综合客运交通枢纽功能与结构仿真评估
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• 尚未有一个模型能够完全符合实际复杂交通系统 的规律
国内外现状与趋势
行人仿真软件
Micro-Trips （1985）
SCM （1991）
PEDROUTE （1991）
SimPed （1999）
MicroPedSim （2002）
SIMWALK （2005~2006）
NOMAD （2005）
LEGION （2004）
客流组织优化 运输组织优化 综合换乘协调
应急预案
国内外现状与趋势
国内外现状与趋势
• 自20世纪70年代开始，以Henderson（机 械工程领域）为代表的国外专家和学者开始 关注并研究行人和行人流等方面的问题，逐 渐衍生出行人时空行为学、群集动力学等一 批新的学科方向
• 我国学者开始注意到这些问题始于本世纪初 ，相关研究主要集中在行人行为、建模仿真 和实践三个方面
国内外现状与趋势
行人模型及仿真
• 上世纪80年代，Gipps等人第一次提出了用大量 个体行人行为积聚的方法来描述大规模客流集散 的朴素行为模型，研究的基本思路是通过类比的 方法将相似物理现象中的已知规律尝试应用到行 人群集运动的解释中
– 引力模型 – 气体动力学模型 – 排队网络模型 – 流体力学模型
国内外现状与趋势
• 随着计算机仿真理论和技术的进步，又有 很多新的仿真模型应用于行人交通研究中
– Blue 等提出了基于元胞自动机的行人模型 – Rothman等提出一种将元胞自动机和气体动力
学模型结合的Lattice-Gas 模型 – Helbing在Nature、Transportation Science
国内外现状与趋势
• 北京交通大学MTR-PedSIM专门用于城市轨道交 通乘客集散的仿真，为大客流条件下提供十几种 可供定制的统计指标。
• 吉林大学陈震教授正在带领其团队进行相关系统 的研发工作，取得了初步成果。
• 针对中国的乘客行为进行研究，针对性强。 • 已经投入市场应用的有关综合客运枢纽数值实验
时间规划 活动规划
路径选择模型 碰撞规避机制
移动模型
节点选择机制
问题处理机制
研究进展—可视化评估
• 面向枢纽设计和运营组织的对枢纽有效性 、舒适性进行评估的指标体系
– 设施服务水平空间和时间分布 – 人均减速/等待次数 – 排队区域的排队长度 – 瓶颈分布 ……
• 评价指标的计算方法，相应的分级标准
国内外现状与趋势
• Legion
– 英国Warwick大学的人员疏散仿真系统原型 ：“VegAS” – 由Legion International, Ltd.投资，以“VegAS”为原型，
花费10年的时间开发出来的专业行人仿真系统，被业 内认为是最有效的行人仿真与分析工具 – 可用于地铁车站、奥运场馆、机场和大型活动等人流 聚集区域的行人流模拟，已经在2000年悉尼奥运会， 2004年雅典奥运会，伦敦申奥、纽约和香港地铁规划 以及2008年北京奥运会中应用，Legion公司在香港采 集了大量的步行人流数据，提供了针对中国地区的步 行人流行为特性，但实际应用效果并未公开
仿真系统尚未见到。
国内外现状与趋势
• 国内外学者在行人的宏观行为、个体微观行为建 模、行人流的特性研究方面已经有了一定的工作 基础，在行人交通流的仿真算法方面也取得了一 定的研究成果。
• 现有研究成果淡化了行人个体之间的交互作用、 个体规模增长导致的群体和流体状态变化的关键 问题，无法准确模拟和解释
研究背景及目标
• 客运专线大规模建设，形成北京南等一批大型综合客运站。 • 城市轨道交通的飞速发展，造就了一批集各种交通方式为一体的综合交
通枢纽。 • 这类枢纽对设计和运营环节提出了更高的要求
– 如何规划枢纽的空间结构、配置设施才能保证旅客集散 安全性、便捷性
– 如何运用枢纽才能保证客流流量及流线顺畅
售票服务台 检票服务台 障碍物
研究进展—枢纽动态控制建模
• 将枢纽的运营规则归结为
– 设备运用规则 – 作业流程规则
• 设备运用规则描述了各类服务台设备的开 关规则
