基于安全服務的城市軌道交通車站客運設備設施通過能力評估方法研究

宮振沖 李 平 方志偉

(北京市軌道交通指揮中心，100101，北京//第一作者，工程師)

在北京軌道交通新建線路可行性研究和初步設計運營安全專篇評審工作中發(fā)現(xiàn)，車站客運設備設施通過能力的設計標準與實際運營要求之間存在明顯的矛盾，即按照規(guī)范技術標準設計的車站客運設備設施通過能力不滿足實際運營安全服務的要求。

城市軌道交通車站客運設備設施通過能力與客流匹配情況反映出車站的安全服務水平。本文歸納分析了北京軌道交通線網中車站易出現(xiàn)較高客運風險點的規(guī)律，并對目前高風險車站的高峰實際客流與設備設施通過能力匹配關系進行計算，對照該處高峰期間的客流密度情況，檢驗文獻[2]中的相關技術標準是否滿足安全運營需要，若不滿足，則分析其原因并提出相應的優(yōu)化方法。本文的研究結論可為新建線路設計階段的高風險車站能力與客流匹配評審提供有力依據，從而達到降低新建車站運營安全風險與提高乘客安全服務水平的目的。

1 線網客運高風險車站分析

隨著城市軌道交通線網的快速擴張，線網內車站不斷增多，換乘站也增多，客流量也在逐年攀升，使部分車站的通道、樓扶梯及站臺等設備設施處擁堵嚴重，導致乘客服務水平降低，并存在擁擠踩踏風險。

1.1 車站客運風險分析方法

基于乘客在車站中的走行流線，以車站客運設備設施的規(guī)模、數(shù)量和客流之間的匹配關系作為評價依據，以密度、通行時長等作為具體指標，對車站各種設備設施進行風險定級，得出量化的車站客運風險。

1.2 產生的高風險車站和高風險點的場所

產生高風險的車站有：

(1) 三線換乘站。城市軌道交通線網中三線換乘站，如西直門站、東直門站、宋家莊站均屬于客運高風險車站。

(2) 各線最大客流斷面所涉及的車站。各線最大客流斷面站上車和下車人數(shù)均比較多，易產生站臺滯留及設備設施處的大密度客流。涉及到的車站如：崇文門站、惠南站、西二旗站、宣武門站、國貿站、宋家莊站、東直門站、金臺路站、呼家樓站、五道口站、生命科學園站、雙井站、軍事博物館站和望京站等。

(3) 高峰小時某一方向換乘量在1萬人次以上的車站。涉及到的車站如四惠東站、四惠站、知春路站、雍和宮站、呼家樓站、郭公莊站、芍藥居站、北土城站、東單站、望京站、海淀黃莊站、西二旗站、國貿站、東直門站、惠南站和金臺路站等。

(4) 大型交通樞紐車站。涉及到的車站如西直門站、北京西站、北京站和北京南站等。

高風險點一般產生在上述高風險車站中的部分設備設施處：①連接站臺與站廳的樓扶梯處；②換乘通道內，尤其是換乘通道內的樓扶梯處或通道內拐彎、變窄處；③出入口樓扶梯處；④高客流斷面車站的站臺車門處等。

2 高風險車站通過能力設計依據驗證

在城市軌道交通車站設計階段，設計人員依據DB 11/995—2013《城市軌道交通工程設計規(guī)范》和GB 50157—2013《地鐵設計規(guī)范》(簡稱“設計規(guī)范”)對車站客運設備設施通過能力進行設計。設計內容包括：站臺至站廳的樓梯、自動扶梯的寬度和數(shù)量計算,出入口的樓梯、自動扶梯的寬度和數(shù)量計算,換乘通道及通道內樓梯、自動扶梯的寬度和數(shù)量計算,以及站臺寬度計算等。

設計人員依據預測的高峰小時設備設施通過客流量與單位尺寸設備設施最大通過能力，設計出設備設施數(shù)量及尺寸。設計依據如下：

C>αQ

(1)

