北大街站基于設(shè)施設(shè)備能力的客流應(yīng)對(duì)淺析

賈拴航

摘 要：隨著西安市城市軌道交通線網(wǎng)的逐漸成型，更多市民乘坐城市軌道交通[1]。本文主要針對(duì)西安市軌道交通北大街站現(xiàn)有設(shè)施設(shè)備高峰時(shí)段客流密度、速度、流量等分布特征分析，以尋求目前客流應(yīng)對(duì)關(guān)鍵點(diǎn)和安全風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，進(jìn)而分析大客流應(yīng)對(duì)的重點(diǎn)和方向，給出優(yōu)化建議。

關(guān)鍵詞：大客流；土建空間；設(shè)施設(shè)備

中圖分類號(hào)：U231 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2019）11-0132-02

0 引言

隨著西安地鐵四號(hào)線的開通，西安地鐵逐步形成網(wǎng)絡(luò)化。2015年西安地鐵日均客運(yùn)量為95.1萬(wàn)人次，2016年西安地鐵日均客運(yùn)量為111.52萬(wàn)人次，2019年元宵節(jié)，受“西安年·最中國(guó)”系列活動(dòng)助力，西安地鐵線網(wǎng)客流創(chuàng)新高，運(yùn)送乘客299.17萬(wàn)人次，客流強(qiáng)度位居全國(guó)內(nèi)地第一。在線路運(yùn)輸能力如此高的情況下，早晚高峰時(shí)段部分車站異常擁擠，對(duì)城市軌道交通系統(tǒng)安全性造成很大的威脅。迫使一條線甚至多條線在高峰時(shí)段采取限流措施，增加城市居民出行時(shí)間，造成服務(wù)水平降低。合理分析大客流車站的客流特點(diǎn)，結(jié)合車站設(shè)備能力等提出相應(yīng)的大客流客運(yùn)組織就顯得尤其重要。

1 城市軌道交通設(shè)備分類

城市軌道交通設(shè)施設(shè)備分為三類：服務(wù)型設(shè)施；功能性設(shè)備；聯(lián)通設(shè)施[2]。

1.1 服務(wù)型設(shè)施

城市軌道交通車站服務(wù)型設(shè)施包括站臺(tái)、站廳和出入口。站臺(tái)是指提供乘客候車或上下車的平臺(tái)。站廳連接通道和站臺(tái)，是車站內(nèi)乘客最主要的活動(dòng)區(qū)域，為乘客提供出行信息及票務(wù)運(yùn)作空間。地鐵出入口及通道是指連接地面人行道至車站非付費(fèi)區(qū)間，供乘客進(jìn)出站使用的區(qū)域。

1.2 功能型設(shè)備

功能型設(shè)備包括自動(dòng)售票機(jī)、進(jìn)出站閘機(jī)及安檢機(jī)。自動(dòng)售票機(jī)是城市軌道交通自動(dòng)驗(yàn)票系統(tǒng)的重要組成，幫助乘客購(gòu)票、充值等。進(jìn)站閘機(jī)是AFC系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備，乘客出入車站均需經(jīng)過(guò)閘機(jī)。安檢機(jī)能有效阻止乘客攜帶違禁品、危險(xiǎn)品等進(jìn)站乘車，是安全的保證。

1.3 聯(lián)通設(shè)施

聯(lián)通設(shè)施分為樓梯及自動(dòng)扶梯，通道可以連接站廳與站臺(tái)、出入口以及不同線路的站臺(tái)，引導(dǎo)乘客進(jìn)出站、乘車、換乘等行為。目前地鐵車站配置是根據(jù)車站高峰時(shí)段預(yù)測(cè)雙向進(jìn)出客流量，當(dāng)乘客流量超過(guò)4000人/h時(shí)，除必要的樓梯通道外，上下樓均應(yīng)提供自動(dòng)扶梯以方便乘客進(jìn)出；當(dāng)高峰時(shí)段乘客少于4000人/h時(shí)，可考慮只對(duì)上樓乘客提供自動(dòng)扶梯，下樓乘客使用樓梯；當(dāng)乘客流量少于2000人/h時(shí)，則僅提供樓梯供乘客使用即可。

