一種基于流線分析的軌道交通樞紐設(shè)施設(shè)計(jì)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于流線分析的軌道交通樞紐設(shè)施布局和微觀設(shè)計(jì)方法。首先從交通設(shè)計(jì)的角度系統(tǒng)地分析了城市軌道交通樞紐的系統(tǒng)構(gòu)成，明確樞紐的通道、樓梯、檢票機(jī)、站臺等交通設(shè)施的空間布局方案，從出行者在樞紐內(nèi)的活動出發(fā)，提出了行人流線生成方法、流線分析和沖突消除方法。以流線分析結(jié)果為基礎(chǔ)，將樞紐流線干擾度、換乘阻抗作為衡量樞紐布局結(jié)構(gòu)效用的定量評價指標(biāo)，提出了以結(jié)構(gòu)效用最優(yōu)為目標(biāo)的設(shè)施布局優(yōu)化方法。
【專利說明】一種基于流線分析的軌道交通樞紐設(shè)施設(shè)計(jì)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于城市軌道交通樞紐交通設(shè)計(jì)理論領(lǐng)域，特別涉及一種基于流線分析的 軌道交通樞紐設(shè)施設(shè)計(jì)方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 作為實(shí)現(xiàn)交通功能轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，城市軌道交通樞紐在綜合客運(yùn)交通系統(tǒng)中的 作用，猶如交叉口在城市道路網(wǎng)中的作用，是城市客運(yùn)交通系統(tǒng)的瓶頸，其合理規(guī)劃、設(shè)計(jì)、 建設(shè)與否直接影響著綜合客運(yùn)網(wǎng)絡(luò)的整體效率和"以人為本"的服務(wù)水平的高低，更直接關(guān) 系到出行者在樞紐內(nèi)集散換乘的出行效率。但是，從樞紐的實(shí)際建設(shè)和運(yùn)營狀況來看，相 對于軌道交通線網(wǎng)所取得的長足發(fā)展，軌道交通樞紐的建設(shè)仍是城市綜合交通發(fā)展的"軟 肋"。樞紐內(nèi)部布局缺乏系統(tǒng)考慮，交通一體化水平較低，換乘距離長，樞紐設(shè)施容量不足， 各種交通方式之間換乘不協(xié)調(diào)等問題仍然嚴(yán)重，降低了交通使用者在樞紐內(nèi)的換乘效率。 為了構(gòu)建一體化的城市綜合客運(yùn)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)城市綜合客運(yùn)交通體系的整體化功能，要求交 通工程界的理論研究要從過去比較多地關(guān)注"線網(wǎng)"布局規(guī)劃問題的同時，更要更多地重視 樞紐及車站這一類"節(jié)點(diǎn)"的規(guī)劃設(shè)計(jì)問題。
[0003] 為了指導(dǎo)樞紐的規(guī)劃設(shè)計(jì)，圍繞如何開展樞紐的交通規(guī)劃設(shè)計(jì)，進(jìn)行樞紐內(nèi)部合 理布局及配置優(yōu)化，科學(xué)地確定樞紐內(nèi)各類交通設(shè)施的規(guī)模（容量）、數(shù)量、布置，以提高樞 紐銜接效率與服務(wù)質(zhì)量，充分發(fā)揮樞紐的交通功能，國內(nèi)外展開了從宏觀至微觀的一系列 研究，形成了諸多研究成果，既有以空港為對象的，有針對綜合客運(yùn)樞紐的，也有圍繞軌道 交通樞紐和軌道交通車站展開的研究，其成果對本發(fā)明的研究具有重要的借鑒意義。
