【《西安地铁某地铁站换乘组织中存在的问题及优化方案设计》22000字（论文）】

西安地铁某地铁站换乘组织中存在的问题及优化方案设计摘要随着我国经济持续快速发展和城市规模不断扩大，城市交通需求急剧膨胀，所以交通需求和交通能力之间的矛盾日益突出。在此情况下，城市轨道交通以其高效、绿色、便捷、流量大等特点，已逐渐成为城市交通运输的主要方式。地铁，作为城市基础设施的重点，在改善现代城市交通困扰局面、调整和优化城市区域布局、促进国民经济发展方面都发挥着重要作用。地铁换乘节点的设置，可以有效的实现人流的集散，再与其他交通工具实现交通换城市，还可以带动周边地区的开发与发展。城市西安具有非常悠久的历史文化，近些年来，作为西北地区发展较快的新一线城市。西安地铁自2005年11月公司成立，再到2011年8月28日二号线通车。截至2021年5月，西安市开通运营地铁线路共有8条，运营里程长度共计244千米；共设车站153座，其中换乘车站13座。

目前在建线路有15号线一期工程、14号线、10号线一期工程、1号线三期工程、8号线、2号线二期工程、6号线二期工程。本文首先确定以小寨站为研究对象，阐述了小寨站的发展概况和本文的研究背景，明确了文章的研究目的与意义。其次，介绍了小寨站内部的空间结构和各进出站流线组织的分类和特点以及换乘站的换乘方式。最后采用了以社会力模型为核心算法的Anylogic仿真软件搭建客流组织模式。通过对西安地铁小寨站内的三层仿真实验，找出目前存在客流拥堵的问题，找出车站的瓶颈，并提出优化方案。期望对优化该区域交通组织状况、缓解换乘站拥挤现象提供参考和思路。关键词：城市轨道交通，内部空间流线，导向标识设计，Anylogic仿真模型，换乘组织目录TOC\o"1-3"\h\u8849第一章绪论 ⑦应尽可能节省造价。2.4换乘站的分类第一种为通道换乘站，是在两条线路的车站站体结构完全脱离的空间情况下，采用通道将两个站厅连接起来的换乘空间设计。这种换乘站的特征是：前期车站预留工程少，后期线路位置调节灵活性大。因而，对两个不同时间段建设的车站是极其有利的，但设计时要注意不能将通道距离设置过长，否则会导致换乘路径过长。第二种为站厅换乘站，是指两个不同线路的车站在相互连接的过程中所产生的共用站厅空间，当然两条线路具有各自的站台空间。因此乘客必须从线路A的站台经过楼梯或电梯到达换乘站厅，然后经过另一部分楼梯或电梯，到达线路B的站台，实现换乘。这种换乘方式对站厅与站台之间的楼梯或自动扶梯要求较高，只有保证充足的数量和空间，才能防止换乘人流的间歇性拥堵。此外，根据线路车站的交叉形态又可以将站厅换乘站分为“十”字形、“T”字形、“L”字形三种类型。第三种为站台换乘站，在站台换乘站中，两条线路的站台直接相连，乘客只需要经过较短的路径就可以实现换乘。相比前两种换乘站的换乘方式，站台换乘路程最短，是最便捷的换乘方式。此外，根据两个车站的深埋和互相位置，还可将之分为并列站台换乘站和垂直站台换乘站。并列站台换乘是指两个车站处于同样埋深，行径路线是通过平行实现交叉的，乘客从线路A的车辆下车至站台后，直接步行到对面线路B的站台乘坐车辆，中途无需转换楼梯而实现站台换乘。垂直站台换乘站是指两个车站处于不同深埋，行径路线是通过不同深度实现交叉的，乘客必须从线路A的站台通过楼梯、自动扶梯或垂直电梯，到达另一楼层的线路B站台，实现换乘。由于站台换乘对于两条线路的位置和预留空间要求较高，这要求先后建设的两条线路都要有足够的设计深度，避免先建线路预留工程不合理带来的问题。第四种为同站台换乘站，是同一个车站行驶两条不同线路车辆的特殊情况，在此站中乘客无需更换站台即可实现换乘。这种方式是换乘最便捷的方案。但是这种方式要求两线具有足够长重合段，在规划阶段就应有所考虑。实施时线路设计方案比较复杂，工程施工难度也较大，是精细化设计的成果。第五种为出站换乘站，此类站台需要离开付费区，走到地面上实现换乘。这种站台的换乘方式会带来站外人流交织、步行距离长等不便因素，实际不合理的。因此，在进行换乘空间设计时，应当尽量避免这种换乘方式。第六种为组合换乘站，在换乘方式的实际应用中，若单独采用某种换乘方式不能奏效时，则可采用两种或多种换乘方式组合，已到达完善换乘条件，方便乘客使用，降低工程造价的目的。总的来说，确定换乘车站形式设计原则有三点：一是根据线路交叉情况和车站位置，来确定换乘车站的合理布局形式；二是在换乘空间设计上，尽量缩短乘客行走距离和换乘时间；三是由于换乘站上两条线建设时间不同，先建线路车站应当充分考虑并预留换乘空间条件。相较后期的导向设计，前期的换乘空间设计尤为重要。优质的换乘空间本身就应具有引导性，空间设计简单清晰、一目了然，具有良好的导向作用。2.5地铁换乘站流线组织影响因素及优化2.5.1影响流线组织因素地铁换乘车站内流线组织的合理性，是站内客流在短时间内获得疏散的重要保证，也是衡量车站运营效率的重要一项。因此，对换乘车站内的流线进行优化设计很有意义。