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原文传递城市轨道交通车站大客流辨识及控制方法研究

论文题名：	城市轨道交通车站大客流辨识及控制方法研究
关键词：	城市轨道交通车站;大客流辨识;安全风险;最大服务能力;动态控制
摘要：	我国城市轨道交通的建设和运营迈入规模化、网络化运营时期。但随着轨道交通线网规模的不断扩大，以及系统故障、大型活动举办、车站设计能力不合理等原因，造成了车站与线路客流量急剧增加，客流需求与运力矛盾日益突出，极易触发乘客踩踏、恐慌、窒息、摔倒等安全风险。近年来，轨道交通大客流冲击已经引发多起事故事件，其带来的列车延误、乘客滞留、人群踩踏等风险正威胁着轨道交通的安全运营。城市轨道交通系统服务质量的提升尤其是车站大客流问题的解决已成为全球所共同面临的、亟需解决的共性问题。因此，如何对轨道交通车站大客流进行准确辨识，进而及时采取控制措施，已成为网络化运营条件下城市轨道交通内部亟需解决的运营安全问题。本文以轨道交通车站为研究对象，从车站大客流触发安全风险机理研究入手，设计车站最大服务能力实时计算模型，构建大客流辨识评价指标体系，提出车站大客流状态辨识量化评估方法，研究车站大客流辨识与预警技术与多站上下行方向协同动态控制技术，并选取典型车站及线路进行案例分析。　　论文的主要工作包括以下几个方面：　　（1）城市轨道交通车站大客流触发安全风险机理研究。结合南京地铁早晚高峰客流数据，从高峰时段进/出站客流量占比特性和断面客流不均衡系数入手，研究了车站大客流特征规律（持续性、时间和方向规律性、不均衡性）；分析了轨道交通车站的设施设备，确定了车站大客流关键节点；结合大客流特征规律和关键节点，基于实测数据，构建了通道内、上行楼梯内、下行楼梯内的大客流运动特征模型，奠定了大客流辨识和触发安全风险机理研究的基础；解析了车站大客流触发安全风险机理，提出了五步骤的安全风险分析方法；最后以南京地铁柳洲东路站和珠江路站为例，对柳洲东路站从进站闸机到秣周东路方向站台的进站流线和珠江路站从站台到出站闸机的出站流线进行安全风险分析，得出柳洲东路站和珠江路站的风险分析结果，验证了模型方法的有效性。　　（2）城市轨道交通车站最大服务能力研究。分析了轨道交通车站乘客聚集和消散过程，提出了车站最大服务能力的定义；结合车站最大服务能力的影响因素分析，基于自动售检票(AutomaticFareCollection,AFC)实时数据和各个设施设备的步行时间，构建了5min时间间隔的车站最大服务能力实时计算模型，克服了孤立、静态、时间粒度较大的计算车站最大服务能力的局限，实现了车站最大服务能力实时的、动态的计算以及车站大客流的初步辨识与预警，为大客流辨识与控制提供了理论支撑；最后以南京地铁1号线珠江路站为例，进行了两次比较：（1）将轨道交通车站容纳能力与车站最大服务能力进行比较，得出大客流样本数据；（2）将大客流样本数据与实际发生的大客流事件进行比较，测试了大客流辨识结果的一致性。通过以上比较，有力证明了构建的最大服务能力计算模型在大客流辨识与预警方面的效率。　　（3）城市轨道交通车站大客流辨识方法研究。分析了车站付费区域内的进站、出站和换乘客流流线，并以此为基础从客流、设施设备、环境、管理四个方面研究了客流运行状态的影响因素；结合美国道路通行能力手册(HighwayCapacityManual,HCM2000)和美国公共交通通行能力和服务质量手册(TransitCapacityandQualityofServiceManual,TCQSM)服务水平划分标准，对车站内客流运行状态进行划分，确定大客流所属客流状态等级；构建了能够具体到某一个设施设备的大客流辨识评价指标体系，确定了各评级指标划分客流状态的阈值区间，通过层次分析法确定各评价指标权重，提出了基于改进物元可拓模型的车站大客流状态辨识量化评估方法，初步形成了车站大客流辨识与预警技术，克服了既有大客流辨识方法评价指标考虑片面、一个评价指标只对应一类设施设备以及传统关联系数计算模型局限性等缺点；最后以南京地铁大行宫站为例，进行了算例分析，模型分析结果与实际结果和HCM2000判断结果均一致，证明了提出的大客流辨识方法的有效性。　　（4）城市轨道交通大客流多站协同动态控制方法研究。研究了轨道交通多站协同控制措施，分析了大客流多站协同动态控制的影响因素；以乘客总滞留时间和各车站大客流预警等级系数之和为优化目标，以车站服务能力限制、列车容纳能力限制、需要上车人数限制等为约束条件，同时考虑对换乘站换乘进站客流单独进行控制，构建了线路上下行方向多站协同动态控制模型，初步形成多站上下行方向大客流协同动态控制技术，克服了既有研究仅从单个方向进行协同控制的局限性以及没有考虑线路所有车站预警等级整体下降的缺陷；最后以南京地铁1号线为例，对比分析协同控制前后车站预警等级和协同控制前后区间满载率，同时选取车站平均滞留率和区间平均利用率进行分析，结果表明：协同控制后，各车站滞留率和客流预警等级均明显降低，上下行方向各区间满载率也均低于100％，线路整体控制效果很好。
作者：	卢佳
专业：	交通运输工程
导师：	任刚
授予学位：	博士
授予学位单位：	东南大学
学位年度：	2021