軌道交通突發事件應急聯動運輸組織仿真應用研究

操志強

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軌道交通突發事件應急聯動運輸組織仿真應用研究

操志強

上海市計量測試技術研究院，上海 200231

軌道交通作為城市綜合交通運輸尤其是公共交通運輸體系的骨干，在承擔公眾日常出行方面起到了支撐性的作用。行業特點：點多、面廣、線長、人流量密集、突發事件應急應對難度高等，一旦發生突發事件，極易引發車輛延誤、服務中斷，從而導致大客流積滯，造成巨大的社會和經濟影響，突發事件的應急處置除依靠軌道交通行業自身運力配置外，需要通過其他各種交通方式進行聯動配合，才能實現突發事件客流疏散應急應對高效、有序。當前，利用優秀的仿真較好地量化支持突發事件應急方案的分析和評估，從而提升事故事件應急應對能力的應用越來越受到行業管理部門的重視。為此，本文以客流疏導作為入口，從構建應急聯動運輸組織方案仿真模型為主體，利用應急聯動運輸組織方式其邏輯架構以及數據交換模式為依托，對應急方案效果進行的整體評價，從而為軌道交通應急管理等工作提供參考。

軌道交通；應急仿真；聯動運輸組織

1 概述

軌道交通行業作為城市公共交通體系的重要組成部分，有點多、面廣、線長、人流量密集等特點，行業突發事件應急應對要求高，一旦出現線路延誤或運行中斷的情況，極易導致大面積的客流滯留，社會影響經濟影響巨大。為了有效提高突發事件的快速反映能力，確保人們的出行安全，在疏導乘客時都會采用多種交通配合的聯動疏運乘客的方式。而在聯動運輸組織方案的選擇方面，將關系到突發事件應急應對效果。當前，如何運用仿真方式可對方案準確、全面的評價分析，進而確定突發事件應對最優方案具有十分重要的現實意義。

在仿真工具方面，聯動運輸組織所涉及的軌道交通、地面交通以及乘客三大主體均有各自的仿真軟件，軌道交通仿真軟件主要由國外開發，例如RailSys、OpenTrack、STRESI等；地面交通仿真軟件主要有Vissim、Paramics、TransModeler等；客流仿真屬于行人交通仿真范疇，一般選擇Legion、SimWalk及MassMotion。

綜上所述，對于聯動運輸組織的各大主體都有比較成熟的仿真工具，且仿真在應急方案的評估中也得到了較為廣泛的應用，但目前各自為主的仿真工具并不能較好地支持聯動運輸組織方案的評價分析，協同仿真模型鮮見，因此需要進一步研究。

軌道交通突發事件發生后，管理部門依據事件具體情況，啟動相應應急預案，調整地鐵列車運行方案，地鐵車站內部隨之采取客流組織措施，同時實施站外交通組織方案，安排乘客使用地面交通方式到達目的地，根據客流需求的大小判斷是否啟動臨時公交接駁，盡量減少保障站外社會車輛的正常運行。

2 應急聯動運輸組織仿真模型

2.1 仿真邏輯架構

基于聯動運輸組織方案的實施內容，本文以客流作為紐帶提出軌道交通突發事件下聯動運輸組織仿真邏輯模型，其邏輯架構如圖1所示。模型主要包括軌道交通列車運行仿真、地面公交運行仿真和車站客流仿真三部分。

仿真步驟：首先將軌道交通列車運行仿真、地面公交運行仿真的結果以及客流數據導入中間庫，通過主控程序獲得車站客流仿真的輸入參數；然后把輸入參數導入車站客流仿真，將車站客流仿真結果反饋至中間庫；最后通過主控程序對中間庫內的數據進行處理分析，得到仿真評價指標。其中，軌道交通列車運行仿真結果主要包括正常情況和突發情況下列車抵達/出發/停留時間、運輸時間；地面公交運行仿真結果主要包括公交抵達/出發/停留時間、運輸時間，以及公交和社會車輛的運行速度、排隊長度、延誤；車站客流仿真結果主要包括乘客的到達率、聚集密度、排隊長度。而所獲得的車站客流仿真輸入參數主要為地鐵列車及公交的到發時刻、進站/下車客流矩陣。所設計模型基于歷史客流OD，需事先考慮乘客分流損失，可參照相關研究[1]計算客流需求，對客流分布進行預測。

在反饋關系方面，通過軌道交通列車運行仿真以及車站客流仿真可獲得接駁客流數量，就此可計算得出應急公交實際運能需求，這將作為公交應急聯動方案制定的主要參考條件；而通過地面公交運行仿真可獲得站外交通運行情況，這將作為軌道交通運輸組織策略調整的主要依據。

