长安大学公路学院：铁路客运枢纽行人交通组织问题研究——以西安北站为例.pdf

铁路客运枢纽行人交通组织问题研究——一以西安北站为例李跃,王威陕西省,西安市,710064) 摘要:铁路客运枢纽是指以铁路运输方式为主,包含堿市轨道交通等多种交通方式,实现旅客的集散换乘功能的大型综合交通场站。作为城市对内对外大运量运输方式的换乘节点,其行人交通组织的优劣制约着枢纽运行效率和服务水平。本文以西安北站为例,借助 Any logic仿真软件对枢纽的换乘系统进行仿真优化。同时基于仿真鲒果评价枢纽流线组织与设备设施设置存在的问题,并提出具体优化措施实现枢纽运行效率和服务水平的提高。关键词:铁路客运枢纽;西安北站;行人交通组织; Any logic仿真中图分类号:U231+4 Study on Pedestrian Traffic Organization of railway Passenger Transport Hub----Taking Xi'an North Station as an Example LI Yue WANG n (Xi'an City, Shanxi Province, 710064) Abstract: Railway Passenger transport hub refers to the large-scale integrated traffic station with the main mode of railway transportation, including urban rail transit and other modes of transportation, to realize the distribution and transfer function of passengers. As the transfer node of the city's internal and external mass transportation mode, the advantages and disadvantages of its pedestrian traffic organization restrict the operation efficiency and service level of the hub. Taking Xi'an North station as an example, this paper simulates and optimizes the transfer system of the hub with the help of Anylogic simulation software. At the same time, based on the simulation results, the problems existing in the setting of hub flow line facilities aluated d the concrete optimization measures are put forward to realize the improvement of hub operation efficiency and service Keywords: Railway passenger transportation hub, XI'an North Station; pedestrian traffic 、研究背景我国经济的快速发展间接促进了交通运输方式的大发展,城市轨道交通和国家铁路的建设运营里程不断增加,覆盖范围也在不断扩大,在多个城市开始出现以铁路运输方式为主, 包含城市轨道交通及其他交通方式,实现旅客集散与换乘的铁路客运枢纽铁路客运枢纽兼具有城市对外与对内两种交通功能,能够实现旅客的便捷集散与换乘, 通讯作者:李跃,长安大学公路学院研究生,邮箱yue@chd.edu.cn,el:1348447735通讯地址:西安市南二环中段长安大学本部,邮编:710064. (c)1994-2019ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreservedhttp://www.cnki.net

