐标五表示冲突干扰的两条流线上流线1与流线2的流量比。由图中可以看出，当流线发生冲突干扰时，当其中一条流线上流量为0时，冲突点的通过能力最高，随着流线1与流线2的流量比逐渐增大，冲突点通过能力逐渐降低；当五=1时，即流线1与流线2的流量相等时，冲突点通过能力最低；流线1与流线2的流量比继续增大时，冲突点通过能力逐渐增大，直至接近Q0。由图4．5可以看出，当冲突干扰上的两条流线流量之比远大于1或远小于1，冲突点通过能力最大，即冲突干扰的两条流线中有明显的主次之分时，次要流线上的客流对主要流线上的客流干扰较小，冲突点处通行能力较高。当冲突干扰两条流线流量之比趋近于1时，即冲突干扰的两条流线主次划分越来越不明显，客流之间的干扰逐渐增强，冲突点通过能力越低。因此，在流线设计中，应尽量避免流线冲突干扰的发生。当实在无法避免时，最好选择两条流线上流量相差较大，即选择有明显的主次之分的流线进行交叉，以降低流线冲突干扰对流线通行能力的影响。(2)摩擦干扰；对于摩擦干扰的仿真，假设行人的走行没有对某一边的偏爱‘481，利用社会力模型对其在通道内的行为进行仿真。图中红色表示从左往右行进的客流，绿色表示从右往左的客流。 西南交通大学硕士研究生学位论文第33页8000600040002000Oped,_-onfi昏Ⅱ-atl01％臣j2盟Peden-ou_nd面jpe(：璩rea_3'St一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一-L一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一⋯一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一JpedSom-ceLpedGoloLpedSinki@棚———哥匿；#———————哥运『t、‘11■。口一lpedSom-ceRpedGoloRped51nl承(◆叫}———————母‘至：{卜———————————吨H，^一～，，_口、一图4-6行人对向走行仿真12345678910111213+由左向右客流量+由右向左客流量一秘“-4,时通过通道总客流最图4．7流线摩擦干扰仿真结果当双向通道内，一个方向的客流量较大但未达到通道最大通行能力时，随着对向客流量的增加，通道通过的客流量也将继续增加。当对向客流量继续增加，一嘶一一一一一一一一一～一一．：{i莹吼咪椭姻～一差行“东，●以走宽鼽乱一舸椭咪牺删一一一。～一一一J一～一一．|| 西南交通大学硕士研究生学位论文第34页使双向客流总量达到通道最大通行能力时，将产生严重的堵塞现象，使双向通道的通过能力急剧下降。通过仿真结果的分析，在地铁车站内，当通道内客流量不多时，可以将通道设置为双向通道，增加通道的通过人数。而当面临大客流时，如果将通道设置为双向通道，会提高通道堵塞的危险，使通道通行能力急速降低。因此，在地铁车站超大客流的流线设计，应尽量避免摩擦干扰现象的发生。(3)阻滞干扰阻滞干扰一般都发生在车站出入口、通道入口和流线上楼扶梯进客端。超大客流发生时，由于设施瓶颈的存在，往往会发生客流在瓶颈口的扇形聚集。通过采取“蛇形通道”的方法【49】，强制将客流走行至封闭空间的边缘。扩大了客流活动的范围，减少行人间的横向干扰。对一个3米宽的通道进行仿真，设定客流量为100人／min，客流在通道口产生了扇形拥堵，如图4．8所示，最终得到通道1小时内通过的客流量为5426人。_圆—j-■rped．Sou．rcepeclGoIopedSir&I．@唔———_学尹—————呻趣±图4-8模拟阻滞干扰仿真在通道入口前设置“蛇形通道”如图4-9所示，蛇形通道宽度为4米，最终得到通过通道的人数为5535人／11。需要注意的是，只有合理的设置蛇形通道的宽度和距离，才能真正提高实际通行能力。 西南交通大学硕士研究生学位论文第35页pe越onflgurstlonC鹭瑚pedsotu-ceped60l0pe匹irLloT_@—哥———哥篁尹——————七迥＼．)妄一口。图4-9瓶颈处设置“蛇形通道”仿真示意图在两次仿真中，目标出口宽度相同，当加载相同的客流量时，从仿真结果得到设置“蛇形通道”的瓶颈处通行能力优于不设置蛇形通道的通过能力。蛇形通道不仅增加了瓶颈处的实际通行能力，还提高了乘客走行的安全性。另一方面，如果瓶颈处有两条虽物理隔离但端部距离较近的逆向流线时，如：搭配使用但客流流向相反的楼梯和自动扶梯等，蛇形通道的设置也可避免乘客在瓶颈处的扇形拥挤，占用对向流线的通行空间形成阻滞干扰。