城市軌道交通車站大客流承載能力研究

閆凱 王凌 古宏

摘 要：隨著城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營的深入，部分車站發(fā)生大客流沖擊現(xiàn)象，特別是位于線網(wǎng)錨點(diǎn)位置的換乘站以及臨近大型商圈、著名景區(qū)、會展中心、對外樞紐的部分車站，由于大客流組織壓力日益加大，站內(nèi)出現(xiàn)局部設(shè)施擁擠排隊(duì)、乘客出行耗時增加等影響服務(wù)水平的現(xiàn)象，甚至存在擁擠踩踏的安全隱患。文章基于城市軌道交通車站客運(yùn)設(shè)施的大客流通行能力研究，提出大客流承載能力的測算方式，并就如何提高車站的大客流承載能力提出建議。

關(guān)鍵詞：城市軌道交通;車站;大客流;承載能力

中圖分類號：U231+.92

1 背景

城市軌道交通大客流是指高峰時段的客流超過列車最大運(yùn)載能力或車站客運(yùn)設(shè)施的最大承載能力（包括車站的動態(tài)最大通行能力和靜態(tài)最大容納能力）。

因城市軌道交通列車和車站的承載能力不足，導(dǎo)致站內(nèi)出現(xiàn)客流通行瓶頸和排隊(duì)等候區(qū)域擴(kuò)大，進(jìn)而引發(fā)客流通行受阻、現(xiàn)場秩序混亂、出行耗時增加、乘客體驗(yàn)變差等問題。若不及時采取有效的分流疏導(dǎo)或安全管控措施，線路運(yùn)輸能力和車站通行效率會因大客流沖擊而持續(xù)下降，進(jìn)而使現(xiàn)場客流的擁堵現(xiàn)象加劇，嚴(yán)重時還可能誘發(fā)擁擠踩踏等突發(fā)性公共安全事故。

城市軌道交通車站的客流承載能力，主要表現(xiàn)為車站客運(yùn)設(shè)施（包括出入口、安檢設(shè)備、售票設(shè)備、檢票設(shè)備、樓扶梯、換乘通道等）在客流集散過程中的動態(tài)通行能力和車站內(nèi)排隊(duì)區(qū)域（包括購票排隊(duì)區(qū)域、安檢排隊(duì)區(qū)域、閘機(jī)排隊(duì)區(qū)域、站臺候車排隊(duì)區(qū)域等）的靜態(tài)容納能力。

2 車站客運(yùn)設(shè)施通行能力

2.1 客運(yùn)設(shè)施的通行能力調(diào)查

基于對重慶市軌道交通車站客運(yùn)設(shè)施持續(xù)排隊(duì)條件下的1 min通行量調(diào)查，部分客運(yùn)設(shè)施的調(diào)查數(shù)據(jù)如圖 1所示。由圖可知，通道類設(shè)施（包括通道、樓梯）的通行量主要和通行速度與客流密度相關(guān)，而設(shè)備類設(shè)施（包括安檢、閘機(jī)、電扶梯）的通行量與設(shè)施類別（如電梯速度、閘機(jī)類別、安檢型號）和使用者熟悉程度相關(guān)度高。

GB 50157-2013《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》 [1]中規(guī)定了車站各類客運(yùn)設(shè)施的1 h最大通行能力取值。車站客運(yùn)設(shè)施1min最大通行能力的設(shè)計(jì)取值與現(xiàn)場實(shí)測值對比如表 1所示。通過對比發(fā)現(xiàn)重慶市軌道交通車站客運(yùn)設(shè)施中，自動扶梯、通道、樓梯的1 min通行量與設(shè)計(jì)取值偏差較小，但人工售票機(jī)和自動售票機(jī)的售票速度明顯低于設(shè)計(jì)取值。此外，因單程票回收增加了人機(jī)互動時間，出站閘機(jī)的最大通行能力略低于進(jìn)站閘機(jī)，單程票使用率較高的車站（如臨近火車站、機(jī)場的車站）該現(xiàn)象更加突出。

受各地城市軌道交通的票制票價(jià)、單程票使用率、售票設(shè)備功能和操作熟悉度等因素影響，不同城市甚至不同線路售票設(shè)備的售票能力存在較大差異。此外，隨著掃碼過閘、移動支付等功能在各城市軌道交通線路中陸續(xù)上線，單程票使用率迅速下降，售票設(shè)備的使用頻率銳減，這對今后的售票設(shè)備通行能力和數(shù)量配置將產(chǎn)生重大影響。

