基于客流特征下的成都地鐵站閘機(jī)配置研究

曾麗 唐莉英

關(guān)鍵詞：地鐵站 閘機(jī) 配置研究 客流特征 客流量

引言

閘機(jī)作為地鐵設(shè)施的一個(gè)組成部分，對(duì)其配置的研究是提升乘車(chē)效率重要一項(xiàng)內(nèi)容。乘客在通過(guò)閘機(jī)的過(guò)程中，包括減速、刷卡、等待、通過(guò)等一系列行為[1-2] ，這一環(huán)節(jié)會(huì)使乘車(chē)連貫性受到影響。

現(xiàn)目前，我們國(guó)內(nèi)對(duì)軌道交通的設(shè)備布局和設(shè)計(jì)已經(jīng)具有比較深入的研究，文獻(xiàn)[3] 以交通流理論、排隊(duì)論以及空間句法等理論為基礎(chǔ)，研究了地鐵站閘機(jī)之間的相互關(guān)系，對(duì)閘機(jī)的配置數(shù)量、布局進(jìn)行深刻探索。其次，文獻(xiàn)[4] 以北京地鐵站作為研究對(duì)象，主要探究了乘客在檢票進(jìn)站時(shí)對(duì)閘機(jī)選擇的行為，并提出近處閘機(jī)優(yōu)先被選擇的設(shè)想，通過(guò)一定的調(diào)研建立了設(shè)計(jì)模型。此外，文獻(xiàn)[5] 從閘機(jī)所應(yīng)具備功能進(jìn)行探討，提出要提升閘機(jī)的使用性能。再者，[6] 以上海9號(hào)線客流狀況為研究對(duì)象，給出了一些優(yōu)化方案，通過(guò)合理的閘機(jī)布局來(lái)有效的疏導(dǎo)客流。然后，[7] 從地鐵閘機(jī)的通過(guò)能力方面研究，采用了對(duì)晚高峰時(shí)刻錄像和SPSS 統(tǒng)計(jì)分析軟件方法，計(jì)算乘客通過(guò)閘機(jī)速度和閘機(jī)通過(guò)能力;

本文基于地鐵站的客流分布特征、客流流線及客流量的視角，來(lái)對(duì)閘機(jī)類(lèi)型、閘機(jī)的數(shù)量、閘機(jī)的布局方式的合理性進(jìn)行研究，并以成都各大地鐵站為研究對(duì)象，達(dá)到合理布置地鐵站進(jìn)出口閘機(jī)的目的。

一、地鐵站閘機(jī)配置研究概述

（一）地鐵站閘機(jī)配置的概念與原則 ：“配置”一詞最早是指作戰(zhàn)時(shí)，根據(jù)任務(wù)、敵情、地形，將相應(yīng)數(shù)量的兵力、兵器布置在適當(dāng)?shù)奈恢肹8] 。應(yīng)用到地鐵閘機(jī)配置方面是指根據(jù)地鐵站的客流特征、客流量、客流流線方面，將一定規(guī)模的閘機(jī)數(shù)量布置在地鐵站內(nèi)合適的位置，從而提高乘客通過(guò)閘機(jī)的效率，如圖1所示。地鐵閘機(jī)配置主要內(nèi)容有：

1.閘機(jī)類(lèi)型配置：不同的地鐵站其客流特征存在明顯差異，這就對(duì)閘機(jī)的類(lèi)型提出了不同的要求。有些地鐵站客流量較大，潮汐客流特征明顯，則可考慮采用雙向進(jìn)出的閘機(jī)類(lèi)型，滿足高峰客流要求;而對(duì)于客流量較小且平穩(wěn)的地鐵站而言，采用單向進(jìn)出閘機(jī)即可滿足疏散客流的要求;

2.閘機(jī)數(shù)量配置：地鐵站閘機(jī)配備的數(shù)量大大影響了乘客的乘車(chē)效率。依據(jù)地鐵站客流量大小，對(duì)進(jìn)出閘機(jī)的利用率進(jìn)行計(jì)算，以此作為閘機(jī)數(shù)量配置的依據(jù)，從而提高閘機(jī)的有效利用率;