流线阻滞干扰的产生，是由于流线上某种设施的通行能力不能满足客流需求产生的。蛇形通道的设置虽然避免了乘客的拥挤，并在一定程度上提高了通行能力和客流行走的安全性，但增加了乘客的走行距离。因此当发生阻滞干扰时，应调节设施的通行能力，避免客流在通行设施前的拥堵。4．2流线通行能力匹配4．2．1流线上设施的通行能力计算地铁车站客流流线的通行能力主要取决于流线上通行设施的通过能力。为了研究方便，我们将车站内通行设施按照其物理特征，分为“点”状设施、“段”状设施和“面”状设施，如下图所示。莓” 西南交通大学硕士研究生学位论文第36页图4-9基础设施分类(1)“点”状设施通行能力计算：①出入口：出入口的数量和布局决定了出入口的通行能力，对客流能否及时疏散有着直接的影响。出入口的通行能力计算公式为：Qo=nq(4—3)其中：Q一出入口通行能力，人／，J、时：即一出入口数量，个：g一单个出入口的通行能力，人／小时。②售票机、安检仪、自动检票闸机通行能力计算：当乘客接受售票设备、安检设备和检票设备的服务时，会产生排队现象，形成排队系统。排队系统的服务能力主要由乘客接受服务的时间和设施的数量所决定。这类设备的通行能力为：．Q6：—36—00刀(4．4)l其中：Q一排队设施通行能力，人／小时；f一单个乘客接受服务的时间，秒；甩一设施的总数量，台。(2)“段”状设施通行能力计算：①人行通道： 西南交通大学硕士研究生学位论文第37页人行通道的通行能力指单位时间内，人行通道某一点或某个断面上通过的最大人数。单向人行通道的通行能力计算公式为【18】：Q2箦d㈨5，其中：Qc一单向通道通行能力，人／／J、时；y一行人在通道内的行走速度，米／秒：，。一行人行走时前后间距，米；b。一行人行走时的横向间距，米；d一人行通道的宽度，米。在双向混行通道中，乘客对反向客流会产生影响，造成通道通行能力的下降，设客流对向影响系数为Y，则乘客在双向混行通道走行时通行能力姨为：姨=(1一y)Qc(4·6)②自动扶梯：自动扶梯输送乘客的能力指扶梯单位时间内能运载的最大乘客数量。自动扶梯理论最大通行能力为㈣：Qd：—36—00册v(4．7)其中：Qd一自动扶梯通行能力，人／／J、时；s一阶梯间的节距，米；矽一扶梯满载系数；咒一单个阶梯可站立人数，人；v一扶梯纵向运行速度，米／秒。③楼梯：单向楼梯的最小宽度一般取1．8m，双向楼梯的最小宽度取2．4m，当宽度大于3．6m时，楼梯中间一般会设置扶手【50】。在上下行楼梯间不设置隔离设施的情况下，我们要先确定楼梯上下行旅客占用的有效宽度。在计算混行楼梯的通行能 西南交通大学硕士研究生学位论文第38页力时，为了消除对向行进客流的影响，设对向衰减系数为矽，则楼梯通行能力计算公式‘18】为：Oo=3600q_kvb(4—8)其中：Qe一楼梯通行能力，人／，J、时；够一衰减系数；七一客流平均密度，人／平方米；1，一行人平均移动速度，米／秒；b一楼梯有效宽度，米。(3)“面”状设施通行能力计算：大厅或站台容纳能力计算公式为：Qr：一m(4．9)其中：Q，一大厅或站台容纳能力，人；m一大厅或站台使用面积，平方米；w一人均使用面积指标，平方米／人。站台客流密度一般取0．33～0．75m2／人‘511，在考虑乘客安全与站台利用率的情况下，通常取0．5m2／人。根据3．1节超大客流定义，客流密度取0．47m2／人。影响地铁车站疏散效能的因素，除了流线上各服务设施的通行能力之外，也受列车输送能力的影响。列车输送能力的计算公式可表达吲为：％。=盟净(4-10)其中，G胁一列车输送能力，人／小时；％一列车定员，人；毛，一输送系数；吒。一超载系数；f一列车运行间隔，分钟。 西南交通大学硕士研究生学位论文第39页4．2．2流线上设施利用饱和度设施利用饱和度是指到达客流量与设施通行能力的比值。饱和度是衡量车站设备能力与实际客流量匹配程度的指标，也是考察设施实际效率与设施期望效率的协调程度的指标。其数学表达式为：S：垒Lf4·10)式中：Q一设施实际通过的客流量；C一设施通行能力。在既定的设备数量或大小条件下，由于外部不确定因素的影响，如节假日、体育文艺赛事、车站周边环境的变化等，车站客流量会产生较大波动，影响车站设备通行能力匹配度，产生能力过剩或能力不足等情况。设备能力饱和度能够分析能力的匹配程度，指出车站设备设置过程中存在的问题，提供合理改进的依据。地铁车站同种设备由于设备位置设置不便、受大客流流线干扰影响等导致同种设备在不同位置的利用饱和度不同。