高速铁路车站 客运组织仿真优化研究 吴文娴：广州铁路（集团）公司，副总工程师，高级工程师，广东广州，５１ ００８８ 邹晓磊：同济大学交通运输工程学院，讲师，上海，２０１ ８０４ 摘要：我国高速铁路客运站普遍采用空间综 合布局，由等待式向通过式过渡的新型客运站 功能布局模式，车站客运组织也与既有线客运 站存在很大区别，需进行相应调整和优化。提 出高速铁路车站客运组织优化的主要内容，并 以武广高速铁路长沙南站为例，探讨计算机仿 真技术在高速铁路车站客运组织优化中的应 用 运组织方案优化是一种很具发展潜力的高效率、低成本 的方法。 关键词：高速铁路车站； 客运组织；设施配 ｛ 置；仿真优化 １ 高铁车站客运组织优化的主要内容 由于高铁车站大都离市区较远，因此需要与其他交 通方式进行高效的衔接和换乘。高铁车站客运组织优化 要综合考虑进出站、中转及换乘旅客的需要，并据此调 整客运空间布局、客运服务设备设施配置和客流组织。 １．１高铁车站空间布局优化 我 客运组织的主要发展趋势为站房线上化、候车 求，即进出站及换乘过程中空间转换和信息获取的连续 组织简洁化，旅客乘车由等候式逐步向通过式过渡。新 空间两类。国高速铁路（以下简称高铁）客运站空间布局和 高铁车站的客运组织应满足客运空间的连续性要 集中化、售票分散化、空间综合化、换乘一体化，客运 性。高铁车站的客运服务空间可以分为平面空间和垂直 型铁路客运站要满足客流的需要，必须结合车站站房的 （１）平面空间布局优化。平面空间主要包括车站 设计和客流特点优化服务设施及客运组织。以往凭经验 出入口、通道、候车大厅、站台等，为旅客安全上下车 进行局部优化的方法，已经难以适应新型客运站客运的 提供集散空间，其优化主要体现在局部空间集散和通过 服务要求，客运组织优化方案又难以进行现场实验，因 能力能够满足大客流的集散要求，空间内各环节之间的 此，借助于计算机仿真在车站的设计和运营阶段进行客 衔接布局能够使客流流线简洁、流畅、减少交叉冲突。．６一 ［ 甚 美要 ＣＨ／ＮＥＳＥＲＡＩＬＷＡＹＳ ２０１１／０３ 平面空间优化的重点在候车大厅和通道的设施布置，以 与其他交通方式日常客流高峰时段服务能力的适应性，及各种通过功能优化。 既不互相干扰，又能保证高铁客流的安全、迅速集散， （２）垂直空间布局优化。垂直空间包括楼梯、自 另一方面体现在高铁与其他交通方式首末班车的良好衔 动扶梯、直梯、斜坡等，是旅客在不同楼层平面间转换 接，保证早晚客流的顺利到达和出发。 的空间，其数量和布局直接影响到旅客的走行距离和换 乘方便程度。其优化主要体现在乘降设施的空间位置能 否高效连接平面空问，减少旅客对流和交叉干扰。垂直 空间优化的重点在楼扶梯的数量和布置方案。 １．２高铁车站客运服务设施配置优化 ２ 高铁车站客运组织仿真优化技术主要原理 上述高铁车站的客运组织优化可以借助于计算机 仿真方法。目前国际上应用较多的客流仿真软件主要有 Ｓｉｍｐｅｄ¨］，Ｅｘｏｄｕｓ ，Ｌｅｇｉｏｎ１３１￣ＩＩＳＴＥＰＳ 等软件。南于旅客 高铁车站的客运服务设施配置应与主要的客流条件 行为参数和模型的差异，以及使用成本高，国外的软件不 相适应，同时也要与其他交通方式服务水平相匹配。 适合用于我国高铁车站客运组织的仿真。本次研究选择同 高铁车站的客运服务设施主要包括售检票、安检、 济大学自主研发的“车站客运组织仿真系统”ＳｔａＰａｓｓ 怍 客流信息发布和揭示引导设施，是旅客服务的直接界 为高铁车站客运组织优化的仿真优化丁具。该仿真软件通 面。