【正文】 峰一般出現(xiàn)在上班時間前的15到30分鐘。圖9復興門換乘客流 交通樞紐內行人組成行人組成是指行人中，各種類型人員的性別、年齡等。為便于研究行人交通流特性，將行人依據(jù)性別、年齡劃分為八個組別，具體如表所示表9行人年齡分組性別年齡組備注男性未成年18歲以下青年18—35歲中年36—60歲老年60歲以上女性未成年18歲以下青年18—35歲中年36—60歲老年60歲以上如圖所示，由于調查時段為在工作日早高峰，故行人年齡結構以青年和中年為主，%%，%，未成年人較少。主要是由于未成年人出行目的是上學，小學生大多就近入學不需要長距離的軌道交通出行，另外由于復興門換乘站附近區(qū)域較少學校，所以受復興門換乘站所處位置限制，該處工作日未成年人數(shù)量較少。圖10行人年齡結構 行人結伴情況構成行人結伴是指2個或2個以上的行人由于特殊的社會關系（家庭成員、情侶、同學、同事等）而結伴行走。結伴行走的行人，為了保持其結伴狀態(tài)，結伴行人必須保持在一個相對集中的空間內，并保持相同的步行速度，且整體步行速度會低于正常的平均步行速度。結伴行人在總量中所占比例，會對行人流整體平均速度產(chǎn)生一定影響，當結伴比例較大時（如大型公共活動、體育賽事、演出等），結伴行走是影響平均步行速度的主要因素。通過對復興門交通樞紐的觀測，分析行人結伴比例。行人在工作日中，%。另外，對于結伴行人，結伴方式有2人、3人、4人及以上，分析工作日結伴方式的比例。如圖所示，在所有結伴步行的行人中，2人結伴占絕大多數(shù)，分別占到了86%，是主要的結伴方式。圖11 工作日結伴比例 行人攜帶行李情況攜帶行李的行人行走速度慢，占用空間大，對行人流步行速度有很大影響，尤其是攜帶行李的行人比例較高的情況下，尤為明顯。通過對復興門交通樞紐的觀測，分析行人攜帶行李比例。行人在工作日中，%，三種方式所占比例大致相等，對于攜帶行李方式參考上文。圖12 行人攜帶行李比例 交通樞紐內速度特性行人速度特性直觀反映了行人的運動特性，由對數(shù)據(jù)的分析，得到行人總體的速度特性與分布規(guī)律，行人速度受性別、年齡以及設施的影響程度?，F(xiàn)有的研究顯示，行人步行速度是服從正態(tài)分布，下面以復興門換乘站1號線站臺為例，對行人步行速度進行正態(tài)分布檢驗，其步行速度頻數(shù)分布如圖13所示，正態(tài)分布檢驗如圖14所示，Q—Q檢驗如圖15所示。圖13速度分布直方圖從圖中可以看出，步行速度頻數(shù)分布與正態(tài)分布曲線接近，且正態(tài)性檢驗表中漸進顯著性（p值），所以可認為通道內行人的步行速度近似的服從正態(tài)分布。而且，從檢驗圖中可以看到，樣本點大部分在正態(tài)分布標準線附近波動，滿足正態(tài)性檢驗。另外，由于早高峰時段，行人的時間緊迫性較高，因此速度分布整體呈右偏。 圖14速度分布正態(tài)性檢驗 圖15速度分布正態(tài)檢驗圖工作日早高峰，行人速度普遍較其他時間段高，這是由于出行目的決定，由于上班上學時間緊迫性較強，使得行人在步行時，下意識的提高步行速度。且離工作時間越近，步行速度越快。行人步行速度隨時間的分布變化，如下圖所示。圖16 步行速度在不同時間段分布狀態(tài)由圖17可知，在6：30分至9：30分，共6個時間段內，行人的步行平均速度逐漸增大，說明行人的步行速度與時間緊迫性有直接關系。圖17 平均步行速度隨時間變化曲線圖性別差異是反映身體條件差異的一種方式，男性的身體條件，如身高、身寬、腿長、力量等指標，平均值均大于女性相應指標。