京張高鐵八達(dá)嶺長(zhǎng)城站站臺(tái)寬度計(jì)算及舒適度分析

趙 琳,孫 行，呂 剛,何 佳

(中鐵工程設(shè)計(jì)咨詢集團(tuán)有限公司,北京 100055)

1 項(xiàng)目背景

隨著我國(guó)冬奧會(huì)基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃和建設(shè)的深入、京津冀一體化戰(zhàn)略穩(wěn)步推進(jìn)實(shí)施和“一帶一路”倡議逐步深入啟動(dòng)，實(shí)施過程中三者相互支撐、相互促進(jìn)的思路逐漸清晰。京張高速鐵路是國(guó)家重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目，其定位也進(jìn)一步明晰，京張高速鐵路是京包蘭快速客運(yùn)通道的重要組成部分，是2022年冬奧會(huì)的重要交通保障線，是京津冀一體化發(fā)展的經(jīng)濟(jì)服務(wù)線，是京張百年歷史的文化傳承線，是展示中國(guó)高鐵先進(jìn)技術(shù)理念的示范線，是落實(shí)“一帶一路”戰(zhàn)略的政治使命線。

八達(dá)嶺長(zhǎng)城站是京張高速鐵路上唯一的地下車站，處于新八達(dá)嶺隧道內(nèi)，位于世界文化遺產(chǎn)八達(dá)嶺、十三陵風(fēng)景名勝區(qū)核心部位八達(dá)嶺滾天溝停車場(chǎng)下方。其周圍分布著八達(dá)嶺長(zhǎng)城、明十三陵、百年京張鐵路等諸多國(guó)寶文物，因此八達(dá)嶺長(zhǎng)城站不應(yīng)僅僅是一個(gè)滿足功能的車站，須能夠傳承百年京張的歷史、文化，展示中國(guó)高鐵先進(jìn)技術(shù)、理念，成為讓“世界了解中國(guó)高鐵，讓中國(guó)高鐵走向世界”的窗口。因此車站站臺(tái)的設(shè)計(jì)需要考慮春節(jié)、奧運(yùn)和旅游客流相互疊加、相互誘增形成的集中超大客流的安全，還需要具備相當(dāng)?shù)氖孢m性和藝術(shù)性，以體現(xiàn)出我國(guó)高鐵基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)“以人為本”的先進(jìn)設(shè)計(jì)理念[1]。

2 車站概況

八達(dá)嶺長(zhǎng)城站(圖1)為新建北京至張家口高速鐵路的中間站，為本線唯一的地下車站，站址區(qū)位于北京市延慶縣境內(nèi)八達(dá)嶺滾天溝停車場(chǎng)下新八達(dá)嶺隧道內(nèi)。車站中心里程為DK68+050，到發(fā)線有效長(zhǎng)650 m，車站有效站臺(tái)長(zhǎng)450 m，車站總長(zhǎng)470 m，地下建筑面積約為4.1萬m2。

圖1 八達(dá)嶺長(zhǎng)城站效果圖

車站每個(gè)側(cè)站臺(tái)設(shè)2個(gè)進(jìn)站口到達(dá)進(jìn)站通道層，2個(gè)出站口到達(dá)出站通道層。進(jìn)站通道層與地面站房地下一層相接，出站通道層與地面站房地面層相接，進(jìn)出站通道層各設(shè)置1部斜行電梯。車站中心處線路埋深約102.550 m，地面站房布置在停車場(chǎng)東側(cè)山腳下，長(zhǎng)城博物館北側(cè)。站臺(tái)至地面站房全程提升高度61.77 m。車站設(shè)2組地面風(fēng)亭，風(fēng)亭均設(shè)在滾天溝停車場(chǎng)西側(cè)山坡中[2]。

3 站臺(tái)設(shè)計(jì)

站臺(tái)層為3洞格局，中洞為正線洞室，兩側(cè)洞各設(shè)置1條到發(fā)線和1座側(cè)式站臺(tái)。站臺(tái)兩端布置少量設(shè)備用房，中部為乘車區(qū)。