车站客运设施能力配置的优化主要体现在各环节之 过在我国铁路车站的大量客流调研，设计了符合我同铁路 间服务能力的匹配，瓶颈环节能力的增强，以及与换乘 旅客和服务特点的行为模型及服务参数。 的交通方式之间服务能力和服务信息衔接一致。高铁车 ２．１ 高铁车站客运站组织仿真的基本原理 站客运设施能力配置的优化重点在售票和安检环节。 从高铁车站客运组织优化的需求来看，车站客运 组织仿真需要重点解决以下技术问题：车站空间结构建 １．３高铁车站客运组织的优化 高铁车站的客运组织优化，应保证旅客流线的顺畅 模、客运设施设备建模、站内旅客行为建模、仿真场景 和换乘时间的连续，前者指客流在整个换乘衔接流程上 建模、车站客运服务及作业流程控制建模，以及车站旅 流动的通畅有序，避免在中间环节上的滞留和集聚，后 客运动及客流分布的仿真评价。ＳｔａＰａｓｓ仿真系统实现车 者指不同交通运输方式运营时间的良好衔接，主要体现 站客运组织仿真的基本原理和过程见网１。 在时刻表的衔接上。 旅客流线的优化主要包括进出站、站内中转、铁路 ２．２车站客运组织仿真系统的功能结构 ＳｔａＰａｓｓ构筑于Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ．Ｎｅｔ平台之上。该系统共分 与其他交通方式换乘过程中的流线组织优化，以及客流 为四个子系统（见图２）。 导向标志的优化。流线组织优化主要体现在减少旅客的 服务环节，缩短行走距离，减少各流线问的交叉干扰， 以及中间环节的旅客滞留和聚集。客 流导向标志优化主要体现在导向标志 系统的内容、样式和位置的优化；内 容要易于快速识别，具有全面性、功 能性、层次性、连贯性和可理解性； 样式应遵循规范化、国际化、先进 性、美观性和特色性原则；位置应符 合布局合理、主次分明、秩序性和以 基础设施建模子模块用于实现适合我国铁路车站空 间结构和各类设施设备的图形描述及计算机识别；仿真 流线为基础等原则。 旅客换乘时间的连续主要是高 铁与其他交通方式运营时间的衔接协 调，一方面体现在高铁客流高峰时段 客流分布图 定量报表 仿真演示 图１仿真系统原理图 ＣＨ／ＮＥＳＥＲＡ／ＬＷＡＹＳ ２０１１／０３ 曼妻曼 一７一 ０．５～１ ｈ到达，共２６％的旅客提前１ ｈ以上 铁路客运站旅客运动及客流分布仿真系统 到达。 基础设施建 模子模块 仿真项目管 理子模块 （２）客流参数中，进出站与地铁换 乘客流占总客流的５０％，进站客流即买即 同 图２车站客运组织仿真系统总体功能结构 走占４０％，预售票占６０％。 （３）设备服务参数中，每服务一位 乘客的平均时间：人工售票４５ ｓ，自助售 票机９０ ｓ，人工检票３ ｓ，自动检票机４ ｓ， 安检７ ｓ。 ３．２仿真效果 在仿真过程中，可以动态显示全部旅客在车站客运 项目管理子模块主要用于设定列车运行计划、旅客进出 空间内路径选择、接受服务和运动的过程。对长沙南站 站作业的仿真流程：仿真主模块主要用于实时显示仿真 各层面的客流运动过程进行局部截图见图３一图６。 过程并输出各种仿真分布图；评价子模块主要用于对外 输出各种报表。 ３高铁车站客运组织仿真优化技术应用案例 以武广高速铁路长沙南站作为案例，探讨计算机仿 真技术在高铁车站客运组织优化中的应用。 ３．１仿真场景及参数设置 ３．１．１ 仿真基本条件 图３售票厅及进站广厅客流情况 本案例设定未来武广高铁列车最小运行间隔３ ｍｉｎ， 长沙南站地铁开通，高铁衔接长途客运、地铁和公交， 允许出租车和社会车辆出入等条件。 