3.閘機(jī)布局配置：指的是在平面布局上閘機(jī)的擺放形式和根據(jù)閘機(jī)進(jìn)出功能進(jìn)行組團(tuán)兩方面，在平面布局上閘機(jī)的擺放形式包括直線型布局、傾斜式布局、凹凸式布局;而閘機(jī)功能的組團(tuán)模式包括混合布局（進(jìn)站閘機(jī)與出站閘機(jī)混合布置）和獨(dú)立系統(tǒng)布局（一套進(jìn)出站閘機(jī)系統(tǒng)與另一套進(jìn)出站閘機(jī)系統(tǒng)獨(dú)立開(kāi)）;

（二）地鐵閘機(jī)配置的基本原則：在進(jìn)行地鐵站閘機(jī)配置時(shí)，應(yīng)緊密結(jié)合該站點(diǎn)的客流特征：如乘客的需求（上下班）、客流量、客流動(dòng)線進(jìn)行考慮，使閘機(jī)得到合理的利用，從而提高乘客在進(jìn)出閘機(jī)的效率，應(yīng)當(dāng)注意以下基本原則：

1.整體性。閘機(jī)作為地鐵系統(tǒng)的一部分，是區(qū)分非付費(fèi)區(qū)和付費(fèi)區(qū)的一個(gè)重要節(jié)點(diǎn)。對(duì)其配置的研究應(yīng)該從地鐵整個(gè)系統(tǒng)出發(fā)，要保證安檢—購(gòu)票—閘機(jī)—乘車(chē)各系統(tǒng)布置的緊湊性，提高乘客進(jìn)出站的效率;

2.具體性。不同站點(diǎn)的客流特征不盡相同，要根據(jù)該站點(diǎn)的客流量、客流模式、客流流線等方面進(jìn)行考慮，避免閘機(jī)出現(xiàn)供不應(yīng)求、供大于求的局面;

3.動(dòng)線無(wú)沖突。地鐵站閘機(jī)布局是乘客動(dòng)線是否沖突的因素之一，因此在進(jìn)行閘機(jī)配置時(shí)，應(yīng)考慮到乘客流線組織難易程度，從閘機(jī)的布局上來(lái)減少流線間的沖突。

二、基于成都各大地鐵站客流量進(jìn)行的閘機(jī)類(lèi)型匹配

閘機(jī)是區(qū)別付費(fèi)區(qū)與非付費(fèi)區(qū)的重要節(jié)點(diǎn)，乘客通過(guò)刷卡可自由的在這兩個(gè)區(qū)域范圍活動(dòng)。根據(jù)對(duì)成都各大地鐵站點(diǎn)的實(shí)地考察，將地鐵閘機(jī)類(lèi)型歸為如下：按照閘機(jī)的隔擋裝置主要分為三桿式閘機(jī)、門(mén)扉式閘機(jī)。三桿式閘機(jī)現(xiàn)今在各大地鐵站很少使用，其費(fèi)用成本、通行速度和靈活性比門(mén)扉式低。門(mén)扉式閘機(jī)在各大地鐵站運(yùn)用普遍，穩(wěn)定性較高、通行速度快，適用于客流量較大的站點(diǎn)，其缺點(diǎn)為維修和管理成本更高。

（一）依據(jù)功能劃分為：?jiǎn)蜗蜻M(jìn)出閘機(jī)、雙向進(jìn)出閘機(jī)，這兩種閘機(jī)適用不同客流特征的地鐵站點(diǎn)。其具體如表1，單向進(jìn)出閘機(jī)乘客動(dòng)線單一有序，但占地面積大，疏散客流效果差，例如成都2號(hào)線百草路、天河路等地鐵站，這些站點(diǎn)具有客流量較小且穩(wěn)定的特點(diǎn);雙向進(jìn)出閘機(jī)占地面積小，能夠快速緩解客流，但維護(hù)成本高，動(dòng)線組織更復(fù)雜。例如：2號(hào)線上的成都東客站，春熙路站點(diǎn)，其客流量整日穩(wěn)定且巨大，采用了雙向進(jìn)出的方式能夠很好的緩解客流壓力，緩解站內(nèi)擁堵的情況。