对于一般的地铁车站而言，明确清晰的引导标识对设备的利用饱和度也有一定的影响。4．2．3流线上设施通行能力匹配均衡度设施通行能力均衡度是指在同一流线中，将某一类设备的通行能力与各类设备平均通行能力的绝对差值和设备能力平均值的比，作为衡量同一客流流线的不同设备在相互衔接时，其通行能力之间的相互匹配程度。‰。扣挲，／挲I㈤⋯其中：圪～——第f类设备通行能力的均衡度；Ⅳ——第f类设备通行能力；玎——流线上统计通行能力的设备种类数。由设备通行能力均衡度定义可知：设备通行能力均衡度取值越大，说明设备通行能力均衡性越差；设备通行能力均衡度取值越小，则设备通行能力均衡性越好。超大客流时，如果流线上设施通行能力匹配均衡度较差，会引起客流在某一 西南交通大学硕士研究生学位论文第40页种设施处形成大量拥挤，由于瓶颈效应，造成其他设施的通行能力无法得到充分利用。=4．2．4流线通行能力与客流的匹配对于流线的通行能力，还没有学者给出明确的定义。由短板效应可知，某条流线的通行能力由该流线上瓶颈设施的通行能力决定，因此，我们将流线通行能力假定为：流线通行能力等于流线上各相关设施的最小值，即：P流线=min{Q,)(4．12)式中：Q，为流线上第i种设施的通行能力。进站流线的通行能力是所有进站流线通行能力之和，出站流线的通行能力是所有出站流线的通行能力之和。在超大客流发生时，由于客流产生原因的不同，客流的到达通常有不同的规律。为了适应超大客流的特征，我们在优化现有流线时，需要结合客流到达的特征，以在有限的地铁车站空间内，使设备的利用效率达到最优。在理想状态下，进站流线和出站流线的通行能力应能同时满足乘客的进出站需求，即：Q锰站流线≥Q|进站客流；Q出站流线≥Q出站客流；(4．13)式中：Q迸站流线一进站流线的通行能力；瓯站流线一出站流线的通行能力：Q进站客流一进站客流的到达率；Q出站客流一出站客流的到达率。然而，在超大客流情形下，地铁车站通常处于满负荷运行或超负荷运行，因为出站乘客的到达在单个车站内部是无法干预的，而进站乘客的到达可以通过限流的措施进行干预，为保证乘客的安全，同时提升车站集散客流的能力，要求车站流线的设计必须满足出站流线的通行能力大于出站客流的到达率，即Q量站流线≥Q量站客流。 西南交通大学硕士研究生学位论文第41页4．3基于BL模型的设施选择均衡性分析4．3．1设施选择均衡性均衡性是指在同一系统中发挥相同或相似功能的两种或多种设备之间，由于内外因素的影响使得这些设备被利用的程度各不相同，均衡性即作为描述这种利用程度的度量。在地铁车站内，设施利用的均衡性主要包括：①楼梯和自动扶梯的选择；②人工售票和自动售票系统的选择。4．3．2基于BL模型的设施选择模型BL(Binarylogit)选择模型，就是选择方案的集合中仅有两个选择方案，并从这两个选择方案中选择其一的logit模型J152,53]。在地铁车站内，乘客在楼梯和自动扶梯的选择，可以用BL模型建模。P：!翌咝2：!：“exp(圪)+exp(％)1+exp(V)一圪)’(4．14)易。1峨2而而其中：忍一乘客选择楼梯的概率；只一乘客选择自动扶梯的概率；圪一乘客选择楼梯的效用；圪一乘客选择自动扶梯的效用。在logit模型的建模中，对特性变量的选择非常重要。特性变量至少可分为选择方案的特性变量和出行者的特性变量两大类。而选择特性变量的首要条件是看特性变量是否影响效用差虼一％。选择特性变量应遵循：变量能够明确描述选择方案的特征；变量应当尽量包括可以调节的政策变量；变量之间应当相互独立。通过对乘客在自动扶梯和楼梯处的选择行为的分析，对特性变量选择选择从时间和体力消耗两方面考虑，其中时间因素主要为乘客在设施前的等待时间，体·力消耗的因素主要为高差和行李负重产生的体力消耗。由于自动扶梯的体力消耗 西南交通大学硕士研究生学位论文第42页为0，因此可选择乘客在设施前的等待时间、垂直移动高差和行李负重作为特性变量，效用函数的关系用下表的形式表示【·s】：表4-1乘客对楼梯与自动扶梯选择的BL模型特性变量因此：乘客选择楼梯的效用为：圪=Oo+岛气+晓％+岛gn(4—15)乘客选择自动扶梯的效用为：％=qf少+岛％+岛g力(4—16)两种选择方案的效用差：圪一％=eo+舅(屯一“)+晚(啊，一％)+岛(劭一踟)(4—17)带入式4—14中，其中办疗和g疗为0，可得到乘客选择楼梯或自动扶梯的概率模型。BL模型参数的标定，采用极大似然估计法标定，通过t检验来检验模型的精度指标。通过对调查结果的统计分析，最终标定结果为：①上行方向旅客设施选择BL模型【18】：忍=—1+exp—(2．