[0004] 近幾年來從中微觀層面研究樞紐交通規(guī)劃設(shè)計(jì)問題才剛剛起步，從現(xiàn)有的研究成 果可以看出以下不足：
[0005] -、樞紐內(nèi)各類設(shè)施的優(yōu)化配置沒有充分體現(xiàn)流量的短時波動性和使用者的行為 特性。
[0006] -方面，采用目標(biāo)年的設(shè)計(jì)高峰小時流量作為依據(jù)計(jì)算各類設(shè)施的規(guī)模的方法， 忽略了需求的短時波動性，因?yàn)闃屑~內(nèi)高峰小時客流量并不是持續(xù)地占用樞紐設(shè)施，而是 具有流量激變性的特點(diǎn)，即：樞紐內(nèi)的客流量與列車的到達(dá)分布有關(guān)，因而，隨著列車到站 呈現(xiàn)出瞬時急劇升高的特性。在這種狀態(tài)持續(xù)一段時間后，客流量逐漸減少。當(dāng)下一趟列 車到來后這種現(xiàn)象將重復(fù)出現(xiàn)，呈現(xiàn)一定的周期性。另一方面，行人在樞紐內(nèi)移動的過程中 對樞紐設(shè)施的使用，呈現(xiàn)出速度隨流量、密度改變而變化，且空間分布上不均勻的特性，人 們更容易聚集在服務(wù)類設(shè)施，如：檢票口、售票處、問詢臺等位置。因此不考慮流量的短時波 動性和乘客行為特性的規(guī)模配置與設(shè)計(jì)會導(dǎo)致設(shè)施能力與需求的不匹配。
[0007] 二、多是針對樞紐內(nèi)的局部設(shè)施和單一目的展開的研究，難以體現(xiàn)乘客在樞紐內(nèi) 不同方式之間的一體化換乘過程。
[0008] 已有的研究成果多是以軌道交通車站內(nèi)的單一交通設(shè)施（如步行通道、檢票閘 機(jī)、地鐵站臺等）為對象，展開的局部的優(yōu)化和細(xì)化設(shè)計(jì)，而對軌道交通樞紐內(nèi)的其它空 間，如：軌道交通與其它交通方式的換乘設(shè)施（公交候乘區(qū)、車輛停放區(qū)等）、軌道交通樞紐 的地面交通出入口等交通資源的布局與優(yōu)化配置研究較少，尤其缺乏從系統(tǒng)的角度出發(fā)， 按照行人在樞紐內(nèi)的完整活動鏈，將乘客在樞紐內(nèi)不同方式間換乘過程中所經(jīng)過的交通設(shè) 施作為一個整體，對樞紐的各類設(shè)施進(jìn)行綜合協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)與優(yōu)化研究。
[0009] 三、運(yùn)用解析方法對樞紐交通設(shè)施進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)的研究非常少。
[0010] 現(xiàn)有樞紐設(shè)計(jì)所采用的研究方法和解決手段主要分為兩類：基于排隊(duì)論的設(shè)施優(yōu) 化設(shè)計(jì)、基于仿真的能力配置適應(yīng)性評價。首先由于排隊(duì)論在描述檢票機(jī)、售票機(jī)這類服務(wù) 設(shè)施時具有較好的解釋性，因此多被用于解決樞紐內(nèi)售檢票設(shè)施配置問題；現(xiàn)有的仿真模 型和方法實(shí)質(zhì)上是對既定的流量和規(guī)劃設(shè)計(jì)方案下的一種有效反饋，通過模擬行人流與樞 紐設(shè)施之間的交互現(xiàn)象，得到動態(tài)的樞紐適應(yīng)性評價結(jié)果，以此作為方案比選和改進(jìn)的依 據(jù)。由于樞紐結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性和流量變化的隨機(jī)性，構(gòu)建能夠描述樞紐運(yùn)行效果的解析模型 是非常困難的，由上面的分析即可以看出，運(yùn)用解析方法對樞紐交通設(shè)施進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)的 研究還非常少。
