地铁车站乘客集散仿真研究及其在设施协调设计中的应用

摘要

城市轨道交通是解决大城市交通问题的主要手段，是目前城市居民出行最为快捷、舒适的交通方式。在城市轨道交通发展到一定程度时，对于路网运输效率来说，提高旅客在车站内的移动效率问题已经成为比扩大路网和缩短列车运行间隔更关键的因素。这就促使人们思考如何通过对车站进行合理的设计来提高乘客在车站内的集散效率。目前国内外在地铁车站的设计和评价上依然主要依靠静态的经验估计办法，无论在工程实践上还是相关理论上都存在着一些不足。计算机技术和人工智能技术的快速发展，使得运用计算机仿真模拟车站内的乘客集散成为可能。因此，可以运用仿真手段对传统方法设计出的车站方案进行评估、优化和改进。本文通过对乘客集散行为的分析，对乘客集散建模及微观仿真进行深入研究，以建立能满足车站设计评价及协调设计要求的动态乘客集散仿真模型。 本文首先介绍了4种比较成熟的行人微观仿真模型，并对其各自的优缺点进行了分析和比较。为建立地铁车站乘客集散模型提供了建模思路和理论基础。 其次，详细描述了行人交通的宏观及微观交通行为技术特征，重点研究了乘客在车站环境中交通行为的特殊性，总结出车站环境中乘客集散规律。为乘客集散仿真模型的建立以及模型的合理性的评判提供了基本技术数据和理论基础。 基于对乘客复杂的集散行为的认识，建立了一种基于个体智能行为的乘客集散理论模型。针对乘客集散过程中的路径选择、移动、同步决策等基本行为，分别详细地描述了A*智能路径选择模型、考虑乘客相互作用的局部移动规则、乘客群体中个体移动决策协调等乘客集散模型的主要组成部分。 考虑到模型的实用性，利用所建立的乘客集散理论模型和仿真建模理论开发了MMPSim乘客集散仿真程序。利用MMPSim程序对售票厅和隧道逃生平台两个具体环境中乘客疏散进行了仿真实验，对如何通过乘客集散仿真对地铁设施设计方案进行评价和协调设计进行了探讨。 最后，对乘客集散仿真研究进行了总结，并根据研究中遇到的问题和存在的不足，对乘客集散理论的进一步研究以及仿真程序的完善提出了一些展望。

目录

文摘

英文文摘

声明

致谢

1绪论

1.1研究背景

1.2研究意义

1.3国内外研究现状

1.3.1国内研究现状

1.3.2国外研究现状

1.3.3国内外研究现状分析

1.4本文主要研究的内容

2现有行人交通微观仿真模型综述

2.1引言

2.2移动效益模型

2.3元胞自动机模型

2.4社会力模型

2.5排队网络模型

2.6现有模型比较

2.7小结

3行人交通技术特征与乘客集散规律

3.1引言

3.2行人交通行为技术特性

3.2.1行人宏观交通行为技术特性

3.2.2行人微观交通行为技术特性

3.3地铁车站环境内乘客集散行为规律

3.3.1地铁车站环境的特点

3.3.2地铁车站环境内乘客宏观集散行为特点

3.3.3地铁车站环境内乘客微观集散行为特点

3.3.4地铁车站环境内乘客集散行为其他规律

3.4小结

4乘客集散模型研究

4.1引言

4.2车站设施环境的网格化

4.3乘客个体行为智能化

4.3.1乘客的智能主体描述

4.3.2启发式A*智能路径选择模型

4.3.3考虑乘客相互作用的局部移动规则

4.3.4乘客到达目的地判断

4.3.5乘客群体中个体移动决策的协调

4.3.6乘客集散理论模型的算法流程

4.4小结

5 MMPSim仿真程序设计及其在协调设计中的应用

5.1引言

5.2乘客集散系统仿真建模理论与方法

5.2.1计算机仿真

5.2.2离散仿真建模

5.3仿真程序设计

5.3.1程序开发运行环境

5.3.2 MMPSim程序实体分析

5.3.3 MMPSim程序逻辑构成

5.3.4仿真步骤

5.4 MMPSim在设施协调设计中的应用

5.4.1 MMPSim在站厅协调设计中的应用

5.4.2 MMPSim在逃生平台协调设计中的应用

5.5小结

6总结与展望

6.1本文研究成果及结论

6.2本文创新点

6.3研究展望

参考文献

作者简历