解決動態(tài)環(huán)境下地鐵換乘方式優(yōu)化問題的研究

□ 孫佩茹

(武漢科技大學(xué)， 湖北 武漢 430070)

近年來，我國經(jīng)濟(jì)保持高速發(fā)展，城市人口數(shù)量也在逐漸增多，給城市交通發(fā)展帶來了一定的壓力。優(yōu)化城市交通成為解決交通問題的關(guān)鍵。

地鐵車站是地鐵線網(wǎng)中的重要樞紐，為乘客們提供升降乘坐、候車等待、換乘路線等服務(wù)，是地鐵交通網(wǎng)絡(luò)連接外界的樞紐，也是市民直接體驗(yàn)地鐵服務(wù)的方式。地鐵換乘站復(fù)雜程度相較于普通車站更高，換乘站一般是兩條或多條路線交匯站點(diǎn)，站內(nèi)客流量大，管理難度也較高，換乘車站的服務(wù)水平高低會影響地鐵線網(wǎng)的運(yùn)營水平。因此，對現(xiàn)有的換乘方式進(jìn)行分析，在基于乘客滿意度的條件下，對現(xiàn)有換乘方式進(jìn)行優(yōu)化是很有必要的。

1 國內(nèi)現(xiàn)有換乘方式

城市軌道交通是市民出行的主要方式之一，其運(yùn)營水平也是城市經(jīng)濟(jì)實(shí)力、市民生活水平、城市化發(fā)展?fàn)顩r的象征。根據(jù)地鐵交通網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃路線，現(xiàn)有的地鐵換乘方式主要是節(jié)點(diǎn)換乘、站廳換乘、通道換乘、平行換乘、同臺換乘、出站換乘[1]。

1.1 節(jié)點(diǎn)換乘

節(jié)點(diǎn)換乘是地鐵換乘中最常見的方式，其通過兩個車站站臺間的短樓梯引導(dǎo)乘客完成換乘。在實(shí)際地鐵站設(shè)計(jì)中，多采用一字形、十字形、島側(cè)式或側(cè)側(cè)式站臺組合的方式，這樣可以使換乘距離與換乘時間較短。在這種換乘模式中，乘客在某地鐵站點(diǎn)下車沿路線再進(jìn)入另一條地鐵線路，有效提高了換乘效率。但是在多數(shù)的地鐵換乘站中，因?yàn)榫€路規(guī)劃，兩條地鐵線并不是完全平行的，這時便需要乘客借助步梯或電梯完成換乘操作，這樣的站點(diǎn)一般需要設(shè)計(jì)換乘站廳和路線指示牌，引導(dǎo)乘客快速完成換乘。

1.2 站廳換乘

站廳換乘是指多條地鐵線路共用站廳，或兩車站間相互連通形成統(tǒng)一的換乘大廳。出站與換乘的乘客都需要經(jīng)過該站廳，然后根據(jù)相關(guān)導(dǎo)向標(biāo)志引導(dǎo)出站或走到另一個站臺繼續(xù)乘車。這樣的設(shè)計(jì)能提高乘客換乘的行進(jìn)速度，減少換乘乘客滯留人數(shù)，避免了站內(nèi)擁擠的情況。但是相應(yīng)的也有不利的情況，這樣的換乘方式因?yàn)榫€路規(guī)劃較長，會增加乘客的換乘距離，不能合理地減少乘客的換乘時間，同時也會出現(xiàn)進(jìn)出站乘客交叉干擾的情況[2]。

1.3 通道換乘

通道換乘一般適用于不相鄰的兩座或多座車站，在每個車站之間使用通道相連接，供乘客換乘[3]。連接通道的設(shè)計(jì)方式多樣，通道寬度由車站客流量決定，通道長度一般不超過100米。通道換乘后期線路規(guī)劃的靈活性較大，預(yù)留的規(guī)劃空間也較大，適用于分期施工的線路規(guī)劃。對于一線城市巨大的客流壓力，這種換乘方式設(shè)計(jì)有利于分散換乘壓力，降低車站管理難度。但是由于通道換乘距離較長，乘客換乘體驗(yàn)不佳，并且會增加相應(yīng)的工程造價。

1.4 平行換乘

平行換乘可以通過不止一個換乘通道進(jìn)行上下?lián)Q乘，這種換乘方式可以承受更大的客流量。但是為了能構(gòu)造這樣的換乘形式，兩條線路必須調(diào)整至平行位置，這樣既占空間又致使本是在一條線上的線路必須繞路才能構(gòu)造出這樣的站臺。綜合來講，這種換乘方式在中心城區(qū)并不推薦。

