高速鐵路與城市軌道交通換乘系統(tǒng)研究

黃建祥

摘 要：本文首先分析高速鐵路與城市軌道交通換乘系統(tǒng)問題研究的背景，然后指出研究的重要意義，接著分析高速鐵路與城市軌道交通銜接換乘的原則，列舉換乘模式，最后運用運能匹配度分析高速鐵路換乘城市軌道交通的運能協(xié)調(diào)性，以期為相關(guān)學者的研究提供借鑒。

關(guān)鍵詞：高速鐵路;城市軌道交通;換乘;運能匹配度

中圖分類號：U291.7;U293.1文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2018）32-0086-03

Study on Transfer System between High Speed

Railway and Urban Rail Transit

HUANG Jianxiang

（School of Traffic and Transportation， Lanzhou Jiaotong University，Lanzhou Gansu 730070）

Abstract： This paper first analyzed the background of the research on the transfer system between high-speed railway and urban rail transit， then pointed out the significance of the research. Secondly， it analysed the principle of transfer between high-speed railway and urban rail transit， enumerated the transfer modes， and finally used the capacity matching degree to analyze the coordination of high-speed railway to urban rail transit， with a view to providing reference for relevant scholars'research.

Keywords： high-speed railway;urban rail transit;transfer;capacity match

1 研究背景

在我國綜合交通體系中，鐵路運輸一直起到不可替代的作用。國情表明，我國人口數(shù)量眾多，鐵路運輸負荷較大。因此，近年來，我國政府大力發(fā)展高速鐵路，以期能滿足人民日益增長的運力需求。國家發(fā)改委發(fā)布《鐵路“十三五”發(fā)展規(guī)劃》，計劃到2020年底，我國高速鐵路網(wǎng)營業(yè)里程將達到3萬km。

高速鐵路的快速發(fā)展將不可避免地導致客流量以及換乘乘客數(shù)量的增長。因此，如何有效處理好乘客集散、緩解高速鐵路綜合交通樞紐的客流壓力，以及如何實現(xiàn)乘客換乘的無縫銜接都是現(xiàn)在迫切需要解決的問題。目前，城市軌道交通發(fā)展迅速。與城市道路交通相比，城市軌道交通具有其他公共交通無法比擬的巨大優(yōu)勢。經(jīng)過150多年的發(fā)展，城市軌道交通在公共交通系統(tǒng)中的地位越來越重要，所起的作用也越來越大，并且已經(jīng)成為解決大城市交通擁堵的良藥。同時，我國當前如火如荼的軌道交通建設形勢也表明改善交通狀況迫在眉睫。

截至2017年末，我國共有35個城市（內(nèi)地31個，港臺4個）開通城市軌道快速交通，共計157條線路（內(nèi)地139條，港臺18條），運營線路總長度達4 823.1km。城市軌道交通是大中城市公共交通的骨干，可以說，一個城市軌道交通的發(fā)展對維護社會穩(wěn)定及提升人民群眾獲得感具有重要的意義。

2 高速鐵路與城市軌道交通銜接換乘原則

為提高高速鐵路客運樞紐換乘效率，保證換乘系統(tǒng)的整體協(xié)調(diào)性，換乘系統(tǒng)設計應遵循以下原則。

2.1 以人為本原則

高速鐵路換乘城市軌道交通的首要原則是以人為本、全面協(xié)調(diào)。簡單來說，換乘就是指乘客由于無法直達目的地而選擇換乘其他交通方式的行為。當今社會，各大綜合交通樞紐體現(xiàn)的“無縫銜接”“零換乘”等都是“以人為本”原則的體現(xiàn)[1]。合理的車站站型及空間結(jié)構(gòu)布局能有效縮短換乘時間，提高換乘效率。

2.2 運能匹配原則

在整個換乘系統(tǒng)中，換乘工具尤為重要。各交通工具間（如高速鐵路與城市軌道交通）運能大小是否匹配對乘客換乘的效率具有重要影響。能力不足會導致乘客滯留于車站，影響換乘效率;能力過剩則會造成大量經(jīng)濟資源浪費。