列车采取１６辆编组，选取武广高铁上各型列车的平 均定员１ ０８０人。长沙南站始发、终到列车各占１６．５％，上 座率达到５０％～６０％，经停列车占６７％，乘降旅客占列车定 员３０％，测算高峰小时进出站客流各达到约８０００人。 ５．１．２仿真场景设置 图４进站检票口客流情况 在上述基本条件下设置两个仿真场景： 场景一：车站客运设施配置按现有配置，１号售票 图５站台下车出站客流情况 厅不启用，２号售票厅启用８台自助售票机，４个人工售 票窗口，开启２组进站安检通道。 场景二：在不改变车站空间布局条件下，开启１号 售票厅自助售票机１０台，２号售票厅开启白助售票机１３ 台，人工售票窗口９个，开启４组进站安检通道。 ５．１．５主要仿真参数根据调研数据设置 图６出站检票客流情况 （１）旅客行为参数中，进站旅客提前到站时间 ３．３仿真结果分析及优化建议 设定：２８％的旅客为提前３０ ｍｉｎ以内到达，４６％为提前 仿真结果从客流密度分布、空间服务水平和旅客在 一８— 曼 曼ＣＨ／ＮＥＳＥＲＡＩＬＷＡＹＳ ２０＂１１／０３ 站便捷性三个方面加以分析。 ３．５．１各区域客流密度分布情况及优化建议 采用空问最高客流密度分布指标来分析局部区域的 客流拥堵情况。 《 晡 （１）售票和安检优化效果。经过仿真，场景一在 售票厅、安检设备处发生较大面积拥堵，影响了进站客 流的正常通行（见图７（ａ））。场景二在各环节均未发 ■ 露 蠲 囊 ＿ 生严重拥堵（见图７（ｂ））。 图７售票 安检区域的最高客流密度分布 优化后，售票区域和安检区域最高客流密度集中在 排队区域和安检服务区，达到２．５人／ｍ 以上，客流运动 的空间客流密度较低，达到１．３５人／ｍ 以下，不存在影 响客流通行的严重拥堵。在不改变车站空间布局的条件 下，可采用场景二的优化方案。 （２）候车厅客流分布。图８为候车厅一半区域的客 流密度分布，另外一半基本对称。候车厅，包括检票上 车排队区域未发生拥堵，进站客流极少有人绕行至大厅 中间红色区域的信息显示屏查看信息。信息屏利用率极 低，建议改至旅客行走路径途中。 ＣＨ／ＮＥＳＥＲＡＩＬＷＡＹＳ ２０１１／０３ 曼磊曼 濯 ｌ Ｉ Ｖ 图８候车厅客流分布 （３）站台上下车区域客流密度分布。如图９所示， 高峰期站台楼梯口和车门附近易发生进出站与上下车客 流的拥堵，需要加强站台的客流组织，避免安全事故和 影响列车正点运行。 图９站台上下车区域客流密度分布 （４）出站换乘通道客流分布。图１０为出站换乘通 道的客流密度分布，可以看出大部分区域不存在严重拥 堵，只在检票区域和地铁入口产生排队和局部拥堵。可 以考虑引导旅客从其他口出站。 图１０出站换乘通道客流密度分布 换乘通道中存在不同出口出站旅客的潜在交叉干扰 点，应合理安排接发列车线路使用方案，避免出站旅客 的交又干扰，同时，可在检票区域和换乘通道设置分级 导向标志，逐步分流，减少交叉。 一９一 ５．５．２车站空间服务水平分析 旅客新增进站１３的设置，并结合地铁入口位置考虑出站 按照车站的客流分布密度把车站空间的服务水平划 客流选择出站检票口的引导。 分为Ａ—Ｆ六级『６］。高峰小时各处于各服务水平的乘客人 数变化趋势见图１１。其中，接受Ａ，Ｂ，ｃ等较高服务水 平的人数始终处于较高比例，最低服务水平Ｆ处于很低 ４结束语 本次研究提出使用计算机系统仿真的方法对高速铁 比例。长沙南站空间的总体服务水平较高。 图１ １ 各类服务水平变化趋势 ５．３．５旅客便捷情况分析及优化建议 表１是场景二的旅客平均行走速度、在站时间和行 走距离的统计数据。