Simulationsbasierte Optimierungsanalyse der Organisation des Passagierflusses in Metro-Umsteigebahnhöfen mit AnyLogic

Warum überfüllte Stationen wichtig sind

Wer schon einmal hastig durch eine überfüllte U-Bahn-Station geeilt ist, kennt den Stress durch Menschenmengen. Schlangen an Fahrkartenautomaten, Engpässe an Drehkreuzen und kollidierende Personenströme verlangsamen alle und erhöhen Sicherheitsrisiken. Diese Studie untersucht eine stark frequentierte Umsteigestation, in die Fahrgäste von Fernzügen direkt in die Metro strömen, und stellt eine einfache, aber wirkungsvolle Frage: Wie viel reibungsloser und sicherer ließe sich der tägliche Ansturm durch ein gezieltes Redesign von Wegen, Drehkreuzen und Beschilderung gestalten?

Ein genauer Blick auf einen stark frequentierten Knotenpunkt

Die Forschenden konzentrieren sich auf Station S in einer großen chinesischen Stadt, wo die Metro direkt an den Hauptbahnhof anschließt. In Spitzenzeiten betreten etwa 4.000 Personen pro Stunde die Metro, die meisten davon kommen aus Hochgeschwindigkeitszügen und viele ziehen Gepäck mit sich. Da der Haupteingang von den Bahnsteigen in der Nähe eines einzigen Clusters von Fahrkartenautomaten und Einlassdrehkreuzen liegt, strömen Neuankömmlinge instinktiv dorthin. Gleichzeitig verlassen andere Fahrgäste die Metro oder steigen zwischen zwei Metrolinien um. Das Ergebnis ist eine enge Zone, in der sich Menschen in verschiedene Richtungen kreuzen und schnell Staus entstehen.

Ein digitales Abbild der Menge erstellen

Anstatt direkt an realen Pendlern zu experimentieren, erstellt das Team eine detaillierte Computersimulation der Station mit spezieller Software namens AnyLogic. Jede virtuelle Person verhält sich individuell: Sie wählt Routen, beschleunigt oder verlangsamt, und weicht anderen aus, basierend auf dem Konzept der „sozialen Kraft“: Menschen werden zu ihren Zielen gezogen, vor Kollisionen abgestoßen und subtil von wichtigen Merkmalen wie Ausgängen oder Rolltreppen angezogen. Das Modell integriert reale Messwerte, etwa wie schnell Personen mit und ohne Gepäck gehen, wie lange Ticketkäufe dauern und wie schnell Drehkreuze und Rolltreppen Fahrgäste abfertigen können. Mit diesem digitalen Zwilling können die Forschenden die Rushhour simulieren und genau sehen, wo lange Warteschlangen und dichte Ansammlungen auftreten.

Die Engpässe finden

Die Simulation für eine typische Spitzenstunde bestätigt, was Vor-Ort-Beobachtungen nahelegten. Ein Satz Fahrkartenautomaten und eine Gruppe von Einlassdrehkreuzen nahe dem Bahnsteigausgang sind überlastet, zeigen sehr hohe Personendichten und lange Schlangen. Andere, weiter entfernte Drehkreuze und Automaten bleiben dagegen untergenutzt. Orientierungsschilder lenken derzeit die meisten Menschen – insbesondere die rund 88 %, die mit dem Layout nicht vertraut sind – zum nächstgelegenen Drehkreuz. Etwa 28 % der Fahrgäste entscheiden sich außerdem dafür, an den nächstgelegenen Automaten Papiertickets zu kaufen statt einen Code zu scannen, was die Verdichtung in diesem kleinen Bereich weiter verschärft. Dieses Ungleichgewicht verschwendet wertvollen Raum und verlangsamt alle.

Wege, Drehkreuze und Beschilderung neu gestalten

Um diese Probleme zu beheben, testen die Forschenden eine kombinierte Strategie. Zuerst rekonfigurieren sie die physischen Einrichtungen: Mehrere untergenutzte Ausgangsdrehkreuze werden auf der gegenüberliegenden Seite der Halle in neue Einlassdrehkreuze umgewandelt und eine bislang ruhende Gruppe von Fahrkartenautomaten wird aktiviert. Zweitens überdenken sie die Wegweisung. Neue Decken- und freistehende Schilder werden an wichtigen Ecken und Kreuzungen angebracht, um die Fahrgäste nach Ziel zu trennen und diejenigen, die zu unterschiedlichen Metrolinien wollen, zu verschiedenen Drehkreuzen und Automaten zu lenken. Die Botschaften bleiben einfach, da Menschen sich nur wenige Informationen auf einen Blick merken. In der Simulation folgen die meisten Fahrgäste den Schildern, während eine Minderheit weiterhin die gewohnten kürzesten Wege wählt, was das reale Verhalten nachahmt.

Wie groß sind die möglichen Verbesserungen?

Vergleicht das Team mehrere Szenarien – nur Einrichtungen ändern, nur Beschilderung ändern und beides zusammen – schneidet der kombinierte Ansatz deutlich am besten ab. Die maximalen Personendichten an den schlimmsten Engpässen sinken um etwa 40–60 %, die Warteschlangen an den meistgenutzten Fahrkartenautomaten und Einlassdrehkreuzen werden deutlich kürzer, und die durchschnittliche Zeit, die einströmende Fahrgäste benötigen, um ihre Bahnsteige zu erreichen, verringert sich um etwa ein Viertel. Wichtig ist, dass die Servicequalität an den am stärksten überlasteten Punkten von einem „Worst-Case“-Niveau auf ein akzeptableres Niveau verbessert wird, auch wenn ein Ausgangsbereich durch die Umverteilung der Ströme etwas beschäftigter wird. Die Station als Ganzes funktioniert reibungsloser, mit klareren Strömen und weniger Konfliktpunkten.

Was das für tägliche Fahrgäste bedeutet

Für den täglichen Pendler ist die Botschaft ermutigend: Größere Gewinne bei Komfort und Sicherheit erfordern nicht immer teure Bauten oder neue Technologie. Durch eine schlauere Platzierung von Drehkreuzen und Fahrkartenautomaten in Kombination mit klar gestalteter, leicht verständlicher Beschilderung können Verkehrsbetriebe chaotische Menschenmengen in geordnete Ströme verwandeln, Geh- und Wartezeiten verkürzen und vorhandenen Raum effektiver nutzen. Die Studie zeigt, dass solche Änderungen vorab mit realistischen Crowd-Simulationen bewertet und feinabgestimmt werden können und Stadtplanern ein praktisches Werkzeug an die Hand geben, um wachsende Metrosysteme in Bewegung zu halten.

Zitation: Tian, Y., Jin, G., Lu, S. et al. Simulation-based optimization analysis of passenger flow organization in metro interchange stations using AnyLogic. Sci Rep 16, 12517 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-41719-5

Schlüsselwörter: U-Bahn-Verdichtung, Passagierstrom, Stationsgestaltung, Orientierungsbeschilderung, Fußgängersimulation