63—24-0．5—986ts，l_+0．86—42hj,～+0．99769t,)；(4．18)匕=1嵋，②下行方向旅客设施选择BL模型【18】：最=—1+exp—(5．907—7-0．7J086t∥—+0．73—3lht,+0．82449l,)；(4．19)B=l嵋，以上行方向乘客对楼梯和自动扶梯选择的为例，假定在地铁车站内，乘客以不携带行李的人为主，由公式4．18画出高差为5米和10米时，乘客对选择楼梯 西南交通大学硕士研究生学位论文第43页的概率曲线，如下图所示。得肇g鉴貉嫩斓图4—10不l司高差F乘客选择楼梯的概率通过分析可知，随着高差的增加，相同的等待时间时，乘客选择楼梯的概率将降低。随着自动扶梯等待时间的增加，乘客将选择楼梯的概率增加，即：当自动扶梯出现较长时间的拥堵时，不会出现楼梯闲置的情形。在超大客流情形下，由于站内客流量较大，设备利用的饱和度较高，乘客对发挥相同功能的多种设备之间的选择将趋于均衡。因此乘客在对楼梯与自动扶梯之间的选择、人工售票和自动售票之间的选择对流线的通行能力计算影响不大。4．4信息指示系统与引导标识信息指示系统和引导标识的设置，虽然不属于流线设计的内容，但是合理的信息指示系统和引导标识对于流线设计方案的实施具有重要作用。车站的标识主要的功能就是引导人群在站内合理流动。在地铁车站内，由于流线复杂，不规范、不明确的标识将导致乘客在车站内迷失方向，增加乘客的无效走行距离。标识的设置应满足位置适当、连续性、一致性、醒目性【l5l。标识系统的设置在位置选择上，应该设置在容易看到的位置，同时在车站出入口、交叉口、楼梯等需要乘客作出选择的地方。标识连续性，指车站标识系统应成序列的连续进行设置，从乘客出发地到乘客的到达目的地，在乘客走行过程中不能出现标识视觉盲区。 西南交通大学硕士研究生学位论文第44页标识设置的一致性指标识的设置应在空间区域的某个一致位置，这样乘客就只需要注视空间内某部分固定区域即可找到所需的方向标识。标识醒目性指标识在视觉上能够对人形成强烈的冲击，同时引导性标识要能够与广告等其他识别标识区分开来。由于地铁车站空间相对封闭，清晰准确的引导标识能有效地提高车站的疏散能力，在面临火灾等突发事件时，合理的引导标识能有效降低突发事件产生的影响。在应对超大客流时，虽然乘客由于个人选择空间较小，表现出同向跟随的特征，但随着某些地铁车站枢纽化，在枢纽车站中乘客类型较多，走行目的各有不同，在同向跟随过程中仍需要乘客根据自己的出行目的进行自主决策和选择。另一方面，在非枢纽站，即使乘客走行目的相对简单，合理的标识设置对客流前段乘客的选择仍具有重要的引导作用。4．5本章小结本章针对第三章提出的超大客流对地铁车站流线的要求，对影响超大客流流线疏散效率的流线干扰、流线通行能力匹配、信息指示和引导标识分别进行了分析。将流线干扰分为冲突干扰、摩擦干扰和阻滞干扰三种，利用基于社会力模型的Anylogic软件对流线干扰进行分析，当冲突干扰发生时，若两条流线的流量越接近时，流线问的冲突干扰越严重，因此在超大客流的流线设计时，应尽量避免流线间的冲突干扰，当无法避免流线冲突干扰时，应选择主要流线和次要流线较明显的流线。流线通行能力的匹配从设施通行能力的计算、设施利用饱和度、设施匹配均衡度、以及流线通行能力与客流的匹配四个方面进行了分析。乘客在对同种功能作用的设施选择时，往往具有不均衡性，设施选择的不均衡性将影响设施通行能力的发挥，通过建立基于BL模型的设施选择模型，可以得到乘客对设施利用的情况，在超大客流情形下，随着等待时间的增加，乘客将选择另一种相同作用的服务设施，因此，对流线通行能力计算时，需要考虑所有具有同样服务作用的设施。本章最后介绍了对流线设计方案的实施有重要影响的信息指示系统和引导标识的合理设置，明确了引导标识设置的原则。本章从流线干扰、通行能力匹配、设施选择均衡性、引导标识的设置等方面分析流线，为超大客流流线优化提供了依据。 西南交通大学硕士研究生学位论文第45页第5章地铁车站超大客流流线优化与评价5．1地铁车站超大客流流线优化方法在第四章中，通过对地铁车站超大客流流线组织的分析，在流线设计中，流线的干扰，包括冲突干扰、摩擦干扰和阻滞干扰等，会对流线的疏散效能产生影响。车站在超大客流情形下，流线间的干扰将大大降低车站的疏散效率。通过对流线上通行能力匹配的分析，从设施通行能力匹配均衡度和流线通行能力与客流的匹配程度两个方面，可以发现流线设计中设施布置的瓶颈和不足。