式中：

C——設備設施設計最大通過能力；

Q——遠期高峰小時通過設備設施的預測客流量；

α——超高峰系數(shù)。

式(1)中，當C大于αQ時(設計規(guī)范中未說明大于程度的范圍值，僅規(guī)定大于即可)，即認為車站的設備設施通過能力可以滿足運營需要。本文稱該方法為基于理論能力的車站客運設備設施能力設計方法。

目前，在城市軌道交通線網中，多個車站的設備設施的通過能力與通過流量出現(xiàn)不匹配的情況。例如，樓扶梯處客流聚集造成換乘通道客流密度較大，達到嚴重擁擠程度時，會對城市軌道交通的安全及服務產生不良影響。本文以城市軌道交通線網中的嚴重風險車站為實例，將高峰小時實際客流數(shù)據與設備設施的通過能力進行比較，以驗證基于設計能力的車站客運設備設施通過能力的設計方法是否合理、是否滿足安全服務的運營要求。

2.1 國貿站

國貿站高風險點為10號線與1號線換乘通道以及10號線站廳與站臺連接處的樓扶梯。

2.1.1 換乘通道通過能力驗算

1號線與10號線換乘通道寬3.6 m，單向通行。換乘通道通過能力計算公式為：

C=βC1 m 寬單向l

(2)

式中：

C1 m 寬單向—— 1 m寬換乘通道或樓扶梯單向通過能力，該值為5 000人次/h；

l——換乘通道或樓扶梯寬度；

β——換乘通道折減系數(shù)，取0.9。

由式(2)得出1號線換10號線通道通過能力為16 200人次/h，高峰小時1號線換10號線客流為11 275人次。國貿站α取1.3，經計算得知，1號線換10號線通道能力滿足式(1)的要求。

同理，10號線換1號線通道通行能力為16 200人次/h，高峰小時10號線換1號線客流為9 452人次。α取1.3，經計算得知，10號線換1號線通道能力滿足式(1)的要求。

2.1.2 站廳與站臺連接處樓扶梯通過能力驗算

10號線國貿站站臺到站廳方向設置6部2 m寬雙向樓梯以及2部0.8 m寬上行自動扶梯。由式(2)得出10號線國貿站站臺到站廳樓扶梯通過能力為30 880人次/h，10號線國貿站高峰小時站臺到站廳人數(shù)為21 360人次。此時α取1.3，經計算得知，10號線國貿站站臺到站廳方向樓扶梯通過能力滿足式(1)的關系。

10號線國貿站站廳到站臺方向設置6部2 m寬雙向樓梯以及2部0.8 m寬下行自動扶梯。由式(2)得出10號線國貿站站廳到站臺樓扶梯通過能力為30 880人次/h，高峰小時10號線國貿站站廳到站臺人數(shù)為14 551人次。此時α取1.3，經計算得知，10號線國貿站站廳到站臺方向樓扶梯通過能力滿足式(1)的關系。

2.2 四惠東站

四惠東站高風險點為1號線站廳與站臺連接處樓梯以及八通線站廳與站臺連接處樓梯。高峰期間八通線下行站臺與1號線上行站臺共用樓梯至站廳，目前高峰期間其客運組織模式發(fā)揮了該站設備設施的最大通過能力。

八通線站臺至站廳設置了4部寬1.8 m單向上行樓梯和4部寬1.8 m雙向樓梯。4部雙向樓梯下行方向乘客路線為由四惠東站進站乘坐八通線并在四惠站下車，此路線基本沒有客流(高峰小時客流為10人次)。因此4部單向上行樓梯按照單向通過能力考慮，由式(2)得出其通過能力為53 280人次。高峰小時八通線四惠東站站臺去往站廳的客流為13 414人次，高峰小時1號線四惠站站臺去往站廳的客流為7 315人次，因此高峰小時1號線站廳與站臺連接處、八通線站廳與站臺連接處樓梯上行方向客流為20 729人次，此時α取1.3，經計算得知，1號線站廳與站臺連接處和八通線站廳與站臺連接處樓梯通過能力滿足式(1)的關系。

