楊 文，張 彥

（中國鐵道科學(xué)研究院 電子計算技術(shù)研究所，北京 100081）

高速鐵路客運服務(wù)特點是：客運服務(wù)設(shè)施集成化和自動化程度高。為了減少旅客出行過程中的時空消耗，需要高速鐵路客運站為旅客提供的客運服務(wù)進(jìn)行相關(guān)評價，廣播服務(wù)作為客運服務(wù)的重要內(nèi)容之一對旅客在車站行為產(chǎn)生重要的影響，開始檢票廣播是廣播服務(wù)最重要的內(nèi)容，不同的開始檢票廣播播放時間會造成旅客在檢票的過程中排隊長度和等待時間不同，對其展開研究能夠為旅客進(jìn)站檢票上車的流暢性提高提供一種解決問題的思路。虛擬仿真是解決這一問題實際方法。

1 仿真模型

SRA IL仿真系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于軌道交通咨詢和教育領(lǐng)域，可對樞紐運能評估、樞紐設(shè)計評估、運營手段有效性評估和應(yīng)急預(yù)案輔助決策等。

1.1 SRAIL仿真系統(tǒng)介紹

SRAIL主要功能如下：

（1）樞紐設(shè)計圖紙的導(dǎo)入和仿真場景生成；（2）仿真基礎(chǔ)數(shù)據(jù)輸入與管理；（3）仿真客流的多模式生成；（4）仿真過程的二維實時展示；（5）仿真指標(biāo)的計算與數(shù)據(jù)分析；（6）仿真數(shù)據(jù)錄制與回放；（7）仿真結(jié)構(gòu)三維展示。

1.2 旅客候車檢票模型

1.2.1 Logit模型

如圖1所示，旅客接受檢票廣播服務(wù)從候車區(qū)域進(jìn)入檢票隊列接受服務(wù)或者從候車區(qū)域以外直接到隊列接受服務(wù)，服務(wù)完成后從相同的方向離去。旅客在接受廣播信息服務(wù)之前有決策是否立即排隊。開檢時間和排隊長度時主要影響旅客候車和排隊的因素。

因此，基于廣播信息旅客行為選擇概率可用Logit模型計算：

圖1 基于廣播信息的旅客等候排隊分析

Pj：表示旅客等候排隊概率；

un：表示排隊等候效用。

旅客等候概率為：

P1為旅客等候的概率。

旅客排隊概率為：

旅客等候的效用值：

v1：表示等候效用函數(shù)；

t1：表示距離發(fā)車的時間（0＜t1＜開檢前10 min）；

l：表示檢票設(shè)施前排隊長度；

α1、β1：分別表示檢票時間和排隊長度的參數(shù)；

ε1：表示開檢廣播的隨機(jī)效用。

旅客檢票排隊效用：

v2：表示等候效用函數(shù)；

α2、β2：分別表示檢票時間和排隊長度參數(shù)；

ε2：表示開檢廣播的隨機(jī)效用。

1.2.2 旅客候車檢票模型算法流程

（1）初始化樞紐環(huán)境，創(chuàng)建網(wǎng)格、單元、控制點；

（2）生成0~N的整數(shù)隨機(jī)序列，并順序選擇隨機(jī)序列中的元素j，選擇編號為j的旅客為當(dāng)前決策旅客；

（3）生成j旅客檢票行為概率和候車行為概率；

（4）比較j旅客的概率p與旅客檢票概率pj，概率大于旅客行為是檢票，否則旅客行為是候車；

（5）判斷j旅客是否檢票上車，完成，流程結(jié)束。否則，更新生成j旅客概率，返回執(zhí)（3）重新判斷。算法流程如圖2所示。

1.3 客流到達(dá)模型

目前，針對高速鐵路車站旅客聚集規(guī)律進(jìn)行研究，列車開車前20 min~25 min旅客集中到達(dá)。旅客提前到站時間分布概率函數(shù)密度：

圖2 旅客候車檢票模型算法流程

x：表示旅客提前到達(dá)車站時間（單位：min）。

旅客提前到達(dá)分布圖如圖3所示。

圖3 旅客提前到達(dá)分布圖

2 實例仿真

2.1 北京南站介紹

2008年8月正式重新開通運行的北京南站占地面積49.92 m2，建筑面積42萬 m2。主站房建筑面積31萬 m2，建筑地上兩層，地下三層。地上二層是高架的旅客候車層，面積47 654 m2，中央為候車大廳，總面積為3.5 m2，東西兩側(cè)是進(jìn)站大廳各4個14 m寬的入口，自南向北依次為京津城際候車區(qū)、京滬高速候車區(qū)、普通候車區(qū)。北京南站基本設(shè)施如表1。