针对地铁车站客流流线疏散效能的影响因素，从交叉点的优化和客流运行效率的优化两方面，提出具体点的优化措施。5．1．1流线干扰的优化流线的冲突干扰和摩擦干扰是由于不同方向的流线需要共用同一区域而产生的。对于减少流线间的干扰，可以采用以下办法：(1)物理分割法物理分割法通过对进站客流、出站客流和换乘客流在空间上进行分割，以减少冲突点。当冲突点减少时，客流之间的干扰度减小，使流线设计方案更优。物理分割法可以借助移动护栏或其他设施对客流进行空间隔离，降低流线间冲突干扰和摩擦干扰，从而使地铁车站内各流线上客流的走行更为顺畅，也可以缓解车站设施布局和乘客走行习惯的矛盾。物理分割法分为平面错开和立体空间错开两种方式。平面错开是指将地铁车站的流线在平面上相互错开，错开的形式包括左右错开和前后错开，从而使流线分离i减少流线间的干扰。立体空间错开是指利用建筑结构，将进出站流线和换乘流线分布在不同的楼层上。立体空间错开的方式一般仅能适用于大型的地铁枢纽站，对于普通的小型地铁车站来说，没有足够的空间结构实现。物理分割法不仅能够避免流线干扰中的冲突干扰现象，同样能够避免摩擦干扰和阻滞干扰的发生。(2)交叉外移法 西南交通大学硕士研究生学位论文第46页交叉外移法是指通过调整售票窗口、自动售票机、进出口闸机等设施的位置，使设施的布局更为合理，减少和避免乘客流线的交叉。例如：地铁站某个进出口设施的布局如下图所示，由于进出站闸机与自动售票机摆放位置的问题，引起流线间的冲突。图5．1优化前的客流流线根据交叉外移法，调整进出口闸机的位置，便可以避免流线的交叉。优化后的客流流线如图5．2所示：图5—2优化后的客流流线(3)“水库式’’流线设计【17】“水库式”流线优化方法是指，将不同方向和不同目的的客流汇入同一个大型站厅或广场，再按照不同的目的分流到各通道中。这种方式通过汇流再分流的方式避免了各流线冲突点的产生，而是使客流在“水库"中完成自组织过程。“水库化”客流组织方式一般用于立体型不强车站。“水库式”流线优化方案虽然解决了流线交叉点的问题，但有时会增加乘客的无效走行距离。l差k●㈠淼籍卜匹集散大厅rI—■出珀h—一换乘幽5．3“水库式”流线优化方案 西南交通大学硕士研究生学位论文第47页(4)“圆环式”流线设计固参i图5-4“圆环式”流线圆环式流线设计在大型地铁车站应用较多。在圆环式地铁站站厅层中，圆环内部区域为站厅付费区，圆环外侧为车站边界墙壁，而自动售票机通常紧贴墙壁摆放，为了使进站客流在自动售票机购票时引起的排队现象不产生对流线的干扰，圆环式流线设计方案应为：进站流线在圆环外侧，出站流线在圆环内侧。另一方面，超大客流时，对出站客流的及时疏散往往作为主要目标，因为出站客流的疏散效率往往影响整个车站的运营效率。无论超大客流以进站客流为主还是以出站客流为主，由于地铁车站空间的有限性，只有将出站客流及时疏散出去，才能为进站客流提供更多的行进空间。在圆环式流线设计中，内环为出站流线，外环为进站流线，缩短了出站客流的走行距离，使出站客流能快速疏导出站，降低站厅压力，同时进站流线距离的增加，使进站乘客到达站台的时间延长，在相同的列车运营间隔时间下，可以减缓进站客流对站台的压力。由图5．4可知，圆环式流线设计方案打破了我国行人靠右行的行为习惯，而该方案要求乘客进、出站出入口设置在同一方位，因此在连接站厅到出入口的设施设置时，应引导乘客靠左行进。利用自动扶梯的单向性或乘客对楼梯与自动扶梯选择的倾向性，可有效引导乘客的行进方向。成都地铁天府广场站在站厅层选用了圆环式流线方案，有效避免了进出站客流的冲突。(5)源头控制法 西南交通大学硕士研究生学位论文第48页在地铁车站的超大客流组织时，由于地铁车站疏散能力不足，造成客流需求大于车站供给能力，为了保证乘客的安全和客流流线的正常运行，需要从源头上对客流进行临时的控制。出入口通道的单向控制也是一种源头控制法，通过限制进站客流源头，减少站内客流流线间的摩擦干扰。对于进站流线的源头，从延误外移的角度出发，可采用控制站台客流、站厅付费区客流控制、站厅非付费区客流控制等方法，关闭出入口或对部分出入口限制乘客进入车站，来实现对客流源头的控制。对于出站流线的源头，在高峰时段，合理安排列车行车组织方案，应尽量避免不同方向列车同时到达，以杜绝乘客密集到达，降低流线压力，提高舒适性和安全性。(6)在4．1．5节中，通过对流线干扰的分析，当流线上的冲突干扰和摩擦干扰不可避免时，应选择两条流线上流量相差较大，即选择有明显的主次之分的流线进行交叉，以降低流线冲突干扰和摩擦干扰对流线通行能力的影响5．1．