地铁换乘站作为客流转换的主体建筑，承担着换乘站内主要客流的集散和换乘。从实现换乘功能的角度出发，车站设计应考虑以下几大要素:合理的规模设计及空间划分、科学的流线组织设计、完善准确的导向标识设计，安全便捷的换乘环境。因此，一般的换乘站流线设计都要考虑换乘站的可达性、便捷性，同时还要对乘客的舒适度进行考虑。综上所述，凡是影响换乘站内的可达性、便捷性、安全性及舒适度的因素，就是需要在流线设计时需要考虑的影响因素。一般情况下，所有的换乘站都可实现可达性这一基本换乘功能，但不同的换乘形式和具体设计所能提供的服务水平不同，即在换乘的安全性、便捷性及舒适性方面存在差异。具体来说，换乘的便捷性主要是指乘客换乘时间和换乘距离;换乘的舒适性及安全性主要反映在换乘设施的能力、布局和配备水平。地铁换乘站功能的发挥与换乘设施和换乘客流密度紧密相关，二者相互作用，相互影响，从上述几个角度出发，分别对以上几个影响因素进行分析，对于指导新建线路中换乘站的设计，及新建车站与既有车站换乘连接的优化，具有重要的现实意义。（1）设施通过能力换乘设施是指换乘客流在换乘路径中所经过和使用的设施，包括通道、楼梯、扶梯等。换乘设施的通过能力要相互匹配，以免出现设施功能不足或资源的浪费。同时，整个换乘系统设施的通过能力要和高峰时期最大客流相匹配，保证高峰时客流的顺利通过。现行的地铁设计规范规定:车站设计应满足客流需求，并应保证乘降安全、疏导迅速、布置紧凑、便于管理。站厅中售票机、检票机的位置及通行能力是影响乘客行进速度的主要原因。地铁车站内的站厅层的服务设施主要包括自助售票机、人工售票口、检票闸机、安检机及其他一些商业或公共服务设施，容易引起拥堵的部位是自助售票机、检票闸机和安检机处。而对于站台层来说，连接站厅层的楼梯、自动扶梯以及换乘通道是车站的瓶颈部位，它们的通行能力决定着站台的疏散水平。（2）设施利用均衡性设施利用的均衡性是指换乘设施系统中各部分通过能力之间的相互匹配性。反映着整个换乘路径中不同设施能力利用的均衡性。设施利用的均衡性保证客流连续不停滞的流动，避免通行瓶颈产生。计算方法一般为:设施利用均衡性=换乘系统内各个部分设施的最大通行能力/整个换乘系统的最大通行能力。该公式计算出的数值越接近1，代表车站设施利用能力越均衡，各个设施之间的通行能力越匹配。（3）换乘距离换乘距离是指乘客完成整个换乘过程所走的步行距离(包括换乘过程中楼扶梯、通道的长度)。地铁换乘一般都在地下，环境封闭，如果换乘距离过长，容易使乘客感到焦躁。另外，步行距离过长也会给乘客带来疲惫感。换乘距离的长短直接影响乘客出行的便捷性和舒适性。因此，通过流线组织，尽可能的减少换乘距离，提高乘客换乘的便捷性。一般情况下，选取换乘站的最长换乘距离和平均换乘距离为参考项，来对换乘距离进行评价与优化。（4）换乘时间换乘时间是指乘客从一条线换乘到另一条线所经过的时间跨度，包括乘客的上下车时间，中间走行时间和到达站台后的候车时间。换乘时间包含在乘客的总出行时间内，如果乘客的换乘时间过长，则乘客的出行时间成本就会增大，换乘时间是准确反映换乘便捷性的综合性定量指标，它使不同形式、不同布局的换乘站具有一定的可比性。计算方法为:通过实地调研，统计出各个换乘方向的换乘时间，具体计算见下式:T=（5）人流交叉点的数量人流交叉点是由于来自不同路线、去往不同方向的人流在同一平面上某点相遇，发生交叉、干扰。换乘站的客流由于出行目的，换乘路线的不同，出现了各种不同方向的客流流线，从而在平面内发生交叉，不同目的的客流会相互影响、冲突，高峰时还会产生切断客流流线的现象，使乘客不宜辨别方向，减缓乘客走行速度。通过对客流交叉点的分析，如果交叉点的个数太多，证明不同路径间乘客的互相影响越大，客流冲突越大。大在流线组织设计时，保证流线组织清晰，使乘客之间相互影响变小，有利于提高换乘站的服务水平。2.5.2地铁换乘站内部流线优化流线优化的目的是对现有的流线样式进行修正，以达到最优的设计。不同地铁站面对的客流特性不同，流线优化的重点也应有所不同。例如:当车站以换乘客流为主要客流时，流线的优化应以换乘流线的优化为主;而当进出站客流量相差较大时，会出现主要流线与次要流线，就应以主要流线为优化目标。在流线优化时，要保持流线的连续性和贯通性，尽量缩短流线长度，对地铁车站这种相对封闭的空间，要注重乘客的疏散，避免出现集而不散的情况，保证乘客安全。2.7导向标识的概念及分类2.7.1地铁站内导向标识的概念对导向标识比较可观的定义是:导向标识是提供空间信息，帮助人们认知、理解、使用空间，帮助人与空间建立更加丰富的、深层的关系的媒介。导向标识设置的实质是整合和组织空间环境信息，让作为强调方向性的交通空间，帮助人们快速的到达目的地，维持地铁站内良好的秩序，保证地铁的正常运营，提高空间的使用效率和服务水平。2.7.2地铁站内导向标识的分类车站导向标识系统是通过合理组合不同类型的标识而形成的一个统一的整体。