旅客在站的行走速度处于正常分布 范围，主要是因为车站无严重拥堵。 表１ 各服务环节客流的便捷性统计数据 ￥不舍检祟 （１）旅客在站花费时间分析。 长沙南站各服务环节花费时间都较短，旅客可以方 便进出站和换乘其他交通方式。 值得注意的是，在客流高峰期即买即走旅客进站花 费时间较多，需要近１６ ａｒｉｎ。为了保证高峰期即买即走 旅客能够顺利上车，所以未来高峰期应在开车前１９ ｍｉｎ 左右停止售当次车票，并提前３～５ ｍｉｎ停止检票。 （２）旅客平均行走距离分析。各类旅客在站的平 均行走距离均不超过５００ ｍ，旅客行走较为便捷。如需进 一步提高旅客的便捷性，应重点结合售票厅的位置考虑 一１ Ｏ一 路车站客运组织方案效果进行仿真和优化，以适应新型 客运站客运组织工作的需要。客运组织仿真可以作为一 种有效的辅助决策手段，用于车站的设计和运营调整， 提高我国高速铁路新型客站的设计水平和客运组织服务 质量。 由于篇幅限制，仿真优化案例只从客流密度分布、 空间服务水平和旅客在站便捷性三个方面分析了长沙南 站客运组织的瓶颈所在和优化方案。在实际应用中还可 以通过空问利用率、设施设备的排队和利用情况等指标 评价车站的服务和安全水平，以及旅客的方便性和舒适 度等，也可以保存仿真数据，满足个性化分析的需要。 参考文献 …Ｗｉｎｎｉｅ Ｄａａｍｅｎ．Ｍｏｄｅｌｌｉｎｇ Ｐａｓｓｅｎｇｅｒ Ｆｌｏｗｓ ｉｎ Ｐｕｂｌｉｃ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ ＦａｃｉＵｔｉｅｓ［Ｄ］．ＰｈＤ Ｔｈｅｓｉｓ，Ｄｅｌｆｔ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ． ２０Ｏ４ ［２】Ｇａｌｅａ Ｅ．Ａ Ｇｅｎｅｒａｌ Ａｐｐｒｏａｃｈ ｔｏ Ｖａｌｉｄａｔｉｎｇ Ｅｖａｃｕａｔｉｏｎ Ｍｏｄｅｌｓ ｗｉｔｈ ａｎ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｔｏ ＥＸＯＤＵＳ［Ｊ】．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｆｉｒｅ Ｓｃｉｅｎｃｉｅｓ，１ ９９８ ［５１ Ｓｔｉｌｌ Ｇ．Ｋｅｉｔｈ．Ｃｒｏｗｄ Ｄｙｎａｍｉｃｓ［Ｄ］，ＰｈＤ Ｔｈｅｓｉｓ， Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｗａｒｗｉｃｋ， Ａｕｇｕｓｔ，２０００ 【４】Ｃａｍｅｒｏｎ ＭａｃＤｏｎａｌｄ．Ｕｓｉｎｇ Ｌｅｇｉｏｎ Ｐｅｄｅｓｔｒｉａｎ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓ ｉｎ Ｐｌａｎｎｉｎｇ Ａ Ｃｏｍｐｌｅｘ Ｉｎｔｅｒｃｈａｎｇｅ Ｓｔａｔｉｏｎ：Ｃａｓｅ Ｓｔｕｄｙ． Ｃｉｔｙｔｒａｎｓ Ｃｈｉｎａ ２００４ ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ［Ｃ］，２００４ ［５】高鹏，邹晓磊，徐瑞华．城市轨道交通客流分布仿 真方法研究［Ｄ】．第三届中国同舟交通论坛公共交通 与城市发展研究及实践．上海，２００６ 【６］边扬，王炜，陆建．人行道行人服务水平评价方法 【Ｊ】．东南大学学报（自然科学版），２００７，３７（４） 责任编辑杨倩 收稿日期 ２０１１一Ｏ５—１ １