2客流运行效率的优化流线的优化，不仅要优化流线的走向，还要对流线中影响客流走行速度、走行时间、走行距离、舒适性和安全性进行优化。对流线上客流运行效率的优化，主要包括以下几种方法：(1)最短路法根据乘客分布规律，通过选用最短路径，缩短乘客走行距离，降低乘客对车站空间的占用，从而降低乘客进出站和换乘时间。在设置最短路时，应以车站内所有乘客平均走行距离最小为目标。(2)调整设备属性法超大客流时，如果流线上的某种设备数量过少，导致该设备服务能力较低，乘客会产生大量的排队现象，使乘客在流线上的延误时间增加。为了优化整个流线的通行能力，需要调整设备的数量，如售票口、检票口和安检机台数等，避免流线上通行瓶颈的产生。通过流线上设施通行能力匹配均衡度和流线通行能力与客流的匹配，可以找出流线上的通行瓶颈，从而有针对性的调整设备属性。设备数量的增加应和整个流线上设施的通行能力相匹配，既能满足客流的需求，又不造成设施的浪费。 西南交通大学硕士研究生学位论文第49页(3)减少流线中间环节减少流线的中间环节的方法，包括在超大客流时取消安检和出站检票等。减少流线上中间环节，可以减少乘客的走行节点，不仅能避免流线的冲突点，还能提高客流走行速度，减少不必要的延误。在超大客流时，乘客在自动售票机或售票窗口的买票行为，都会导致行人在站内的延误，排队现象对站内空间的占用甚至可能影响其他流线上乘客的正常走行。推广公交卡刷卡进站，能避免流线上乘客的购票的行为，提高客流运行效率。(4)加强客流引导地铁车站是一个相对封闭的结构，特别是在举办大型活动时，许多旅客对于车站结构不熟悉。对客流的积极引导，能够使乘客的走行行为遵照流线的设计方案实现，避免乘客犹豫或无效走形导致客流的延误。引导法主要是通过合理设置导向标志，提供完善的服务信息来实现。5．2流线设计评价指标体系5．2．1评价指标选择标准流线设计的优劣是对地铁车站客流组织的综合考量，影响因素较多，是一个多因素影响的综合问题，在评价指标的选择应符合以下标准：(1)科学性原则评价指标的选取必须具有科学的理论依据，即影响因素要具有科学性，影响因素本身和影响因素的数据量化计算必须以科学理论为依据。即影响因素应能科学、客观地合理反映出地铁车站流线设计的优劣。(2)关键性原则地铁车站超大客流流线设计的优劣是多因素影响的综合问题，在选取评价指标时不可能将所有的因素都考虑在内。选择各方面具有代表性的关键指标，才能得到效果。(3)整体性原则选取的评价指标应该能从不同方面反映地铁车站客流集散的整体状况。(4)可操作性原则在超大客流的流线评价中，选取的指标应含义明确并易于理解，能方便收集 西南交通大学硕士研究生学位论文第50页到该影响因素量化所需的资料，能够由现有的方法或模型来量化。(5)实用性原则车站流线评价的意义在于分析流线设计现状，找出车站内客流集散中存在的问题，以更好地优化流线，指导实际工作。因此，应尽量选择容易获取和实用的影响因子，达到直观、简便的说明问题。5．2．2评价指标体系建立对于地铁车站超大客流的流线设计而言，由于超大客流时，客流量已经超过了车站运行能力的配置，极易触发安全事故的发生，因此超大客流的流线设计不是单独追求疏散能力最大，而是在保证疏散能力的同时，减少乘客在流线上的选择引起的延误，确保旅客在流线上走行时的流畅和安全。在以往对客运枢纽流线的研究中，评价流线优劣时，对于评价指标的选取，通常以乘客为研究对象，侧重于乘客在枢纽内接受服务过程中的感知和评价，如：平均行程时间、平均延误时间、行人平均密度等。而这些评价指标的获取非常困难，特别是对于新提出的流线优化方案而言，无法通过现场调查获取这些行人指标，只能利用软件仿真的方法获取这些指标，可操作性较差。表5．1超大客流流线设计评价指标构成进站设施通行能力匹配均衡度U11设施间匹配Ul出站设施通行能力匹配均衡度U12换乘设施通行能力匹配均衡度U13进站流线通行能力与进站客流匹配度U2l流线与客流匹配U2出站流线通行能力与出站客流匹配度U22流线换乘流线通行能力与换乘客流匹配度U23最优最大步行距离U3l便捷性U3平均步行距离U32流线冲突点数U4l流畅性U4流线摩擦干扰长度U42流线上易发生阻滞干扰的区域数U43在对超大客流流线评价时，主要以流线自身的角度考虑，’兼顾乘客个体走行特征。从设施间通行能力匹配、流线通行能力与客流需求匹配、便捷性和流畅性 西南交通大学硕士研究生学位论文第5l页四个方面出发，提取出相应的指标如表5．1所示。(1)设施间的匹配Ul在计算设施间通行能力匹配度时，计算进站流线与出站流线上各种设施的通行能力，并由式4。