上海轨道交通车站乘客走行时间函数的分析

上海轨道交通车站乘客走行时间函数的 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 上海轨道交通车站乘客走行时间函数的分 析 繁豫期00-000?0_0?0-_0?00誊0??基誊?窝箍 上海轨道交通车站乘客走行时间函数的分析 王志刚石嵘高伟君 (1.北京市政工程设计研究总院,100082,北京;2.上海工程技术大学,201620,上海// 第一作者,工程师) 摘要国外经验表明,按照乘客在车站内的走行特征来合 理布置步行设施,可以有效缓解车站内的拥堵现象.通过对 上海城市轨道交通车站内单向换乘通道,上行楼梯和下行楼 梯3种步行设施乘客的走行速度和流量进行调查,分析了轨 道交通车站乘客走行时间函数.分析表明,换乘通道的走行 速度比楼梯快,上楼梯的走行速度低于下楼梯;对于上行楼 梯,其自由流下的走行速度仅为换乘通道相应流量走行速度 的54%.收集的数据和建立的函数可以用来改善上海等城 市的乘客仿真模型. 关键词城市轨道交通;走行时间函数;步行设施;走行 特征 中图分类号U23l.4;U293.1 AnalysisofPassengers'WalkingTimeFunctionatShanghai Uirbanl{:ailStation WangZhigang,ShiRong,GaoWeijun AbstractAccordingtoasurveyofthewalkingvelocityand passengerflowrateatthreewalkingfacilities:one.-way changedlane,up--stairsanddown—stairsatseveralShanghai urbanrail【stations.thetimefunctionofurbanrailstationis analysed.Besides,thecollecteddataandgeneralizedtime functionscandevelopapassengersimulationmodelforbig citieslikeShanghai. Keywordsurbanrailtransit;walkingtimefunction; walkingfacilities;walkingfeatrues First-author'SaddressBeijingGeneralMunicipalEngineer— ingDesign&ResearchInstitute,1()()082,Beijing,China 目前,上海正式投入使用的轨道交通车站中,有 很大一部分在上下班高峰时间内发生拥堵现象.及 时输送客流,缓解拥堵,充分利用车站内的各项步行 设施,是迫切需要研究的课题.国外经验表明,按照 乘客在车站内的走行特征来合理布置步行设施,可 以有效缓解车站内的拥堵现象. 为了实现轨道交通车站内客流的合理流动,国 外和香港地区的许多学者和技术专家对车站的步行 设施和乘客走行特征进行了大量的研究,并且取得 了一定的研究成果. 1963年德国学者D.Oeding提出.不同类型步 行设施下人群的速度与流量的关系是不同的1]. 1985年英国学者N.G.Harris开始研究伦敦 地铁车站内步行设施在不同流量下的走行时间,并 于1989年建立了第一个地铁车站内的乘客步行仿 真模型,来模拟乘客在地铁车站内的走行移动l2]. 1991年美国学者J.F.Morrall建议亚洲国家 应该建立自己的步行设施设计标准,而不是直接采 用西方的标准_3j. 1995年香港学者W.H.K.Lam分析了香港地 铁车站内步行设施的走行时间和流量的关系l4]. 但在国内,对车站内乘客行为特征的研究,以及 步行设施的走行时问和流量之间关系的研究刚刚起 步.本文通过对上海城市轨道交通车站内单向换乘 通道,上行楼梯和下行楼梯3种步行设施乘客的走 行速度和流量进行调查,分析确定了上海本地的乘 客走行时间函数.收集的数据和建立的函数可以用 来发展上海等城市的乘客仿真模型. 1原理与思路 轨道交通车站内乘客的走行特征可以用特定的 乘客步行时问和相应的流量来表达.本文拟采用 BPR(路阻函数)模型嘲来确定乘客的走行特征及客 流的仿真过程.BPR模型的数学表达式如下: +? :(2)2 式中: B,n一延滞系数; C一走行设施单位宽度上的通行能力,人次/ (m?min); —— 单位宽度上的流率或密度,人次/(m? min); ? 7? Nmi~is燹懑?曩曩誊曩《黼: t()——流量下的走行时问,s/m; f.——自由流下的走行时间,s/m; —— 单位长度上的步行速度,m/min. 