导向标识按功能的不同可分为确认类、导向类、资讯类、公共宣传类和安全警告类。1.确认类标识确认类标识是向人们提供某些信息的标识，如换乘站的标识、自动扶梯标识、卫生间标识，如图：2.导向类标识导向类标识能明确的向乘客提供方向指示，如出站方向指示、紧急出口指示、列车开往方向指示，如图所示：3.资讯类标识资讯类标识用于向乘客提供车站内、外的相关信息和轨道交通线路图等，如图所示：4.公共宣传类标识公共宣传类标识用于向乘客宣传乘车的相关注意事项和社会的公益宣传等，如图所示：5.安全警告类标识安全警告类标识包括：禁止标志，如当心夹手、当心触电；警告标识，如禁止通行、禁止倚靠车门、禁止携带危险品；限制标识，如请勿停留、请勿乱扔废弃物，如图：6.车站外导向标识车站外导向标识是指地铁周边一定范围内的路面标识，如路面指示牌等，这些标识可以合理的引导地铁乘客，提高出行效率，如图：2.7.2地铁换乘站导向标识设计地铁空间位于地下，乘客不能通过参照外部环境来确定位置，地铁车站内部的空间布局及尺度又非常相似，因而人们在地铁站内容易缺乏方向感，辨别正确信息的能力减弱，对地铁空间存在一定心理上的排斥感，这就需要地铁内部空间设计给乘客提供准确的导向标识，且空间布局清晰、组织良好，清晰地信息导向系统可以帮助乘客快速了解地铁空间。导向标识设计不仅要保证表达言简意赅，而且要注意内容规范，避免误导信息出现。小结本章首先介绍了地铁及地铁换乘站的概念，总结了换乘站的分类及影响地铁站内部流线的影响因素。简述了换乘站设计的原则和主要内容，并对地铁站内的导向标识的概念，分类及设计原则作出简要的图例及说明。

第三章西安地铁小寨站内部空间和流线3.1西安地铁小寨站空间概况3.1.1地铁小寨站概况“小寨”这个名字最早起源于明朝时期这里的一个村子，上世纪50—60年代，小寨农贸综合市场、小寨工人文化馆、小寨饭店等一批商业建筑陆续营业，西北建筑工程学校（长安大学小寨校区的前身)、西安音乐学院和西安公路学院等高校也相继进驻，小寨的城市商业气息开始逐渐渗入。上世纪80年代后期，利用沿街优势，推墙设店，形成了集饮食、商业、服务业于一体的综合街区，小寨迅速成长为雁塔区人口和机关事业单位最密集的地区。此时，小寨路服装市场、翠华路市场和大雁塔农贸市场等自由市场中人潮涌动，“马路经济”的繁荣标志着小寨商业街区的第一次腾飞。二十世纪90年代初期，西安市二环的建成，为小寨周边的交通带来了极大的便利，小寨军区服务社全面开放，标志着小寨商业街区的第二次腾飞。21世纪初，雁塔商厦、国贸大厦等一批具有标志性的建筑物如雨后春笋般相继落成，百盛、飞炫等购物商场的建成提升了小寨商业街区的购物环境，家乐福、肯德基等一大批世界连锁企业纷纷涌入，小寨商业街区的商业规模突飞猛进的扩张。21世纪10年代，赛格国际购物中心建成，并正式亮相，提升了小寨地区的商业档次，除此之外，还有海港城、金莎国际也纷纷建成开业，贯通高新――小寨—―曲江的地铁三号线，接驳地铁二号线，使得小寨已然成为除钟楼之外人口密度最大、商业最繁华的地段之一，有着城市副中心之称。小寨站是地铁二号线与三号线的换乘站，站位位于长安中路与小寨路十字，长安中路是西安的中轴线，交通流量大。站位东北角是西安人流密度最大的赛格国际购物中心，东南角是华旗国际，西南角是军人服务社。随着地铁的建成，给小寨注入了新的活力，吸引了更多的人来小寨购物消费，使得小寨商业圈人流密度增大，同时存在多种交通方式混合和复杂的转换，对该地区设施的梳理与整合急待进行。作为西安最繁忙的站点之一，随着地铁运营量不断的增加，小寨站客流量激增，拥堵现象也越来越严重。2018年1月，西安迎来开年来的第一场雨雪气候，由于降雪量较大导致道路湿滑难行，使得很多人选择地铁出行，造成当日西安地铁设备故障临时停运，该事件反映出目前西安地铁还难以承受大客流的冲击。而位于商业中心区的小寨站的拥堵，更是在周末和节假日经常出现客流高峰，发生客流拥堵的现象。3.1.2地铁小寨站内部空间组成小寨站是2号线与3号线的换乘站，2号线与2011年开通运营，3号线与2016年开通运营，车站主体呈“T”字形，2号线沿长安南路南北向布置，1号线沿小寨东路东西向铺设。小寨车站2、3号线共用站厅层，2号线通往站台层主要通道有北侧楼梯、电扶梯各1对，中部楼梯1对，南侧扶梯1对。经咨询西安地铁电扶梯专业人员，扶梯西安地铁的自动扶梯性能为梯宽1m，向上梯速为0.5m/s，向下梯速为0.65m/s，倾角30°;站厅层通往2号线站台楼梯宽度4.9m，两侧2.2m，2号线站台通往站厅层两侧楼梯宽4.2m。3号线站厅通往站台由东向西分别为电扶梯一对，扶梯、楼梯各1对，电扶梯一对，扶梯西安地铁的自动扶梯性能为梯宽1m，向上梯速为0.5m/h，向下梯速为0.65m/h，倾角30°，3号线通往2号线站台由楼梯相连接，楼梯宽度为6.9m。按照交通功能，小寨站一共分为三层:（1）下一层:二号线与三号线的公用站厅层，共有六个出入口连接小寨周边商业、办公楼等。