[0011] 總之，國內(nèi)外有關(guān)城市軌道交通樞紐交通設(shè)計(jì)理論的研究還不完善，有待進(jìn)一步 研究。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0012] 針對現(xiàn)有研究所存在的不足，本發(fā)明的目的是根據(jù)樞紐客流的波動性和乘客的交 通特性，以問題為導(dǎo)向，以關(guān)注乘客在樞紐系統(tǒng)中的移動條件與環(huán)境為切入點(diǎn)，以交通資源 (包括時間、空間、投資等）為約束，以方便乘客的出行和換乘、提高公共交通的服務(wù)能力為 目標(biāo)，對軌道交通樞紐從軌道交通站臺、經(jīng)換乘設(shè)施再到其他交通方式的站場展開的一項(xiàng) 從宏觀到微觀層面的優(yōu)化設(shè)計(jì)。宏觀上以縮短乘客在樞紐內(nèi)的移動距離為目標(biāo)，提出樞紐 設(shè)施布局優(yōu)化方法；中觀上以減少乘客在樞紐內(nèi)的延誤時間、提高換乘效率為目標(biāo)，建立樞 紐設(shè)施能力優(yōu)化模型，實(shí)現(xiàn)樞紐各類設(shè)施的供需匹配；微觀上以服務(wù)水平為標(biāo)準(zhǔn)，詳細(xì)討論 樞紐的微觀交通設(shè)計(jì)。最終從設(shè)施靜態(tài)設(shè)計(jì)和客流動態(tài)使用兩個方面實(shí)現(xiàn)樞紐的規(guī)劃設(shè)計(jì) 滿足設(shè)計(jì)目標(biāo)。
[0013] 本發(fā)明針對國內(nèi)外有關(guān)城市軌道交通樞紐交通設(shè)計(jì)理論研究不足，本發(fā)明提出一 種基于流線分析的軌道交通樞紐設(shè)施布局和微觀設(shè)計(jì)方法，具體的技術(shù)方案如下：
[0014] 一種基于流線分析的軌道交通樞紐設(shè)施設(shè)計(jì)方法，所述流線分析包括流線的表示 方法、流線生成、沖突點(diǎn)分析、流線優(yōu)化和沖突消除；所述軌道交通樞紐設(shè)施設(shè)計(jì)方法，包括 樞紐設(shè)施布局和樞紐設(shè)施微觀設(shè)計(jì)，其中，所述樞紐設(shè)施布局包括樞紐設(shè)施分類，設(shè)施布局 優(yōu)化模型和布局優(yōu)化流程；所述樞紐設(shè)施微觀設(shè)計(jì)包括交通設(shè)施延誤計(jì)算模型，設(shè)施能力 優(yōu)化模型和樞紐微觀交通設(shè)計(jì)。
[0015] 所述流線分析中的流線，是在交通樞紐內(nèi)，由于各類人員、車輛、物品的集散活動， 產(chǎn)生一定的流動過程和流動路線；所述流線的表示方法包括流程圖表示法和組織圖表示 法；所述流線的生成，是直觀形象地表示出行人在城市軌道交通樞紐中的分布和走向，即將 樞紐各交通方式換乘矩陣轉(zhuǎn)換成樞紐內(nèi)部客流OD分布矩陣；所述沖突點(diǎn)分析和沖突消失 中的沖突，包括流線交匯/分流引起的摩擦沖突、流線相交穿插引起的交叉沖突和開放空 間的復(fù)雜交織沖突點(diǎn)；所述流線優(yōu)化和沖突消除采用交叉外移法和物理切割法。
