基于Anylogic的地铁车站闸机口通过能力仿真研究

随着城市交通日渐拥堵,越来越多的乘客选择城市轨道交通出行,这让地铁站内特别是闸机处变得越来越拥挤.如何提高闸机口的通过能力以适应不断增加的客流便是地铁站需要解决的一个问题.本文重点分析地铁车站站厅层闸机口的通过能力,利用Anylogic软件的建模仿真技术,以北京地铁北京西站为例,结合现场调查情况,仿真得到闸机布置目前存在的问题;再根据车站的具体情况与现状仿真结果对闸机的布置情况进行优化设计.通过仿真数据统计得出两种情况下乘客的平均排队长度与空间占用量等指标并对指标进行比较分析,结果表明改进方案对闸机通过能力提升较大.     

地铁安检客流智能引导及组织优化方法研究

为避免因地铁车站进站客流的空间不均衡性所导致的乘客安检排队时间过长、车站拥堵,甚至踩踏事故,本文设计了地铁安检智能引导分流系统并基于此提出客流组织优化方法。首先,在传统地铁安检模式的基础上设置智能引导分流系统,根据乘客行李类型将安检台划分为大包、小包/无包安检通道,实时采集安检区域的客流分布特征;其次,在排队等候理论的基础上综合考虑乘客转移时间和转移意愿,计算最优安检排队决策;最后,通过引导设备指引乘客选择最优安检通道。选取上海地铁1号线上海火车站地铁站晚高峰时期的客流数据作为案例,进行计算仿真分析,并通过实地实验进行校准验证。结果表明：运用本文方法后,地铁车站各安检通道的客流排队压力显著降低,计算仿真结果与实际安检情况误差为3.2%,且优化后大包乘客的平均安检排队效率提升38%,小包/无包乘客的平均安检排队效率提升16%。研究成果为提高乘客安检排队进站效率,有效避免地铁车站拥堵提供理论依据与方法支持。     

车路协同环境下公交车队引导控制模型构建

针对多辆公交车排队进站易造成停靠站拥挤、混乱与滞留的现实情况,提出基于车路协调环境下面向进站前的公交车队车速引导方法,给出公交车队控制的定义,构建车队车辆次序优化策略,建立引导车速计算模型及调整流程。同时,构建基于VISSIM及COM接口二次开发的仿真实验系统平台对引导方法进行验证及评价。结果显示,基于车路协同环境的公交车队引导控制模型可有效减少多辆公交车辆排队依次进站时在公交停靠站的停靠平均延误15.6%,提高公交车辆进出站有序性和运营效率。     

ATM网络业务排队性能研究

分析了ATM网络中恒定比特率(CBR)业务的排队性能,根据CBR业务源周期发送信元的特点,采用无限容量缓冲区排队系统和有限容量缓冲区排队系统的离散时间排队模型,利用有限容量缓冲区排队系统信元丢失率和无限容量缓冲区排队系统信元逗留时间之间的关系,给出了一种简单的计算有限容量缓冲区排队系统 CBR 业务信元丢失率上界和信元平均时延的解析表达式.并对仿真结果进行了分析.     

排队系统仿真在高速公路收费站中的应用

对高速公路收费站交通流特性进行分析,建立收费站排队系统模型,并运用C 语言编程对收费站的排队系统模型进行仿真,得出了系统中车辆的平均等待时间.通过对仿真结果进行统计分析求均值的方法,消除了随机数对数值的影响,通过排队系统模型的理论公式对仿真模型进行检验,发现两者吻合良好.     

轨道交通自动检票闸机组利用不均衡度研究

为改善轨道交通车站内自动检票闸机使用不均衡状况,在对上海市地铁人民广场站、静安寺站、徐家汇站闸机组利用效率调查基础上,深入研究闸机组利用不均衡性与车站步行设施和服务设施的相对空间布局、客流量、乘客路径选择行为的相互作用关系。研究发现：由于乘客存在选择最短路径的行为习惯,越靠近自动扶梯/楼梯的闸机利用率越大;客流在接近饱和状态下闸机的时间利用不均衡度降低。针对闸机组与客流步行方向平行/垂直两种布置方式,分别提出3种布局改善方案,并利用行人仿真软件Legion进行评价。推荐闸机组分三排布置且两种闸机布置方式排间距分别为0.5m和1.1m,改善后空间利用不均衡度可降低至0.3以下。     

基于元胞自动机的轨道站非收费区活动模拟

元胞自动机已广泛应用于紧急情况下的行人疏散,但对常态下行人的有序活动行为研究得很少．在排队理论、元胞自动机模型、有限自动机模型以及可视图理论的基础上,对行人的排队行为和活动驱动的寻路行为进行了建模．另外,考虑到行人活动的有序性、目的性以及方向性,提出了基于目标方向的行人运动行为模型．并利用面向对象的开发语言C#对轨道站的入口、售票口、闸机以及非收费区通行空间等物理环境和仿真行为模型进行了建模和实现．当修正夹角敏感因子取0．03时,仿真动画结果表明该模型能很好模拟常态下行人的行为．     