研究进展—枢纽动态控制建模
• 作业流程规则描述了行人为达到其最终目的而需 要进行的活动的序列
购票
检票
登乘
出行旅客活动图
研究进展—行人行为仿真建模
– 复杂的行人交通行为 – 行人与设施之间的互动关系 – 复杂拓扑环境下的大规模行人的集群涌现行为等问题
研究内容
研究内容
研究进展情况
研究进展—客流分析
• 不同成分的客流对出行质量的要求不同，对服务 设施的选择意愿具有差别，导致行为的差异
• 客流分析的目标：
– 对具体的枢纽，确定其各类客流的数量和比例 – 确定不同种类的客流的行为倾向，为行人在枢纽内的
综合客运交通枢纽功能与结构仿真评估
汇报提纲
一、研究背景及目标 二、国内外现状与趋势 三、研究内容 四、研究进展情况 五、展望
研究背景及目标
研究基础
• 863：综合客运交通枢纽功能与结构数值试 验系统（2007AA11Z136）
• 铁道部：客运专线大型客运站运输组织方 法研究（2007X001-A）
上发表文章说明了行人交通流的复杂特性，并 提出了有名的“社会力”模型 – Still G.K.在其博士论文中提出用微观交通仿真 行人流行为的方法
国内外现状与趋势
• 国内的学者对以上模型尤其是基于元胞自动机的 疏散模型和基于社会力的仿真模型进行了一定程 度的改善，使之能够用于更广范围空间内的人员 的疏散和逃生问题
构建综合客运枢纽数值试验系统，对枢纽设施以 及行人交通行为进行仿真，为枢纽设计和运营优 化提供手段支撑
研究意义
1 规划阶段 2 设计阶段 3 建设阶段 4 运营阶段 综合客运交通枢纽功能与结构数值试验系统
指导枢纽规划 布局规划 用地规划
评价设计方案 比选设计方案 优化设计方案 枢纽能力评估
专业协调 指导建设
活动规划和时间规划提供依据
• 客流分析的手段：调查＋统计分析
研究进展—客流分析
• 系统调查研究了铁路客流的微观行为特征。
研究进展—客流分析
• 提出客流生成的方法
研究进展—枢来自百度文库结构建模
• 对枢纽内各类设备物理特征、层次关系、相互间 的关联关系进行了分析
• 以“空间网络＋服务台 ”模式建立了枢纽结构描述 模型
国内外现状与趋势
行人仿真软件
Micro-Trips （1985）
SCM （1991）
PEDROUTE （1991）
SimPed （1999）
MicroPedSim （2002）
SIMWALK （2005~2006）
NOMAD （2005）
LEGION （2004）
客流组织优化 运输组织优化 综合换乘协调
应急预案
国内外现状与趋势
国内外现状与趋势
• 自20世纪70年代开始，以Henderson（机 械工程领域）为代表的国外专家和学者开始 关注并研究行人和行人流等方面的问题，逐 渐衍生出行人时空行为学、群集动力学等一 批新的学科方向
• 我国学者开始注意到这些问题始于本世纪初 ，相关研究主要集中在行人行为、建模仿真 和实践三个方面
国内外现状与趋势
行人模型及仿真
• 上世纪80年代，Gipps等人第一次提出了用大量 个体行人行为积聚的方法来描述大规模客流集散 的朴素行为模型，研究的基本思路是通过类比的 方法将相似物理现象中的已知规律尝试应用到行 人群集运动的解释中
– 引力模型 – 气体动力学模型 – 排队网络模型 – 流体力学模型
国内外现状与趋势
• 随着计算机仿真理论和技术的进步，又有 很多新的仿真模型应用于行人交通研究中
– Blue 等提出了基于元胞自动机的行人模型 – Rothman等提出一种将元胞自动机和气体动力
学模型结合的Lattice-Gas 模型 – Helbing在Nature、Transportation Science
国内外现状与趋势
• 北京交通大学MTR-PedSIM专门用于城市轨道交 通乘客集散的仿真，为大客流条件下提供十几种 可供定制的统计指标。
• 吉林大学陈震教授正在带领其团队进行相关系统 的研发工作，取得了初步成果。
• 针对中国的乘客行为进行研究，针对性强。 • 已经投入市场应用的有关综合客运枢纽数值实验
时间规划 活动规划