本次乘客走行特征调查的具体思路及工作步 骤为: (1)确定单位断面流量; (2)确定行人的平均走行时间; (3)确定自由流情况下的乘客平均走行时 间t_l; (4)确定上海地区的乘客走行时间函数. 利用上述得到的断面流量,走行时间以及自由 流情况下的乘客平均走行时间t.,运用最小二乘原 理,得到走行时间参数B和n,最终确定上海地区的 乘客走行时间函数. 2现场数据收集过程 本次调查地点为上海轨道交通1号线的人民广 场站,调查对象为换乘通道(通道宽17.5m),上,下 行楼梯(有效宽度为1.1m).本次调查在人民广场 站共布设有6个调查点,分别为2个单向换乘通道 调查点,2个上行楼梯调查点,2个下行楼梯调查点. 具体如图1所示. 调查点的布设原则是: ?调查的步行设施具有普遍性; ?调查的客流特征具有普遍性; ?保证调查时段内该步行设施的全部客流都 经过调查点; ?保证调查点的视野良好,能清楚观测到所有 经过的客流. 图1人民广场站调查点布设位置图 6个调查点同时开始调查,调查时间为某周五 下午15:00~18:00,每30S作为一个调研单位. 本次调查的实际调查记录约1100条,有效记 录约900条,实际利用的调查记录约有800条.将 有效记录数据进行输入,对不同步行设施的数据进 ?R? 行分类和排序,剔除明显的突兀数据点. 3自由流下走行时间to的确定 要确定各种步行设施自由流下的走行时间t 首先要明确什么是自由流状态.城市轨道交通车站 内不同步行设施的自由流状态是不同的,具体的可 以用乘客服务水平等级来描述.服务水平是一种评 价乘客流量和活动空间舒适度的方法.行人服务水 平一般可以分为A,B,C,D,E,F共6个级别[6]. 要保持城市轨道交通步行设施的自由流状态,其服 务水平应在A等级. 单向换乘通道服务水平A等级,表示可自由选 择步行速度,不太可能与周边行人产生冲突. 楼梯(包括上行楼梯和下行楼梯)服务水平A 等级,表示有足够的面积来自由选择速度,穿过速度 较慢的行人,与相反方向客流冲突有限. 能保持单向换乘通道和楼梯的乘客服务水平在 A等级水平的流量,就可以认为是自由流量.对于 单向换乘通道,其现场流量与最大通过能力C之 比等于0.3时,此时流量可以认为是自由流量的最 大临界值VE63;当?时,都可以认为是自由 流量,即能保持单向换乘通道在A服务等级水平. 根据上海市《城市轨道交通设计规范》可知,单向换 乘通道最大通过能力C为5000人次/(m?min), 即83.3人次/(m?min).那么,流量小于等于0. 3C即?25人次/(m?min)情况下,都可以认为 是自由流量.同理,下行楼梯的最大通过能力C为 70人次/(m?min).那么,当?().2C,即?14 人次/(m?min)情况下,可以认为是下行楼梯的自 由流量.上行楼梯最大通过能力C为61.6人次/ (m?min).当?0.2C,即?12人次/(m? min)情况下,都可以认为是上行楼梯的自由 流量引. 3.1单向换乘通道自由流走行时间to.通道 根据现场实测得到的部分断面流量和该断面流 量下的走行速度,可得单向换乘通道流量在0.3C 附近时,乘客的走行速度与流量关系如图2所示. 利用二次拟合函数,得到断面流量与走行速度的关 系如式(3)所示. S=一0.0168+0.566V+84.152(3) 令=0,得到V:16.85人次/(1TI?min)时,, Q =88.92m/rain 簸?0_.0=_==00叠叠?曩誊囊善懑穗稳 确定自由流的走行时间 t0,M道=6()/,=0.675s/m 曼95 90 85 8O 1h 51 图2单向换乘通道断面流量和走行速度关系 3.2楼梯下行的自由流走行时间fo.下楼 同理可以得到楼梯下行设施乘客的走行速度与 流量关系(见图3).拟合函数如公式(4)所示: S=,0.0247V.+0.4382V+51.097(4) 令【),得到8.87flv~v/(m'min)时,S一,下 =53.04m/rain. 确定自由流的走行时间 to,F~=6o/s~,下=i.13s/m 一 6O 壹50 窨40 30 20 Ih 滔0 O 图3楼梯F行断面流量和走行速度关系 3.3楼梯上行的自由流走行时间to,上楼 楼梯上行设施乘客的走行速度与流量关系楼梯 如图4所示,拟合函数如公式(5)所示: S=一0.0427V.+0.9655V+42.425(5) /4.dS=0 ,得到V=11.31人次/(m.min)时, UV 一,E=41.88m/min. ' 拓0L—— 确定自由流的走行时间 f(),上楼=60/Sm.,上=1.25s/m 4走行时间函数的确定 确定自由流下走行时间t后,还需确定参数B 和.由式(1)取对数,得: 厂1/] In[t()一f【1]=InB+nlnI{(6LL一 厂1厂] 令Y=In[t()一to],X=InI六},=InBLL/-J 则得到一次线性函数式 Y=a+nX(7) 根据现场实测得到的断面流量,该断面流量下 的走行时间样本及上述得到的t通过利用最小二 乘原理,就可得到各步行设施的参数和,z,并最终 确定上海地区的乘客走行时问函数.