表1 北京南站基本設(shè)施配置

由于目前北京南站普速列車開行方向、客流到達(dá)、列車編組與京滬高速相似，所以針對普速場的開始檢票廣播方案仿真評估與京滬方向開始檢票廣播方案一樣。為了便于車站工作人員管理組織，列車開始檢票廣播時間應(yīng)以5 min的整數(shù)倍制定。

（1）京滬方向

方案1：京滬高鐵始發(fā)檢票廣播播放時間保持現(xiàn)狀不變；

方案2：京滬高鐵始發(fā)檢票廣播播放時間改為離發(fā)車前25 min播放；

方案3：京滬高鐵始發(fā)檢票廣播播放時間改為離發(fā)車前15 min播放。

（2）京津方向

方案1：京津城際始發(fā)檢票廣播播放時間保持現(xiàn)狀不變；

方案2：京津城際始發(fā)檢票廣播播放時間改為離發(fā)車前20 min播放；

方案3：京津城際始發(fā)檢票廣播播放時間改為離發(fā)車前10 min播放。

本文在SRA IL仿真系統(tǒng)基礎(chǔ)上進(jìn)行仿真，將北京南站的基本設(shè)施、客流到達(dá)規(guī)律、各設(shè)施的服務(wù)時間和檢票廣播時間等輸入到仿真系統(tǒng)進(jìn)行仿真。

3 輸出結(jié)果

經(jīng)過SRA IL系統(tǒng)仿真，不同的開始檢票廣播時間分別得到以下結(jié)果。

3.1 平均排隊長度

圖4 平均排隊長度

由圖4得出京滬（普速）方向和京津方向在執(zhí)行第2種方案時，旅客排隊過程中旅客的平均排隊長度最小 ；京津方向列車編組（8編組）小于京滬（普速）方向編組（16編組），京津方向在每個開始檢票廣播時間輸入條件下的平均排隊長度都要小于京滬（普速）方向的排隊長度。

3.2 平均等待時間

由圖5得出京滬（普速）方向和京津方向在執(zhí)行第2種方案時，旅客檢票排隊過程中，旅客平均等待時間最??；京津方向列車編組（8編組）小于京滬（普速）方向編組（16編組），京津方向在每個檢票廣播方案輸入條件下的平均等待時間都小于京滬（普速）方向的平均排隊時間。

對北京南站廣播檢票流程進(jìn)行動態(tài)仿真得出以下結(jié)論：

圖5 平均等待時間

（1）北京南站京滬高速和普速場輸入現(xiàn)有檢票廣播方案仿真，得到的平均排隊長度、平均等待時間大于采用第2種檢票廣播方案仿真時得到的指標(biāo)；小于第3種方案得到的指標(biāo)。

（2）北京南站京津城際方向輸入現(xiàn)有檢票廣播方案仿真，得到的平均排隊長度、平均等待時間大于采用第2種檢票廣播方案仿真得到的指標(biāo)。小于第3種方案得到的指標(biāo)。

綜上所述，在保持北京南站現(xiàn)有檢票設(shè)施不變情況下，以提高旅客在檢票過程的流暢性為目的，改變開始檢票廣播時間得到最優(yōu)結(jié)果，即：

（1）北京南站京滬高速和普速場播放開檢廣播時間為提前25 min。

（2）北京南站京津場開檢廣播提前至20 min。

4 結(jié)束語

本文應(yīng)用SRA IL仿真軟件對北京南站高架層開始檢票廣播的時間方案動態(tài)仿真分析，針對不同的開始檢票廣播時間造成旅客在檢票口的平均排隊長度和平均等待時間不同提出方案，并得到最優(yōu)的開始檢票廣播時間方案。

[1]李得偉.城市軌道交通樞紐乘客集散模型及微觀仿真理論[D].北京：北京交通大學(xué)，2007.

[2]劉啟剛，朱克非，杜旭升.大型客運站最高集聚人數(shù)仿真計算方法研究[J].鐵道學(xué)報，2011，33（8）：1-6.

[3]金 安. Logit模型參數(shù)估計方法研究[J].交通運輸系統(tǒng)工程與信息，2004，4（1）：71-75.

[4]陸 衛(wèi)，張 寧，陳 暉，黃 衛(wèi).城市軌道 交通出行者信息服務(wù)水平評價[J].城市軌道交通研究，2010（3）：31-34.

[5]楊 浩.鐵路運輸組織學(xué)[M].北京:中國鐵道出版社.2005.

[6]史 峰，鄧連波，霍 亮.鐵路旅客乘車行為及其效用[J].中國鐵道科學(xué)，2007，28（6）：117-121.