城市铁路客运站换乘评价仿真研究

 

摘　要　在城市铁路客运站换乘评价指标体系研究的基础上,利用离散仿真软件Arena建立了换乘仿真模型,开发了旅客生成、信息服务、通道、楼梯、连接设施、检票等功能模块。以汉口火车站为例,建立了仿真模型。通过现状仿真实验,得出换乘水平等级为D。提出汉口火车站换乘改造方案。通过对改造方案的仿真实验,得出换乘水平为B,表明改造方案有助于提高换乘水平。

关键词　铁路客运站;换乘;评价;仿真

 

　　城市铁路客运站是城市内外交通衔接的重要结点,其换乘系统的合理设计,可以提高旅客换乘效率,缩短换乘时间,加快客流的疏散,使客运站甚至是整个城市交通运转更为顺畅。文献[1]对旅客换乘交通方式的选择进行了研究,文献[2]提出了基于PUSH概念的换乘信息诱导方法,文献[3]和[4]对换乘评价体系进行了研究,文献[5-7]对换乘衔接进行了评价研究。本文在城市铁路客运站换乘评价指标体系研究的基础上,结合离散仿真软件Arena建立了换乘仿真模型,用计算机模拟仿真的方法对城市铁路客运站换乘系统进行评价,可以为城市铁路客运站换乘系统的建设或改善提供帮助。

1 城市铁路客运站换乘评价指标体系

      城市铁路客运站是对外交通和市内交通的衔接点,集合了多种交通方式,是一个复杂的系统。对铁路客运站换乘系统的评价可以从换乘的便捷

性、通畅性和舒适性3个方面来分析。

      1)换乘便捷性。旅客在枢纽内进行换乘时,换乘时间越短,表示换乘越便捷,反之则表示换乘越不便捷。换乘的便捷性是评价换乘系统的一个重要指标。便捷的换乘有利于旅客快速方便地疏散到达目的地。反映换乘便捷性的指标有最大换乘时间和平均换乘时间。

      2)换乘通畅性。旅客在换乘过程中,如果换乘不通畅,势必影响客运站客流的及时疏散,给客运站的稳定运转带来影响。换乘的通畅性是反映换乘过程中旅客换乘的通畅程度,与客运站内部换乘系统的几何设计和服务设施有关,比如通道的几何设计,检票口的检票速度等。反映换乘通畅性的指标有检票口最大排队长度,通道人均占用面积。

      3)换乘舒适性。换乘舒适性是反映旅客换乘过程的舒适程度。铁路旅客通常携带有行李,如果行李较大较沉,旅客在换乘过程遇到楼梯时,移动就会不方便、不舒适。自动扶梯和垂直升降电梯的应用可以改善这种状况,能提高换乘的舒适性。反映换乘舒适性的指标为自动化楼梯在所有楼梯中所占的比例。

      借助国内外有关文献及资料,结合我国铁路客运站实际情况,拟定评估指标值分级范围表,如表1所列。

      指标可分为越大越优型和越小越优型2种,记越大越优型指标集为H1,越小越优型指标集为H2。若指标i的值zi处于表1所列某区间内, 并假设该区间的临界最大值为Rmax,临界最小值为Rmin,且对应的评价等级分级区间的临界最大值为Lmax,临界最小值为Lmin,则zi对应的评价指数Ii可由式(2)得到。

　　最后,根据所得到的综合评价指数I所对应的评价等级、分级区间来确定综合评价等级。

2 基于Arena建立仿真模型

      Arena仿真软件是美国System Modeling公司于1993年开始研制开发的新一代可视化通用交互集成仿真环境[8]。采用面向对象的建模思想,可以利用Arena软件搭建所研究系统中的各个独立单元模块,然后根据需要任意组装各个模块形成整体。因此,模块化的仿真设计具有通用性,适合不同情况的同类型系统。

2.1 元素分析

      仿真系统的组成部分可称之为元素,元素即现实系统中的各个组成部分,同时也是仿真模型的组成部分。如旅客、换乘信息服务传播设施、通道、楼梯、检票口等均是模型的元素。

2.2 输入及输出参数

      对于本次研究仿真建模而言,输入参数大多是不同属性旅客所占的比例、枢纽的内部结构尺寸、诱导标志等设施对旅客移动速度的影响、检票服务时间等。而输出参数则是评价中最关心的换乘时间,换乘距离和排队人数等。