通過對國貿站和四惠東站高風險點進行驗算，各站風險點處均滿足式(1)的關系，說明按文獻[1]計算出的風險點處設備設施的通過能力大于高峰客流，滿足設計要求。但根據車站的實際運營情況來看，上述風險點的客流密度過大，從而大大降低了乘客服務水平，且存在很大安全隱患，即文獻[1]中的車站通過能力設計依據不能滿足車站的安全服務運營要求，故應對該方法進行完善和優(yōu)化。

3 基于安全服務的車站客運設備設施能力評估方法

本文采用基于安全服務的車站客運設備設施能力的評估方法。該方法是在基于城市軌道交通車站客運設備設施理論能力設計的基礎上，結合線網中易出現(xiàn)高風險車站的規(guī)律，依據車站客運設備設施客運風險級別判別標準，考慮提高服務和降低安全風險，對新建車站客運設備設施能力進行評估的方法。

3.1 定位類似車站，識別高風險點

根據城市軌道交通線網車站風險分析方法及高風險車站和高風險點出現(xiàn)的一般規(guī)律，找出規(guī)劃線路中類似的高風險車站及風險點。對高風險點處的通過能力進行計算，借鑒類似車站的實際運營經驗，優(yōu)化設計方案，以滿足安全服務的運營需要。

3.2 研究C與αQ的關系及與客運風險的聯(lián)系

對調查得出的車站客運設備設施的密度以及該處C與αQ的比值進行統(tǒng)計擬合分析，得到C/αQ與客流密度間的關系。分別對樓扶梯和換乘通道進行統(tǒng)計。樓扶梯處C/αQ與客流密度數(shù)據的統(tǒng)計關系如圖1所示。擬合得到的樓扶梯C/αQ與客流密度關系及對應的風險等級如表1所示。根據車站現(xiàn)場客流密度調查結果，風險等級為C級和D級的樓扶梯可為乘客提供較高水平的安全服務。因此，為提高樓扶梯的安全服務水平，樓扶梯處C/αQ的值建議在1.30以上。

圖1 樓扶梯處C/αQ與客流密度關系統(tǒng)計圖

C/αQ客流密度/(人次/m2)風險等級(0,1.05]>3.80A(1.05,1.30][2.80,3.80]B(1.30,2.80][1.60,2.80)C>2.80<1.60D

換乘通道C/αQ與客流密度統(tǒng)計關系如圖2所示。擬合得出的換乘通道C/αQ與客流密度關系及對應的風險等級如表2所示。根據車站現(xiàn)場客流密度調查結果，風險等級為C級和D級的換乘通道可為乘客提供較高水平的安全服務。因此，為提高樓扶梯的安全服務水平，換乘通道處C/αQ的值建議在1.45以上。

圖2 換乘通道C/αQ與客流密度關系統(tǒng)計圖

表2 換乘通道C/αQ與客流密度關系表

3.3 提高各設備設施間的匹配能力

對乘客在車站內的走行路徑進行梳理。其中，進站路徑為車站入口—上下樓扶梯—站廳—上下樓扶梯—站臺；出站路徑為站臺—上下樓扶梯—站廳—上下樓扶梯—車站出口；換乘路徑為站臺—上下樓扶梯—通道—上下樓扶梯—站臺。核算乘客的整條走行路徑中各設備設施的能力，找出瓶頸點，從而在設計階段重點解決提高瓶頸點的能力。

3.4 考慮新建大運能線路對既有車站的沖擊影響

在設計階段，對既有車站擴容改造方案或站外換乘方案進行深入分析研究，做到同步設計、同步施工，以減少后期車站改造對線路運營的影響；考慮更加優(yōu)化的線路換乘方案，大運能線路(A型車、8節(jié)編組)應盡量與大運能線路進行換乘，盡量避免大客運量線路對既有小運量線路的沖擊。