轨道交通车站检票闸机布局的仿真优化

检票闸机作为车站乘客流线上的重要瓶颈设施,在实际设计中,检票闸机的布置比较随意,并没有做定量方案比选分析．本文通过总结既有车站检票闸机布局形式,结合现场观测,在调研闸机实际通过能力、标定参数的基础上,选定了两种典型的闸机布置形式,分别建立了行人仿真环境．根据两种布局方式下的仿真输出结果,比较了两种布局形式下行人行走时间、行走距离和行人密度等指标,推荐了比选结果中较好的方案．     

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排队行为模型是常态下行人交通仿真系统模型的基础。本文利用排队论、有限状态自动机原理以及元胞自动机模型对排队系统进行建模。排队行为模型以邻居方向与目标方向间的修正夹角作为主要因子构造了元胞自动机模型的转移概念率函数。利用C#对行人排队行为模型进行实现,并构造了两个不同数量的售票服务台的仿真场景。从仿真动画来看,该模型逼真地模拟行人的排队活动;从不同场景的队长与时间关系曲线可以看出,增加一个售票服务台明显可以减少队列长度,排队系统性能得到改善。由此说明该模型具有模拟行人排队行为的能力。     

基于AFC数据的地铁乘客出行目的地实时预测

文章利用数据挖掘基本原理构建AFC数据挖掘引擎,从海量历史数据中提取特定卡号乘客的出行规律,当该乘客经过进站闸机时,引擎就可以准确预知该乘客的出站位置,这为更小粒度、更为精细的非集计短时客流预测提供了依据。成都地铁实例分析结果显示,文中提出的方法对持有固定智能卡的旅客目的地实时预测具有较高的精确度。     

基于旅客步行距离的停机位均衡优化指派建模

针对机场停机位指派问题,从旅客服务质量角度出发,以缩短机场旅客步行总距离和均衡各航空公司的旅客平均步行距离为目标,建立停机位指派优化模型.采用Lingo软件对国内某大型机场的停机位指派进行仿真验证.结果表明：旅客步行总距离会影响航空公司间公平性;与随机指派相比较,该模型能同时缩短旅客步行总距离和提高航空公司公平性.     

定点停靠公交的服务效率与停靠能力研究

在多线路公交站,为规范乘车秩序,实现乘客排队候乘车,需要公交车在公交站内各指定位置进行停靠,即定点停靠。但是现实中定点停靠措施使公交车出现排队拥堵的频率大为增加。鉴于此,首先根据排队论建立了定点停靠公交站排队模型（c_M／M／1型）与自由停靠公交站排队模型（M／M／c型）,通过服务指标的比较探讨出现此现象的理论原因;其次,运用排队概率方法建立公交站合理停车位数量的计算模型,并在综合考虑公交车到达频率、平均停靠时间以及可忍受排队概率等因素的基础上．计算两种类型公交车站的合理停车位数量。研究得出,在公交车平均到达率与平均停靠时间不变的情况下,实施定点停靠措施后．公交车站的服务效率会降低,对停车泊位的需求会增加。     

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为了能够应用公交IC卡数据分析公交乘客的出行特征,对判断公交IC卡乘客上车站点的方法进行研究.以南宁市智能公交系统为例,采集公交IC卡收费系统和公交智能调度系统的运营数据,应用数据仓库技术建立智能公交数据分析平台.通过将智能调度系统数据与公交IC卡收费系统数据进行关联,判断公交IC卡乘客的上车站点,对提出的方法进行精度分析和算法实现,并应用海量的智能公交系统实际数据对算法进行了试验.研究结果表明,本文提出的方法判断公交乘客上车站点的准确率达到98%以上,算法效率满足实际应用需要,该方法能够用于公交系统的规划和管理工作.     

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在城市轨道交通的线路网络形成、实行一票换乘并伴随投资主体多元化时,需要建立公平公正的票务清分机制,本文提出一个基于乘客旅行实际时间分布计算各路径上乘客比例的新方法.根据交通卡中的进出站的时间记录,计算出在一段时间内在一对出入站之间完成旅行的所有乘客的时间分布,以这个分布为依据计算在这段时间里各路径上的乘客比例.采用数值模拟的方法在一对有两条有效路径的出入站间产生乘客旅行时间的数据,然后根据这些数据进行客流比例计算.结果表明,即使两条路径的运营时间差异很小也能实现较准确的比例划分,这种动态计算客流分布的方法能更准确地反映实际客流分布.     