2.2 通行能力的折減系數(shù)

2.2.1 不同主導(dǎo)客流車站的折減系數(shù)

通過對車站各類客運(yùn)設(shè)施的通行能力進(jìn)行現(xiàn)場實(shí)測，發(fā)現(xiàn)車站客運(yùn)設(shè)施的通行能力受主導(dǎo)客流特征的影響很大，如攜帶行李物品的大小及數(shù)量、對車站環(huán)境的熟悉程度、平均走行速度、單程票使用率等[3]，尤其是與對外樞紐站（機(jī)場、鐵路、長途汽車站等）銜接的城市軌道交通車站，在測算通道類設(shè)施的通行能力時需要進(jìn)行一定的折減，折減系數(shù)如表2所示。

2.2.2 出站和換乘路徑設(shè)施的折減系數(shù)

對于出站或換乘路徑上的疏散設(shè)施，客流分布特征與列車到站時刻相關(guān)性強(qiáng)，疏散設(shè)施的通行量在時間維度上呈鋸齒形波動，因此客運(yùn)設(shè)施無法持續(xù)保持在最大通行能力水平。若客運(yùn)設(shè)施持續(xù)保持在最大通行能力水平，則樓扶梯口會產(chǎn)生大面積客流堆積，不利于站臺的安全疏散。

通過對站臺疏散樓扶梯的1 h實(shí)際通行客流量和理論最大通行能力（考慮高峰小時系數(shù)）對比，發(fā)現(xiàn)當(dāng)實(shí)際客流與理論最大通行能力比值在2/3時，樓扶梯上客流無中斷，但基本上在下一班車到達(dá)前可以完成大部分疏散，兩班車或多班車之間樓扶梯口排隊(duì)客流無明顯堆積。隨著疏散設(shè)施與站臺的距離越遠(yuǎn)，這一比值越高。因此，對于出站和換乘路徑上客運(yùn)設(shè)施的通行能力，應(yīng)結(jié)合設(shè)施與站臺的遠(yuǎn)近距離，在列車運(yùn)行間隔內(nèi)考慮一定的折減，折減系數(shù)如表3所示。

3 車站客運(yùn)設(shè)施容納能力

3.1 站臺候車區(qū)容納能力

GB 50157-2013《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》中規(guī)定的站臺候車區(qū)客流密度取值0.33～0.75m2 /人，設(shè)計(jì)單位一般選用0.5m2 /人，側(cè)站臺設(shè)計(jì)寬度規(guī)范中要求不低于2.5m，若站臺按120 m長度計(jì)算，一般島式站臺的兩側(cè)站臺600m2 候車區(qū)的容納能力約為1 200人。

在實(shí)際運(yùn)營階段進(jìn)行站臺容納能力測算時，不宜參照上述方式簡化計(jì)算。站臺實(shí)際可用面積（扣除安全門、站臺樓扶梯組和兩端設(shè)備房占用面積外）主要用于靜態(tài)候車和動態(tài)集散。對于設(shè)置2個樓扶梯組的站臺，根據(jù)運(yùn)營經(jīng)驗(yàn)，乘客動態(tài)集散區(qū)域（包括下車乘客疏散出站臺的路徑占用區(qū)域和經(jīng)樓扶梯到達(dá)站臺并找到對應(yīng)車門候車的路徑占用區(qū)域）占站臺實(shí)際可用面積的比例不宜低于30%（比例越大越有利于站臺客流的快進(jìn)快出），否則容易產(chǎn)生客流交叉干擾影響站臺集散效率;而設(shè)置3個及以上樓扶梯組的站臺，乘客動態(tài)集散區(qū)域不宜低于站臺實(shí)際可用面積的40%。此外，站臺建筑布局、列車停靠位置（特別是不同編組套跑的站臺）、局部隔離措施都會影響候車區(qū)容納能力。

根據(jù)不同主導(dǎo)客流攜帶大件行李的比例不同，旅行類車站的候車區(qū)宜按0.75m2 /人的密度結(jié)合候車區(qū)面積測算容納能力;休閑集會類車站宜按0.6m2 /人的密度結(jié)合候車區(qū)面積測算容納能力;通勤類車站宜按0.5m2 /人的密度結(jié)合候車區(qū)面積測算容納能力。