2 站臺(tái)客流特征及通過(guò)能力

2.1 站臺(tái)客流時(shí)空特征

站臺(tái)是供乘客上下車的區(qū)域，包括集散區(qū)和乘降區(qū)兩部分。乘降區(qū)是靠近屏蔽門的區(qū)域，供乘客候車和上下車；集散區(qū)在站臺(tái)中部，為下車乘客集散提供空間。站臺(tái)行人速度是衡量站臺(tái)是否擁擠的一個(gè)重要指標(biāo)。站臺(tái)上乘客的速度與站臺(tái)密度密切相關(guān)，在密度較低時(shí)，乘客以期望速度1.2m/s-1.5m/s之間行走，當(dāng)人群密度達(dá)到1.5-4人/m2，行人速度降低，緩慢向前，當(dāng)人群密度達(dá)到4人/m2，人群會(huì)停滯不前。

2.2 北大街二號(hào)線站臺(tái)乘客速度-密度分布特征

通過(guò)在站臺(tái)選取寬1m，長(zhǎng)3m的乘客通行區(qū)域，通過(guò)錄像，每隔3s統(tǒng)計(jì)畫面中的乘客數(shù)，可得到客流密度數(shù)據(jù)；選定某位乘客，計(jì)算在通行區(qū)域的通行時(shí)間，這樣就可得到一組包含乘客速度-密度關(guān)系的數(shù)據(jù)，并且利用相關(guān)軟件將客流密度與客流行走速度進(jìn)行多曲線擬合，選定多項(xiàng)式擬合。

2.3 站臺(tái)寬度計(jì)算

通過(guò)實(shí)地客流數(shù)據(jù)調(diào)查得知，高峰期二號(hào)線平均每趟列車到站后，下車人數(shù)約為432人次左右，一號(hào)線平均每列下車換乘二號(hào)線乘客約為218人次，二號(hào)線平均每趟列車接受進(jìn)站人數(shù)為265人次，假設(shè)一號(hào)線換乘二號(hào)線及進(jìn)站乘客全部被一趟車接收，計(jì)算所需站臺(tái)寬度，其中Q上下為遠(yuǎn)期或客流控制期每列車超高峰小時(shí)單側(cè)上、下車客流量；ρ為站臺(tái)上人流密度，取0.5人/m2；k為超高峰系數(shù)，取1.2；實(shí)地對(duì)北大街二號(hào)線站臺(tái)進(jìn)行測(cè)量，得島式站臺(tái)兩側(cè)屏蔽門寬度為13m；z為縱梁寬度（含裝飾層厚度），取1.2m；L為站臺(tái)有效長(zhǎng)度，取118m；M為站臺(tái)邊緣至站臺(tái)門立柱內(nèi)側(cè)距離，有屏蔽門時(shí)取0.3m；t為每組人行樓梯與自動(dòng)扶梯寬度之和（含與縱梁間所留空隙），取5.4m。

側(cè)站臺(tái)寬度計(jì)算：

b=+M=+0.3=4.9m

站臺(tái)寬度計(jì)算：

B=2b+n·z+t=2×4.9+2×1.2+5.4=17.6m>13m

故北大街二號(hào)線站臺(tái)不滿足高峰時(shí)段客流承載量。

3 換乘通道客流時(shí)空特征及通過(guò)能力

3.1 換乘通道時(shí)空特征

換乘通道是指不同線路之間為連接設(shè)置的供乘客到達(dá)另一站廳或站臺(tái)的通道。換乘通道的主要作用是站臺(tái)或站廳之間的連接，緩沖聚集在某一站臺(tái)或站廳的人群。通道寬度是行人走行的主要影響因素。乘客的速度是反應(yīng)通道乘客交通特性的重要指標(biāo)，可以認(rèn)為乘客的步速符合正態(tài)分布。通道速度-密度關(guān)系曲線通常采用一元三次或一元高次曲線擬合，即V=aK3+bK2+cK+d，其中V為通道速度，K為通道密度，a、b、c、d為模型參數(shù)，需要根據(jù)車站及通道的具體情況而定。當(dāng)通道乘客密度達(dá)到3人/m2時(shí)，極易發(fā)生踩踏等事故[2]。

