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1、Study on the Bottlenecks Identification Methods of Distributed Network in Comprehensive Passenger Hub RenJunxue1, JiChangxu1 1) School of traffic and transportation, Beijing Jiaotong University, RenJunxue (renjunxue ) School of traffic and transportation, Beijing Jiaotong University, JiChangxu (jicx
2、 ) AbstractBottlenecks identification methods internal the Large-Scale Comprehensive Passenger Hub is one of most important things about the Hub planning and designs, and so is an important problem that needs to be solved about the Hub construction and operation management practical. The facilities
3、were classified by the distributed function. Bottlenecks identification methods were studied by classification, layout and streamlines. Finally, this paper takes Beijing South Railway Station as the study background, combining with the method of dynamic simulation and dynamic evaluation the distribu
4、ted process underground first story in coming future, identifies the bottlenecks during the distributed process underground first story. Keywordscomprehensive passenger hub, distributed network, bottlenecks identification, simulation 客运枢纽集散服务网络瓶颈识别方法研究 任俊学 1 季常煦1 1) 北京交通大学交通运输学院，北京，中国 摘 要 综合客运枢纽集散瓶颈
5、识别方法是客运枢纽规划与设计理论的重要内容之一， 也是其建设和运营管理实践亟 待解决的重要问题之一。针对枢纽内各集散设施的功能，对设施进行了分类。依据枢纽内集散设施的分类、布局和旅客 流线，研究枢纽内集散服务网络瓶颈识别方法，最后动态分析北京南站地下一层换乘大厅旅客集散过程，并识别地下一 层地铁换乘区集散过程中的瓶颈，为枢纽建设和运营提供科学依据。 关键词 综合客运枢纽，集散网络，瓶颈识别，仿真 1引言 综合客运枢纽是大规模客流的集散地，是城市对内、 对外交通网络结点，是拥有融铁路、公路、水运、航空及 城市交通等多种交通运输方式所连接的固定设备和活动设 备为一体的综合运输空间结构。集散网络是综
6、合客运枢纽 内基础设施的有效连接和组合为实现大量旅客或交通工具 能够接受服务的目的而构建的空间交通网络。目前，由于 综合客运枢纽规划设计、工程建设和运营管理的相互脱离 1，且既有研究成果大量集中于刻画综合客运枢纽点的特 征（枢纽选址规划3）和线的特征（交通换乘5） ；对于客 运枢纽内部旅客流线和枢纽设施、 设备之间相互作用关系： 不仅在定性方面，还须在定量方面进一步深入研究客运枢 纽与旅客流线的相互作用规律，分析枢纽内部集散服务网 络影响旅客集散的瓶颈识别问题。1 本文较深入讨论枢纽设施、 服务设备的服务能力和服务 1国家自然基金项目（70871010）校基金项目（2009YJS049） 水平
7、，旅客流线和枢纽服务网络布局之间的相互影响关系 及枢纽内部集散服务网络流线瓶颈区域的识别和分类等问 题；寻求定量和定性相结合的方法来分析解决客运枢纽内 部由于旅客流线以及流线和设施、设备布置的相互作用产 生的瓶颈问题；从而更好的实现枢纽的高效集散功能。 2综合客运枢纽设施分类 枢纽内部设施按功能和服务形式分为：排队类服务设 施、通过行人类服务设施、容纳行人类服务设施以及辅助 类集散设施。 2.1 通道类服务设施 通道类服务设施指枢纽提供旅客移动或短暂停留的载 体，通道用于连接枢纽的不同功能空间，是乘客流线引导 的重要方式。 2.2 容纳行人类服务设施 容纳行人类设施包括站厅和站台，站厅位于站台
8、与对 外出入口之间，一般覆盖售检票区域，分为付费区和非付 2010 ETP/IITA 2010 International Conference on Management Science and Engineering 978-988-18242-7-1/10/$25.00 2010 ETP MSE2010 105 费区两个子功能区。站台是枢纽与外部交通衔接口，主要 为乘客提供乘降与候车服务。 2.3 排队类服务设施 排队类服务设施是指旅客在集散过程中所接受必要 的服务程序，特点是旅客逐次接受次服务，具有排队性质， 包括：售检票区域及设备、安检仪区域及设备、枢纽出入 检票口。 2.4 辅助类