（二）按閘機(jī)通過(guò)方式分常開(kāi)和常閉閘機(jī)，成都地鐵都采用了常閉式閘機(jī)，常開(kāi)閘機(jī)在日本得到普遍的使用。每個(gè)地鐵站點(diǎn)的實(shí)際運(yùn)營(yíng)情況不同，在實(shí)際的運(yùn)用中，一切以各站點(diǎn)的需求為主，再根據(jù)實(shí)際情況應(yīng)用相符合匹配的閘機(jī)類(lèi)型。根據(jù)《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》，非接觸式IC卡三桿式和門(mén)扉式閘機(jī)的理論最大通行能力分別為1800人次/h和2100人次/h [10] 。

三、依據(jù)各大成都地鐵站客流量進(jìn)行的閘機(jī)數(shù)量配備

進(jìn)行閘機(jī)數(shù)量配備可以閘機(jī)利用率為依據(jù)，基于此，可以看出閘機(jī)的具體通過(guò)情況并作為閘機(jī)數(shù)量增減的判斷。若閘機(jī)的通過(guò)率大，表明乘客對(duì)該閘機(jī)的使用更頻繁，在客流量壓力過(guò)大時(shí)容易出現(xiàn)擁堵排隊(duì)現(xiàn)象。在早晚高峰時(shí)刻，若閘機(jī)組的利用率均較高時(shí)，則很有必要增加閘機(jī)的數(shù)量，反之，若閘機(jī)組的利用率均較低時(shí)，有必要減少閘機(jī)數(shù)量。通過(guò)對(duì)成都各大地鐵站點(diǎn)的調(diào)研發(fā)現(xiàn)，許多站點(diǎn)的閘機(jī)數(shù)量配置都存在不合理的情況，主要表現(xiàn)為：進(jìn)出站閘機(jī)總體數(shù)量偏少導(dǎo)致服務(wù)能力不足，造成長(zhǎng)時(shí)間的擁堵;進(jìn)出站閘機(jī)總體數(shù)量偏多，造成服務(wù)能力剩余，浪費(fèi)成本;進(jìn)站閘機(jī)數(shù)量過(guò)多，出站閘機(jī)過(guò)少;進(jìn)站閘機(jī)數(shù)量過(guò)少，出站閘機(jī)過(guò)多的情況。地鐵站閘機(jī)利用率的計(jì)算公式為[11] ：

閘機(jī)利用率 = 單位時(shí)間內(nèi)閘機(jī)的服務(wù)人數(shù)/單位時(shí)間內(nèi)閘機(jī)的設(shè)計(jì)通行能力

經(jīng)過(guò)我們小組成員對(duì)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，在早晚高峰時(shí)刻，成都2號(hào)線犀浦地鐵站、天府廣場(chǎng)、春熙路、東客站等站點(diǎn)均存在閘機(jī)利用率較高的情況，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)擁堵、混亂現(xiàn)象;而太平園地鐵站、金周路、百草路等站閘機(jī)組利用率普遍偏低，出現(xiàn)閘機(jī)服務(wù)力富余的情況。經(jīng)過(guò)對(duì)以上站點(diǎn)的檢驗(yàn)，該公式能夠很好地反映地鐵站閘機(jī)數(shù)量配置的合理性。