（2）地下二层:二号线站台，乘客在此乘坐二号线出行。三号线设备层。（3）地下三层:三号线站台，乘客在此乘坐三号线出行。二号线车站主体呈南北向设置，共有四个出入口，岛式站台，站台中部设有节点楼梯与三号线完成换乘。3.2西安地铁小寨站内部流线3.2.1流线的分类地铁车站的流线组成由三部分组成:乘客流线、工作人员流线、设备及车辆流线。在流线设计时，应尽可能将乘客流线与工作人员流线分开，乘客购票、问讯及使用公共设施时均不妨碍客流通行，进出站流线互不干扰交叉。乘客流线是整个流线组织的主要部分，本文主要讨论乘客在车站内的流线。主要有以下几类:（1）进站流线（2）出站流线出站流线的特点是:到站后站台人流量较大，容易造成拥堵，人流行走目标明确。（3）换乘流线换乘流线的组织方式与一般车站乘客流线的组织方式基本相同，只是多了中间一部分换乘的环节，即乘客由站台到达另一条线路的过程。换乘流线的特点是:易与进出站流线发生交叉，造成混乱和拥挤。3.2.2地铁换乘站内部流线特点（1）涉及面广。地铁换乘站不仅面向的是轨道交通系统，还涉及到城市其他交通体系，并且影响城市的发展。（2）系统性强。随着轨道交通网格化的发展与完善，逐渐形成集交通、商业、居住、娱乐等一体的综合体。这些人流与进、出站人流也逐渐成为一个需要进行合理规划设计的系统。（3）结构复杂。地铁换乘站已不再只是城市重要的交通换乘节点，还将是城市发展的驱动中心，随着各类车辆、人员大量聚集在换乘站内，形成了复杂的交通流线结构。3.2.3西安地铁小寨站内部空间流线组织研究二号线小寨站为地下三层站，地下一层为站厅层，地下二层为站台层，双柱岛式站台，站台宽度13米，有效站台长度120米，二号线站台设有三组扶梯（两部上行，一部下行)，两组楼梯，楼梯宽度1.6米，站台中部T型楼梯宽度4.9米。三号线站台设有五部扶梯（四部上行，一部下行)，一组楼梯，楼梯宽度1.6米。该换乘站采用“T”型节点换乘，在站台端头设有宽度7.3米的换乘楼梯，共有六个出入口。以下为地铁小寨站流线平面图:地铁小寨站站厅流线组织平面图地铁小寨站3号线站台流线组织平面图地铁小寨站2号线站台流线组织平面图3.3流线组织设计T形换乘站由于两个站台之间设置了节点楼梯，换乘组织既可采用节点楼梯双向换乘方式，即双方向换乘客流都利用节点楼梯进行换乘，也可以采用节点楼梯+公共站厅的单向换乘组织方式，即一个方向的换乘客流采用节点楼梯换乘，另一个方向换乘客流采用公共站厅进行换乘。一般来说，当换乘双向换乘客流都较小时，可采用节点楼梯双向换乘。楼梯双向换乘的换乘距离和换乘时间较短，换乘便捷性好，但楼梯的换乘能力有限，容易成为站台换乘客流疏散的限制设施，人流聚集量大往往会产生人流瓶颈。因此当换乘客流规模较大时，单一换乘楼梯紧张，运营时多采用节点楼梯+公共站厅的换乘形式，牺牲一部分客流的便捷性来提高换乘能力。小寨站在2号线换乘3号线时，直接由2号线站台中部的换乘楼梯下行至3号线站台端部;3号线换乘2号线时，乘坐扶梯先到达负一层的公共站厅层，再从站厅下至2号线站台层，目前小寨站考虑到客流对冲的原因，将换乘楼梯设为单向通行，只允许2号线换乘3号线的乘客通行，即采用节点楼梯+公共站厅的单向换乘组织方式。西安地铁小寨站的换乘节点楼梯采用节点向下组织方式。节点楼梯向下的客流组织方式，节点换乘路径中的瓶颈设施为节点楼梯;而站厅换乘路径中的瓶颈设施一般为上层站台的上下行楼扶梯。以小寨站为例，对于6个编组，宽度13米双柱的站台，节点楼梯宽7.3米，可承担2-2.5万人/小时的换乘客流，站厅换乘路径的瓶颈设施采用三组楼扶梯设施，可承担2.4-3.0万人/小时的换乘客流。由此可以得出，站厅换乘路径可承担的客流要比节点路径大，这种客流组织方式可能会造成站厅路径中楼扶梯口排队，造成拥堵。3.4换乘站导向标识设计换乘站的导向标识设计不是一个单独的系统，它是流线组织的附属，属于流线组织中的子系统，导向标识与流线组织二者相辅相成，导向标识设计的优劣直接影响着换乘站的换乘效率，它可以促进乘客快速移动，减少乘客在车站内的停留时间。关于导向标识的设计主要包括三个方面:（1）位置标识设计的位置应该设置在易被乘客看到以及需要乘客做出方向判断的位置。国内对于标识位置的设计还主要以人的主观经验决定，这就造成有的地方标识过多或过少，但实际上，导向表示的位置是需要通过视距、悬挂高度、悬挂宽度、同一标识连续设置时的间距等科学设置的。换乘站的导向标识直接影响着进站客流、出站客流和换乘客流三部分，如果位置设置不当，就会造成这三股人流交叉，直接影响换乘效率。（2）内容标识设计的内容必须具有系统性和连续性，使乘客在各条线路来往之间收集连贯的信息，减少乘客在站内停留、往复的时间。系统化的标识设计提高了乘客对地铁运营管理的印象，增加了乘车的心里舒适度。（3）形式根据地铁内部空间的不同元素，导向标识可以固定在柱子、墙面、地板、天花板等位置，大致可分为:贴附式标识、悬挂式标识和站立式标识。