[0016] 所述樞紐設(shè)施包括通道類設(shè)施、服務(wù)類設(shè)施、換乘類設(shè)施和信息類設(shè)施；所述設(shè)施 布局優(yōu)化包括優(yōu)化的基本要求、效用指標(biāo)的計(jì)算和優(yōu)化模型的建立；所述布局優(yōu)化流程包 括設(shè)施分析、樞紐乘客流線分析、建立樞紐設(shè)施布置優(yōu)化模型。
[0017] 所述交通設(shè)施延誤計(jì)算包括通道類設(shè)施延誤計(jì)算、服務(wù)類設(shè)施延誤和換乘類設(shè)施 延誤；所述設(shè)施能力優(yōu)化模型包括樞紐網(wǎng)絡(luò)的抽象、變量符號的定義、非線性雙層優(yōu)化模型 構(gòu)建、啟發(fā)式求解算法；所述微觀交通設(shè)計(jì)包括通道樓梯的設(shè)計(jì)、售檢票設(shè)施的設(shè)計(jì)、公交 換乘設(shè)施的設(shè)計(jì)、社會車輛換乘停車場設(shè)計(jì)、自行車停放區(qū)設(shè)計(jì)和信息服務(wù)設(shè)施設(shè)計(jì)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018] 圖1是軌道交通樞紐設(shè)施構(gòu)成示意圖；
[0019] 圖2a是公交換乘地鐵流線的流程圖；
[0020] 圖2b是地鐵換乘公交流線的流程圖；
[0021] 圖3是城市軌道交通樞紐設(shè)施布局的基本流程；
[0022] 圖4通道的最大走行時間與流量、寬度的關(guān)系
[0023] 圖5是下行樓梯的最大走行時間與流量、樓梯寬度的關(guān)系；
[0024] 圖6是服務(wù)類設(shè)施延誤時間計(jì)算方法示意圖；

【具體實(shí)施方式】
[0025] (1)提出流線生成、沖突點(diǎn)分析、流線優(yōu)化和沖突消除，具體步驟如下：
[0026] (11)流線生成
[0027] 流線生成的主要任務(wù)是直觀形象地表示出行人在城市軌道交通樞紐中的分布和 走向，也是行人流線沖突分析的基礎(chǔ)。
[0028] ①確定節(jié)點(diǎn)。在生成流線時應(yīng)首先確定節(jié)點(diǎn)的類型，節(jié)點(diǎn)可以分為結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)和鏈 接節(jié)點(diǎn)。結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)即行人活動的起訖點(diǎn)（起訖點(diǎn)設(shè)施）或進(jìn)入、離開樞紐的點(diǎn)（設(shè)施）；鏈 接節(jié)點(diǎn)即行人在換乘過程中經(jīng)過的各設(shè)施的端點(diǎn)，如：步行通道的兩端端點(diǎn)，到達(dá)閘機(jī)的點(diǎn) 和離開閘機(jī)的點(diǎn)等。
[0029] ②采用有向線段連接各個標(biāo)記點(diǎn)的方式，將各種類型的行人流線按照其路徑軌跡 在設(shè)施布置圖中表示出來；
[0030] ③對各種有向線段進(jìn)行區(qū)分，即可以用不同的顏色代表不同的流線類型，也可以 用不同的線條粗細(xì)代表不同的流線流量。
[0031] (12)沖突點(diǎn)分析
[0032] 人-人沖突也可以分為以下三種類型，S卩：流線交匯/分流引起的摩擦沖突、流線 相交穿插引起的交叉沖突和開放空間的復(fù)雜交織沖突點(diǎn)。
