北京地鐵西直門站換乘流線優(yōu)化方案探究＊

吳昊靈 李慧軒

（北京交通大學(xué)交通運輸學(xué)院，100044，北京∥第一作者，博士研究生）

地鐵西直門站位于北京市最繁忙的西直門綜合交通樞紐地區(qū)，是地鐵2號線、4號線和13號線的換乘車站，是北京最繁忙的地鐵樞紐站點之一。隨著地鐵4號線的開通，西直門站客流激增，換乘效率低、服務(wù)水平差等問題日益突出，嚴(yán)重制約了西直門站的發(fā)展。本文立足于西直門站現(xiàn)狀，從客流情況分析、換乘流線組織、站內(nèi)指示標(biāo)志布設(shè)、車站設(shè)施布局等方面確定影響乘客換乘效率的因素，并從微觀角度進行模擬仿真，從換乘時間角度對西直門站的換乘效率進行評價，提出可行的優(yōu)化方案。

主要研究內(nèi)容為：

（1）換乘站內(nèi)部總體客流量、換乘客流量及客流流線分析；

（2）站內(nèi)換乘流線優(yōu)化方案；

（3）站內(nèi)換乘流線優(yōu)化方案仿真；

（4）站內(nèi)標(biāo)志和設(shè)施優(yōu)化方案。

本項研究采用“實地調(diào)研—數(shù)據(jù)分析—方案優(yōu)化—模擬仿真—評價反饋”的技術(shù)路線，充分分析站內(nèi)換乘方案，并結(jié)合現(xiàn)場調(diào)研采集的數(shù)據(jù)進行仿真，通過計算機模擬真實反映方案優(yōu)化后的效果。

1 西直門站客流分析

表1為西直門站3線客流總量和換乘客流量，反映出早高峰、上午平峰和晚高峰3個時間段3線客流總量的對比情況。可以看出，2號線無論在哪個時段分擔(dān)的客流比例都是最高的。此外，3線的早晚高峰客流總量相差不大，說明西直門站早晚高峰站內(nèi)客流壓力均很大，不會出現(xiàn)“潮汐流”現(xiàn)象。

通過數(shù)據(jù)分析可知，13號線與2、4號線之間換乘的客流比例很大，早晚高峰時段，2、4號線換乘13號線的客流比例分別為83.63%和72.80%，13號線換乘2、4號線的客流比例分別為71.32%和61.38%。由此可知，地鐵西直門站的客流具有以下特點：

（1）2號線承擔(dān)了站內(nèi)最大比例的客流量；

表1 西直門站3線客流總量和換乘客流量 人/h

（2）4號線建成后，13號線與2、4號線之間的換乘客流很大，均占到了3線總客流量的60%以上，因此這兩類換乘客流可視為西直門站的主要客流。

西直門站內(nèi)大客流集中區(qū)域如圖1所示。

圖1 西直門站內(nèi)客流集中區(qū)域示意圖

2 西直門站換乘流線組織

2.1 流線組織方式

2號線換乘4號線時，直接由2號線站臺中部的換乘樓梯下行至4號線站臺中部；4號線換乘2號線可經(jīng)西南、東南、東北3條換乘通道分別到達2號線的南廳和北廳；2、4號線換乘13號線時，4號線先經(jīng)東北通道與2號線客流在2號線北廳匯合，進入地下1層換乘大廳，再通過自動步道和樓梯進入13號線站廳層；13號線換乘2、4號線則經(jīng)由站外換乘至換乘大廳西北通道，通過扶梯下行后，4號線乘客從西廳進站，2號線乘客穿過西南通道至2號線南廳進站。3線換乘布設(shè)方案如圖2所示。各換乘方式對應(yīng)的實測換乘信息如表2。

圖2 4號線建成后西直門站內(nèi)的換乘流線圖

2.2 流線組織評價

4號線建成后西直門站實現(xiàn)了3線換乘，其作為換乘站的作用更加突出。由客流分析和流線分析可知，2號線整體客流壓力較大；圖2中2處客流集中點為13號線與2、4號線換乘的必經(jīng)之路，是站內(nèi)的瓶頸位置。

表2 4號線建成后換乘方式、換乘設(shè)施、換乘距離和換乘時間統(tǒng)計表

4號線建成后，西直門站新增了較大的客流量，讓原本壓力很大的換乘站不堪重負(fù)，6條換乘線路中一半以上的線路換乘時間和距離遠遠超過理想值，因此西直門站換乘流線勢必需要優(yōu)化。

3 站內(nèi)設(shè)施布局及存在問題

地鐵西直門站主要進出口有7個，分別是A、A1、B、C、D及13號線西北A口和西南B口。其設(shè)施布局如圖3，具體信息統(tǒng)計如表3。

圖3 站內(nèi)設(shè)施布局圖

表3 西直門站站內(nèi)設(shè)施布局

目前站內(nèi)設(shè)施存在的問題如下：

（1）換乘走行時間過長。4號線建成后西直門站換乘走行時間仍過長，13號線與2、4號線的換乘流線中絕大多數(shù)的換乘時間都在6min左右，最長的甚至超過了8min。13號線換乘時間過長的問題成為制約西直門站能力發(fā)揮的癥結(jié)所在，是解決換乘優(yōu)化問題的重中之重。