1.5 同臺換乘

同站臺換乘也稱“零距離換乘”，是將兩個軌道系統(tǒng)的四條線路分別兩兩合用一個島式站臺，使兩條軌道系統(tǒng)的部分乘客實(shí)現(xiàn)同站臺換乘。一些火車站對于時刻較近的列車也常采用同站臺換乘或經(jīng)過地下通道不出站換乘[4]。這種換乘方式十分方便，但是需要兩條線路同期施工，工程項(xiàng)目量較大。

1.6 出站換乘

出站換乘是針對不具備物理連接收費(fèi)通道的換乘車站而增加的一種特殊換乘方式，即持交通卡乘客在規(guī)定的時間間隔內(nèi)，從規(guī)定站點(diǎn)出站并換乘同站另外一條地鐵站線[5]。乘客不能在站內(nèi)實(shí)現(xiàn)連續(xù)換乘，必須出站后再進(jìn)行換乘。這需要乘客提前規(guī)劃好出行路徑，選擇恰當(dāng)?shù)膿Q乘地點(diǎn)完成換乘。

2 換乘方式的優(yōu)化思路

本研究對乘客出行特征這一動態(tài)因素進(jìn)行討論分析，提出有針對性的優(yōu)化交通換乘方式的設(shè)計(jì)意見。下面分別從時間、換乘次數(shù)和換乘銜接方式三個方面進(jìn)行優(yōu)化。

2.1 減少出行時間的換乘方式優(yōu)化配置

伴隨著城市地鐵建設(shè)規(guī)模的擴(kuò)大和運(yùn)營線路網(wǎng)的增加，乘客出行過程中在不同地鐵線路之間換乘將變得十分普遍，面對客流量增大的難題，地鐵線路固定原始發(fā)車頻率遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足乘客要求。所以將地鐵各條線路連接起來，系統(tǒng)規(guī)劃配合乘客出行特征的發(fā)車頻率，是很有必要的。

地鐵發(fā)車時刻表優(yōu)化可從節(jié)能優(yōu)化、協(xié)同優(yōu)化、同步優(yōu)化等方向入手，基于大數(shù)據(jù)模型對地鐵乘客客流進(jìn)行分配。地鐵發(fā)車時刻表的優(yōu)化變量是地鐵的區(qū)間運(yùn)行時間，其他因素如停站時間、地鐵發(fā)車間隔和數(shù)量也需要考慮到設(shè)計(jì)模型中[5]。根據(jù)統(tǒng)計(jì)得到的信息數(shù)據(jù)，對地鐵發(fā)車采取更加科學(xué)高效的管控方式，根據(jù)不同站點(diǎn)的乘客數(shù)據(jù)分布情況，在相應(yīng)客流高峰期盡可能地提高地鐵發(fā)車頻率，有效減少乘客的候車等待時間，提高乘客的換乘效率，進(jìn)而緩解高峰期的巨大客流量給車站帶來的管理壓力。

在單線條件下，地鐵運(yùn)營計(jì)劃通常依據(jù)線路的客流特征而定。不同時間段的斷面客流決定了不同時間段的發(fā)車間隔，高峰時期的最大通過能力由地鐵高峰期的斷面客流決定[6]。在多線條件下，地鐵運(yùn)行線路編制較為復(fù)雜，需要考慮換乘車站，尤其是大型換乘樞紐的運(yùn)營計(jì)劃[6]。特別需要說的是，在地鐵客流量較大時，車站發(fā)車時間編制需要考慮避開上下兩列線路的發(fā)車時刻，避免在站臺出現(xiàn)多方向線路地鐵同時到站的情況，以減少乘客在站內(nèi)的停留時間。

2.2 減少換乘次數(shù)的換乘方式優(yōu)化配置

在出站換乘中，由于換乘設(shè)施的不連續(xù)性需要乘客進(jìn)行連續(xù)換乘。在大型地鐵線路換乘節(jié)點(diǎn)處，車站售檢票系統(tǒng)的合理布局也是保證車站順利運(yùn)營、客流快速疏散的重要手段之一。在車站售檢票設(shè)備布局時需要考慮到多種因素的影響。

①乘客便利型。乘客是車站運(yùn)營中的主要服務(wù)對象，設(shè)計(jì)滿足乘客出行便利的售檢票系統(tǒng)，不僅能使車站人流通暢、在最短時間完成疏散操作，而且能提高系統(tǒng)的運(yùn)營效率?；谑枭⒖土鞯哪康?，設(shè)備的布局還要滿足不同乘客的出行特征，減少不同客流類型在進(jìn)出站處出現(xiàn)交叉擁擠的情況。