[0033] 1)摩擦沖突點(diǎn)。通過實(shí)地觀察，乘客在長長的步行通道內(nèi)行進(jìn)時，一般會跟隨前進(jìn) 形成有序的流線，而在諸如三條通道形成的丁字交叉口處，會發(fā)生流線的交匯或分流，這時 由于行進(jìn)方向的改變、通道寬度的改變，行人會產(chǎn)生如避讓、減速、后方行人超越前方行人 的行為等，造成摩擦沖突。這種沖突是樞紐內(nèi)行人在行進(jìn)中最普遍的沖突，一般沖突強(qiáng)度較 小，發(fā)生沖突的面積較小。
[0034] 2)交叉沖突點(diǎn)。是在封閉的、三向或四向交叉的區(qū)域內(nèi)發(fā)生由于行進(jìn)方向不同，需 要與相交流線發(fā)生穿插現(xiàn)象的沖突類型。兩個相交方向的客流會彼此停頓避讓、交替穿過。 當(dāng)兩個方向的客流較大時，沖突強(qiáng)度較大，發(fā)生沖突的面積較摩擦沖突大。
[0035] 3)交織沖突點(diǎn)。是指在開敞式的區(qū)域內(nèi)（如站廳、換乘大廳、軌道交通站臺等處）， 由不同目的和行進(jìn)方向的行人（如進(jìn)出站、購票、問詢等多個方向）相互交織所形成的沖突 點(diǎn)。在該區(qū)域內(nèi)，行人頻繁產(chǎn)生肢體摩擦、避讓、停頓、繞行等動作。盡管交織沖突區(qū)內(nèi)包含 了前面兩種沖突點(diǎn)類型的行人移動行為，但是其總體表現(xiàn)出的特征更具復(fù)雜性，因此在流 線分析中應(yīng)將流線圖中處于這類開敞式空間區(qū)域內(nèi)的多個沖突點(diǎn)看作是相關(guān)的，其共同表 示一片交織沖突區(qū)，該區(qū)域內(nèi)的沖突點(diǎn)即為交織沖突點(diǎn)，點(diǎn)的個數(shù)代表在該沖突區(qū)域內(nèi)的 不同行進(jìn)方向沖突復(fù)雜程度。
[0036] (13)行人流線的優(yōu)化和沖突的消除
[0037] 通過重新組織和設(shè)計(jì)流線的分布和走向，即研究流線和設(shè)施布置之間的關(guān)系，以 調(diào)整流線在設(shè)施布置中的分布來消除沖突區(qū)域。主要方法和途徑有：
[0038] 1)交叉外移法。
[0039] 就是將客流非高峰期在站內(nèi)產(chǎn)生的流線交叉點(diǎn)外移至樞紐站外，以減少流線交叉 點(diǎn)及交叉密度。
[0040] 2)物理切割法。
[0041] 所謂物理切割法，就是將進(jìn)站、出站、購票、換乘等各種流線分隔開，以減少交叉。
[0042] ①「在同一平面上的物理切割
[0043] 首先要在平面上為乘客提供多渠道的換乘空間和流線?？煞譃橹饕鋈肟?、次要 出入口、通過式大廳、入口大廳、換乘通廊等各種形式。
[0044] ②「利用三維空間進(jìn)行物理切割
[0045] 為了避免流線的交叉，除了在平面上采用多空間、多入口的方法外，還需要在剖面 上設(shè)置地下通道、高架橋、高架步行道、站廳等設(shè)施，以利用立體空間來分流。
[0046] (2)城市軌道交通樞紐是一個由各種交通設(shè)施構(gòu)成的以實(shí)現(xiàn)客流在不同方式間換 乘接續(xù)的場所，主要由三部分組成的：軌道交通車站、換乘設(shè)施和疏解道路。本發(fā)明主要針 對軌道交通車站和各類換乘設(shè)施的候乘站臺或候乘區(qū)域展開研究，包括：
[0047] ①「通道類設(shè)施：包括通道、樓梯或扶梯、換乘大廳等；
[0048] ②「服務(wù)類設(shè)施：包括檢票閘機(jī)、售票機(jī)等；
[0049] ③「換乘類設(shè)施：包括軌道交通站臺、公交站臺、社會車輛停車場等；
[0050] ④「信息類設(shè)施：包括導(dǎo)向標(biāo)識、信息誘導(dǎo)設(shè)施等。