（2）指示標(biāo)志設(shè)置不當(dāng)。地鐵西直門站的標(biāo)志從設(shè)計到實際布設(shè)都存在一定的問題，主要表現(xiàn)在以下兩個方面：①指示信息缺失。2、4號線進站的共同通道處只設(shè)置了通往4號線的標(biāo)志，給進站乘坐2號線的乘客帶來不便。此外，根據(jù)北京地鐵標(biāo)志的設(shè)置原則，每個出入口均需標(biāo)注本站全部線路的標(biāo)識，而嘉茂大廈等出入口部分標(biāo)志缺失。②指示標(biāo)志協(xié)調(diào)性較差。地鐵西直門站為3線換乘站，內(nèi)部流線復(fù)雜繁多，為盡快疏導(dǎo)乘客，應(yīng)注重指示標(biāo)志顏色和方向的一致協(xié)調(diào)性。但目前地鐵西直門站內(nèi)部分地點存在指示標(biāo)志顏色單一、位置不醒目甚至信息中斷或錯誤等問題。

（3）部分設(shè)施閑置，利用率低。地鐵西直門站換乘資源有限，絕大多數(shù)換乘設(shè)施利用率高，唯獨13號線出現(xiàn)了樓梯、扶梯等換乘設(shè)施大量閑置的現(xiàn)象，換乘設(shè)施利用率較低。西直門站3條線路進口均設(shè)有自動售票機和人工售票臺。調(diào)研過程中發(fā)現(xiàn)，無卡乘客大多選擇在人工售票處購票，自動售票機大量閑置。其原因在于，地鐵西直門站毗鄰北京北站，進出地鐵站的乘客多為外埠人員，對自動售票機操作熟練度較低，不得不選擇人工售票方式。

4 優(yōu)化方案

4.1 換乘流線組織優(yōu)化

4.1.1 方案1——流線的重新布設(shè)

隨著4號線的開通，西直門站面臨更大的客流挑戰(zhàn)。優(yōu)化過程中，首先考慮根據(jù)客流分布及現(xiàn)有設(shè)施重新布設(shè)流線。經(jīng)多次布線，選取了如下效果最好的優(yōu)化方案（見圖4）。

圖4 西直門站重新布設(shè)的流線圖

2號線換乘4號線：直接由2號線站臺中部的換乘樓梯下行至4號線站臺中部；4號線換乘2號線：經(jīng)西南、東南兩條換乘通道到達2號線南廳；2、4號線換乘13號線：2號線經(jīng)站臺中部樓梯下至4號線站臺，與4號線客流匯合，經(jīng)4號線西廳進入地下1層換乘大廳，再經(jīng)站外換乘進入13號線站廳層；13號線換乘2、4號線：由地面一層換乘大廳經(jīng)樓梯或自動步梯進入北廳，2號線客流直接進入2號線，4號線客流繞至東廳進入4號線。

該流線布設(shè)方式優(yōu)先考慮乘坐2號線的巨大客流，減少其走行距離。然而，方案中2號線換乘13號線客流經(jīng)4號線站臺，會對4號線客流組織產(chǎn)生較大影響，導(dǎo)致2號線站臺中部樓梯的客流壓力增大以及4號線站臺的擁堵；且重新布設(shè)站內(nèi)流線要求更換幾乎全部站內(nèi)指示信息?？梢姡捎贏口和13號線入口的位置相距較近，且這兩部分客流占整個站內(nèi)客流量的絕大部分，因此單純從流線布設(shè)的角度進行優(yōu)化已不能解決西直門站換乘存在的問題，需要從其他角度重新考慮。

4.1.2 方案2——工程改造

該方案從現(xiàn)在西北方向地下一層的換乘大廳底板處開洞，開通一條長約170m、寬約7m的換乘通道，下穿2、4號線的西北環(huán)形通道后，平行到達4號線站臺上部，轉(zhuǎn)而向南到達2號線南端站廳。改造前后13號線換乘2、4號線的換乘線路如圖5所示。

圖5 西直門站改造前后換乘線路對比圖

改造后引導(dǎo)由B口乘坐2號線的乘客自東北通道、4號線東廳和東南通道從南廳進入2號線站臺，避免其在北廳進站對出站乘客的干擾，達到了盡快疏散北廳出站乘客的目的。由13號線換乘2、4號線的乘客改為站內(nèi)通道換乘?，F(xiàn)行方案中13號線換乘大廳至13號線站臺之間的樓梯和扶梯大量閑置。改造后13號線換乘乘客可由樓梯和扶梯下行至13號線換乘大廳，前往4號線的乘客由靠近A口的樓梯下行分兩路到達4號線；前往2號線的乘客下穿現(xiàn)有西北通道，經(jīng)新建通道快速到達2號線南端站臺。改造后的站內(nèi)換乘路線如圖6。經(jīng)過改造，13號線換乘2、4號線的時間大大縮短，且避免了站外換乘的麻煩。