此外，青年人由于身體條件最好，性別差異對于步行速度影響較?。恢心耆撕屠夏耆松眢w條件開始下降，步行速度的差距也隨性別差異的影響開始增大。圖18性別年齡速度對比行人在步行過程中，會受到各種設施幾何條件的限制，如通道的有效寬度、坡度，樓梯的有效寬度、坡度，這些條件都會對行人的步行狀態(tài)產(chǎn)生影響。一般來講，上坡相比于下坡，會降低步行速度。如圖所示，步行速度最快的是有車的站臺上，工作日早高峰時段區(qū)別于其他時段的一個重要特征就是行人的時間需求較其他時段更為強烈，當站臺上出現(xiàn)可以立即乘坐的地鐵車輛時，會以更快的步行速度，甚至跑步到達換乘車輛。上下行樓梯速度最慢，而上下坡道對于速度的影響大于上下樓梯對速度的影響。圖19不同設施速度對比與性別影響相似，年齡是反映行人身體條件差異的另一種方式，一般來講，未成年人行為較為活潑，步行速度較為離散；青年人由于身體條件最好，步行速度最快；中年人身體條件開始下降，步行速度也隨之降低；老年人由于體弱多病，多步行緩慢。對比不同觀測地點不同年齡階段行人的步行速度，如圖所示，從其步行平均速度與其他年齡段對比來看，老年人和未成年人的速度普遍小于青年人和中年人。此外，在樓梯上，由于行人上下樓梯的方式，使得在樓梯上的速度受到限制，年齡對速度影響較小。圖20不同年齡各設施速度對比 服務設施特性 服務設施是交通樞紐中重要的一類設施，主要包括人工售票處、自動售票機、檢票閘機、安檢系統(tǒng)、銀行提款機等，還包括一些信息發(fā)布與查詢平臺、交通標志等。其中，人工售票處、自動售票機、檢票閘機、安檢系統(tǒng)是使用頻率最高，也是對交通樞紐影響最大的服務設施。為此，對其服務時間進行了觀測，以便為構建相關模型提供依據(jù)。乘客購買地鐵車票可通過自動售票機和人工售票處。由下表可知自動人工售票處服務時間平均值小于售票機且自動售票機服務時間較為離散。這是因為自動售票機購票時間中包括操作時間及投幣找零時間，此過程由與對售票機的熟悉程度決定。而人工售票處購票過程直接，省去了操作過程因此服務時間較短。表10自動售票機服務時間指標時間（s）平均值標準差中位數(shù)最小值最大值表11人工售票處服務時間指標時間（s）平均值標準差中位數(shù)最小值最大值安檢系統(tǒng)服務時間和檢票閘機服務時間關鍵指標見下表。工作日早高峰出行中，上班上學所占比例較大，并不攜帶大件行李。但從觀測中我們發(fā)現(xiàn)，行人是否攜帶行李對通過檢票機和安檢系統(tǒng)的時間影響較大。表12檢票閘機服務時間指標時間（s）平均值 標準差中位數(shù)最小值最大值表13安檢系統(tǒng)服務時間指標時間（s）平均值標準差中位數(shù)最小值最大值城市軌道交通樞紐的標識系統(tǒng)主要是由識別性標識（名稱標識）、引導性標識、方位性標識、說明性標識、管制性標識和裝飾性標識組成。由于本文的研究范圍是交通樞紐內部，而識別性標識是供給行人對特定目標的辨識及認知，多設置于樞紐站的各出口處，裝飾性標識在本文調研的樞紐中未涉及，故不作分析。通過對復興門地鐵站出站及換乘行人的調查，得到各類標識對行人的吸引比例及吸引時間。如圖所示，可以觀察到方位性標識對行人的吸引比例及吸引時間均最高，分別為 %和 ；其次為說明性標識，吸引行人比例達到 %，平均吸引時間為 。究其原因，方位性標識將樞紐內環(huán)境的整體狀況及相關設施，以平面圖或地圖的方向呈現(xiàn)，能夠提供給行人概觀的空間認知。