[0051] (3)將行人流線分析的結(jié)果作為輸入條件，構(gòu)建城市軌道交通樞紐設(shè)施布局優(yōu)化 模型，最終通過優(yōu)化模型尋求合理的設(shè)施布局方案，具體步驟如下：
[0052] (31)城市軌道交通樞紐設(shè)施布局優(yōu)化的根本目標(biāo)就是為行人提供便捷的換乘環(huán) 境，因此，其設(shè)施布局應(yīng)在交通功能分析引導(dǎo)下進(jìn)行，使樞紐設(shè)施布局滿足以下要求：：縮短 乘客換乘的時空距離和減少人流的交叉干擾程度。
[0053] (32)結(jié)合樞紐設(shè)施布局優(yōu)化的基本要求，選取最能夠直接體現(xiàn)樞紐結(jié)構(gòu)布局效用 的指標(biāo)，分別是：流線干擾度、換乘阻抗。
[0054] ①「流線干擾度指標(biāo)
[0055] 樞紐的流線干擾度指標(biāo)是用來反映換乘樞紐內(nèi)部行人流的組織水平和乘客換乘 順暢的指標(biāo)，可以直接說明換乘方式復(fù)雜的樞紐內(nèi)各種行人流線間相互干擾的交織影響程 度，可用各流線沖突點(diǎn)數(shù)目之和與流線所經(jīng)過的設(shè)施數(shù)目之和的比值來確定。如下：
[0056] U1 = HcZH1
[0057] 式中，
[0058] U1--樞紐的流線干擾度；
[0059] H0--樞紐內(nèi)部各個流線沖突點(diǎn)數(shù)目之和；
[0060] H1--樞紐流線所經(jīng)過的設(shè)施數(shù)目之和。
[0061] 樞紐的流線干擾度愈小，說明沖突點(diǎn)愈少，行人流線愈順暢。其中沖突點(diǎn)數(shù)目HO 可以用如下式子表示：
[0062] H0 = 9 ! ? TCf+ 9 2 ? TCa+ 9 3 ? TCi
[0063] 式中，
[0064] TCf--各流線上的摩擦沖突點(diǎn)數(shù)目之和；
[0065] TCa--各流線上的交叉沖突點(diǎn)數(shù)目之和；
[0066] TCi--流線形成的交織沖突區(qū)內(nèi)交點(diǎn)數(shù)目之和；
[0067] 9 1； 9 2, 9 3--三類沖突點(diǎn)的權(quán)重因子，可以通過不同類型沖突點(diǎn)的沖突強(qiáng)度、 面積需求等因素來確定。
[0068] ②「換乘阻抗指標(biāo)
[0069] 換乘阻抗是指行人在樞紐內(nèi)移動的過程中伴隨著身體的移動所花費(fèi)的成本，諸 如：換乘時間、換乘距離、換乘費(fèi)用、換乘能量阻抗等。換乘阻抗指標(biāo)U2的設(shè)計(jì)可以從樞紐 的平均換乘距離和85%乘客換乘距離兩個影響參數(shù)考慮。
[0070] 平均換乘距離：平均換乘距離是指在軌道交通樞紐內(nèi)每位從到達(dá)到離開樞紐的乘 客通行距離的平均值。
[0071] 85%乘客換乘距離：85%乘客換乘距離是指城市軌道交通樞紐內(nèi)的所有換乘乘客 中，有85%的乘客的換乘距離在此距離以內(nèi)，只有15%的乘客換乘距離高于此值。
[0072] (33)基于結(jié)構(gòu)效用指標(biāo)的計(jì)算，提出樞紐的布局設(shè)計(jì)優(yōu)化模型。
[0073] 目標(biāo)是使設(shè)施布置的總負(fù)效用F最小，并綜合考慮流線干擾度和換乘阻抗對F的 影響，建立模型如下：
[0074] min {Fa，F(xiàn)b,…，F(xiàn)n}
[0075] s. t. G(N) ^ B