圖6 改造后站內(nèi)換乘流線圖

4.1.3 方案2仿真及結(jié)果

4.1.3.1 VC＋＋仿真

為驗證改進方案的可行性，利用VC＋＋編程對方案進行了仿真。向VC＋＋中導(dǎo)入1∶2 500的西直門站改進平面圖。在13號線站臺同一位置處設(shè)置4個點，其前進路線分別代表改進前后13號線換乘2、4號線的走行流線。4個點同時出發(fā)，時鐘開始計時，各自到達最初設(shè)定的終點后停止計時。仿真結(jié)果如圖7所示。

圖7 西直門站改造方案客流仿真結(jié)果圖

由仿真結(jié)果可知，改進后的流線組織方案中，13號線換乘2號線的時間為4.94min，比現(xiàn)行方案縮短1.69min；13號線換乘4號線的時間為4.33min，比現(xiàn)行方案縮短了0.94min。現(xiàn)狀數(shù)據(jù)顯示，早晚高峰時段，13號線換乘2、4號線的客流平均值分別為5 863人和1 435人；而優(yōu)化后13號線換乘2、4號線的全部客流節(jié)約時間分別為9 967.1min和1 348.9 min。此數(shù)值相當(dāng)可觀，表明改進方案合理可行。

4.1.3.2 VISSIM 仿真

本研究同時利用VISSIM對方案進行了仿真。向VISSIM中導(dǎo)入1∶2 500的西直門站改進平面圖，在13號線站臺同一位置設(shè)置流量點，其前進路線分別代表改進前后13號線換乘2、4號線的走行流線?？土髁坎捎迷绺叻?3號線換乘2、4號線客流數(shù)據(jù)。時鐘開始計時代表13號線列車到達，換乘人群自13號線站臺中部前行至2、4號線。仿真時間為3 600s。仿真過程如圖8和圖9。

圖8 西直門站改進前換乘流線仿真過程圖

圖9 西直門站改進后換乘流線仿真過程圖

由仿真結(jié)果可知，改進后的流線組織方案中，13號線換乘2號線的時間為5.18min，比現(xiàn)行方案縮短了1.45min；13號線換乘4號線的時間為4.51min，比現(xiàn)行方案縮短了0.76min。根據(jù)早晚高峰13號線換乘2、4號線客流量的平均值，優(yōu)化后13號線換乘2、4號線的客流節(jié)約的時間分別為8 501.3min和1 090.6min，表明改進方案合理可行。

與VC＋＋仿真不同的是，VISSIM仿真考慮了客流量的因素，乘客行走按照隨意換道的方式；同時使用信號控制模擬列車到達、乘客在站臺候車等情況，與現(xiàn)實更接近，為進一步仿真提供了思路。

4.1.4 方案2通過能力檢算

1m寬樓梯的單向下樓通過能力為4 200人/h，1m寬通道單向通行能力為5 000人/h，高峰小時系數(shù)取1.4。改建后，A入口至4號線樓梯寬度為4.2m，高峰小時客流量為2 638人/h，則高峰小時換乘樓梯通過客流為2 638人/h×1.4＝3 693.2人/h，小于樓梯通過能力（4 200人/h×4.2＝17 640人/h）；新建通道寬度為7m，分流進入2號線的高峰小時客流量為11 829人/h，則改建后高峰小時換乘通道通過客流為16 560.6人/h，小于通道通過能力35 000人/h。因此，改造方案滿足高峰小時客流要求，不會造成樓梯和通道的擁堵。

4.2 站內(nèi)標(biāo)志優(yōu)化

（1）設(shè)計時注重“以人為本”。從動態(tài)的乘客交通流的個體感受出發(fā)，科學(xué)地對標(biāo)志的形式、位置、尺寸等參數(shù)進行設(shè)計，注重可讀性、簡約性、接續(xù)性。標(biāo)志設(shè)計相互照應(yīng)，保持一致性，防止誤導(dǎo)，盡可能縮短旅客的出行時間。

（2）及時補充或更改標(biāo)志，保證指示信息和現(xiàn)實情況的一致性。

4.3 站內(nèi)設(shè)施優(yōu)化

（1）設(shè)置引導(dǎo)人員和標(biāo)志，鼓勵乘客使用自動售票機。乘客自助買票可以節(jié)約其在進站口排隊等待的時間，有效緩解進站口的擁堵。

（2）增加人工售票設(shè)施，改善進站口擁堵現(xiàn)狀。因西直門站大部分進站客流不能熟練操作自動售票機，建議增加人工售票設(shè)施，減少自動售票機，以緩解進站口擁堵和自動售票機大量閑置的狀況。

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