3.2 站廳排隊(duì)區(qū)容納能力

從“內(nèi)緊外松”管控車站客流的角度考慮，站廳的排隊(duì)密度宜小于站臺。對于站廳進(jìn)出閘機(jī)組、售票設(shè)備和安檢設(shè)備的排隊(duì)區(qū)域，在不造成各類客流交叉影響的前提下，各車站受站廳建筑空間、設(shè)施布局、客流流線設(shè)置等因素影響，區(qū)域面積各有差異。根據(jù)對運(yùn)營現(xiàn)場的觀察，旅行類車站的站廳排隊(duì)區(qū)容納能力宜按1.2m2 /人結(jié)合排隊(duì)區(qū)面積測算;休閑集會類車站宜按1m2 /人測算;通勤類車站宜按0.8m2 /人計(jì)算。

4 車站大客流承載能力

根據(jù)城市軌道交通車站乘客走行時間函數(shù)的相關(guān)研究[4]，通道類客流在動態(tài)行進(jìn)過程中，客流密度和客流速度函數(shù)是決定最大通行能力的關(guān)鍵[5]，當(dāng)客流密度在

2.2人/ m2 （即0.45m2 /人）、平均步行速度在0.63m/s時，通道的通行能力達(dá)到峰值;而根據(jù)關(guān)于踩踏事故的研究[6]，結(jié)合運(yùn)營車站現(xiàn)場觀察，當(dāng)同向步行人群的密度超過3.8人/ m2 （即0.26 m2 /人）后可能形成嚴(yán)重?fù)矶?，此時一旦出現(xiàn)不可控的意外情況引發(fā)人群慌亂，人群會因沒有足夠的空間來躲避事故，繼而引發(fā)多米諾骨牌效應(yīng)，產(chǎn)生擁擠踩踏事故[7]。

從保障大客流組織安全角度，必須將車站通道、樓扶梯等客運(yùn)設(shè)施的客流密度控制在3.8人/ m2這個安全紅線內(nèi);從保障通行效率角度，車站的動態(tài)客流密度應(yīng)不超出2.2人/ m2這個限界。當(dāng)然客流組織的安全和效率的分界點(diǎn)對大客流發(fā)生時的現(xiàn)場實(shí)際指導(dǎo)意義有限，需要做更多的分析研究。

《公共交通通行能力和服務(wù)質(zhì)量手冊》（TCQSM）[8]和John J.Fruin博士提出公共交通設(shè)施的服務(wù)水平（Level of service，Los）相關(guān)理論[9]，以人均占用空間為衡量指標(biāo)將服務(wù)水平劃分為6個層級。英國倫敦地鐵和我國香港地鐵提出將正常情況下的設(shè)施服務(wù)水平控制在Los C以上，建筑改造或特殊事件時可降低服務(wù)水平至Los D或者Los E[10]。Los分級標(biāo)準(zhǔn)如表4所示。

GB 50157-2013《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》中規(guī)定的設(shè)施最大通行能力需要的步行空間在Los F級才能達(dá)到，站臺排隊(duì)密度的設(shè)計(jì)取值也在Los D級，對比來看我國現(xiàn)行設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的服務(wù)水平較低。而本文所提出城市軌道車站客運(yùn)設(shè)施的動態(tài)通行能力和靜態(tài)容納能力，統(tǒng)籌考慮了客流時空分布特征和各類車站乘客屬性，可確保車站各環(huán)節(jié)客流整體順暢，乘客排隊(duì)擁擠度可接受、運(yùn)營組織安全可控，并預(yù)留一定幅度的安全冗余。

基于車站客運(yùn)設(shè)施的1 min最大通行能力和站廳站臺容納能力，結(jié)合車站建筑布局、設(shè)施配置和流線設(shè)置，可以計(jì)算該站進(jìn)站、出站和換乘路徑上每個客運(yùn)設(shè)施的通行能力和排隊(duì)區(qū)域容納能力，然后按照“木桶效應(yīng)”找出每個路徑上通行或容納能力的短板或瓶頸，即為該站高峰期的大客流承載能力。

城市軌道交通車站的大客流承載能力不是一個具體量化的數(shù)值，而是基于“人、機(jī)、管、環(huán)”等變量因素，并結(jié)合安全、效率和服務(wù)水平的綜合考量，還必須為火災(zāi)等應(yīng)急疏散工況預(yù)留安全冗余。此外，車站客流承載能力與列車運(yùn)能息息相關(guān)，原則上運(yùn)能不足的問題應(yīng)通過提高運(yùn)能的方法來解決，否則車站即便有較大的承載能力也難以應(yīng)對持續(xù)的大客流沖擊。