3.2 北大街二號(hào)線換乘通道乘客速度-密度分布特征

通過(guò)在換乘通道選取寬2m，長(zhǎng)3m的乘客通行區(qū)域，通過(guò)錄像，可得到一組包含乘客速度-密度關(guān)系的數(shù)據(jù)，繪出散點(diǎn)圖，并且利用相關(guān)軟件將客流密度與客流行走速度進(jìn)行多曲線擬合，選定多項(xiàng)式擬合。

用EXCEL繪制散點(diǎn)圖如上，得到乘客密度-速度得擬合一元四項(xiàng)式：

y=-0.0031x3+0.0574x2-0.435x+1.2687

其中，y為客流速度（m/s）；

x為客流密度（人/m2）。

根據(jù)散點(diǎn)圖1可知速度均值為0.67m/s，最大值為1.21m/s，最小值為0.27m/s。換乘通道得乘客走行速度低于西安市民期望走行速度。

4 樓扶梯客流時(shí)空特征及通過(guò)能力

4.1 樓扶梯客流時(shí)空特征

樓梯是架設(shè)在樓層之間的移動(dòng)設(shè)施，是行人在空間層面實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換的主要功能設(shè)施之一。樓梯主要受到寬度、樓梯利用率、樓梯走行方向、行人走行速度等影響。一般情況下，與站臺(tái)銜接的樓梯處最容易產(chǎn)生瓶頸，因?yàn)榱熊嚨竭_(dá)時(shí)會(huì)產(chǎn)生瞬時(shí)大客流，呈現(xiàn)乘客滯留現(xiàn)象。行人在樓梯上以隊(duì)列方式前進(jìn)，使單方向上行人的行動(dòng)一致性較好，但樓梯上的對(duì)向交通流會(huì)產(chǎn)生客流沖突，導(dǎo)致通行能力下降。樓梯上乘客速度-密度關(guān)系曲線通常采用一元四次或一元高次曲線擬合，即V=aK4+bK3+cK2+dK+e，其中V為樓梯乘客速度，K為樓梯乘客密度，a、b、c、d、e為模型參數(shù)，需要根據(jù)車站及樓梯的具體情況而定。當(dāng)樓梯乘客密度達(dá)到3人/m2時(shí)，極易發(fā)生安全事故，對(duì)換乘量較大的車站應(yīng)進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)控，及時(shí)疏導(dǎo)客流，緩解客流壓力。

4.2 北大街二號(hào)線上行樓梯乘客速度-密度分布特征

北大街二號(hào)線站臺(tái)通往換乘平臺(tái)層有2部樓梯、2部上行扶梯、2部下行扶梯，扶梯寬度為1m，樓梯寬度為1.4m。對(duì)于上行樓梯，分析其客流速度與密度關(guān)系，通過(guò)在樓梯選取寬1m，長(zhǎng)3m的乘客通行區(qū)域，通過(guò)錄像，每隔3s統(tǒng)計(jì)畫面中的乘客數(shù)，可得到客流密度數(shù)據(jù)；選定某位乘客，計(jì)算在通行區(qū)域的通行時(shí)間，這樣就可得到一組包含乘客速度-密度關(guān)系的數(shù)據(jù)，并且利用相關(guān)軟件將客流密度與客流行走速度進(jìn)行多曲線擬合，選定多項(xiàng)式擬合。

5 自動(dòng)扶梯通過(guò)能力

自動(dòng)扶梯是城市軌道交通車站中一類特別的設(shè)備設(shè)施，其自身有運(yùn)載機(jī)制，可以實(shí)現(xiàn)位置的移動(dòng)。自動(dòng)扶梯具有耗能底、走行時(shí)間比樓梯少，舒適性比樓梯要高的特點(diǎn)。在樓梯與自動(dòng)扶梯并聯(lián)的環(huán)節(jié)，自動(dòng)扶梯是大多乘客首先選擇的方式。乘客在自動(dòng)扶梯上沒(méi)有相互作用，自動(dòng)扶梯的疏散能力為理論通過(guò)能力，但據(jù)現(xiàn)場(chǎng)觀察，自動(dòng)扶梯利用率會(huì)有折損，則自動(dòng)扶梯高峰時(shí)每小時(shí)能通過(guò)6552人次/h。

6 結(jié)語(yǔ)