2.3 換乘最優(yōu)原則

在整個換乘系統(tǒng)中，應滿足不同乘客的換乘需求，并且保證乘客換乘總消耗最小，換乘線路最優(yōu)，各運輸工具之間的銜接性最優(yōu)及換乘效率最高。

2.4 可持續(xù)發(fā)展原則

城市的不斷發(fā)展同樣影響交通的發(fā)展。為滿足日益增長的高速鐵路客流及城市軌道交通客流，綜合樞紐的規(guī)劃建設及各交通方式間的聯(lián)系應相適應，從而實現(xiàn)人與自然和諧發(fā)展。此外，還要為未來的建設留有余地，做到近遠期相結(jié)合的規(guī)劃建設。

3 高速鐵路客運樞紐換乘模式分析

空間布局結(jié)構(gòu)在很大程度上決定一個換乘系統(tǒng)效率的高低。隨著國家城市軌道交通快速發(fā)展，城市軌道交通換乘方式趨于多元化。按照空間布局方式，可將國內(nèi)各大樞紐站采用的換乘方式分為以下四種。

3.1 站前廣場換乘

這種站外換乘方式是目前國內(nèi)較為常見的，一般出現(xiàn)在早期建設的樞紐站[2]。因為其施工難度相對較小，并且對現(xiàn)有站房的影響程度較小，所以依然被一些城市廣泛采用。但是，該換乘方式一般需要換乘乘客經(jīng)過較長的行走距離才能到達換乘地點，乘坐高速鐵路的乘客一般進行中長距離旅行，可能攜帶大件行李，致使換乘效率較低，且容易造成換乘客流沖突，影響安全性。

3.2 通道換乘

這種換乘方式是目前國內(nèi)地鐵換乘較為常見的一種模式。這種換乘模式將兩個不相鄰的站廳通過換乘通道相連接，有效減少了站前廣場式的地面土地利用面積，為可持續(xù)發(fā)展的樞紐站換乘提供了有效保障。但是，距離較遠的兩站相連，使得乘客需要行走較長的距離，無法保證換乘效率，且造價相對較高。

3.3 換乘大廳換乘

該模式是指乘客需要通過站廳，再根據(jù)相關(guān)導向標志出站或到另一個站臺繼續(xù)乘車的模式。其優(yōu)點是客流經(jīng)過站廳實現(xiàn)再分配，及時有效地避免了人流沖突，有效減少了樓梯等其他垂直移動設施的數(shù)量，乘客換乘的效率得以提高。但是，乘客在換乘時必須進行垂直方向上的移動，這樣會造成換乘線路增加。此外，需要提前設置好引導標識，做好充分合理的客流組織才能發(fā)揮站廳的作用。北京南站、成都東站等普遍采用這種換乘模式。

3.4 同站臺換乘

同站臺換乘是指高速鐵路與城市軌道交通共同設站，共用一個站臺。在越來越人性化的樞紐站建設中，這種模式就是人們常說的“無縫銜接”或“零換乘”。由于其不需要換乘乘客大量行走，因此這種換乘模式是最便捷、最快速、最大程度上為乘客換乘提供便利的方式。但是，由于其需要的站臺面積過大，且我國高速鐵路與城市軌道交通屬于兩個不同的運營系統(tǒng)，因此我國還未有先例。

4 高速鐵路與城市軌道交通換乘系統(tǒng)構(gòu)成

高速鐵路客運樞紐站與城市軌道交通換乘系統(tǒng)由以下三種要素構(gòu)成：換乘設施、換乘旅客及運載工具[3]。其中，換乘設施按照其功能又分為服務類設施、連接類設施及等候類設施。對于換乘旅客，主要對流量、流時和流向等特性進行分析，得出影響客流變化的主要因素，為后期客流預測提供依據(jù)。而本文主要分析換乘運載工具的車輛運能、運能協(xié)調(diào)性及時間可靠度，為以后的換乘系統(tǒng)優(yōu)化提供理論支撐。換乘系統(tǒng)構(gòu)成如圖1所示。

5 高速鐵路綜合樞紐運能協(xié)調(diào)分析

研究各種交通方式的換乘，其中運能的協(xié)調(diào)匹配是極其重要的方面。高鐵的換乘客流呈現(xiàn)出明顯的脈沖與密集性，而軌道交通的疏散客流呈現(xiàn)出明顯的連續(xù)性與均勻性，所以是否能協(xié)調(diào)兩者之間的運能使其相互匹配是研究的重點。