每個(gè)側(cè)站臺(tái)均設(shè)置2個(gè)10 m寬的進(jìn)站口，2個(gè)10 m寬的出站口，以及2個(gè)6.5 m寬的疏散的出口及兩個(gè)5 m寬的緊急事故救援出入口。

車站站臺(tái)進(jìn)站口設(shè)置6.5 m寬(1部2 m寬樓梯和2部1 m寬扶梯)的樓扶梯通道與進(jìn)站通道層相接；站臺(tái)出站口設(shè)置6.5 m寬(1部2 m寬樓梯和2部1 m寬扶梯)的樓扶梯通道與出站通道層相接。

站臺(tái)東端布置有照明配電室、民用通信機(jī)房。西端布置有照明配電室、民用通信機(jī)房。站臺(tái)中部設(shè)置有通往進(jìn)、出站層的垂直電梯、強(qiáng)電間、弱電間。

3.1 站臺(tái)方案研究

本站根據(jù)客流數(shù)據(jù)，基礎(chǔ)方案(圖2)站臺(tái)寬6.2 m，站臺(tái)設(shè)置安全門，安全門退站臺(tái)邊1.2 m。

圖2 基礎(chǔ)方案站臺(tái)平面

因車站埋深大，進(jìn)出站行程較遠(yuǎn)，乘客在站臺(tái)等候時(shí)間較長(zhǎng)，本著以人為本的設(shè)計(jì)理念，為改善空間環(huán)境，充分考慮乘客空間心理感受，以及節(jié)假日、奧運(yùn)和旅游客流相互疊加、相互誘增形成的集中超大客流在站臺(tái)的安全性、舒適性，對(duì)站臺(tái)寬度進(jìn)行深入研究。提出3種加寬方案。

(1)加寬方案1(圖3)

站臺(tái)從大小里程端疏散出口范圍加寬，加寬長(zhǎng)度為376 m，每個(gè)側(cè)站臺(tái)面積增加約1 128 m2。

(2)加寬方案2(圖4)

站臺(tái)從大小里程端出站口范圍加寬，加寬長(zhǎng)度為237 m，每個(gè)側(cè)站臺(tái)面積增加約711 m2。

圖3 站臺(tái)加寬方案1站臺(tái)平面

圖4 站臺(tái)加寬方案2站臺(tái)平面

(3)加寬方案3(圖5)

有效站臺(tái)范圍內(nèi)全部加寬，加寬長(zhǎng)度為450 m，每個(gè)側(cè)站臺(tái)面積增加約1 350 m2。

圖5 站臺(tái)加寬方案3站臺(tái)平面

4 站臺(tái)安全及舒適度分析

4.1 站臺(tái)安全性分析

八達(dá)嶺長(zhǎng)城站根據(jù)《鐵路旅客車站建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》中車站等級(jí)分類標(biāo)準(zhǔn)要求，通過車站最高聚集人數(shù)和高峰小時(shí)發(fā)送量，確定車站規(guī)模。八達(dá)嶺長(zhǎng)城站站鐵路高峰小時(shí)乘客人數(shù)如表1所示。

表1 八達(dá)嶺長(zhǎng)城站站鐵路高峰小時(shí)乘客人數(shù)計(jì)算

注：早高峰9：00～10：00，下車人數(shù)為“鐵路高峰小時(shí)人數(shù)”，上車人數(shù)取下車人數(shù)1/6；晚高峰16：00～17：00，上車人數(shù)為“鐵路高峰小時(shí)人數(shù)”，下車人數(shù)取上車人數(shù)1/4。

八達(dá)嶺長(zhǎng)城站鐵路高峰日遠(yuǎn)期高峰小時(shí)人數(shù)為4 400人，為中型車站。根據(jù)《鐵路旅客車站建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》，中型站側(cè)式中間站臺(tái)的寬度為7.5～9 m，出入口寬度為4 m。站臺(tái)位于曲線地段時(shí)，站臺(tái)端部最小寬度不宜小于5 m。