9、集散服务设施 辅助类集散设施是指旅客在集散过程中起导向或者 方便特殊旅客的服务设施，主要包括：导向标志、栏杆。 3 客运枢纽内集散网络瓶颈识别 3.1 通道类设施瓶颈识别 在不考虑行人流动非线性特性的情况下， 瓶颈点以及 瓶颈点的分布情况可以通过网络流入节点和流出节点的流 量获得，计算各个节点以及路径的流量与设施通行能力的 比值：V/C（V：乘客流入量（ped/s） ，C：通道最大通行能 力(ped/s)） ，反映枢纽网络的瓶颈点分布以及各个节点以及 路径的拥堵情况。为了方便计算各个服务设施的乘客流入 量，将枢纽各个流线进行拆分成一个服务设施类型（或通 道类型）到另一个服务设施类型（通道类型）
10、的多个行人 流线段。则各通道的 V/C 计算方法为流入该通道的各个流 线段的流量之和即 V=V1 + V2 + V3 +， 各个通道的流量 也即为此路段的实际客流量，依据仿真实验和参考文献得 出表 3-1 通道通行能力与宽度之间的关系。 图 3-1 行人流率-密度曲线 表 3-1 通道宽度与集散能力对应关系4 m 1.5 2 2.5 ped/s 1.674 2.356 2.866 m 3 3.5 4 ped/s 3.358 3.858 4.362 m 4.2 4.3 4.4 ped/s 4.488 4.579 4.705 m 4.5 5 6 ped/s 4.878 5.465 6.535 表
11、3-2 V/C 分类情况 序号 V/C值 2.0-2.5 1.5-2.0 1.21.5 旅客状态 阻塞滞留 排队 缓慢移动 序号 V/C值 1.11.2 0.91.1 0.1-0.9 旅客状态 基本畅通 畅通 自由流出 根据表 4-1 枢纽网络的瓶颈识别和瓶颈分布可以依据 V/C 值进行判定若 V/C 大于 1.5 可视为瓶颈点；根据 V/C 值可以对枢纽内瓶颈点进一步划分：V/C（2.0，2.5）为 级瓶颈；V/C（1.5，2.0）为级瓶颈； V/C（1.2， 1.5）为级瓶颈。 3.2 排队类服务类设施瓶颈识别 依据排队论识别枢纽网络内排队类服务设施瓶颈分 布，枢纽高峰小时排队类服务设施期
12、望的排队长L或期望 的等待时间W比较进行瓶颈识别： 排队类服务设施服务台数与高峰小时设施所服务乘客 流的平均到达率（ped/s） 、 每个服务台的平均服务效率 （ped/s）以及客流最大排队长度的期望值L或者最大排队 长度等待时间的期望值W等因素有关。可以利用排队论的 有关理论和方法来确定排队类服务设施台的数量布局。设 服务台数为K，并设为单位时间内完成服务的乘客数， 即服务客流强度，则 1/K 。否则客流会出现 拥挤，在现实生活中，由于旅客的总人数是限定的，对于 某个服务台，开始时由于到达率高于服务率，排队会越来 越长，随着到达率的下降，排队长度也会下降，甚至下降 为0。 根据高峰小时枢纽网
13、络集散客流量来确定某种排队设 施必须的服务台数的总数。由于在高峰时段乘客选择服务 接受随机性选择，很难在不同服务台之间任意变换，可以 按多路多通道排队论数学模型来估计所需要设置的服务台 数K，其数学模型为： 系统中乘客的平均排队长度为6： KKL/ 2 （1） 106 排队中平均等待时间为： KKW/ （2） 3.3 站厅类瓶颈识别 站厅、站台是乘客密集分布且频繁集散的空间；具有 高密度、多条流线交织分布等客流特征。依据实际情况， 设置行人速度为1.1-1.3m/s，行人宽度为0.4-0.5m。基于 anylogic平台仿真实验数据图3-2（为图多条流线交织处行 人密度变化图） ， 通过增加旅
14、客到达强度旅客从自由行走到 阻塞滞留交织处旅客密度变化图，仿真时间为100分钟；采 用人均需求面积识别法对站厅类瓶颈识别：假设站厅或站 台有旅客数为Q， 某时刻段t离去的旅客数量为 去 Q 、 达的 旅客数量为 到 Q ，站厅类设施的面积为s： 则人均面积： S QQQ q 去到 图 3-2 行人密度变化图 表 3-3q 分类情况 序号 q值 2 m2 旅客状态 基本畅通 畅通 自由流出 同样依据人均占有面积识别法，也可以把站厅类瓶颈 类别进行划分阻塞滞留为级瓶颈、 排队划分为级瓶颈、 缓慢移动划分为级瓶颈。 3.4 外部交通系统瓶颈 外部运送系统运送能力与疏散客流的到达量必须匹配 才能有效地
15、疏散乘客，外部运送系统不但要保证在客流分 布的不同时间区域运能匹配，还必须保证高峰时段内客流 的顺利集散；外部运送系统匹配模型： i i i Q nE A （3） Ai为外部运送系统第 i 种交通方式的匹配度；Q 为该时段 需要疏散的乘客量（ped/h） ； i 外部运送系统第 i 种交通 方式承担客流量的比例（%） ；Ei第 i 种交通方式的疏散能 力（人 次/h） ；n为单位小时第 i 种交通方式需要配备的车 辆数； 在实际运送能力匹配时，考虑到运送能力预留；Ai 一般取值为 1.2-1.4 来满足高峰小时运能的需要。外部交通 系统运送能力与疏散客流的到达量必须匹配才能有效地疏 散乘客 A
16、i为第 i 种交通工具匹配系数；外部交通系统匹配 程度的好坏主要取决于匹配系数 Ai，当 Ai1 时，表明第 i 种交通工具的运送能力有空余能力； 当 Ai1 时表明旅客的 疏散过程中运送能力不足，可能导致旅客滞留形成瓶颈。 同样根据匹配度Ai划分交通系统瓶颈： 表 3-4 Ai分类情况 序号 Ai 10min 7-10min 5-7min 通道交织 q 0.3m2 0.3-0.4 m2 0.40.5 m2 容纳行人 q 0.5 m2 0.5-0.8 m2 0.81.0 m2 外部交通 Ai 0.6 0.6-0.8 0.8-1.0 5 地下一层地铁换乘区仿真分析 北京南站地下一层为换乘区， 建筑面积119940m2， 设 置了穿越整个车场的地下进出站通廊，形成了车站的交通 换乘空间。本文以地下