贴附式标识通常设置在墙面和柱子上，内容简单明了，可大量设置，也是最早出现的标识形式;悬挂式标识是指在天花板上悬吊下来的标识牌，它不占同地面面积，目前在地铁站内已被广泛使用;站立式标识设置在地面固定架子上，内容一般是内容丰富的信息，如:线路图或周边信息图等，设置地点自由，但不宜设置在人流较大的地方。3.5西安地铁小寨站导向标识设置现状在复杂的换乘空间中，导向标识的设置，是流线组织中除了空间布局以外的一个不可或缺的因素，对客流引导起到辅助的作用。在相同的环境下，每个个体对空间的认知是存在差异性的，乘客依靠导向标识获取信息，一般导向标识设置点即为乘客的决策点，将这些决策点连接起来，就形成了路径的认知，从而顺利完成寻路。换乘寻路的关键在于，让使用者合理的认知地铁的换乘空间，以实现换乘行为。地铁小寨站换乘共有两条路径，一条路径以二号线站台为起点，经过站台中部换乘楼梯，以三号线站台为终点;另一条路径以三号线站台为起点，经过站厅，以二号线站台为终点。从整体上来说，寻路过程对地铁小寨站空间的认知总体上满足要求。使用者比较容易认知小寨地铁空间，在地铁小寨站的换乘寻路不是很困难，大部分使用者会依靠导向标识寻路。使用者基本可以根据小寨地铁空间中导向标识设置状况确定路径，并顺利到达目的地，对导向标识的认可度较好，但是，地铁小寨站内部空间导向标识还存在以下几点问题:（1）站厅内标识信息缺乏层次感，在同一视野中，乘客可以看到多个不同指向的信息，干扰性很大，需要改善。某些位置悬挂类导向牌密度过大且错综复杂，这增加了乘客不安、紧张的情绪。（2）二号线换乘三号线所使用的节点楼梯，在二号线站台处的位置较为隐蔽，不熟悉的乘客寻找存在困难，在二号线中部楼梯处,标识牌只说明了换乘3号线需要下楼，没有指明方向，给乘客的寻路带来困扰。小结本章首先介绍了地铁小寨站的发展历史和内部空间构成，介绍了小寨站内部的楼梯和扶梯位置及属性。进而用图例更直观的表达小寨站内部的个流线组成，最后对小寨站内部导向标识设置现状存在的问题作出阐述。

第四章行人流模型4.1乘客行为模式与人流分析乘客在地铁车站具有进站、出站和换乘三种基本形为模式。不同类型的乘客行为模式略有差异。乘客集体的行为模式构成了地铁人流的整体状态。总的来说，行为模式及人流状态，对车站空间设计的功能性提出了要求。行为模式行为目标人流特征进站模式到达车厢好比水流的注入和汇聚出站模式到达地面好比水流的抽空和分流换乘模式到达换乘地铁线路的车厢人流在地铁网络中的不同线路之间进行交换和流转4.1.1乘客行为模式与地铁人流特征地铁作为公共交通空间，人在其中的行为模式，以通过行为为主，滞留行为为辅。乘客在地铁车站内基本行为模式包括三类，即为进站模式、出站模式和换乘模式。从行为心理学角度来看，乘客首先通过眼睛搜索车站空间信息，并根据目标做出信息的选择和方向的判断，最后付诸行为。在进站模式中，乘客的行为目标是到达车厢，一进入车站，乘客的眼睛就不断搜索到达列车车厢的方向信息在出站模式中，乘客的行为目标是到达地面，一走出车厢，乘客的眼则不断搜索到达最合适出口的相关信息。在理想状态下，人的流动形成大量密集性动态行为，因而形成人流。如果将人流看作水流，进站人流恰似水流的注入，出站人流便如水流的抽空，不断地重复和循环。换乘人流则在地铁网络中的不同线路之间进行交换和流转。从进站与出站两种行为模式来看，乘客的进站过程就如水流的汇聚过程，乘客从各个入口流动到站厅的闸机口，再通过站厅楼梯到达站台，此时的候车人流呈现聚集等待、批次疏散的循环状态，最终通过列车流出车站。乘客出站过程便是水流的分流过程，下车人流呈现批次疏散方式，在通过站台楼梯及站厅闸机口的线路过程中，乘客已经在输入并判断车站出口的选择问题，人流最终从车站各个出口分散流出车站。相比之下，进站模式的乘客行为相对单一，人们的目标集中。但是出站模式的乘客行为较为复杂，乘客必须在了解车站建筑与地面衔接情况的基础上，判断一个最合适的出口，并找到该出口的线路方向。另一种选择就是寻找最近的出口，到达地面再作下一步方向的判断。换乘模式与进出站模式有所不同，进出站模式是针对一个车站的，而换乘模式是针对整个地铁网络的。在换乘模式中，乘客的行为目标是到达换乘地铁线路的车厢。换乘使得地铁网络具备了四通八达的交通功能，乘客通过换乘模式到达城市的每个角落。4.1.2乘客行为模式的差异性研究在地铁车站中，乘客行为模式不但具有集体性特征，也存在差异性特征。乘客行为模式在分类研究中的差异来自于两方面。第—，乘客在车站不同区域的行为模式存在差异。实际上，在进站模式中乘客的心理和行为是有变化的。当乘客进入通道，由于通道空间单一，乘客的目标明确，就是快速通过。当乘客进入站厅眼睛摄取的信息量增大，由于站厅空间较为复杂，买票进站的行为环节较多，因此乘客在站厅一般心理较为紧张，忙着寻找自动售票机买票、寻找闸机进站、寻找楼梯进入站台等。当乘客进入站台，心情相对放松，此时所有的进站环节都已完成，等待列车时许多乘客开始环顾四周，或者聊天、看报、看手机等。