5.1 運能協(xié)調(diào)概述

高速鐵路綜合樞紐換乘城市內(nèi)交通方式由地鐵、常規(guī)公交、出租車和私家車等組成[4]。所謂運能協(xié)調(diào)是指樞紐內(nèi)各種交通方式提供的能力與旅客對換乘的需求達到均衡的情況。這種所謂的平衡狀態(tài)并不是客流的供需絕對相等，而是留存一定的空間來應對樞紐內(nèi)突發(fā)的客流增長。運能協(xié)調(diào)指標可以用來檢驗既有運能分配及適度條件下供給與需求的匹配程度，可以有效降低運營過程中運能供給量超出需要造成能力的浪費，也不會造成運能短缺。圖2為運能協(xié)調(diào)四項原則。

5.2 運能匹配度

為考核運能協(xié)調(diào)的效果，選用運能匹配度來表示高速鐵路與市內(nèi)各交通方式自身的輸送能力、鐵路列車乘降旅客中換乘市內(nèi)交通的總?cè)藬?shù)、鐵路到達客流依據(jù)自身情況選擇疏散方式從而引起方式選擇比例等因素有關(guān)，鐵路與城市內(nèi)各交通方式之間的運能匹配程度計算公式如式（1）所示：

[B=Cr×αCx]? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（1）

其中，[α]為鐵路乘客換乘某種疏解方式的客流比例;[Cr]為由鐵路疏解到城市中的交通流量;[Cx]為某種銜接方式可以提供的運能。運能匹配度指標是鐵路到站客流與市內(nèi)各交通方式之間客運供求關(guān)系的數(shù)量反映，反映出兩者運輸能力銜接的協(xié)調(diào)狀況[5]。運能匹配度指標分級見表1。

運能匹配度指標在0.86～0.90最為經(jīng)濟且合理，表明該種運輸?shù)氖枭⒛芰β源笥阼F路的到達客流中換乘該種運輸方式的客流，這時兩者的能力匹配狀況為最優(yōu)。此時，既能提供良好的運輸服務，有效安全平穩(wěn)地疏散客流，也不會造成交通資源的浪費，能獲得換乘系統(tǒng)最佳的經(jīng)濟效益[6]。

5.3 高速鐵路終到列車下車客流量[Ch]

[Ch=60FsJhBhηhKmI]? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（2）

其中：[Ch]表示高速列車下車客流量[（人·次/）h];[Km]表示客運量月度波動系數(shù);[Fs]表示考慮運行調(diào)整、能力儲備等因素的能力使用系數(shù);[Fs]表示列車追蹤運行時的間隔時間;[Jh]表示列車編組輛數(shù);[Bh]表示每列列車定員;[ηh]表示列車滿載率。

5.4 軌道交通集散能力

軌道交通運輸能力的大小是由很多因素共同決定的，如軌道列車每節(jié)車輛定員、途經(jīng)與始發(fā)的軌道交通線路數(shù)、滿載率、編組輛數(shù)、平均發(fā)車間隔等。

[Cm=60BmMmtJmtηmr-Jmtηmt/Imt+MmsJmsηms/Ims] （3）

其中：[Cm]表示軌道交通集散能力[（人·次/）h];[Bm]表示每節(jié)軌道車輛定員;[Mmt]和[Mms]表示某軌道交通站所在軌交通網(wǎng)絡途經(jīng)和始發(fā)的線路數(shù);[Jmt]和[Jms]表示途經(jīng)和始發(fā)的軌道列車編組輛數(shù);[ηmt]、[ηmr]和[ηms]表示軌道列車途經(jīng)軌道交通站時滿載率、理論極限滿載率、始發(fā)滿載率（%）;[Imt]和[Ims]表示高速鐵路列車密集到達時，軌道交通途經(jīng)站和始發(fā)站軌道列車的平均發(fā)車間隔（min）[7]。

若[Imt=Ims=Im]，則

[Cm=60BmMmtJmtηmr-Jmtηmt+MmsJmsηmsIm]? ? ? ? ? ? （4）

6 結(jié)語

本文對高速鐵路與城市軌道交通換乘系統(tǒng)運能匹配性進行了較為詳細的介紹，并對高速鐵路與城市軌道交通銜接換乘原則與其系統(tǒng)構(gòu)成進行了較為詳細的分析，最后給出了運能匹配度的定義和計算方法。

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