ll求出不同设施在不同流线上的通行能力匹配度，选取其中最大的值作为该流线上设施通行能力匹配均衡度的值。U女=ma)【{Pbal锄∞)=max∑杉Nlja，2∑一』=l，2(5．1)其中：M一第f种设施的通行能力。k=l时，表示进站设施通行能力匹配度，k=2时，表示出站设施通行能力匹配度，k=3时，表示换乘设施通行能力匹配度。该指标表示设施通行能力匹配度最差设施的匹配程度。该指标值越大，说明设施匹配性越差；指标值越小，说明设施匹配性越好。(2)流线通行能力与客流匹配度∽呸，=吣I訾％3=(5．2)(5．3)(5．4)该指标表示流线的通行能力与实际客流需求的差值同客流需求量的比值。在超大客流情形下，客流对流线通行能力的利用度较高，该指标值越大，说明流线与客流的匹配度越差；指标值越小，说明流线与客流的匹配度越好。(3)便捷性以①最大步行距离U，最大步行距离等于流线长度最大值，即： 西南交通大学硕士研究生学位论文第52页％1=maX妃)户1，2，3‘．．，n(5—5)其中：Z，为第f条流线的长度。流线长度过长，乘客完成走行目的的便捷性交叉，会引起乘客的烦躁和对走行方向的质疑。在流线设计中，应该避免过长流线的产生。该指标值越大，乘客的走行便捷性越差；指标值越小，乘客走行便捷性越好。②平均步行距离以，平均步行距离的获取可以通过仿真得到，也可以将其简化为：各流线上客流量与流线长度的乘积之和除以各流线通行能力之和，即：蜘锷(5．6)其中：Q为第f条流线上的客流量。平均步行距离是指所有乘客在站内的走行距离平均值。该指标值越大，乘客走行便捷性越差；指标值越小，乘客走行便捷性越好。(4)流畅性以①流线上冲突点数U4l该指标考察的是不同目的的客流流线的相互干扰趋势，用实际运营中流线冲突点的数量来计算，可以通过现场调研或分析的方法获得。该指标值越大，流线流畅性越差；指标值越小，流畅性越好。②流线中摩擦干扰长度u42流线上的摩擦干扰一般发生在对向行进的客流产生的地方，流线的摩擦干扰在客流较少时，影响较小，当超大客流时，对向行进的客流产生的摩擦干扰对流线上客流走行的流畅性产生较大影响。该指标指发生摩擦干扰区域的长度，一般指容易发生对向客流的通道长度。③流线上易发生阻滞干扰的区域数U43流线上的阻滞干扰区域一般发生在楼扶梯端部、进出口等处。该指标值指发生阻滞干扰的区域个数。可以通过现场调查和分析的方法获得。 西南交通大学硕士研究生学位论文第53页5．3地铁车站超大客流流线设计评价5．3．1流线设计评价方法筛选目前，对流线设计的评价主要有两种：(1)分别对车站流线进行定性评价和定量评价【201。对车站客流流线设计的定性评价，主要是通过调查问卷的形式，得到旅客在流线上走行时的顾客满意度、服务可得性和标识清晰度等，从而获得旅客对流线设计的反馈，定性评价流线设计的优劣：对车站客流流线设计的定量评价，主要是通过获得乘客的走行速度、所有旅客的总走行距离、平均排队时间和平均排队长度等分别对相应指标进行比较分析。(2)建立车站流线设计的综合评价方法。地铁车站的流线优劣受多种因素的影响，可提取的指标值较多，在对流线设计的定量评价中，分别对各指标进行评价虽然有利于发现流线设计中存在的问题，但不同方案在不同指标表现出的优劣各不相同，无法从整体上体现出地铁车站流线设计的优劣。因此，在对流线设计方案进行评价时，一般采用综合评价的方法。地铁车站的流线设计评价是一个多层次、多角度的综合评价。综合评价是从整体性和全局性将描述评价对象的指标进行加工、汇集，从而认识评价对象的优劣。国内外提出的评价方法很多，不同的评价方法都各有自己的特点，其中常用的评价方法包括：层次分析法、模糊综合评价法、灰色关联度分析法等。层次分析法是通过构建一个层次模型来求解多目标的复杂决策问题。简化了系统分析的计算和判断过程，有助于使分析者的思维过程保持一致，并利用量化的方法来检验。模糊综合评价法是以模糊数学为基础，应用模糊关系合成原理，将一些不易定量、边界不清的因素定量化，然后再进行综合评价的方法。模糊综合评价法首先需要确定评价指标集和评价集，评价集一般分为{优，良，一般，较差，差)五个等级。分别确定各评价指标的隶属度向量和权重，得到模糊评判矩阵，最后通过把模糊评判矩阵与权重进行运算和归一化，得到模糊综合评价结果【l引。灰色系统理论是利用已知信息来确定系统的未知信息，将系统由“灰”变“白”。灰色关联度分析是通过比较各方案和最优方案之间的关联度大小来进行评价的 西南交通大学硕士研究生学位论文第54页方法，灰色关联度越大，方案越好。