第二，不同乘客对象在地铁车站中的行为模式存在差异。环境是行为模式不可分的部分。影响乘客行为及车站人流的重要原因，是乘客对车站环境的熟悉程度，包括对乘坐地铁的相关规则及流程、对车站空间功能的了解程度等，这直接决定了乘客是否可以快速进出车站。根据乘客对地铁空间的熟悉程度，基本可以分为三种群体。第一种群体是以固定路线上下班的人群，对车站空间和进出站路线十分熟悉可以做到快速进出车站，无需折返线路。第二种群体是经常乘坐地铁但对不同车站的进出站线路相对陌生的人群，他们需要花费少量时间去了解车站空间，能做到较快进出车站。第三种是首次或较少乘坐该城市地铁的乘客，比如外地乘客或外国乘客他们对地铁空间及乘坐规则较陌生，需要通过人工问询等方式获取帮助，在地铁车站内产生较多折返及滞留行为，对其他人流有所影响。4.2行人流宏观模型宏观模型的原理:将行人流看作是流体或气体，在建模的过程中巧妙地将流体动力学的概念引入到行人流中。从某些角度来看，这种方法是可行的，但是由于流体是连续的，不存在个体之间的作用力，而每个行人是不一样的，并且相互之间存在作用力，因此这种模拟方法存在一定的局限性，不能真实地模拟行人行为。4.2.1流体动力学模型Henderson是第一个提出将行人流模拟为流体的，也就是流体动力学模型，该模型中将行人个体近似为一个个粒子，同时H提出只有满足下面公式所示的条件，才可将行人流模拟为流体，也可采用Maxwell-BoltZman理论，如式3.1~3.3所示mσll(12mE+mσV其中，m是行人的质量，行人的速度v=ν+V，ν是平均速度，V是随机扰动速度。σ是粒子密度，l是通道的宽度，E是势能。4.2.2元胞自动机模型元胞的自动空间离散该设置可以达到在微观领域仿真行人运动的目的。每个元胞在单位时间内都被定义了特有的状态:空置或被行人抑或障碍物占据。同时行人位置需要在单位时间结束后进行更新,而更新的规则如下所述。一个行人由一个源产生并且有其个人属性,如自由速度、一个最终目标及可选的中间目标。行人在未遇到其他行人的环境中被定义为以自身随机速度运动。他们通常会根据人群的密度增加与否，来决定调整速度快慢。由于时间是不连续的，元胞自动机的规则是应确保运动快的行人相对运动慢的行人运动频次更高。因此，只有一小群人被允许在固定时间内移动。为满足特定速度，高速行人被每次选中移动的概率高很多。规定的单位时长内，一旦一小群人被选择，行人模式也随之开启。行人和终点或者中间点之间拥有吸引力，但是和其他障碍物及行人之间却有排斥力。行人与目标及其他障碍之间的这些效应可以用标量函数来衡量:势函数。相斥的对象将增加的势函数的值，它的数值通常情况下沿通往终点的其中一条线路降低。单位时间中，被规则选中的行人会走往空置元胞，此时的势函数势值最小。在一般情况下，通常可以用不同方法来构造势函数。复杂的行人流会产生人流混乱的情况即混沌，该现象可以用元胞自动机模型来较好地模拟，但同时行为规则设置简单，速度模拟单一，运动方向限制，没有完全准确地反映行人流动等缺点也制约着模型的应用。4.2.3社会力模型社会力模型是目前应用最广泛的行人流模型，很多仿真软件都是用的社会力模型来模拟行人运动，比如Anylogic仿真软件就应用了社会力模型来模拟行人流，社会力模型最初是由Helbing等人在Bolzman运动方程的基础上构建的。它的基本原理是:认为行人运动除了受自身影响外还受外界障碍的影响，其中自身目的是内在因素，周围环境是外资因素，内外两种因素共同构成了行人运动的动力，这样就可以将行人的运动看作是系统合力的结果。社会力模型中把行人当作受力对象来研究，因此行人受到的合力包括以下三个方面:a）自驱动力，行人自身给自己施加的“社会力”，主要表现为行人自身对目的地的渴望b）行人人与其他行人间的作用力，一个是随行人与他人之间距离递减的社会心理作用力，另一个是当行人与其他行人发生身体接触时产生的物理力c)行人与外界障碍间的作用力，也包括社会心理作用力和物理力，力的大小与距离的关系类似于行人与他人间的作用力。模型用如下方程组表示。drαdtdVαfα(t)=⟶0fα(Vα)+fαβ(rα)+β(≠α)f其中，式1代表动力学方程，rα为行人α的空间向量，V为行人α的速度;式2代表行人加减速和方向变化的方程，fα(t)为社会力，εα(t)为表示随机行为偏差的扰动项;式3代表社会力方程，⟶0fα(Vα)为加速力fαβ(rα)为人与障碍之间的作用力，fidijRiidijRiRjRjjj行人自身给自己施加的自驱动力:主要表现为行人自身对目的地的渴望。（1）行人与行人之间的作用力:一个是随行人与他人之间距离递减的社会心理作用力，另一个是当行人与其他行人发生身体接触时产生的物理力，这两个力共同组成的合力。（2）行人与外界障碍间的作用力，也包括社会心理作用力和物理力，力的大小与距离的关系类似于行人与他人间的作用力。社会力模型能够比较真实的模拟行人的行为，比如自组织现象（人们很讨厌走弯路或走到对面，即使在直路上很拥挤的时候也不例外，人们喜欢以自己舒适的速度行走，人们与其他人或边界障碍会保持一定距离)，此外，还能模拟应急情况下的行人疏散，可以说比较真实地模拟了行人流。小结本章首先根据乘客心理和对车站熟悉的程度的不同分为了不同的固定人群。进而对不同的乘客的行为模式进行了研究。再从宏观的角度介绍了三种不同的行人流模型，分别是流体动力学模型、元胞自动机模型、社会力模型。为后面采取仿真软件进行模型建立作出依据。