铁路客运枢纽行人交通组织问题研究——以西安北站为例李跃，王威（陕西省，西安市，710064）摘要:铁路客运枢纽是指以铁路运输方式为主，包含城市轨道交通等多种交通方式，实现旅客的集散换乘功能的大型综合交通场站。作为城市对内对外大运量运输方式的换乘节点，其行人交通组织的优劣制约着枢纽运行效率和服务水平。本文以西安北站为例，借助 Anylogic 仿真软件对枢纽的换乘系统进行仿真优化。同时基于仿真结果评价枢纽流线组织与设备设施设置存在的问题，并提出具体优化措施实现枢纽运行效率和服务水平的提高。关键词：铁路客运枢纽；西安北站；行人交通组织；Anylogic 仿真中图分类号：U231+.41 Study on Pedestrian Traffic Organization of Railway Passenger Transport Hub——Taking Xi'an North Station as an Example LI Yue, WANG Wei (Xi'an City, Shanxi Province,710064） Abstract: Railway Passenger transport hub refers to the large-scale integrated traffic station with the main mode of railway transportation, including urban rail transit and other modes of transportation, to realize the distribution and transfer function of passengers. As the transfer node of the city's internal and external mass transportation mode, the advantages and disadvantages of its pedestrian traffic organization restrict the operation efficiency and service level of the hub. Taking Xi ' an North station as an example, this paper simulates and optimizes the transfer system of the hub with the help of Anylogic simulation software. At the same time, based on the simulation results, the problems existing in the setting of hub flow line organization and equipment facilities are evaluated, and the concrete optimization measures are put forward to realize the improvement of hub operation efficiency and service level. Keywords:Railway passenger transportation hub; Xi'an North Station; pedestrian traffic organization; Anylogic simulation 一、研究背景我国经济的快速发展间接促进了交通运输方式的大发展，城市轨道交通和国家铁路的建设运营里程不断增加，覆盖范围也在不断扩大，在多个城市开始出现以铁路运输方式为主，包含城市轨道交通及其他交通方式，实现旅客集散与换乘的铁路客运枢纽[1]。铁路客运枢纽兼具有城市对外与对内两种交通功能，能够实现旅客的便捷集散与换乘， 1 通讯作者：李跃，长安大学公路学院研究生，邮箱:liyue@chd.edu.cn，Tel：13484477335 通讯地址：西安市南二环中段长安大学本部，邮编：710064

在加强不同类型不同层次交通网络上起着重要的联系作用,但目前国内已运营的大部分交通枢纽仍存在诸多不足之处。在节假日或高峰时段的大客流情况下,枢纽可利用空间不足,枢纽内部行人交通出现瓶颈或冲突点等问题制约着枢纽运行效率的发挥2 由于铁路客运枢纽包含了轨道交通这类大运量的交通方式,因此枢纽内“大客流、高强度”的现象将成为常态,优化枢纽内行人交通组织成为枢纽运营管理过程中亟待重视的问题。二、枢纽区位概述与换乘现状分析 (一)枢纽区位概述西安北站位于西安市未央区未央路、文景路、城市三环路以及绕城高速路的交汇区域内为特等站,是西北地区最重要的、规模最大的铁路客运枢纽,设一站三场18线34站台规划建设南北双向客运站房、双向站前广场,建成后将接驳公交、轨道交通、高速铁路、长途客运、出租车、社会车辆等多种交通方式。