5 提高車站大客流承載能力的建議

城市軌道交通運(yùn)營車站發(fā)生大客流沖擊導(dǎo)致車站客流承載能力不足，從城市軌道交通的建設(shè)和運(yùn)營角度主要由以下3方面原因?qū)е拢孩俟こ炭尚行匝芯侩A段客流預(yù)測與運(yùn)營實(shí)際客流產(chǎn)生量級差異導(dǎo)致車站規(guī)模偏小，不滿足高峰期客流組織需求;②車站建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和方法未體現(xiàn)客流特征，與運(yùn)營實(shí)際有偏差;③車站客流組織方案有待優(yōu)化，未能充分挖掘車站的大客流承載能力?？赏ㄟ^以下措施解決上述問題。

5.1 分級確定車站規(guī)模

工程可行性研究階段的客流預(yù)測是基于規(guī)劃線路、規(guī)劃用地、采取四階段法預(yù)測的成果，對列車制式選擇、列車數(shù)量、車站建筑體量、設(shè)備數(shù)量等起決定性作用?，F(xiàn)有的客流預(yù)測方式對線網(wǎng)客流分布研究不深，特別是換乘客流的量級易把握不準(zhǔn)。且基于用地規(guī)劃開展遠(yuǎn)期客流預(yù)測的方式，易受規(guī)劃調(diào)整、建設(shè)時序變化等因素影響，具有很大的不確定性。因此現(xiàn)有模式下，很難通過提高規(guī)劃設(shè)計(jì)階段的客流預(yù)測精度，避免車站運(yùn)營后遭受大客流沖擊。

為減少因客流預(yù)測低導(dǎo)致車站建筑規(guī)模小、不能滿足大客流組織需求這一現(xiàn)象，建議在工程可行性研究客流預(yù)測的基礎(chǔ)上，按照分級原則（表5）確定城市軌道交通車站的建筑規(guī)模（表6）和換乘通道寬度（表7）。

按分級原則確定車站的規(guī)模體量，可在一定程度上保障車站運(yùn)營后大客流組織的物理空間，也可以更好滿足新時代乘客對車站服務(wù)水平的更高需求。根據(jù)重慶市軌道交通一、二輪線網(wǎng)車站的客流預(yù)測成果，一級車站占所有車站的比例約為4%，二級車站的比例約為16%，三、四級車站的比例各約40%。各城市軌道交通可基于本地化的客流屬性調(diào)查和服務(wù)水平定位，編制適合本地情況的車站分級原則。

5.2 優(yōu)化車站建筑設(shè)計(jì)

通過挖掘運(yùn)營車站的客流特征，調(diào)查車站客運(yùn)設(shè)施的通行量，研究車站的大客流承載能力，分析總結(jié)已運(yùn)營車站出現(xiàn)的主要問題和經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，可以持續(xù)優(yōu)化車站的建筑設(shè)計(jì)。車站建筑設(shè)計(jì)的優(yōu)化措施包括以下幾個方面。

（1）不同主導(dǎo)客流的車站、不同路徑的客運(yùn)設(shè)施在通行能力設(shè)計(jì)時，應(yīng)采取不同的折減系數(shù)。

（2）在設(shè)計(jì)側(cè)站臺乘降區(qū)寬度、站廳排隊(duì)等候區(qū)面積時，依據(jù)不同主導(dǎo)客流類別車站攜帶大包行李旅客的比例差異，選用不同的客流密度指標(biāo)，推薦指標(biāo)見本文第3章車站客運(yùn)設(shè)施容納能力部分。

（3）換乘站涉及的線路在運(yùn)能相對充足且運(yùn)能匹配度較高的條件下，從提高乘客服務(wù)水平角度優(yōu)先考慮同站臺換乘，其次考慮節(jié)點(diǎn)換乘（包括十字型、T型、L 型換乘結(jié)構(gòu)），最后考慮通道換乘，換乘通道長度不宜超過200 m。當(dāng)換乘站涉及線路的運(yùn)能存在不匹配時，特別是其中一條線路存在運(yùn)能不足時，從保障大客流組織安全角度優(yōu)先考慮通道換乘，其次考慮節(jié)點(diǎn)換乘，最后考慮同站臺換乘。