八達(dá)嶺長(zhǎng)城站站臺(tái)有效站臺(tái)長(zhǎng)450 m，中部為約200 m范圍水平段，兩端為曲線段。車站旅客出入口位于在站臺(tái)外側(cè)，平行于站臺(tái)設(shè)置，與站臺(tái)為兩個(gè)獨(dú)立的隧道結(jié)構(gòu)。依據(jù)TB10100—2018《鐵路旅客車站建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》，除去出入口寬度，八達(dá)嶺長(zhǎng)城站側(cè)站臺(tái)寬度不小于3.5 m即滿足中型車站的站臺(tái)寬度需求[3-4]。

八達(dá)嶺長(zhǎng)城站基礎(chǔ)方案站臺(tái)安全門內(nèi)寬5 m及3個(gè)加寬方案站臺(tái)安全門內(nèi)寬7.4 m均滿足規(guī)范要求。

4.2 站臺(tái)舒適性分析

從車站站臺(tái)環(huán)境的功能來說，需合理設(shè)計(jì)、安排、組織空間?？臻g的設(shè)計(jì)首先要保證人能安全、高效、便捷地進(jìn)行活動(dòng)，還需滿足人心理上的安全、舒適要求。車站站臺(tái)根據(jù)旅客的行為，站臺(tái)可劃分為兩個(gè)區(qū)域，等待區(qū)和通行區(qū)。參考美國(guó)《公共交通通行能力和服務(wù)質(zhì)量手冊(cè)》，對(duì)站臺(tái)不同寬度方案進(jìn)行舒適性對(duì)比分析[5]。步行服務(wù)水平分有標(biāo)準(zhǔn)見表2，排除等待服務(wù)水平分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)見表3。

表2 步行服務(wù)水平分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

表3 排隊(duì)等待服務(wù)水平分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

京張高速鐵路平日為8輛編組，奧運(yùn)期間為16輛編組。平日8輛編組早高峰滿員600人全下，上車人數(shù)取下車人數(shù)的1/6，100人；晚高峰600人全上，下車人數(shù)取上車人數(shù)的1/4，150人。以及奧運(yùn)期間16輛編組早高峰滿員1 200人全下，上車人數(shù)取下車人數(shù)的1/6，200人；晚高峰1 200人全上，下車人數(shù)取上車人數(shù)的1/4，300人。兩方案均考慮選取平日及奧運(yùn)期間早晚高峰時(shí)段進(jìn)行站臺(tái)舒適度對(duì)比。

列車車門在站臺(tái)上的排布如圖6所示。乘客在下車時(shí)車門處發(fā)生一次滯留。動(dòng)車車門寬約1 m，考慮在車門處乘客的行進(jìn)速度為1人/m/s，當(dāng)16輛編組列車滿員1 200人全部下車時(shí)，每節(jié)車廂車門處的乘客行走至車站出站口的時(shí)間(乘客行進(jìn)速度取1.2 m/s)如表4、表5所示。

表4 1-4節(jié)車廂乘客行進(jìn)情況

項(xiàng)目單位一節(jié)車廂頭門一節(jié)車廂尾門二節(jié)車廂頭門二節(jié)車廂尾門三節(jié)車廂頭門三節(jié)車廂尾門四節(jié)車廂頭門部位列車門站臺(tái)列車門站臺(tái)列車門站臺(tái)列車門站臺(tái)狀態(tài)滯留行進(jìn)滯留行進(jìn)滯留行進(jìn)滯留行進(jìn)人數(shù)人3875757575757575速度m/s1.2001.2001.2001.200人/m/s1.0001.0001.0001.000車門寬度m1.0002.0002.0002.000行走長(zhǎng)度m94.76074.95049.05023.150時(shí)間s38.00078.96737.50062.45837.50040.87537.50019.292