②管理便捷型。地鐵大型換乘節(jié)點(diǎn)處也是地鐵運(yùn)營管理的重要考慮對象。售檢票設(shè)備的布局不應(yīng)太過于分散或者集中，太過分散不利于形成車站網(wǎng)絡(luò)式管理，增加人力資源的浪費(fèi)，反之則不利于有效的客流疏通。

③資源友好型。對于長遠(yuǎn)角度的軌道交通規(guī)劃來說，地鐵換乘站的規(guī)模較大，需要考慮到周邊設(shè)施環(huán)境、各個出站口客流量和乘客時間分布走向。一般來講，進(jìn)站設(shè)備與售票設(shè)備不應(yīng)相隔太遠(yuǎn)，對于大規(guī)模的站廳換乘，需要系統(tǒng)地考慮設(shè)備布局，而不是選擇獨(dú)立地進(jìn)行設(shè)施配備。

2.3 考慮換乘銜接方式的優(yōu)化配置

在分析乘客換乘次數(shù)時需要考慮到乘客的“銜接換乘”[7]。銜接換乘是指軌道交通與其他出行方式之間相連接的換乘方式。乘客的銜接換乘行為與地鐵站的種類有關(guān)。根據(jù)地鐵站周邊環(huán)境，將其分為商業(yè)型、居民型、商住混合型、景點(diǎn)型、其他型幾大類，分別就幾種不同環(huán)境類型的地鐵站對乘客銜接換乘方式進(jìn)行分析。

2.3.1 商業(yè)型地鐵站

地鐵站點(diǎn)周圍建筑以商務(wù)辦公區(qū)域和購物中心為主，一般位于城市中心地帶。從整體出行角度來看，地鐵進(jìn)出站乘客一般以購物休閑為主，在上下班時間點(diǎn)會有通勤乘客通過。商業(yè)型地鐵站的乘客更多是出于便捷出行的需要，傾向選擇高效省時的出行方式，通常不會駕駛私人出行工具出門。

2.3.2 居民型地鐵站

居民型地鐵站周圍以居民區(qū)為主，地鐵出行人流大多以居民為主，這類地鐵站點(diǎn)服務(wù)性較強(qiáng)，需要滿足各類乘客對于出行的要求，并且站點(diǎn)設(shè)計(jì)更富生活氣息，彰顯城市風(fēng)貌。居民型地鐵站乘客出行相較于其他類型乘客更具靈活性，他們根據(jù)不同的出行特征選擇出行方式。

2.3.3 商住混合型地鐵站

商住混合型地鐵站即融合商業(yè)型和居民型兩種地鐵站的特征，既滿足購物休閑需求和上班通勤，又滿足居民平時出行的需要。這種地鐵站的換乘設(shè)計(jì)需要綜合考慮影響因素，系統(tǒng)地提出相應(yīng)的優(yōu)化方式。

2.3.4 景點(diǎn)型地鐵站

景點(diǎn)型地鐵站周邊以景區(qū)觀光點(diǎn)為主，此類地鐵站在節(jié)假日的人流量比工作日多得多，滿足了乘客對于出行休閑的需要。

2.3.5 其他型地鐵站

其他型地鐵站指不屬于上述四類地鐵站分類方式的地鐵站類型，此類地鐵站一般受眾相對較少，乘客出行換乘量較小，可以點(diǎn)對點(diǎn)有針對性地解決乘客換乘問題。

3 地鐵換乘方式的改善措施

基于乘客滿意度[9]的條件下，站內(nèi)換乘站的管理組織以滿足乘客安全、高效、便捷換乘的需求為目的。根據(jù)聚集人群特點(diǎn)[9]考慮換乘方式的優(yōu)化，從聚集人群的主體特征和客體特征等角度，對乘客在時間、空間、信息交互三個因素進(jìn)行分析，了解不同情況下乘客的不同需求，以期分析并設(shè)置合理的換乘設(shè)施，提高乘客的出行換乘效率。

地鐵換乘方式優(yōu)化滿足了站城空間一體化、高效性、高效益和集約化的需要[10]。對地鐵網(wǎng)絡(luò)式線網(wǎng)規(guī)劃和換乘方式優(yōu)化需要結(jié)合空間組織形式、客流量和車站換乘比例等客觀條件。本文將從以下幾個方面討論關(guān)于地鐵換乘方案的優(yōu)化設(shè)計(jì)。

