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随着我国城市地铁的大规模规划建设及其出行需求的高强度增加,地铁车站原有设计能力与交通需求矛盾凸显。准确掌握车站内设施的服务性能和客流状态,评估车站运营风险,确定客流预警级别,对于制定合理、有效的客流控制方案,保证城市地铁车站运营安全具有重要的现实意义。现有设施性能分析的研究多忽略了乘客到达规律和设施服务时间规律的随机性。而客流预警的研究则缺少对于车站客流实时状态的分级细化,且客流预警模型较为复杂,不能满足实时掌握车站内乘客聚集状态的现实需求,应用效果受到限制。因此,考虑位相型分布(phase-type,PH)不仅在理论上可以无限逼近任意非负随机变量,且保留了指数分布易于处理的特性,本文引入PH分布以描述乘客到达规律和设施服务时间规律的随机性;而流体逼近技术具有较高的准确性和时效性,本文引入其实现车站内乘客聚集状态的实时分析。本文以地铁车站内各乘客服务设施构成的系统作为研究对象,从系统的角度出发,考虑时变需求、系统随机性、服务状态相关性等实际交通特性,进行车站各节点PH型流体排队建模、车站系统PH型流体排队网络建模、仿真验证模型搭建、客流预警研究与设施动态性能分析。论文具体的研究工作包括:(1)车站系统PH型流体排队模型的建立与求解。基于流体逼近技术建立车站内各节点设施的PH型流体排队模型及车站系统的PH型流体排队网络模型,量化系统性能与网络参数的复杂关联关系。其中,采用PH分布描述客流需求和服务能力的随机性,采用关于时间的连续函数量化客流需求的时变性,采用嵌入宏观交通流模型的方式量化服务能力的状态相关性。同时,扩展现有固定点稳态流体逼近和数值积分算法实现模型的求解。(2)基于离散事件仿真建模的模型验证。选取成都地铁人民公园车站作为案例背景,通过实地调研获取车站设施的几何参数,应用MATLAB中的Simulink仿真工具,构建车站各节点设施及车站网络的Simulink模型来验证流体排队模型的准确性和有效性。(3)基于动态性能指标的车站系统客流预警研究及动态性能分析。由平均疏散时间计算得到时域走行速度指标,综合确定通道楼梯设施的客流预警阈值及预警等级;由平均占用空间计算得到时域人均占用空间指标,综合确定排队等待区域的客流预警阈值及预警等级,进而实现车站系统的适时客流预警。同时,结合输出率及平均排队长两个指标,分析车站各服务设施的排队累积及排队消散过程,实现车站各服务设施的实时动态性能分析。