表5 4-9節(jié)車廂乘客行進(jìn)情況

根據(jù)站臺(tái)上乘客行進(jìn)的線狀圖(圖7)可看出，站臺(tái)上同時(shí)最多4股客流行進(jìn)。

圖6 站臺(tái)列車車門排布示意

圖7 站臺(tái)乘客行進(jìn)線狀

4.2.1 基礎(chǔ)方案

基礎(chǔ)方案有效站臺(tái)寬6.2 m，站臺(tái)設(shè)置安全門，因本線采用客運(yùn)專線模式全部開行動(dòng)車組(北京樞紐以外)，運(yùn)行通道內(nèi)全部動(dòng)車組旅客列車開行八達(dá)嶺長(zhǎng)城站(延慶)的市郊旅游動(dòng)車組。樞紐內(nèi)兩線格局，兼顧開行動(dòng)車底走行、部分京通普速旅客列車及樞紐內(nèi)少量摘掛列車和小運(yùn)轉(zhuǎn)列車。車型種類較多，安全門開門無法滿足多種車型?？恳蟆闈M足乘客上下行安全，安全門退站臺(tái)邊1.2 m。安全門內(nèi)側(cè)除去安全門厚度，凈寬4.65 m。結(jié)合上述行人通行和等待服務(wù)水平標(biāo)準(zhǔn)可得出。

(1)平日8輛編組及奧運(yùn)期間16輛編組早高峰站臺(tái)寬度舒適度等級(jí)，如表6、表7所示。

表6 站臺(tái)通行區(qū)寬度計(jì)算

表7 站臺(tái)等待區(qū)寬度計(jì)算

(2)平日8輛編組及奧運(yùn)期間16輛編組晚高峰站臺(tái)寬度舒適度等級(jí)，如表8、表9所示。

基礎(chǔ)方案站臺(tái)在高峰時(shí)通行區(qū)滿足D級(jí)服務(wù)水平，等待區(qū)滿足C級(jí)服務(wù)水平;晚高峰通行區(qū)及等待區(qū)滿足D級(jí)服務(wù)水平。通行區(qū)乘客在早、晚高峰時(shí)段行進(jìn)速度受到限制而有所下降；行人在前進(jìn)過程中必然會(huì)發(fā)生碰撞；橫穿和逆行會(huì)產(chǎn)生多種多樣的沖突，因此受到嚴(yán)重制約。在達(dá)到臨界人流密度時(shí)，行人的流動(dòng)可能會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)停滯停留。等待區(qū)早高峰時(shí)段停留或者通過排隊(duì)區(qū)域都要受到限制，并對(duì)隊(duì)內(nèi)其他人構(gòu)成干擾，但密度還處于舒適范圍內(nèi)，而晚高峰時(shí)段乘客能夠彼此不接觸站立在排隊(duì)區(qū)域，隊(duì)內(nèi)行人通行受到嚴(yán)重限制，只能結(jié)隊(duì)前行，長(zhǎng)期處于該密度下將令人感覺不舒適。

4.2.2 站臺(tái)加寬方案。

站臺(tái)加寬方案有效站臺(tái)寬9.2 m，安全門退站臺(tái)邊1.8 m。安全門內(nèi)側(cè)除去安全門厚度，凈寬7.05 m。結(jié)合上述行人通行和等待服務(wù)水平標(biāo)準(zhǔn)可得出。

(1)平日8輛編組及奧運(yùn)期間16輛編組早高峰站臺(tái)寬度舒適度等級(jí)，如表10、表11所示。

表10 站臺(tái)通行區(qū)寬度計(jì)算

表11 站臺(tái)等待區(qū)寬度計(jì)算

(2)平日8輛編組及奧運(yùn)期間16輛編組晚高峰站臺(tái)寬度舒適度等級(jí)，如表12、表13所示。

表12 站臺(tái)通行區(qū)寬度計(jì)算

表13 站臺(tái)等待區(qū)寬度計(jì)算

站臺(tái)加寬方案在早高峰時(shí)通行區(qū)滿足C級(jí)服務(wù)水平，等待區(qū)滿足B級(jí)服務(wù)水平;晚高峰通行區(qū)及等待區(qū)滿足C級(jí)服務(wù)水平。通行區(qū)乘客在早、晚高峰時(shí)段行進(jìn)速度收到部分限制；行人在前進(jìn)過程中受到的限制是可以自我調(diào)整的；橫穿和逆行受到限制需要大量調(diào)整以避免沖突；通過人數(shù)大約是最大容量的40%～65%。等待區(qū)早晚高峰時(shí)段停留或者通過排隊(duì)區(qū)域都要受到限制，并對(duì)隊(duì)內(nèi)其他人構(gòu)成干擾，但密度還處于舒適范圍內(nèi)。