[0076] 表示負(fù)效用最小的目標(biāo)函數(shù)。其中，F(xiàn)= 〇1^1+〇2*%表示各個布局方案的總 效用值，A，B，C，…，N對應(yīng)備選樞紐設(shè)施布局方案辦為樞紐流線干擾度指標(biāo)；U2為樞紐換 乘阻抗指標(biāo)；a i，a 2--對應(yīng)效用值的權(quán)重，可以通過專家打分法或者層次分析法等方法 來確定。約束條件表示建設(shè)資金約束，以保證備選方案具有建設(shè)可行性。G(N)為城市軌道 交通樞紐建設(shè)投資函數(shù)，B為樞紐建設(shè)投資資金上限。
[0077] (4)根據(jù)上述分析，提出了一套基本的軌道交通樞紐的空間布局優(yōu)化方法，解決的 關(guān)鍵在于將樞紐內(nèi)行人流線及其量化輸出指標(biāo)作為設(shè)施布置優(yōu)化模型的主控變量，通過分 析不同的樞紐交通設(shè)施布局方案的效用值大小，給出設(shè)施布局優(yōu)化策略、具體措施和相應(yīng) 的優(yōu)化方案。其工作流程如下：
[0078] (41)首先進(jìn)行設(shè)施分析。樞紐提供的是交通服務(wù)，即為乘客提供便捷的停車、換 乘、集散轉(zhuǎn)換的條件，形成不同類型的設(shè)施和設(shè)施的不同分布。根據(jù)樞紐的功能定位，梳理 樞紐內(nèi)的交通設(shè)施構(gòu)成；
[0079] (42)進(jìn)行樞紐乘客流線分析。樞紐設(shè)施是依托乘客流線形成的，必然位于不同交 通方式的乘客走行線路上，設(shè)施布置時應(yīng)首先考慮的是客流集散點(diǎn)之間的聯(lián)系。按照流線 生成的分析方法進(jìn)行流線分析，判斷沖突區(qū)域并采用一定的方法消除交叉沖突，以流線分 析的結(jié)果作為基礎(chǔ)，確定流線上各種交通設(shè)施之間的相互關(guān)系，并確定和繪制樞紐設(shè)施位 置關(guān)系圖，輸出流量矩陣和阻抗矩陣；
[0080] (43)建立樞紐設(shè)施布置優(yōu)化模型。在流線分析結(jié)果的基礎(chǔ)上按照一定的交通原 貝U，從改善樞紐交通結(jié)構(gòu)入手，以樞紐布置的結(jié)構(gòu)效用最佳為優(yōu)化目標(biāo)，進(jìn)行樞紐內(nèi)部布 局，實(shí)現(xiàn)樞紐在結(jié)構(gòu)上的最佳，從而提高換乘的方便性。
[0081] (5)將城市軌道交通樞紐看作是一個由通道類設(shè)施、服務(wù)類設(shè)施和換乘類設(shè)施構(gòu) 成的整體系統(tǒng)，討論樞紐設(shè)施供給能力與樞紐設(shè)施上行人交通延誤之間的相互關(guān)系，通過 解析計(jì)算方法提出行人流在通道類、服務(wù)類、換乘類三種不同交通設(shè)施上的延誤計(jì)算模型。 [0082] 乘客在城市軌道交通樞紐延誤的產(chǎn)生源自于擁擠、排隊(duì)和等待三種行為。擁擠延 誤，是由于設(shè)施通行能力不足造成單位面積乘客人數(shù)過多，流速下降而產(chǎn)生的延誤；引起排 隊(duì)延誤的最根本原因是乘客到達(dá)率大于可選擇服務(wù)臺的服務(wù)能力；等待延誤，是由于乘客 到達(dá)服務(wù)臺后服務(wù)暫不可用而導(dǎo)致的延誤。
[0083] (51)通道類設(shè)施延誤計(jì)算模型
[0084] 通道上的延誤屬于擁擠延誤，可用密度最大時通過時間與以自由流速度通過時間 的差值表示。其中，通道長度已知，自由流速度可通過調(diào)查得到，因而容易計(jì)算出乘客以自 由流速度通過的時間，為計(jì)算通道延誤時間的大小，關(guān)鍵是以樞紐內(nèi)通道設(shè)施上的行人流 特性為基礎(chǔ)，對行人在通道設(shè)施上的最大走行時間進(jìn)行估計(jì)。