四、基于成都各大地鐵站客流流線的閘機(jī)布局配置

（一）根據(jù)進(jìn)出閘機(jī)的功能進(jìn)行布局

1.進(jìn)出閘機(jī)混合布局：即進(jìn)站閘機(jī)與出站閘機(jī)混合布置，可分為同進(jìn)異出類(lèi)布局、同出異進(jìn)類(lèi)布局、同進(jìn)同出類(lèi)布局如表2。該種閘機(jī)布局模式所占地面積較小，但流線組織較為復(fù)雜，客流量過(guò)大會(huì)造成動(dòng)線的沖突，適合客流量較小且平穩(wěn)的地鐵站點(diǎn)，例如成都2號(hào)線天河路地鐵站，該站位于2號(hào)線上的一個(gè)非核心站，周邊商鋪較少、人流量較小，且站廳面積很小，根據(jù)實(shí)際情況合理利用有限的站廳面積，適合采用混合布局方式;

2.進(jìn)出閘機(jī)獨(dú)立布局：獨(dú)立布局，即一套進(jìn)出站閘機(jī)系統(tǒng)與另一套進(jìn)出站閘機(jī)系統(tǒng)獨(dú)立開(kāi)，且進(jìn)站與出站閘機(jī)錯(cuò)落布置，互不受干擾。該種閘機(jī)布局模式流線組織更加單一，乘客不易產(chǎn)生流線的沖突，但占地面積更大，對(duì)地鐵站廳的面積要求比較高，適用于站點(diǎn)周?chē)再|(zhì)較復(fù)雜、各出口相距較遠(yuǎn)、客流量較大的站點(diǎn)，例如成都2號(hào)線天府廣場(chǎng)地鐵站，該站點(diǎn)是1號(hào)線和2號(hào)線的換乘站點(diǎn)，該站點(diǎn)承載了大量的客流，因此根據(jù)天府廣場(chǎng)的實(shí)際情況，采用各閘機(jī)系統(tǒng)相互獨(dú)立設(shè)置的形式。

現(xiàn)我們小組分別對(duì)天府廣場(chǎng)、犀浦地鐵站、太平園地鐵站進(jìn)行了測(cè)試，我們3名人員首先進(jìn)行了合理分工，1名同學(xué)負(fù)責(zé)站點(diǎn)平面布局的測(cè)畫(huà)、1名同學(xué)負(fù)責(zé)視頻的拍攝和測(cè)試人員的選定、另外1名同學(xué)負(fù)責(zé)記錄通過(guò)時(shí)間;其次，我們隨機(jī)選定了3名乘客分別在高峰時(shí)刻進(jìn)行測(cè)試，測(cè)出每個(gè)人通過(guò)閘機(jī)的絕對(duì)時(shí)間及通過(guò)閘機(jī)相對(duì)時(shí)間。天府廣場(chǎng)采用獨(dú)立布局的形式，且進(jìn)出站閘機(jī)錯(cuò)落開(kāi)來(lái)，不產(chǎn)生動(dòng)線上的沖突，乘客A從距離閘機(jī)口5m處出發(fā)，能夠在15秒快速通過(guò)閘機(jī)進(jìn)站口，且在22秒通過(guò)閘機(jī)出站口;犀浦地鐵站采用的是混合布局-同進(jìn)同出的方式，乘客B從距離閘機(jī)口5m處出發(fā)，最快在27秒通過(guò)閘機(jī)進(jìn)站口，且在25秒通過(guò)閘機(jī)出站口;而太平園地鐵站采用的混合布局-同進(jìn)異出的方式，乘客C從距離閘機(jī)口5m處出發(fā)，最快能在38秒通過(guò)閘機(jī)進(jìn)站口，且在32秒通過(guò)閘機(jī)出站口。因此，在客流量較大的站點(diǎn)，采用進(jìn)出閘機(jī)獨(dú)立布局的方式且錯(cuò)落擺放，更利于客流在短時(shí)間內(nèi)疏散。

（二）按照進(jìn)出閘機(jī)的擺放形式進(jìn)行布局

1.直線式：直線式布局方式即各閘機(jī)呈水平方向整齊排列，保持在同一條直線上，成都2號(hào)線犀浦地鐵站的布局方式，其占地面積較小，可普遍應(yīng)用至各中、小客流站，但對(duì)于潮汐性明顯、客流壓力巨大的站點(diǎn)而言，該種布局容易造成閘機(jī)利用度不均衡，往往出現(xiàn)近處閘機(jī)前擁堵、混亂現(xiàn)象。