4.2.3 舒適度對(duì)比

基礎(chǔ)方案站臺(tái)寬度與站臺(tái)加寬方案的站臺(tái)寬度舒適度情況如表14所示。

表14 站臺(tái)方案對(duì)比

站臺(tái)加寬3 m后，站臺(tái)的整體服務(wù)水平從D級(jí)提升到C級(jí)，有了較大的提升，使到達(dá)站臺(tái)的乘客能安全、高效、便捷地進(jìn)行活動(dòng)的同時(shí)，使乘客心理上更安全、舒適。

對(duì)站臺(tái)上乘客行進(jìn)速度進(jìn)行分析，通過圖8可看出，站臺(tái)從距離出入口約60 m處開始同時(shí)4股客流在站臺(tái)上行進(jìn)，因此，方案1站臺(tái)從大小里程端疏散通道口范圍加寬3 m，加寬長(zhǎng)度376 m舒適度最高，比基礎(chǔ)方案站臺(tái)舒適度也有顯著提高。

圖8 站臺(tái)乘客行進(jìn)線狀

5 客流模擬分析

本次對(duì)新建北京至張家口鐵路八達(dá)嶺長(zhǎng)城站站臺(tái)客流進(jìn)行了仿真模擬評(píng)價(jià)。通過對(duì)八達(dá)嶺車站站臺(tái)基礎(chǔ)方案和站臺(tái)加寬的3種方案(方案1：站臺(tái)寬度 9.2 m，加寬長(zhǎng)度 376 m；方案2：站臺(tái)寬度 9.2 m，加寬長(zhǎng)度 273 m；方案3：站臺(tái)寬度 9.2 m，加寬長(zhǎng)度 450 m；)的常規(guī)客流分布及緊急情況下的人員疏散進(jìn)行了模擬分析。在模擬分析時(shí)，每一個(gè)方案均考慮京張高速鐵路平日為8輛編組，奧運(yùn)期間為16輛編組。平日8輛編組早高峰滿員600人全下，上車人數(shù)取下車人數(shù)的1/6，100人；晚高峰600人全上，下車人數(shù)取上車人數(shù)的1/4，150人。奧運(yùn)期間16輛編組早高峰滿員1 200人全下，上車人數(shù)取下車人數(shù)的1/6，200人；晚高峰1 200人全上，下車人數(shù)取上車人數(shù)的1/4，300人4種工況下。從人員密度、服務(wù)水平、擁擠時(shí)間等參數(shù)進(jìn)行對(duì)比分析，得到的結(jié)果如下。

(1)站臺(tái)加寬后，由于使用面積增加，因此平均人群密度和最大人群密度有所降低；但由于乘客大部分進(jìn)入站臺(tái)后集中在候車區(qū)域，因此4種工況的空間使用率變化不大。

(2)對(duì)于人員擁擠時(shí)間，對(duì)于服務(wù)水平為E級(jí)的區(qū)域，站臺(tái)加寬方案1、站臺(tái)加寬方案2、站臺(tái)加寬方案3較基礎(chǔ)方案累計(jì)擁擠時(shí)間分別減少4.08%，1.97%，4.51%；對(duì)于服務(wù)水平為F級(jí)的區(qū)域，站臺(tái)加寬方案1、站臺(tái)加寬方案2、站臺(tái)加寬方案3較基礎(chǔ)方案累計(jì)擁擠時(shí)間分別減少 10.81%，7.34%，15.83%，因此站臺(tái)加寬后人員行走較舒適些。但對(duì)于站臺(tái)加寬方案一站臺(tái)加寬長(zhǎng)度273 m和站臺(tái)加寬方案3全站臺(tái)加寬來說，相比擁擠時(shí)間減少的并不是很大。