第五章基于Anylogic的西安地铁小寨站站厅集散能力分析5.1小寨站布局方式西安小寨地铁站，位于长安中路，地处小寨商圈，作为小寨西路、小寨东路、长安路交叉口，贯通南北客流主线，地理位置优越。2011年下半年西安地铁⒉号线通车，2号线是贯穿市区南北中轴线的核心线路，作为西安地铁首条运营线路，也是客流量最大、最为重要的线路。2号线经过5年的运营与客流培育，在客流的承载量上已经发展比较成熟。2016年11月西安地铁3号线开通运营，作为西安的第3条轨道线路，是轨道交通线网规划的骨架网线，线路呈西南至东北走向，跨度大，客流资源巨大。西安小寨站作为2号线和3号线的换乘站，显然成为了一个大型的客流枢纽点，除了站内换乘客流量大外，进出站客流量也很大，对于如此大的客流量，需要如何组织车站内乘客的乘车与换乘，实现流线顺畅，显然是一个亟待解决的问题。小寨换乘站主体呈“T”字型结构布置，分为三层，地下一层为站厅层，地下二层为2号线站台层，地下三层为3号线站台层，两条线的站台通过垂直换乘楼梯进行连接。车站设置有6个出入口供乘客进出。其中，A口位于小寨十字西北角，周边包含开米广场、百盛等购物商场。B口位于小寨十字西南角，紧邻陕西省军区军人服务社。C口位于小寨十字以南，长安中路路东，靠近车站F口，宜品生活馆，建设银行在此周围。D口位于小寨十字东北角，与赛格国际购物中心紧邻，周边包含海港城、金莎国际等购物广场，靠近车站E口。E口位于小寨十字以东，小寨东路路北，与赛格购物商城相通，靠近车站D口。F口位于小寨十字东南角，周边包含国贸、华旗等购物商城及雁塔区人民政府，靠近车站C口。小寨站及周边卫星图5.2Anylogc软件仿真介绍Anylogic软件行人库以社会力模型为底层算法，精确的模拟了人的心理对行动的影响。社会里力模型是Helbing与于1995年提出的基于社会心理和物理力的一种行为模型，是目前较为完善的微观行人仿真模型之一，可以较好的模拟行人运动中的自组织现象和流动波纹效应。其基本理念是将行人抽象为具有一定形状和质量的粒子，运用类似于经典力学的受力分析来分析行人在运动过程的受力状况，从而建立行人运动微观模型。Anylogic仿真软件建立行人库模型主要分为三个步骤：一是环境建模，将站厅层CAD图导入软件，然后使用行人库中的元素设置环境和固定设施。二是行人逻辑建模，使用行人库中的流图模块并结合实际乘客的进出站顺序定义行人流逻辑。三是数据输入，将实际采集的数据输入模型进行仿真实验。5.2.1环境建模小寨地铁站站厅层主要环境设施包括墙壁，扶梯，安检设备，进出口闸机售票机等。通过设置矩形区域，线服务，吸引子等工具对乘客在站厅层的流线、服务类型进行记录，模拟仿真出乘客的进站过程小寨站站厅层平面简图5.2.2行人逻辑建模行人经任一入口进入地铁站后，可以选择手机二维码、交通卡和由自助购票机或者人工售票窗口购买的一次性乘车卡这四种购票方式，买票后选择合适的的安检机安检后，经由进站闸机进入付费区域，乘客就近选择楼梯或扶梯进到地下二、三层站台层。考虑到选择扶梯的行人较多，就近选择楼梯与扶梯的模型简化为就近选择扶梯模型。行人进站逻辑流程图行人出站逻辑流程图进站行人逻辑图出站行人逻辑图进出站口进出站断面客流量名称进站客流量（人/小时）出站客流量（人/小时）AAD断面19601056DBBC断面13501208CEEF1断面554471FEF2断面192414站厅层客流调查表5.2.3行人逻辑建模根据对小寨站的AnyLogic的仿真建模搭建流程，结合调查数据对现状的换乘站内行人行为进行模拟仿真,可以很直观的得到实际的换乘站客流组织流线。首先，在建模平台上输入数据，如下表所示类别指标服务类别环境搭建安检时间Uniform(2.0,3.0)人工买票时间Normal(9.3,25.4)自助买票时间Normal(19.2,42.1)检票时间Exponential(3.9)行人设置舒适速度normal(.017,1.14)m/s初始速度normal(0.5,0.7)m/s直径Uniform(0.4,0.5)m列车设置线路类别2号线3号线发车间隔3min4min停站时间40s40s平均每门上下车人数开往韦曲南开往北客站开往鱼化寨开往保税区上车下车上车下车上车下车上车下车3031343639323133得到下图所示5.2.4存在的问题及优化方法由图上可以看出，小寨站结合“T形站台+节点楼梯”来组织客流进行换乘，导致了节点楼梯周围存在了三号站台换乘二号线的乘客流线与二号站台向EF出站的乘客流线造成了对冲的效果。