（4）車站進(jìn)站、出站、換乘路徑上不同客運(yùn)設(shè)施的通行能力應(yīng)相對均衡，避免因單個客運(yùn)設(shè)施通行能力不足導(dǎo)致出現(xiàn)通行瓶頸現(xiàn)象。

5.3 優(yōu)化車站運(yùn)營組織

運(yùn)營階段依據(jù)車站建筑結(jié)構(gòu)和客運(yùn)設(shè)施數(shù)量布局，結(jié)合人員物資配備和客流分布特征，科學(xué)制訂并持續(xù)優(yōu)化車站的客流組織方案，充分挖掘人員、設(shè)備、流程方面的潛力，確保車站客運(yùn)設(shè)施的通過能力和容納能力滿足高峰客流需求。

當(dāng)高峰客流在車站大客流承載能力范圍內(nèi)，可采取以下運(yùn)營組織優(yōu)化措施提高乘客服務(wù)水平：

（1）提高乘客對車站客運(yùn)設(shè)施的操作熟練度，進(jìn)而提高客運(yùn)設(shè)施的最大通行能力;

（2）通過加強(qiáng)管理減少客運(yùn)設(shè)備設(shè)施的故障率、縮短故障維修時間，減少因設(shè)備故障原因?qū)е鲁霈F(xiàn)大客流沖擊現(xiàn)象;

（3）科學(xué)合理的客流組織措施有助于避免客流交叉，提高車站集散效率;

（4）構(gòu)建智慧城市軌道交通，深入挖掘、分析運(yùn)維數(shù)據(jù)，提高客流預(yù)測水平，持續(xù)提高城市軌道交通的網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營效率;

（5）持續(xù)優(yōu)化車站安檢機(jī)的數(shù)量布局和設(shè)備選型，探索站外安檢、安檢互信（城市軌道交通車站認(rèn)可火車站或機(jī)場的安檢結(jié)果，不再重復(fù)安檢），通過大數(shù)據(jù)分析建立乘客安全信用等級，對安全度高的乘客可執(zhí)行免檢或抽檢。持續(xù)提高車站安檢能力、減少安檢排隊(duì)耗時、避免站內(nèi)客流交叉。

當(dāng)高峰客流超出車站的大客流承載能力，應(yīng)以保障現(xiàn)場大客流組織安全為紅線、客流通行效率最大化為目的，采取客流管控措施保障運(yùn)營安全，避免出現(xiàn)擁擠踩踏事件。若通過客流管控措施無法從根本上緩解大客流沖擊，應(yīng)通過增加站內(nèi)客運(yùn)設(shè)施或者實(shí)施車站建筑空間擴(kuò)容改造，以進(jìn)一步提高車站的大客流承載能力。

6 研究結(jié)論

研究城市軌道交通車站的大客流承載能力，需要結(jié)合運(yùn)營實(shí)際分析客流屬性，追溯車站與客流供需不匹配的原因，結(jié)合運(yùn)營體會和經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)對車站規(guī)劃、設(shè)計(jì)和運(yùn)營組織采取優(yōu)化措施，探索提高車站大客流承載能力的方法。本文結(jié)合重慶市軌道交通車站大客流組織的實(shí)踐，通過研究城市軌道交通車站各類客運(yùn)設(shè)施的動態(tài)通行能力和靜態(tài)容納能力，按一定的服務(wù)水平和安全保障確定車站的大客流承載能力，并就提高城市軌道交通車站大客流承載能力提出建議。主要研究結(jié)論如下：

（1）各地城市軌道交通應(yīng)基于本地化調(diào)查確定售檢票和安檢設(shè)施的最大通行能力;

（2）對不同類別車站和疏散路徑上客運(yùn)設(shè)施的最大通行能力應(yīng)考慮一定的折減系數(shù);

（3）站臺、站廳排隊(duì)區(qū)域的容納能力，應(yīng)根據(jù)空間使用情況和主導(dǎo)客流特征確定;

（4）車站大客流承載能力需要結(jié)合乘客服務(wù)水平、效率最大化和安全紅線綜合確定;

（5）基于高峰客流的量級確定車站建筑規(guī)模，并通過持續(xù)優(yōu)化車站建筑設(shè)計(jì)和運(yùn)營組織，提高車站的大客流承載能力，保障客流通行效率和乘客服務(wù)水平。

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收稿日期 2020-06-23

責(zé)任編輯 胡姬