[0085] 首先假設(shè)通道是水平的，乘客的速度隨著密度的增加而降低幅度變緩，行人流速 度一密度模型見下式。
[0086] u = -〇. 455k+l. 612
[0087] 式中，
[0088] u--水平通道內(nèi)的行人流速度，m/s ;
[0089] k--水平通道內(nèi)的行人流密度，peds/m2。
[0090] 通道內(nèi)的最大走行時間估計(jì)值為：

【權(quán)利要求】
1. 一種基于流線分析的軌道交通樞紐設(shè)施設(shè)計(jì)方法，其特征在于：所述流線分析包括 流線的表示方法、流線生成、沖突點(diǎn)分析、流線優(yōu)化和沖突消除；所述軌道交通樞紐設(shè)施設(shè) 計(jì)方法，包括樞紐設(shè)施布局和樞紐設(shè)施微觀設(shè)計(jì)，其中，所述樞紐設(shè)施布局包括樞紐設(shè)施分 類，設(shè)施布局優(yōu)化模型和布局優(yōu)化流程；所述樞紐設(shè)施微觀設(shè)計(jì)包括交通設(shè)施延誤計(jì)算模 型，設(shè)施能力優(yōu)化模型和樞紐微觀交通設(shè)計(jì)。
2. 如權(quán)利要求1所述的設(shè)計(jì)方法，其特征在于：所述流線分析中的流線，是在交通樞紐 內(nèi)，由于各類人員、車輛、物品的集散活動，產(chǎn)生一定的流動過程和流動路線；所述流線的表 示方法包括流程圖表示法和組織圖表示法；所述流線的生成，是直觀形象地表示出行人在 城市軌道交通樞紐中的分布和走向，即將樞紐各交通方式換乘矩陣轉(zhuǎn)換成樞紐內(nèi)部客流0D 分布矩陣；所述沖突點(diǎn)分析和沖突消失中的沖突，包括流線交匯/分流引起的摩擦沖突、流 線相交穿插引起的交叉沖突和開放空間的復(fù)雜交織沖突點(diǎn)；所述流線優(yōu)化和沖突消除采用 交叉外移法和物理切割法。
3. 如權(quán)利要求1所述的設(shè)計(jì)方法，其特征在于：所述樞紐設(shè)施包括通道類設(shè)施、服務(wù)類 設(shè)施、換乘類設(shè)施和信息類設(shè)施；所述設(shè)施布局優(yōu)化包括優(yōu)化的基本要求、效用指標(biāo)的計(jì)算 和優(yōu)化模型的建立；所述布局優(yōu)化流程包括設(shè)施分析、樞紐乘客流線分析、建立樞紐設(shè)施布 置優(yōu)化模型。
4. 如權(quán)利要求1所述的設(shè)計(jì)方法，其特征在于所述交通設(shè)施延誤計(jì)算包括通道類設(shè)施 延誤計(jì)算、服務(wù)類設(shè)施延誤和換乘類設(shè)施延誤；所述設(shè)施能力優(yōu)化模型包括樞紐網(wǎng)絡(luò)的抽 象、變量符號的定義、非線性雙層優(yōu)化模型構(gòu)建、啟發(fā)式求解算法；所述微觀交通設(shè)計(jì)包括 通道樓梯的設(shè)計(jì)、售檢票設(shè)施的設(shè)計(jì)、公交換乘設(shè)施的設(shè)計(jì)、社會車輛換乘停車場設(shè)計(jì)、自 行車停放區(qū)設(shè)計(jì)和信息服務(wù)設(shè)施設(shè)計(jì)。
【文檔編號】G06F17/50GK104408234SQ201410610779
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年11月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月3日
【發(fā)明者】袁振洲, 吳先宇 申請人:北京交通大學(xué)