2.3 功能模块开发

      仿真系统在建立过程中,一般是将所研究的系统拆分为若干部分,然后对每个部分单独设计, 建立模块,最后将模块组装起来,形成整体模型,这就是模块化的建模思想。本次仿真研究建立的模型中共包含了5个功能模块,分别为旅客生成模块、信息服务模块、通道模块、楼梯模块以及检票模块。这5个模块按流程进行组合,形成整体化的模型。

3 以汉口火车站为例进行仿真评价

      汉口火车站是典型的站外平面式换乘,汉口站改造方案已经通过政府批准,预计将在2009年底完成,届时地铁将纳入到汉口火车站换乘一体化之中。目前汉口火车站主要的换乘交通方式是出租车、公共汽车、私人及社会车辆、长途汽车等。

3.1 现状评价

      汉口火车站离站换乘系统主要组成部分包括4个站台、地下换乘通道、连接站台与地下换乘通道的楼梯及检票口等。

      根据汉口火车站现状旅客换乘基本流程(见图2)建立了仿真模型,模型中的旅客生成模块示意图如图3所示。将调查采集到的现状输入参数输入仿真模型并运行仿真程序,所得结果如表2所列:

      通过表2可知汉口站离站换乘仿真评价等级为D级,换乘的通畅性和舒适性等级较低,系统的主要瓶颈在于检票口及自动扶梯数量。旅客换乘其他交通方式前必须先出站然后才能前往换乘点,换乘通道聚集了大量旅客,检票口通行能力有限,排队检票的人数越来越多,影响了整体换乘的流畅性,增加了旅客的换乘时间。

3.2 改造方案

      改造方案的重点在于构建立体换乘系统,根据所选择换乘交通方式的不同,对旅客进行预先分流,让旅客经由不同的专项通道出站,这种出站方式不但解决了单一换乘通道存在的拥挤等问题,同时还能快速引导旅客前往换乘地点。

      根据改造方案旅客离站换乘流程重新建立仿真模型,将改造方案的输入参数输入至仿真模型并运行,所得结果如表3所示:

　　通过表3可知改造后的汉口站离站换乘仿真评价等级为B级,各项评价指标及评价等级均有所提高,仿真结果表明改造方案对于提高换乘水平是有效的。

4 结束语

      城市铁路客运站换乘系统是复杂的多级排队系统,传统的评价方法通常采用数学公式推算,不但计算难度大,而且结果不甚理想。计算机仿真综合考虑各种因素相互之间的交叉影响,并且利用仿真手段可以对不同方案进行仿真模拟,这是现实中无法或很难办到的。本文利用离散仿真软件Arena开发了一套简化的城市铁路客运换乘评价仿真模型,仿真结果表明该模型有一定的实用性,可为铁路客运站换乘评价提供帮助。

 

参考文献

[1]Xu Liangjie,He Dan,Zhao Yueping. Research onmodel of traffic mode choices in urban railway pas-senger hub based on combined RP/SP data[C].

Management Track within WiCOM: 2008 Interna-tional Symposium on Information Systems & Man-agement (ISM2008), Dalian, China: Dalian Uni-versity of Technology,2008

[2]徐良杰,李兆康,凌　镭,等.基于PUSH的铁路客运站离站换乘诱导信息分层研究[J].武汉理工大学学报,2008(9):104-107

[3]刘小明,沈龙利,杨孝宽.城市客运枢纽综合评价指标体系研究[J].中国公路学报,1995,8(1):97-102

[4]覃　煜,晏克非,赵　童.城市综合客运交通体系中的换乘研究[J].长沙交通学院学报,2000,16(2):67-72

[5]张发才.铁路客运与城市交通运营组织衔接研究[D].南京:东南大学,2006

[6]李　锐.以城市客运站为主的城市交通枢纽换乘研究[D].北京:北京交通大学,2008

[7]徐良杰,李兆康,王淑琴.城市铁路客运站交通衔接评价方法与模型[J].武汉理工大学学报,2008(8):105-108

[8]Kelton W D.Simulation with arena[M].The McGraw-Hill Companies,2002