3.1 換乘空間組織優(yōu)化方案

考慮到現(xiàn)有的車站換乘通道都是與換乘站點(diǎn)相對而建的，不是呈對稱式分布在同一側(cè)。這樣的設(shè)計(jì)安排雖然在理想條件下減少了換乘乘客的換乘時間，但是考慮到地鐵換乘時人群的復(fù)雜流動性，面向換乘站口與非換乘站口之間形成了多條路線交匯的情況，在客流量較大時，車站人流并不易快速疏通。

針對此類換乘站點(diǎn)與站廳步行區(qū)域出現(xiàn)人流交互影響的問題，可以選擇改變換乘通道的面向方向，避免和其他進(jìn)出站口的路線規(guī)劃產(chǎn)生沖突，通過減少人群的交匯點(diǎn)優(yōu)化換乘方案。

3.2 站廳空間區(qū)域劃分優(yōu)化方案

將地鐵換乘樞紐按照擁擠區(qū)域劃分為排隊(duì)區(qū)和集散區(qū)[11]。對比城市不同換乘樞紐站點(diǎn)的空間設(shè)計(jì)，部分站點(diǎn)將站廳集散區(qū)阻隔成多塊區(qū)域線，并且換乘乘客流動路線規(guī)劃較為單一，當(dāng)車站換乘站點(diǎn)較少時，未與換乘站點(diǎn)相連接的集散區(qū)人群需要步行較長線路才能完成換乘，這樣容易形成人流阻塞。

針對這種由于集散區(qū)空間隔斷造成單一換乘站口客流壓力較大的情況，可以考慮將車站集散區(qū)連通。因?yàn)閾Q乘通道的長度無法改變，所以考慮在站廳集散區(qū)采用多樣化連通方式，解決換乘人流分布在站廳一側(cè)，形成出口堵塞的情況。

3.3 換乘通道優(yōu)化方案

上文提到的換乘路線與其他客流行進(jìn)路線產(chǎn)生交匯的情況，可以考慮將換乘通道從同平臺路線中提取出來，設(shè)置升降式換乘的獨(dú)立通道，避免客流路線出現(xiàn)過多交叉點(diǎn)，同時解決車站設(shè)施資源配比不均衡的問題。換乘通道是站內(nèi)換乘的必經(jīng)通道，換乘通道內(nèi)的環(huán)境和設(shè)計(jì)長度直接影響了乘客換乘時的體驗(yàn)感。受換乘空間中封閉環(huán)境和人流密集的影響，乘客容易出現(xiàn)一定的心理壓力。在封閉空間內(nèi)可運(yùn)用有特點(diǎn)的導(dǎo)向標(biāo)識和符號引導(dǎo)乘客順利快速完成乘車和進(jìn)出站，這些設(shè)計(jì)標(biāo)識對于外來人員和老年人尤為重要，即運(yùn)用合適的視覺傳達(dá)設(shè)計(jì)優(yōu)化地鐵換乘中的導(dǎo)向設(shè)計(jì)[12]。

3.4 車站管理優(yōu)化設(shè)計(jì)

車站運(yùn)營方需要清楚各個站點(diǎn)和不同時間段的客流情況，對于客流量較大的站點(diǎn)和時間重點(diǎn)觀察管控，在空間允許的條件下增加自助服務(wù)設(shè)備，降低乘客的換乘等待時間；基于不同乘客的需求，設(shè)置滿足客流量的高效通道；在站廳和站臺處安排工作人員分散引導(dǎo)上下車的乘客，避免出現(xiàn)交叉擁堵，確?？土靼踩行蛄鲃?。

4 結(jié)論

本文從國內(nèi)現(xiàn)有換乘方式入手，分析現(xiàn)有的換乘方式的優(yōu)缺點(diǎn)，基于乘客滿意度的條件下，提出幾點(diǎn)優(yōu)化換乘思路，并討論不同情況下車站優(yōu)化換乘設(shè)計(jì)方案。隨著城市軌道交通從單一化向網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展擴(kuò)大，大型換乘站點(diǎn)的綜合運(yùn)營情況和站內(nèi)設(shè)施布局合理度逐漸成為地鐵運(yùn)營商關(guān)注的重要問題。地鐵換乘運(yùn)營受到地鐵發(fā)車時間、乘客出行特征、地鐵線路分布情況、地鐵實(shí)際行使情況等多種因素影響，換乘方式優(yōu)化的難度也隨之增大。在后續(xù)的研究過程中，這些不定向變化因素都應(yīng)該成為換乘優(yōu)化的討論對象。