国铁方面,目前已启用两个站场,日均发送客流8万人左右:轨道交通方面,目前仅开通运营了西安地铁2号线,未来将开通地铁4 号线,以及和13号线和15号线两条市域快线,总共包括四条轨道交通线路。 (二)枢纽换乘现状分析目前西安北站旅客的换乘过程主要是通过地下一层(到达层)的公共区域,站房南侧的站前广场实现的以及地面二层(候车层外)的落客平台实现的,其中地下一层公共区域内的换乘量最大、换乘情况最为复杂,换乘组织也最为困难。本文主要研究地铁二号线与国铁在地下一层形成的换乘大厅中的行人交通组织过程,其换乘客流主要由高铁出站客流与地铁进出站客流组成。2号线车站沿枢纽轴线南北向布置, 站厅层设置在地下一层的换乘大厅内,站台层设置于地下二层明。2号线出站客流由站厅层南北两侧出站闸机出站,进站客流由布置在站厅东西两侧共5处进站闸机处进站高铁到达口1-6均匀(1、2口暂未开放)、对称分布在地铁站厅层两侧,2号线站厅层与高铁出站口之间形成两条南北联系通道,高铁换乘地铁客流直接穿越南北联系通道经由地铁进站口实现换乘过程。高铁出站达口4 出私车来车南出站口北出站囗社会车辆乘车高铁出图1枢纽内部换乘流线 (c)1994-2019ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreservedhttp://www.cnki.net

在加枢纽纽内度”的为特长途客流号线站前换乘换乘站厅层南与高铁进加强不同类型纽仍存在诸多内部行人交通由于铁路客的现象将成为（一）枢西安北站位特等站，是西规划建设南途客运、出租流 8 万人左右线，以及和 1 （二）枢目前西安北前广场实现的乘量最大、换本文主要研乘客流主要由厅层设置在地南北两侧出站高铁到达口高铁出站口之进站口实现换型不同层次交多不足之处。在通出现瓶颈或客运枢纽包含为常态，优化二、枢纽区位位于西安市未西北地区最重南北双向客运租车、社会车辆右；轨道交通 3 号线和 15 枢纽换乘北站旅客的换的以及地面二换乘情况最为研究地铁二号由高铁出站客地下一层的换站闸机出站，口 1‐6 均匀（1 之间形成两条换乘过程。交通网络上起在节假日或高或冲突点等问含了轨道交通化枢纽内行人枢纽区位位概述未央区未央路重要的、规模运站房、双向站辆等多种交通通方面，目前号线两条市乘现状分析换乘过程主要二层（候车层外为复杂，换乘号线与国铁在客流与地铁进换乘大厅内，进站客流由 1、2 口暂未开条南北联系通图 1 着重要的联系高峰时段的大题制约着枢纽这类大运量的交通组织成为位概述与换、文景路、城市最大的铁路客站前广场，建通方式。国铁前仅开通运营域快线，总共析是通过地下一外）的落客平组织也最为困地下一层形成出站客流组成站台层设置于布置在站厅东开放）、对称道，高铁换乘枢纽内部换乘系作用，但目大客流情况下纽运行效率的的交通方式，为枢纽运营管换乘现状分市三环路以及客运枢纽，设建成后将接驳铁方面，目前营了西安地铁共包括四条轨一层（到达层平台实现的，困难。成的换乘大厅成。2 号线车于地下二层[3 东西两侧共称分布在地铁乘地铁客流直乘流线目前国内已运下，枢纽可利的发挥[2][5]。，因此枢纽内管理过程中亟分析及绕城高速路设一站三场 1 驳公交、轨道交前已启用两个铁 2 号线，未轨道交通线路层）的公共区其中地下一厅中的行人交车站沿枢纽轴 3][4]。2 号线 5 处进站闸机铁站厅层两侧直接穿越南北运营的大部分利用空间不足内“大客流、亟待重视的问路的交汇区域 18 线 34 站台交通、高速铁个站场，日均未来将开通地路。区域，站房南一层公共区域交通组织过程轴线南北向布线出站客流由机处进站。侧，2 号线站北联系通道经分交通足，枢高强问题。域内。台。铁路、发送地铁 4 侧的域内的程，其布置，站厅厅层经由地

三、枢纽建模与仿真 (一)仿真模型的选取和特点 Anylogic仿真软件中的行人模块是基于社会力模型进行构建的,可以对枢纽内行人的运动场景进行搭建,模拟控制行人的部分交通行为以及行人和行人流的动力学特性,从而实现枢纽内复杂行人流运动的建模与仿真叫S。对枢纽内客流集散换乘系统的仿真建模主要包含以下几个方面 (1)运动场景的搭建。确定枢纽内行人走行、接受服务等区域,并插入廊柱、隔离栏杆等障碍物,及售检票机等服务类设施设备,实现对行人运动场景的搭建。 (2)服务过程的设置。对售票机、进出站闸机及自动扶梯的服务效率及服务规则等参数进行设置,确定行人接受服务时的限制条件。 (3)行人流线的确定。在已有的行人运动场景基础上,通过对行人流线上各种设施进行逻辑连接,从而实现对行人走行过程的仿真模拟。 (4)仿真评价过程。行人在社会力的驱动下开始运动,由于接受服务或躲避障碍物将会与周围环境产生交互作用,从而形成一系列自组织现象,从上述现象中可以识别枢纽内存在的问题。 (二)枢纽仿真建模过程西安北站地下一层的主要换乘过程是高铁出站客流换乘至地铁2号线的客流,在本研究中由于高铁出站、地铁出站客流量也较大,为了考虑行人走行过程中与周围环境的交互作用, 仿真模拟枢纽内的真实场景,因此仿真过程对所有流线上的客流都进行了考虑枢纽内几条主要的客流流线为:(1)高铁换乘地铁客流:高铁出站闸机一一换乘大厅 ——自动售票机——安检——地铁进站闸机:(2)高铁/地铁的出站客流:高铁/地铁出站闸机——换乘大厅——一楼扶梯——站前广场;(3)地铁进站客流:站前广场——楼扶梯一换乘大厅—一自动售票机——安检——地铁进站闸机。在 Anylogic中导入地图后,依据仿真模型选取过程得到枢纽的运动场景建模及走行过程逻辑建模如下图所示图2枢纽建模过程 (三)数据调查与仿真结果分析 1数据调查与处理本研究在己得到西安北站平面布置图的基础上,针对枢纽内各位置客流量及相关客流特征的展开调查。调査人员选取一天对枢纽集散换乘系统进行持续四小时的调查过程,调查内 (c)1994-2019ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreservedhttp://www.cnki.net

动场枢纽以下杆等数进行逻会与存在中由仿真 —— 闸机 —换真模征的（一） Anylogic 仿真场景进行搭建纽内复杂行人下几个方面：（1）运动场等障碍物，及（2）服务过进行设置，确（3）行人流逻辑连接，从（4）仿真评与周围环境产在的问题[5]。（二）枢西安北站地由于高铁出站真模拟枢纽内枢纽内几条 —自动售票机机——换乘大换乘大厅—— 模型选取过程（三）数 1.数据调查本研究在已的展开调查。仿真模型真软件中的行建，模拟控制行人流运动的建场景的搭建。及售检票机等过程的设置。确定行人接受流线的确定。从而实现对行评价过程。行产生交互作用枢纽仿真地下一层的主站、地铁出站客内的真实场景条主要的客流机——安检— 大厅——楼扶 —自动售票机程得到枢纽的数据调查查与处理已得到西安北调查人员选取三、枢型的选取和行人模块是基行人的部分交建模与仿真[1][5 确定枢纽内等服务类设施对售票机、受服务时的限在已有的行行人走行过程行人在社会力，从而形成一真建模过程主要换乘过程客流量也较大景，因此仿真流流线为：（ ——地铁进站扶梯——站前机——安检— 的运动场景建图查与仿真结北站平面布置取一天对枢纽枢纽建模与和特点基于社会力模交通行为以及 5] 。对枢纽内内行人走行、设备，实现对进出站闸机制条件。行人运动场景的仿真模拟[ 力的驱动下开一系列自组织程是高铁出站客大，为了考虑行过程对所有流 1）高铁换乘站闸机；（2）广场；（3） —地铁进站闸模及走行过程 2 枢纽建模过结果分析图的基础上，纽集散换乘系与仿真模型进行构建及行人和行人内客流集散换接受服务等对行人运动场机及自动扶梯景基础上，通 [2][9]。开始运动，由织现象，从上客流换乘至地行人走行过程流线上的客流乘地铁客流：高铁/地铁的地铁进站客闸机。在 Any 程逻辑建模如过程，针对枢纽内系统进行持续建的，可以对人流的动力学换乘系统的仿等区域，并插场景的搭建[8 梯的服务效率通过对行人流由于接受服务上述现象中可地铁 2 号线的程中与周围环流都进行了考高铁出站闸的出站客流：客流：站前广 ylogic 中导入如下图所示。内各位置客流续四小时的调对枢纽内行人学特性，从而仿真建模主要插入廊柱、隔 8] 。率及服务规则流线上各种设务或躲避障碍可以识别枢纽的客流，在本环境的交互作考虑。闸机——换乘：高铁/地铁广场——楼扶入地图后，依流量及相关客调查过程，调人的运实现包含离栏等参施进物将纽内的研究作用，大厅出站扶梯— 据仿流特查内

容包括主要节点每15min通过的客流量:地铁进站客流在售票机及安检处的排队长度及接受服务的时间:地铁进站客流进行购票及安检的比例:枢纽内客流流线的调查。