說明性標識所呈現(xiàn)的信息量較大，多以文字的方式呈現(xiàn)，對于不熟悉樞紐環(huán)境的行人，需要了解的信息相對要多故而吸引時間較長。引導性標識吸引行人比例為 ，平均吸引時間 。由于引導性標識是將行人引導至特定目標或方向的標識，對樞紐環(huán)境中的目標進行序列性連續(xù)性引導，吸引行人也較多，但因其信息量相對少些，故而平均吸引時間較短。管制性標識吸引行人比例最少，平均吸引時間也最短，分別為 %和 2s。本次調查的復興門地鐵站內，管制性標識出現(xiàn)在 1 號線換乘 2 號線的西側站臺，警示內容為“禁止通行”，由于其標識版面較大并且信息量單一，故吸引行人的比例和平均吸引時間均較短。圖 55 不同類型標識吸引行人時間及比例第6章 交通樞紐內部行人運動仿真應用Anylogic行人仿真平臺仿真乘客在交通樞紐內的運動流程非常復雜,需要經(jīng)過電梯、安檢儀、售票窗口等客服設備,最后通過閘機進站。在乘客換乘時不僅有行人的運動還要加入列車的運動過程,例如,列車進站乘客上下車、列車加速出站等。因此,在建立仿真系統(tǒng)中需要針對行人和列車設計邏輯流程圖,并將邏輯流程圖中的模塊與仿真顯示聯(lián)系起來,不僅要求能夠較好的演示乘客進站換乘的過程,還要求仿真顯示中能夠精確及合理的統(tǒng)計邏輯流程中的信息。 Anylogic行人仿真平臺介紹模擬行人運動的仿真軟件在20世紀末得到了廣泛的開發(fā)與應用,商業(yè)化的仿真軟件是快速建模的有效工具,基本以歐洲開發(fā)的為主,其中應用比較廣泛且能模擬正常人流和疏散人流的仿真軟件有以下幾種:STEPS、SimWalk、Legion和AnyLogic。通過對元胞自動機模型、磁場力模型及社會力模型等研究比較,考慮到交通樞紐內旅客流線較多、旅客行為復雜的特點,最終選擇能夠有效地描述行人在應急疏散時會有自組織現(xiàn)象的社會力模型。通過綜合考慮以上仿真軟件的技術成熟度、應用成熟度、軟件的應用領域、軟件獲得的途徑(價格、試用版)等綜合情況,本文決定在AnyLogic Professional平臺上進行大型客運站的客流疏散仿真研究。此外,AnyLogic平臺提供有行人庫(Pedestrian Libirary), 一個用于仿真模擬“真實”環(huán)境中的行人流的高級庫?？梢杂眯腥藥靹?chuàng)建環(huán)境建筑(如車站內的鬧機、電梯、安檢通道等)。通過加入行人設備模塊,設置參數(shù)控制行人的行為及仿真環(huán)境的設備通過能力等屬性,建立應急客流邏輯流程圖,確定客流在站內的疏散流線組成,然后通過設置設備模塊和仿真變量,處理輸出的數(shù)據(jù)進行仿真評價,提出改進措施最后做出優(yōu)化方案。在所建立的仿真系統(tǒng)中可以收集不同檢測點的的行人通過數(shù)量,時刻從整體上把握客流的疏散情況。因此選擇Anylogic軟件作為本文仿真建模的平臺。 AnyLogic由基礎仿真平臺和企業(yè)庫等組成,行人仿真主要依靠其行人庫實現(xiàn)。AnyLogic主要包含企業(yè)庫和行人庫兩個模塊,由于本文以應用行人庫模塊為主,下面主要介紹行人庫模塊:行人庫中行人模型包括兩個主要部分即環(huán)境和行為。環(huán)境包括不同區(qū)域、墻壁、服務、隊列等。創(chuàng)建一個環(huán)境對象時,需要定義其圖形,加入對應的庫對象,并設置此對象的動畫屬性。行人的行為可以使用流程圖方式定義。首先從庫的模板中拖動對象,并為對象設置屬性,然后將多個對象連接在一起。