该方法通过获得各方案和最佳指标组成的理想方案的关联系数矩阵求得的关联度来进行分析。灰色关联度评价方法在系统数据资料较少或条件不满足统计要求的情况下，更具有实用性。模糊综合评价法为定性指标定量化提供了有效的方法，但在地铁车站超大客流的流线设计中，首先要考虑的是对客流的集散效能，乘客对于舒适性等定性指标的要求较低，在某些情况下，隶属函数的确定也有一定的困难。灰色关联度评价方法一般用于条件不满足统计要求的情况下使用【l引。结合本章中对评价指标的选取，论文选用层次分析法确定指标权重，对各指标进行无量纲化调整后，对地铁车站超大客流流线设计进行评价。5．3．2层次分析法确定指标权重层次分析法(AnalyticHierarchyProcess，简称AHP)是在20世纪70年代末由美国学者T．L．Satty提出的一种多层次权重解析决策方法，是一种将定性分析与定量分析相结合的多目标决策分析方法。利用层次分析法分析所研究问题中各个组成因素的权重，在判断目标(因素)结构复杂且缺乏必要数据的情况下非常实用。层次分析法在对复杂问题的影响因素和内在关系进行分析后，构建一个层次结构模型，利用较少的定量信息，把决策思维过程数学化。特别适用于对决策结果难于直接准确计算的场合【501。利用层次分析法评价方案优劣的基本过程是：依据复杂问题中各个指标之间的相互关系，将其分解为若干层次如图5．5所示：图5．5AHP基本结构步骤：①构造判断矩阵P层次分析法利用1-9标度法来构造两两比较判断矩阵，标度及其含义如表 西南交通大学硕士研究生学位论文第55页4．1所示。对于n个元素，能够得到两两判断矩阵A=(aij)nx。，此判断矩阵具有如下性质：ao>O；aij=1／aii；i=j时，aij21。表5-2判断矩阵元素1~9标度法定义标度定义i因素与．j因素同等重要i因素比j因素略重要i因素比j因素重要i因素比i因素重要的多i因素比i因素绝对重要介于以上两种判断之间的状态的标度若i因素与j因素之比为aij，则j因素与i因素之比为码i2磊1②根据判断矩阵，计算本层次各因素的权重值，即计算判断矩阵的最大特征值及对应的特征向量，将特征向量归一化就能得到权重向量。计算矩阵隔行元素的n次根：形=何(5．7)其甲，M，--H％，对矿正交化：彬③对其进行一致性检验，计算判断矩阵的最大特征根。k2喜鲁㈣8，最大特征根k，判断矩阵为n阶后，其一致性检验指标a为：C／：=—"见max—--n船一1(5-9)随机一致性比率：。3579邶微2瓦磊闰= 西南交通大学硕士研究生学位论文第56页CR：：—C—I砒(5-10)若CR<0．1，则认为判断矩阵的一致性能够满意【54】，否则继续调整判断矩阵的元素值，直至具有到达满意的一致性【211。表5．3判断矩阵的随机一致性指标n1234567891011RIO0O．580．961．121．241．321．411．451．491．51④层次总排序若上层A有m个因素，总排序权值为a1，a2，⋯，am，他们对于上一层第j个元素的单排序权值为blj，垴，⋯，bmj，则此时因素的总排序权值为：Bi=∑口fb口i=l，2⋯．，n(5-11)j=l⑤自下而上组合评价假设评价方案有t个，则每个方案的量化评价值等于每个指标的量化值乘以其权重的和。即：S々=∑(召f‰)k=l，2⋯，t(5-12)式中：瓯一第k个方案的总评价值：置一第i个指标的权重；‰一第i个指标在第k个方案中的取值。根据上述步骤，对影响地铁车站超大客流流线的相关评价指标的权重进行确定。对于判断矩阵中不同因素之间的重要度，依据各因素对超大客流疏散能力的影响程度确定，如：建立进站、出站、换乘设施间通行能力匹配均衡度的判断矩阵时，在第3．3节分析超大客流对流线设计的要求时，提出客流需满足“慢进快出”的原则，以保证地铁车站及时疏散客流，减少站内客流密度，提高乘客走行安全。因此，设定出站设施通行能力匹配均衡度和换乘设施通行能力均衡度比进站均衡度重要，而出站比换乘设施通行能力均衡度略重要。依据此方法得到判断矩阵，计算得到各权重值如下表所示。 西南交通大学硕士研究生学位论文第57页表5-4综合效用判断矩阵综合效UlU2U3Ud权重检验。用U111／321／30．148入max=4．060U2313l0．373CI=0．020U31／21／311／30．105CR=0．022<0．1U431310．374表5．5设施匹配判断矩阵设施匹配U11U12U13权重检验U1111／50．086Xmax=3．082U125130．617CI=0．041U1351／310．297CR=0．071