各步行设施的 走行时问函数如下. 4.1单向换乘通道的走行时间函数 单向换乘通道现场实测的断面客流量和每 延米走行时间t()如图5所示. 吕 \ 星 甚 图5单向换乘通道断面流量与走行时间关系 根据现场实测的数据,可以得到单向换乘通道 的y和值. 令y=[yYz…Y] x= 1X1 1X2 1X3 :: ?? 1X 对式(7)进行求解,可以得到单向换乘通道的走 行时间参数B=0.802,/7.=3.1.那么单向换乘通 道的走行时间函数表达式则为: 广]3 t()=0.675+0.802ff(8) LL_J 4.2楼梯下行的走行时间函数 楼梯下行现场实测的断面客流量和每延米 走行时间t(S)如图6所示. ? 9? 曩攘潲飘交溷鼹曩?曩? g 星 留 Ol02O3O405O6O70 单位断面流量/(人次(mmin).') 图6楼梯下行断面流量与走行时间关系 同理可以得到楼梯下行的走行时间参数B= 0.410,n=1.572.楼梯下行的走行时间函数表达 式则为: 广]1572 t()=1.131+0.410II(9)LL-j 4.3楼梯上行的走行时间函数 楼梯上行现场部分实测的断面客流量和每 延米走行时间t()如图7所示. 莒2 2 壶l 苔1 0 O102O3O40506O7O 单位断面流量/(人次.(m.min)) 图7楼梯上行断面流量与走行时间关系 同理,可以得到楼梯上行的走行时间参数B= 0.883,n=2.027,楼梯上行的走行时问函数表达式 则为: 253883 [?, 5结语 通过以上分析可以得到上海地区步行设施的走 行时间函数如表1. 表1上海地区步行设施的走行时间函数 注:相关系数.R.用来反映函数的精确度. 从表1所知,上海地区轨道交通车站内换乘通 道和上下行楼梯相比较,不管是自由流量状态下还 是通行能力状态下,换乘通道的走行速度都要比楼 梯来的快.对上,下行楼梯而言,各种流量情况下,_41 上行楼梯的走行速度都要低于下行楼梯的走行速 度.对上行楼梯,其自由流下的走行速度仅为换乘[5] 通道相应流量走行速度的54%. 参考文献, [1]OedingD.Trafficloadsanddimensionsofwalkwaysand[73 otherpedestriancirculationfacilities[J].Strassembauund Strassenverkehrstechnik,Germany:1963,22. r2]HarrisNG.Modellingwalklinkcongestionandthe (上接第56页) 的分析,给出了信标的硬件设计,并分析了信标的数 据特点,给出了安全可靠的编码方式,并举例说明地 面信标在城市轨道交通中的设置方式.这种方式已 经在城市轨道交通中得到应用,满足行车安全和行 车效率的要求. 参考文献 [1]李向红,李永善,曹进.高速铁路中的查询应答器_J].铁道通信 ? 60? [23 E33 [4] Is] prioritisationofcongestionrelief[J].TrafficEngrg.And Control,1991,32(2):78. NaboriboonY,GuyanoJA.Analysisoffactorsaffectingthechoice ofrouteofpedestrians[J~.TranspResRec,1991(1294):52. LamWHK,MorrallJF.Pedestrianflowcharacteristicsin HongKong[J].TranspResRec,1995(1487):56. 张宇,姜双林.动态路段行程时问函数与BPR函数的比较研究 LJ].黑龙江交通科技,2O【】2(7):69. NationalResearchComd1.TransitCapadtyandQualityofService Man.jR3.Washington:TCRPReport,2(}03:part4/1—48. 韩宇,韩宝明,李得伟.地铁站乘客上下车效率因素影响分析 _J].城市轨道交通研究,2007(7):43 (收稿日期:2009—04—23) 信号,20(}4,10(40):5. 王素姣.CTCS一2级列控系统地面应答器布置算法_J].铁道 通信信号,2007,7(43):6. 熊向杰,王鲁豫.CTC地面点式应答器的设计[J].科技信息, 2006(4):29. 张伟.对CTCS一2级区段应答器运用的分析EJ].铁道通信信 号,2007,7(43):4. 中华人民共和国铁道部.应答器技术条件(暂行)[s].2004. (收稿日期:2009—07—14)