(3)對(duì)于空間服務(wù)水平，站臺(tái)加寬方案1、站臺(tái)加寬方案2、站臺(tái)加寬方案3較基礎(chǔ)方案相比，其A級(jí)服務(wù)水平分別增加了29%，14%，29%，B級(jí)服務(wù)水平分別增加了14%，C級(jí)服務(wù)水平分別增加了5%，0%，14%，D級(jí)服務(wù)水平分別減少了15%，12%，15%，E級(jí)服務(wù)水平分別減少了0%，3%，5%，因此可以看到，站臺(tái)增寬后的3個(gè)方案與基礎(chǔ)方案相比，整體的A、B級(jí)服務(wù)水平有了較大的提高，同時(shí)D級(jí)服務(wù)水平有了明顯的減少，大大地增加了人員舒適度。

(4)通過對(duì)緊急情況的人員疏散模擬結(jié)果進(jìn)行分析，站臺(tái)未加寬時(shí)人員疏散至安全區(qū)域所需時(shí)間為653 s，站臺(tái)加寬后人員疏散至安全區(qū)域所需時(shí)間為681 s，主要原因是因?yàn)橛?jì)算應(yīng)急疏散時(shí)，人員滿布在站臺(tái)層疏散，由于部分區(qū)域疏散距離變長(zhǎng)導(dǎo)致疏散時(shí)間略有增加。根據(jù)《新建北京至張家口鐵路八達(dá)嶺長(zhǎng)城站消防性能化設(shè)計(jì)評(píng)估報(bào)告》，當(dāng)站臺(tái)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，其危險(xiǎn)來臨時(shí)間大于1 800 s，因此，雖然疏散時(shí)間略有增加，但目前的方案均可以滿足人員的安全疏散。

站臺(tái)寬度增加后，在人員進(jìn)出站的整個(gè)模擬時(shí)間內(nèi)，整個(gè)區(qū)域的服務(wù)水平有了較大的提升，A、B級(jí)服務(wù)水平區(qū)域增加，D級(jí)服務(wù)水平區(qū)域減少，提高了人員在站臺(tái)上下車的舒適性；通過對(duì)站臺(tái)加寬3種方案對(duì)比分析可知，方案1(加寬長(zhǎng)度376 m)和方案3(全部加寬)相對(duì)于基礎(chǔ)方案來說服務(wù)等級(jí)提升的較大，但是方案1(加寬長(zhǎng)度376 m)和方案3(全部加寬)相比，其服務(wù)水平提高的并不是很大，因此應(yīng)從整體的造價(jià)、服務(wù)水平等方面綜合比較，選取性價(jià)比較高的設(shè)計(jì)方案[6]。

6 結(jié)論

對(duì)八達(dá)嶺長(zhǎng)城站基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方案站臺(tái)6.2 m與站臺(tái)加寬方案1(加寬長(zhǎng)度376 m)、站臺(tái)加寬方案2(加寬長(zhǎng)度273 m)、站臺(tái)加寬方案3(全部加寬)4個(gè)方案，從乘客舒適度、客流模擬、隧道安全性及投資估算多方面分析，站臺(tái)加寬之后均滿足疏散及施工安全要求，且極大提高了站臺(tái)區(qū)域的服務(wù)水平。

3個(gè)站臺(tái)加寬方案中，方案1(加寬長(zhǎng)度376 m)和方案3(全部加寬)相對(duì)于基礎(chǔ)方案來說服務(wù)等級(jí)提升的較大，但是方案1(加寬長(zhǎng)度376 m)和方案3(全部加寬)相比，其服務(wù)水平提高的并不是很大，因此從整體的造價(jià)、服務(wù)水平等方面綜合比較，推薦站臺(tái)加寬方案1，站臺(tái)加寬長(zhǎng)度376 m最優(yōu)。