本文調(diào)取北大街站實(shí)地?cái)?shù)據(jù)，繪制各個(gè)設(shè)施設(shè)備的乘客密度-速度關(guān)系，橫向比較不同設(shè)施設(shè)備的乘客通行速度，分析得出樓扶梯、換乘通道為影響車站客流通過(guò)能力的瓶頸設(shè)施，考慮到換乘客流的沖擊，北大街二號(hào)線站臺(tái)亦不滿足現(xiàn)實(shí)需求，北大街二號(hào)線島式站臺(tái)的疏散能力成為制約全線的瓶頸。

6.1 初期優(yōu)化方案

為改善瓶頸問(wèn)題，解決北大街客流擁堵問(wèn)題，車站前期首先進(jìn)行了進(jìn)出站閘機(jī)的調(diào)整，通過(guò)閘機(jī)修改，擴(kuò)大了車站付費(fèi)區(qū)的空間，使大客流情況下車站站廳客流緩沖能力得到了一定程度的提升。

閘機(jī)調(diào)整修改后，車站運(yùn)營(yíng)組織模式如下：

車站日?？土髑闆r下，換乘一號(hào)線及二號(hào)線由乘客自行換乘（通過(guò)站廳或換乘平臺(tái)），車站不會(huì)采取強(qiáng)制客流走行。

大客流情況下，一號(hào)線換乘二號(hào)線上至站廳，通過(guò)“幾”字型鐵馬到二號(hào)線兩側(cè)樓扶梯處，通過(guò)樓梯換乘至二號(hào)線；二號(hào)線換乘一號(hào)線通過(guò)換乘平臺(tái)進(jìn)行。閘機(jī)改造方案不僅可增加站廳層付費(fèi)區(qū)站內(nèi)繞行距離，在突發(fā)大客流情況下，還可根據(jù)客流情況打開部分閘機(jī)，增加非付費(fèi)區(qū)繞行通路，將乘客疏解至出入口通道內(nèi)進(jìn)行繞行，增加站廳層換乘客流緩沖能力；同時(shí)在大客流情況下在閘機(jī)前方（有必要時(shí)關(guān)閉部分閘機(jī)）區(qū)域增加鐵馬來(lái)增加繞行距離，以緩解2號(hào)線站臺(tái)的壓力。

經(jīng)過(guò)改造后，對(duì)二號(hào)線站臺(tái)客流擁堵有適當(dāng)?shù)木徑?，同時(shí)一號(hào)線換乘二號(hào)線乘客在站廳繞行長(zhǎng)度加長(zhǎng)，對(duì)換乘通道的擁堵具有很大的緩解。但由于空間增加有限，也未新增任何提升設(shè)備或疏導(dǎo)路徑，改造后站內(nèi)的擁堵情況緩解有限。

6.2 進(jìn)一步的優(yōu)化改造方案

目前針對(duì)北大街站尚未得到有效改善的瓶頸問(wèn)題，結(jié)合最新的線網(wǎng)規(guī)劃情況及建設(shè)情況，首先需對(duì)后續(xù)逐步開通線路對(duì)北大街換整體客流的影響進(jìn)行預(yù)測(cè)，根據(jù)客流預(yù)測(cè)情況研究對(duì)北大街站車站主體部分公共區(qū)、設(shè)備區(qū)進(jìn)行土建、裝飾裝修、相關(guān)設(shè)備等的改造。尤其二號(hào)線站臺(tái)通往換乘平臺(tái)的樓、扶梯通行能力進(jìn)行增大改造。其次考慮一號(hào)線站臺(tái)上行樓扶梯的通行能力增大改造，第三考慮北大街站付費(fèi)區(qū)整體乘客容納區(qū)域的擴(kuò)展改造。

通過(guò)對(duì)車站公共區(qū)的改造，達(dá)到改變目前的運(yùn)營(yíng)組織模式的目的，目前二號(hào)線換乘一號(hào)線乘客上至站廳層后選擇路徑換乘，一號(hào)線換乘二號(hào)線通過(guò)換乘平臺(tái)實(shí)現(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

[1] 毛保華.城市軌道交通運(yùn)營(yíng)管理[M].人民交通出版社，2006.

[2] 余杰.城市軌道交通車站客流承載力研究[D].北京交通大學(xué)，2018.