峰前折扣票价下轨道交通乘客出发时间弹性

以北京地铁峰前折扣票价政策为背景,利用自动售检票数据研究折扣票价对乘客出发时间的影响. 首先,从“消费行为”视角建立客观的分类指标并对客运市场进行细分;其次,以较长时期内出发时间中位数为指标,基于“事前-事后对比法”对出发时间发生转移的乘客进行辨识;最后,准确测定不同类型乘客出发时间对票价变动的敏感程度. 结果显示：乘客出发时间票价弹性随转移时长增加而急剧下降,30 min 几乎是乘客所能接受的最大转移时长;通勤类乘客弹性最低,低频及生活类乘客相对富有弹性;限制当前折扣票价政策效果的主要因素在于折扣截止时间过早.该研究能够为差别定价方案编制及优化提供关键参数.     

峰前折扣票价下轨道交通乘客出发时间弹性

以北京地铁峰前折扣票价政策为背景,利用自动售检票数据研究折扣票价对乘客出发时间的影响. 首先,从“消费行为”视角建立客观的分类指标并对客运市场进行细分;其次,以较长时期内出发时间中位数为指标,基于“事前—事后对比法”对出发时间发生转移的乘客进行辨识;最后,准确测定不同类型乘客出发时间对票价变动的敏感程度. 结果显示：乘客出发时间票价弹性随转移时长增加而急剧下降,30 min 几乎是乘客所能接受的最大转移时长;通勤类乘客弹性最低,低频及生活类乘客相对富有弹性;限制当前折扣票价政策效果的主要因素在于折扣截止时间过早.该研究能够为差别定价方案编制及优化提供关键参数.     

基于方式选择的拥堵收费及返还优化模型

通过应用累积前景理论分析用户出行行为,建立拥堵收费及其返还的优化模 型,得到了不同需求分布均值下的最优收费和最优票价折扣费率,用算例验证了模型的 有效性,并对比了无补贴无收费、有收费无补贴、有补贴无收费及有补贴有收费4 种情况 的系统总成本,以及有补贴有收费情况下相对于无补贴无收费情况,政府和用户节省的 总成本费用.结果表明,模型与实际现象是吻合的,实施拥堵收费和补贴政策可以有效减 少系统总成本,节省政府财政支出和公交车用户的费用成本,而且恰当的设置拥堵收费 和票价折扣费率将有效引导人们更多的选择公共交通出行.     

城市轨道交通站点失效修复策略

为提高城市轨道交通（urban rail transit，URT）系统应对突发事件的能力，研究了URT站点在自然灾害及人为破坏情况下的修复策略. 分别运用随机攻击及蓄意攻击模拟URT站点遭受自然灾害及人为破坏的情况，结合仿真思想提出失效URT网络的仿真修复策略，运用平均修复策略、偏好修复策略及仿真修复策略实现受损URT网络的修复，结合全网可达性及未受影响乘客占比，提出全网可达性损失和全网未受影响乘客占比损失两类系统弹性损失指标用于衡量修复策略的有效性. 结果表明:蓄意攻击情况下全网可达性及未受影响乘客占比分别下降了2.54%及64.82%，高于随机攻击的2.34%及55.28%，蓄意攻击对URT网络的损害更大；修复因随机攻击而失效URT网络时，仿真修复策略的两类弹性损失指标分别为0.009及0.182，优于平均修复策略的0.012及0.305和偏好修复策略的0.010及0.197，修复因蓄意攻击而失效URT网络时，仿真修复策略的两类弹性损失指标分别为0.009及0.258，优于平均修复策略的0.012及0.312和偏好修复策略的0.014及0.354，表明仿真修复策略更适用于完成受损URT网络的修复工作；修复全程中仿真修复策略曲线的平均斜率为0.146，大于平均修复策略的0.092及偏好修复策略的0.117，表明相比于常规修复策略，仿真修复策略能达到更高的修复效率；当维修资源受限时，采用仿真修复策略能够达到最优的修复效果.      

城市公交线网的一票制差异化票价策略优化

针对城市公交系统客流空间分布和线网运力配置不均衡问题,提出公交线路间差异化定价策略,通过价格杠杆调节客流需求分布. 针对我国普遍采用的一票制模式,在分析乘客广义出行费用的基础上,利用基于Logit 的线路间客流分配方法,并以总社会成本最低为目标,以满足输送能力和收费额度等为约束,建立了固定需求下的城市公交线网的差异化票价策略优化模型. 根据模型特点,设计了基于模拟退火算法的模型求解方法,综合优化各线路的票价水平和发车频率. 最后,将提出的模型和算法应用到典型公交线网上,算例结果表明,优化方法在较低的收费额度下即可实现较为明显的网络改善效果.