圖1 軌道交通突發事件下聯動運輸組織方案仿真邏輯架構

2.2 數據流交換

在三個仿真系統模塊的協同仿真過程中數據流交換始終貫穿，即通過確定兩個相互關聯系統之間的數據結構和數據轉換機制，建立系統間一對一的翻譯程序，從一個系統讀取數據并寫入到另一個系統中[2]，使得各仿真系統以數據流的形式進行協作，從而完成協同仿真。各仿真系統數據流交換具體過程如下：

從軌道交通列車運行仿真系統的仿真結果模塊輸出“列車到發時刻”至中間庫，由中間庫輸入至車站客流仿真系統的乘客生成模塊；通過主控程序將“列車到發時刻”結合客流OD處理得到“軌道交通客流交換表”（主要包括進站、下車客流矩陣），由中間庫輸入至車站客流仿真系統的乘客需求模塊。

從地面聯動公交運行仿真系統的仿真結果模塊輸出“公交到發時刻”至中間庫，由中間庫輸入至車站客流仿真系統的乘客生成模塊；通過主控程序將“公交到發時刻”結合客流OD處理得到“公交客流交換表”，由中間庫輸入至車站客流仿真系統的乘客需求模塊。

從三個仿真系統的仿真結果模塊輸出相應的仿真結果至中間庫，主控程序對中間庫內的數據進行處理，得到仿真評價指標。

3 應急聯動運輸組織方案仿真

本文選取上海地鐵2號線事故案例進行分析，某工作日上午10：00至11：00江蘇路站至南京西路站區段發生線路故障，依據《上海地鐵總調所運營突發事件處置預案》[3]，事故發生后徐涇東站至江蘇路站、人民廣場站至廣蘭路站采取小交路運行。

3.1 聯動運輸組織方案設計

本文主要選擇江蘇路地鐵站作為研究對象，即為負責清客的折返站，對站外交通的影響較大。按照公交車輛行駛的優先程度以及對社會車輛的影響程度進行劃分，提出四套聯動運輸組織方案。

方案一（無應急組織）

無應急交通控制，維持現狀交通管理，利用常規公交接駁。

方案二（不優先）

無應急交通控制，維持現狀交通管理。設置聯動公交接駁線路（江蘇路站至人民廣場站），兩邊車站對向發車，每批次共5輛公交車輛，發車間隔為10分鐘。8號出口附近設置應急公交接駁站點，聯動公交車輛從愚園路西進口或江蘇路北進口進入車站組織區域。江蘇路（長寧路-愚園路）路段非機動車道作為蓄車組織區域。返回的聯動公交車輛在愚園路清客，駛至安西路、長寧路，再返回蓄車組織區域。

方案三（適當優先）

江蘇路愚園路路口江蘇路方向車輛（除應急車輛）禁止左轉，信號相位改變為兩相位，聯動公交接駁線路設置同方案二。

方案四（絕對優先）

江蘇路愚園路路口所有車輛（除應急車輛）禁止左轉，信號相位同樣為三相位（變為應急左轉專用信號），江蘇路及愚園路設置應急公交專用道及應急專用信號。聯動公交接駁線路設置同方案二。

3.2 方案仿真評價分析

運用本文提出的聯動運輸組織方案仿真模型對四種方案進行仿真分析，仿真界面如圖2所示。

圖2 方案仿真界面

仿真輸出結果如表1所示，采用基于熵值賦權的TOPSIS法對表2中的數據進行處理計算，得到每個方案對理想解的相對接近度，根據越大所對應的方案越優的原則，得出結論即方案三最優。

表1 仿真輸出結果

表2 各方案的相對接近度

4 結論

通過對軌道交通突發事件下聯動運輸組織仿真應用進行研究，結合實際案例有效構建了“一體化”的協同仿真模型，針對客流量分析將軌道交通與地面交通聯動方案相聯系，形成了聯動運輸組織仿真體系。通過案例展示仿真應用效果，并證明該仿真模型能較好評價聯動運輸組織方案。在軌道交通突發事件應急響應以及與應急預案演練方面提供，應急方案效果評價依據，為處置突發事件選取優質方案提供科學的決策支持，有效提升軌道交通行業應急管理水平。

[1] 劉王瑞.城市軌道交通突發事件下地面公交聯動對策與方法研究[D].上海：同濟大學，2014.

[2] 姚廷強，遲毅林，黃亞宇.數據交換在協同設計與仿真中的應用研究[J].機械工程與自動化，2007 （2）：4-6.

[3] 上海地鐵總調度所運營突發事件處置預案[R]，2006.

操志強，上海市計量測試技術研究院，碩士研究生，工程師。

U298

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1009-6434（2017）04-0139-03