2.傾斜式：傾斜式布局即閘機(jī)的布局方向呈一定角度，其方向與客流來(lái)向保持一致。主要是通過(guò)對(duì)閘機(jī)角度的調(diào)整，增加了乘客的個(gè)人所占空間，來(lái)改善近端閘機(jī)前擁堵的情況，成都3號(hào)線太平園地鐵站的布局方式。這種布局方式在香港地鐵站內(nèi)較為常見(jiàn)，其占地面積較大，通常用在人流量巨大、站廳面積較大的站點(diǎn)。

3.凹凸式：凹凸式即閘機(jī)的布局呈現(xiàn)高低錯(cuò)落的形式，其主要目的是改善近端閘機(jī)擁堵的情況，成都2號(hào)線春熙路的布局方式，該站點(diǎn)是地鐵2號(hào)線、3號(hào)線、7號(hào)線的換乘站，且附近商業(yè)網(wǎng)點(diǎn)700家，客流壓力巨大，故采用此種布局有利于改善客流瓶頸的局面。主要是通過(guò)對(duì)閘機(jī)位置錯(cuò)落分布進(jìn)行調(diào)整，來(lái)引導(dǎo)乘客快速進(jìn)出閘機(jī)，對(duì)于緩解高峰時(shí)刻客流具有很好的效果。這種布局方式占地面積較大，通常用在潮汐客流車(chē)站、穩(wěn)定大客流車(chē)站。

五、設(shè)計(jì)實(shí)踐—以成都地鐵2號(hào)線犀浦地鐵站為例

（一）實(shí)例分析：依據(jù)上述地鐵閘機(jī)配置方法，現(xiàn)對(duì)成都2號(hào)線犀浦地鐵站進(jìn)行實(shí)例分析。犀浦地鐵站位于城西郫都區(qū)，該站點(diǎn)為2號(hào)線西端的起點(diǎn)站，站點(diǎn)周邊緊鄰高校和住宅區(qū)，客流量巨大，其站內(nèi)經(jīng)常出現(xiàn)擁堵、混亂的現(xiàn)象，因此，對(duì)其站點(diǎn)的優(yōu)化迫在眉睫。

我們小組對(duì)犀浦地鐵站周?chē)某丝瓦M(jìn)行了問(wèn)卷調(diào)研，大多數(shù)人認(rèn)為犀浦地鐵站的閘機(jī)設(shè)置存在嚴(yán)重問(wèn)題，55%認(rèn)為進(jìn)站閘機(jī)的數(shù)量過(guò)少，站內(nèi)經(jīng)常出現(xiàn)擁堵的情況;30%認(rèn)為站內(nèi)動(dòng)線存在沖突，比較混亂;18%認(rèn)為單向進(jìn)出閘機(jī)不如雙向進(jìn)出閘機(jī)方便;只有2%沒(méi)有困惑;因此，下面就犀浦地鐵站閘機(jī)配置方面進(jìn)行具體分析，并提出了改變閘機(jī)數(shù)量、類(lèi)型，優(yōu)化閘機(jī)布局的方案。犀浦地鐵站是常規(guī)的矩形站廳，在西南、東北側(cè)設(shè)有A、B兩個(gè)口。站廳內(nèi)共設(shè)置了24臺(tái)閘機(jī)，其進(jìn)站閘機(jī)設(shè)9臺(tái)、出站閘機(jī)設(shè)有15臺(tái)：