对枢纽的调查过程中发现,地铁北侧出站闸机的地铁出站客流在出站过程中会与高铁换乘地铁的客流冲突,所有出站客流都会与部分进站客流产生冲突,高铁换乘地铁客流会选择最近的地铁进站位置进站,且有高铁列车到达时在某一出站口由于短时内大量旅客出站,换乘地铁的客流会在地铁售检票及安检处聚集,当客流疏导结束后又会出现设备设施的闲置由于旅客的到达过程并非一个连续均匀的过程,为了较真实的反映客流的短时聚集现象,本研究选取整个调査过程中的高峰小时客流量,以此作为仿真过程的输入数据表1各调查位量统计客流量客流量位置编号调查内容位置编号调查内容 (人/小时) (人/小时) 地铁北侧出站高铁换乘地铁 40 客流(位置12) 13地铁南侧出站地铁高铁换乘 2774 16 客流至出租车高铁换乘地铁 480 出站口2进站客 596 客流(位置8) 流铁换乘地铁出站口2出站客客流(位置9) 高铁换乘地铁 445 客流(位置10) 地铁高铁换乘至社会车辆的铁换乘地铁 668 客流客流(位置11) 2仿真结果分析将处理后的调查数据输入已建立的仿真模型中,在 Anylogic的仿真界面可以直观的观察到枢纽内客流的走行过程以及行人与其周围环境之间的交互作用。表2仿真建模参数设置类别指标服务类别安检时间 uniform(2.0.3. 0) 人工买票时间 Norma1(9.3,25.4) 环境搭建(unit: second) Normal(12.9,42.1) 检票时间 Exponential (3. 9) 舒适速度 normal(0.17,1.14)m/s 行人设置初始速度 rmal(0.5,0.7)m/ 直径 uniform(0. 4.0.5)m 依据对现状枢纽行人交通组织的仿真结果来看,枢纽内存在的主要问题是 (1)部分服务位置处服务能力饱和以及各部分服务设施的利用率在同一时刻存在较大差异。这主要是由于在铁路枢纽内高铁旅客具有“分散集中”到达的特征 (2)枢纽空间利用不合理。由于设备设施布置的不合理导致部分空间无法有效利用 (3)出站口左右两侧扶梯利用存在差异,靠外侧扶梯利用率较低,靠内侧扶梯利用率较高,在扶梯入口处行人大量聚集。这主要是由于行人通常会选择最短路径,并且行人无法判别外侧是否为扶梯及该扶梯是否开放使用,因而放弃选择外侧扶梯 (c)1994-2019ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreservedhttp://www.cnki.net

容包括主要节点每 15min 通过的客流量；地铁进站客流在售票机及安检处的排队长度及接受服务的时间；地铁进站客流进行购票及安检的比例；枢纽内客流流线的调查。对枢纽的调查过程中发现，地铁北侧出站闸机的地铁出站客流在出站过程中会与高铁换乘地铁的客流冲突，所有出站客流都会与部分进站客流产生冲突，高铁换乘地铁客流会选择最近的地铁进站位置进站，且有高铁列车到达时在某一出站口由于短时内大量旅客出站，换乘地铁的客流会在地铁售检票及安检处聚集，当客流疏导结束后又会出现设备设施的闲置。由于旅客的到达过程并非一个连续均匀的过程，为了较真实的反映客流的短时聚集现象，本研究选取整个调查过程中的高峰小时客流量，以此作为仿真过程的输入数据。表 1 各调查位置统计客流量位置编号调查内容客流量（人/小时）位置编号调查内容客流量（人/小时） 7 地铁北侧出站客流 540 12 高铁换乘地铁客流（位置 12） 498 13 地铁南侧出站客流 2774 16 地铁高铁换乘至出租车 389 8 高铁换乘地铁客流（位置 8） 480 14 出站口 2 进站客流 596 9 高铁换乘地铁客流（位置 9） 485 15 出站口 2 出站客流 2450 10 高铁换乘地铁客流（位置 10） 445 17 地铁高铁换乘至社会车辆的客流 378 11 高铁换乘地铁客流（位置 11） 668 18 2.仿真结果分析将处理后的调查数据输入已建立的仿真模型中，在 Anylogic 的仿真界面可以直观的观察到枢纽内客流的走行过程以及行人与其周围环境之间的交互作用。表 2 仿真建模参数设置类别指标服务类别环境搭建（unit:second) 安检时间 uniform（2.0,3.0）人工买票时间 Normal (9.3,25.4) 自助买票时间 Normal (12.9,42.1) 检票时间 Exponential (3.9) 行人设置舒适速度 normal（0.17,1.14）m/s 初始速度 normal（0.5,0.7）m/s 直径 uniform（0.4,0.5）m 依据对现状枢纽行人交通组织的仿真结果来看，枢纽内存在的主要问题是：（1）部分服务位置处服务能力饱和以及各部分服务设施的利用率在同一时刻存在较大差异。这主要是由于在铁路枢纽内高铁旅客具有“分散‐集中”到达的特征。（2）枢纽空间利用不合理。由于设备设施布置的不合理导致部分空间无法有效利用。（3）出站口左右两侧扶梯利用存在差异，靠外侧扶梯利用率较低，靠内侧扶梯利用率较高，在扶梯入口处行人大量聚集。这主要是由于行人通常会选择最短路径，并且行人无法判别外侧是否为扶梯及该扶梯是否开放使用，因而放弃选择外侧扶梯