路径选择模型 碰撞规避机制
移动模型
节点选择机制
问题处理机制
研究进展—可视化评估
• 面向枢纽设计和运营组织的对枢纽有效性 、舒适性进行评估的指标体系
– 设施服务水平空间和时间分布 – 人均减速/等待次数 – 排队区域的排队长度 – 瓶颈分布 ……
• 评价指标的计算方法，相应的分级标准
国内外现状与趋势
• Legion
– 英国Warwick大学的人员疏散仿真系统原型 ：“VegAS” – 由Legion International, Ltd.投资，以“VegAS”为原型，
花费10年的时间开发出来的专业行人仿真系统，被业 内认为是最有效的行人仿真与分析工具 – 可用于地铁车站、奥运场馆、机场和大型活动等人流 聚集区域的行人流模拟，已经在2000年悉尼奥运会， 2004年雅典奥运会，伦敦申奥、纽约和香港地铁规划 以及2008年北京奥运会中应用，Legion公司在香港采 集了大量的步行人流数据，提供了针对中国地区的步 行人流行为特性，但实际应用效果并未公开
仿真系统尚未见到。
国内外现状与趋势
• 国内外学者在行人的宏观行为、个体微观行为建 模、行人流的特性研究方面已经有了一定的工作 基础，在行人交通流的仿真算法方面也取得了一 定的研究成果。
• 现有研究成果淡化了行人个体之间的交互作用、 个体规模增长导致的群体和流体状态变化的关键 问题，无法准确模拟和解释
研究背景及目标
• 客运专线大规模建设，形成北京南等一批大型综合客运站。 • 城市轨道交通的飞速发展，造就了一批集各种交通方式为一体的综合交
通枢纽。 • 这类枢纽对设计和运营环节提出了更高的要求
– 如何规划枢纽的空间结构、配置设施才能保证旅客集散 安全性、便捷性
– 如何运用枢纽才能保证客流流量及流线顺畅
售票服务台 检票服务台 障碍物
研究进展—枢纽动态控制建模
• 将枢纽的运营规则归结为
– 设备运用规则 – 作业流程规则
• 设备运用规则描述了各类服务台设备的开 关规则
研究进展—枢纽动态控制建模
• 作业流程规则描述了行人为达到其最终目的而需 要进行的活动的序列
购票
检票
登乘
出行旅客活动图
研究进展—行人行为仿真建模
– 复杂的行人交通行为 – 行人与设施之间的互动关系 – 复杂拓扑环境下的大规模行人的集群涌现行为等问题
研究内容
研究内容
研究进展情况
研究进展—客流分析
• 不同成分的客流对出行质量的要求不同，对服务 设施的选择意愿具有差别，导致行为的差异
• 客流分析的目标：
– 对具体的枢纽，确定其各类客流的数量和比例 – 确定不同种类的客流的行为倾向，为行人在枢纽内的
综合客运交通枢纽功能与结构仿真评估
汇报提纲
一、研究背景及目标 二、国内外现状与趋势 三、研究内容 四、研究进展情况 五、展望
研究背景及目标
研究基础
• 863：综合客运交通枢纽功能与结构数值试 验系统（2007AA11Z136）
• 铁道部：客运专线大型客运站运输组织方 法研究（2007X001-A）
上发表文章说明了行人交通流的复杂特性，并 提出了有名的“社会力”模型 – Still G.K.在其博士论文中提出用微观交通仿真 行人流行为的方法
国内外现状与趋势
• 国内的学者对以上模型尤其是基于元胞自动机的 疏散模型和基于社会力的仿真模型进行了一定程 度的改善，使之能够用于更广范围空间内的人员 的疏散和逃生问题
构建综合客运枢纽数值试验系统，对枢纽设施以 及行人交通行为进行仿真，为枢纽设计和运营优 化提供手段支撑
研究意义
1 规划阶段 2 设计阶段 3 建设阶段 4 运营阶段 综合客运交通枢纽功能与结构数值试验系统
指导枢纽规划 布局规划 用地规划
评价设计方案 比选设计方案 优化设计方案 枢纽能力评估
专业协调 指导建设
活动规划和时间规划提供依据
• 客流分析的手段：调查＋统计分析
研究进展—客流分析
• 系统调查研究了铁路客流的微观行为特征。
研究进展—客流分析
• 提出客流生成的方法
研究进展—枢来自百度文库结构建模
• 对枢纽内各类设备物理特征、层次关系、相互间 的关联关系进行了分析
• 以“空间网络＋服务台 ”模式建立了枢纽结构描述 模型