1.該站點(diǎn)閘機(jī)類(lèi)型為門(mén)扉式阻擋，且為單向進(jìn)出閘機(jī)，閘機(jī)前經(jīng)常出現(xiàn)擁堵的情況;2.在閘機(jī)數(shù)量方面，經(jīng)過(guò)與地鐵站工作人員的深度溝通，我們小組獲取了犀浦地鐵站進(jìn)站閘機(jī)單位時(shí)間內(nèi)服務(wù)人數(shù)的數(shù)據(jù)，從而根據(jù)閘機(jī)利用率的公式進(jìn)行計(jì)算，以單位時(shí)間內(nèi)單個(gè)進(jìn)站閘機(jī)設(shè)計(jì)通行能力為2100人/h，最終得出早高峰單位時(shí)間內(nèi)各進(jìn)站閘機(jī)的利用率分別為57.5、53.5、45.3、40.6、39.6、38.2、38.2、42.6、52、64.2、65.8，具體如表2，總體表明，各組閘機(jī)的利用率均偏高，出現(xiàn)閘機(jī)服務(wù)力不足的情況，應(yīng)該增加閘機(jī)的數(shù)量。

3.通過(guò)對(duì)站點(diǎn)平面布局的繪制發(fā)現(xiàn)，該站點(diǎn)的閘機(jī)布局形式為單一的直線型，且進(jìn)出站閘機(jī)混合布置在一側(cè)，在早晚高峰時(shí)刻很容易導(dǎo)致閘機(jī)前人群擁堵的情況;

（二）解決方案：根據(jù)犀浦地鐵站閘機(jī)配置現(xiàn)存的問(wèn)題，主要從閘機(jī)類(lèi)型、數(shù)量和閘機(jī)布局方面進(jìn)行優(yōu)化：

1.根據(jù)閘機(jī)利用率計(jì)算公式得出，進(jìn)站閘機(jī)的利用率普遍偏高，因此應(yīng)該增設(shè)進(jìn)站閘機(jī)的數(shù)量，且閘機(jī)類(lèi)型設(shè)為雙向進(jìn)出的方式，這樣可根據(jù)客流量的大小靈活地進(jìn)行調(diào)節(jié);

2.根據(jù)犀浦地鐵站特征，具有典型的潮汐性客流特點(diǎn)，站廳內(nèi)乘客動(dòng)線沖突嚴(yán)重，站內(nèi)多達(dá)8處的交叉點(diǎn)，具體如圖2，因此采用各套進(jìn)出閘機(jī)系統(tǒng)獨(dú)立開(kāi)來(lái)的方式，分為A、B兩套進(jìn)出站閘機(jī)系統(tǒng)，即一套進(jìn)出閘機(jī)的布置與另外一套獨(dú)立開(kāi)互不受干擾，如圖4;

3.為緩解圖3中近端閘機(jī)排隊(duì)率過(guò)高的情況，將閘機(jī)進(jìn)行凹凸型進(jìn)行布置，將近端閘機(jī)靠里布置，遠(yuǎn)端閘機(jī)組靠外布置，如圖4優(yōu)化方案，一方面可以擴(kuò)大閘機(jī)的等候區(qū)域，緩解客流大量擁堵的現(xiàn)象;另一方面可以增加遠(yuǎn)端閘機(jī)的使用率，從而提高閘機(jī)均衡利用率;

結(jié)論

合理的地鐵閘機(jī)配置是提高乘車(chē)效率、提升乘客出行體驗(yàn)的一個(gè)重要因素。通過(guò)對(duì)地鐵站閘機(jī)的類(lèi)型、設(shè)置的數(shù)量以及閘機(jī)的布局進(jìn)行合理的配置，對(duì)快速疏散客流有著極其重要的作用。不同地鐵站點(diǎn)有不同的客流特征，我們?cè)谶M(jìn)行地鐵閘機(jī)配置時(shí)應(yīng)該進(jìn)行具體的思考，以其客流特點(diǎn)、客流量、客流動(dòng)線為依據(jù)，以科學(xué)的、具體的思路為指導(dǎo)，進(jìn)行閘機(jī)類(lèi)型、閘機(jī)數(shù)量、閘機(jī)的平面布局的設(shè)計(jì)。最后以成都市犀浦地鐵站為例提出了閘機(jī)配置的優(yōu)化方案，從而為成都新線的閘機(jī)配置提供一些參考。