本文主要運用行人庫來創(chuàng)建行人環(huán)境,利用行人庫模塊規(guī)定行走規(guī)則流程,設計仿真變量,運行仿真并輸出結果對其進行分析評價,提出優(yōu)化方案。 Anylogic軟件具有的優(yōu)點是其動態(tài)仿真模型具有獨創(chuàng)的結構,可以通過模型的層次結構以模塊化的方式快速地構建復雜的行人動態(tài)仿真過程,可以解決復雜的仿真建模,與其他專用的行人仿真軟件相比,其具有開放式的結構,支持基于主體建模方法,和二次開發(fā),可以用Java語言或其他語言編寫的自定義模塊協(xié)同工作,為行人交通仿真建模提供了更大的靈活性。其中,使用Java時其具有語言形象、靈活、可擴展、重用性好的特點。有多種建模方法可以更精確建模和捕獲更多現(xiàn)象并且也能針對獨特問題進行實時調整,其模塊環(huán)境提供優(yōu)秀的分析和優(yōu)化工具。其建模語言是UMLRT的擴展,可以對其內部結構和行為任意向下封裝其他對象。其不足之處,其是基于社會力模型建立的,因此其計算過程要復雜的多,會隨著疏散人群的數(shù)量增多運行速度變慢。 Anylogic軟件是第一個將UML語言引入模型仿真領域的工具,也是唯一支持混合建模的,能有效描述離散和連續(xù)行為的語言的商業(yè)化軟件。主要有以下3種建模方法: 離散建模,Anylogic的離散建模結構包括兩方面,一方面是對象間通訊層的信息傳遞機制狀態(tài)圖,另一方面是位于對象內部行為層上的各種基本數(shù)據(jù)單元。 連續(xù)建模,與Anylogic離散建模中利用邏輯關系用狀態(tài)圖事件時鐘和信息來描述不同,連續(xù)建模過程是用微分方程來表示變量的不斷變化。 混合建模,Anylogic混合建模的主要特點體現(xiàn)在混合狀態(tài)圖上,在混合狀態(tài)圖中可以將方程與狀態(tài)圖結合起來,這種狀態(tài)的轉移可以引發(fā)連續(xù)行為來改變用戶,也可以在連續(xù)變化的變量上定義條件來觸發(fā)狀態(tài)的變化,這樣就可以實現(xiàn)連續(xù)的驅動離散的邏輯關系。因此本文主要利用的是Anylogic仿真平臺的面向對象的離散建模方法。圖23 AnyLogic平臺操作界面這里主要簡述一般利用行人仿真軟件建模的步驟。第一步模型設計,包括環(huán)境的建立,創(chuàng)建行為流程圖,行人個體對象和人群對象的確定。環(huán)境建立導入建筑平面圖、墻、障礙物、服務設施的建立等,主要在圖形編輯框中進行操作。 第二步參數(shù)的設定,包括對人流密度,行人速度,行人類別以及在疏散時行人的恐慌和從眾心里等參數(shù)的設定,主要在屬性窗口中進行設定。 第三步對建立好的模型進行仿真設置和運行,主要在工程窗口中進行操作。運行仿真后,觀察變化。 第四步仿真結束后,輸出的仿真結果并對其進行評價,提出解決方案。 本論文采用AnyLogic的行人庫建立客流應急疏散模型,對交通樞紐內部行人運動進行仿真。下面介紹建模過程,圖24是利用行人庫建模的過程圖。圖24建模過程下面通過創(chuàng)建復興門樞紐入口仿真模型來說明建模過程。 第一步創(chuàng)建仿真模型文件,如圖25。圖24創(chuàng)建新模型點擊下一步,這樣一個模型名為“復興門樞紐入口仿真模型”保存路徑在C:\Users\Desktop\畢設\模型 的新的模型就建立了。 第二步創(chuàng)建仿真物理環(huán)境模型。首先導入仿真環(huán)