会大大降低乘客的走行效率。并且三号站台换乘二号线的乘客流线与从AD口，BC口进站从楼梯去往二号站台或三号站台的客流在此处汇聚，会造成一定的拥堵。从走行流线图可以看到，行人客流换乘时，行人从宽阔的站台呈扇形进入到节点楼梯处，在楼梯口有一处汇集点，这就导致换乘客流比较集中，在行人大客流的情况下有可能存在危险事故。严重的话会可能在节点楼梯处发生踩踏事故。在调研中发现，在三号线通过站厅换乘二号线的过程中，基本上换乘客流是通过站台上的导向标识引导来选择节点楼梯换乘，这种方式会使乘客在汇入二号线站台后大量拥堵在节点楼梯处，而站台两侧乘客却较少，所以，可以将部分换乘客流通过设置隔离栏来引导至节点楼梯两侧的楼梯进行换乘，如下图所示加上隔离墙，再加一导向标识对行人流线加以正确的引导，这样可以有效的降低节点楼梯位置人流汇聚的程度。必要时也可以用隔离墙的拐角位置设置为渐变的圆角处理，这种方式可以提高行人通过瓶颈的流畅性。如果存在两股垂直人流有冲突或相交是，可以设置圆形障碍物让行人绕行，缓冲人流冲突，提高步行效率。如此设置可以使得客流的聚集点得到分散，楼梯上的人流量也得到控制，加快了行人通过的速度，并且降低了危险性，还可以将部分换乘客流引向站台两端，缓解2号线节点楼梯附近客流压力。5.2.5站厅与流线组织由于小寨站作为二号线与三号线的换乘站，它们共用一个站厅层。并且站厅层设置有六个出入口，吸引的人流也比较多。二号线站台承担着二号线进站、三号线进站、换乘、出站等多方向客流，多数乘坐三号线的乘客就会先选择下行至二号线站台，再通过节点楼梯到达三号线，因此，会导致2号线站台密度过高，造成客流拥挤。所以，在优化中，需要引导由二号线一侧站厅进站的乘客步行至三号线一侧站厅，直接通过站厅到达三号线站台，因而在站厅流线组织优化中，可以将三号线站厅中部的扶梯改为下行，引导从二号线站厅进站乘坐三号线的乘客从该组楼扶梯下至站台。小寨站的换乘目前采用节点楼梯+站厅的形式，所以站厅层也承担着部分换乘客流，当客流量较大时，站厅层可以是换乘客流一个较大的缓冲空间，在必要的客流高峰期可以适当增设隔离栏，延长站厅换乘乘客走行距离，延缓乘客换乘时间，已达到缓解二号线站台客流压力的目的。通过上述情况，可以在三号线站厅楼扶梯位置设置引流隔离栏，将三号线站厅左侧楼扶梯换乘客流引导至二号线中部节点楼梯和南侧扶梯进行换乘，将三号线展厅中部和右侧楼扶梯换乘客流引导至二号线中部节点楼梯和北侧扶梯进行换乘。当二号线客流较大时，可以通过控制隔离栏开口大小控制客流量，缓解二号线客流压力。如下图所示优化措施将3号线换乘2号线的乘客分流，分别引导至不同的走行通道，减少原措施中进出站与换乘客流的交叉干扰。同时，适当的增加乘客走行距离，缓解2号站台客流压力，提高站厅利用率。小结本章首先介绍了西安市小寨换乘站的地理位置，并分析了小寨换乘站的换乘布局，包括出入口及地铁站内站厅层和站台层的平面布局，同时在调查基础数据、行人行为及列车行为仿真实现的基础上，通过Anylogic仿真软件的仿真模拟直观的对换乘系统进行评价，并提出优化改进方案。

第六章结论与展望6.1研究结论本文基于对国内政策解读与经济发展背景下城市轨道交通的发展趋势的分析，以及国内外的文献综述，对西安地铁小寨站进行数据采集，采用仿真模拟，主要研究成果如下：（1）根据社会力模型，选择Anylogic软件建立仿真模型，通过对行人交通特性的分析，对组队行人、携带行李行人、楼梯与扶梯行人等环境进行仿真模拟。（2）结合实地调研与查阅资料得来的数据，获得站厅层进出站高峰小时客流量、列车到达时间间隔、停站时间等数据。（3）结合上述数据，通过Anylogic软件建立小寨站仿真模型，找出了小寨站站在换乘组织中存在的问题，并对存在的问题从改进客流流线、强化客流疏导等方面提出了改进措施。6.2研究展望这项研究的特点是问题比较复杂，影响因素较多，本文的研究方向与城市轨道交通的发展趋势较为贴合,但由于个人学识积累与数据量有限，导致本文有如下不足:1.本文没有将城市轨道交通换乘全部影响因素考虑在内如天气、节假日、突发大客流、紧急疏散等特殊情况，所以还有待继续深入研究。2.乘客走行特性的数据量有限，走行规律的拟合方程不尽精确，在是否摆放围栏以及围栏宽度及长度的设置方面存在一定误差。3.本文只对西安小站换乘站作出了系列研究，没有深入的与其他换乘站进行对比。基于论文上述不足之处，本文工作展望如下:1.在今后的研究中搜集大量换乘乘客走行数据，对乘客走行规律进行深入分析，提高平直通道与导流围栏内乘客速度大小分隔点的位置精度。⒉.探索找更为合适的角度对换乘效率进行优化，简化最优解求解思路，提高优化方案的便捷性与可操作性。选择多个换乘站来进行对比研究，更深入研究换乘设计的优缺点。

参考文献[1]IanS.J.Dickins.Parkandridefacilit