城市轨道交通换乘枢纽大客流换乘疏散研究.doc

城市轨道交通换乘枢纽大客流换乘疏散研究丁丹丹1 韩宝明2（1.杭州地铁运营分公司 杭州 310020；2.北京交通大学 北京 100044）摘 要：文中提出城市轨道交通换乘枢纽大客流换乘疏散的概念，大客流换乘疏散能力决定枢纽能否安全地通过换乘对大客流进行疏散。深入分析了换乘设备设施、换乘乘客特性和运营组织方案三个方面对大客流换乘疏散的影响。最后以某地铁换乘站为例，针对不同的列车到达间隔对换乘疏散的影响进行仿真研究，并对大客流换乘疏散组织提出建议。关键词：城市轨道交通；换乘枢纽；大客流；换乘疏散Research on Passenger High Flow Transfer Evacuation Capacity for Urban Rail Transit HubsDing dandan Han baoming Abstract: This paper puts forward the concept on transfer evacuation of passenger flow in urban rail transit hubs, which determines whether hubs can evacuate safely passenger flow by the mean of transfer during rush hour. Factors influencing transfer and evacuation capacity of passenger flow are analyzed from aspects containing evacuation facilities, characteristics of passenger evacuated, and the plan of operation organization. Finally, the dynamical simulation is implemented for different train intervals by taking a Station in Beijing subway for example. The simulation result indicates influences of the train interval on transfer and evacuation of passenger flow, and puts forward some suggestions .Key words: urban rail transit; transit hubs;high passenger flow; passenger evacuation 0 引言城市轨道交通换乘枢纽是为了完成不同线路之间换乘的车站，一般位于线网中的线路交叉点或汇合处，主要功能是把线网中各条独立运营的线路连接起来，使地铁线路形成一个四通八达的网络，除了供乘客上下车之外，还要能够实现两线或多线车站站台之间的人员流动。换乘枢纽是城市轨道交通的基层生产单位，城市轨道交通线路网络化运营后客流量急剧增长，大量乘客在此进行换乘（以北京地铁建国门站2009年3月23日客流统计为例，换乘客流量近20万人次，占全日总客运量的80%以上）。尤其在早晚高峰时段大量集中达到的乘客涌向换乘设施极易形成拥挤现象，如不能及时将换乘客流疏散出去，后续到达的乘客不断在此聚集，当客流量过大时将会产生安全隐患。1大客流换乘疏散大客流是指在一定时期，超出轨道交通系统运输能力配置的客流量涌入时相对凝固状态下的客流量需求。城市轨道交通换乘疏散是指使用换乘设施（包括换乘通道、换乘楼梯等）将站台上随列车到达的换乘乘客疏散到换乘线路站台候车，从而通过到站的列车将乘客疏散出车站。列车到达后，大量换乘乘客下车涌向换乘设施极易在换乘通道（楼梯）前端入口处形成拥挤。乘客经过换乘设施到达换乘线路站台候车，候车乘客不断在站台聚集，当候车人数较多时会产生列车在本站载客能力不足，乘客要二次候车的现象。因此，大客流疏散的重点是控制站台上乘客数量和密度，及时将下车乘客通过设施疏散到换乘线路站台，及时来车将候车乘客输送出去。 本文研究对象为早晚高峰时段换乘大客流，虽然换乘大客流持续时间不长，但总量较大，对枢纽换乘设施能力是极大的考验。一旦枢纽内出现设施故障或其他影响换乘客流疏散的事件时，持续不断的周期性到达乘客极易发生拥挤和滞留现象，对枢纽安全运营造成极大压力。2 大客流换乘疏散影响因素分析在大客流换乘疏散时，乘客与换乘设备设施、乘客与枢纽运营组织方案交互作用，从而影响换乘疏散能力。本文从换乘设备设施、换乘乘客特性和运营组织方案三个方面对换乘疏散能力进行影响因素分析。2.1换乘设备设施2.1.1换乘通道在城市轨道交通换乘枢纽内，通道按使用方向可分为单向通道和双向通道，换乘通道一般为单向通道。换乘通道的宽度直接影响枢纽的疏散能力，在大量客流进行换乘时，脉冲式的客流涌向换乘通道易形成拥挤现象。因此，换乘通道的通行总宽度必须要满足大客流时紧急疏散的要求。根据地铁设计规范，1m宽的单向通道通行率为5000人/h，1m宽的双向混行通道通行率为4000人/h2。此外，换乘通道的其他属性，如长度、通道地面平顺程度、通道拐弯次数等也影响换乘疏散能力。2.1.2换乘楼梯在城市轨道交通车站的设施中，楼梯是重要的垂直方向行人设施3。楼梯由台阶组成且具有一定坡度，行走的平顺性和稳定性比通道差。换乘楼梯的疏散能力受楼梯本身的物理属性（宽度、坡度、台阶数、方向等）影响。一般而言，楼梯越宽、坡度越小、台阶数越少疏散能力越大；楼梯通行能力上行方向小于下行方向。根据地铁设计规范，1m宽的楼梯上行通行率为3700人/h，1m宽的楼梯下行通行率为4200人/h，1m宽的楼梯双向混合使用通行率为3200人/h2。2.1.3换乘引导标志换乘引导标志是疏散的辅助设施，对乘客来说，尤其是不熟悉车站环境的乘客，引导标志配备数量、设置位置、提供的信息内容、标志明辨程度等是否合理直接影响乘客的换乘行为，从而影响换乘疏散能力。2.2换乘乘客特性乘客是枢纽服务对象的主体，不同特性的换乘乘客会以不同的走行速度选择不同的走行路径进行换乘疏散。在换乘疏散过程中乘客间走行速度差越大，客流群体走行速度越慢。不同年龄、性别和出行目的乘客走行速度会有较大差异，从而影响疏散能力。2.2.1年龄换乘疏散中不同年龄段的乘客走行速度不同，25-34岁的青年人走行速度最快，5岁以下的孩童和65岁以上的老年人走行速度较慢4，混在人群中还会降低群体的疏散速度。2.2.2性别换乘疏散中不同性别的人走行速度不同，以中青年为例，在换乘通道处男性走行速度为1.39m/s，女性走行速度为1.22m/s5。2.2.3出行目的城市轨道交通乘客按出行目的可以分为通勤、通学、旅游、购物及其他。出行行为较为固定的通勤通学乘客交通时间紧张、走行期望速度较高，对车站结构、列车停靠位置、站台客流分布特征较为了解，因此走行路线清晰、走行速度快；旅游乘客由于对换乘路径不清楚往往下车后会在站台上停留观望，不但自身走行速度慢，还会影响后续下车的乘客；购物及其他乘客对车站换乘路径较为熟悉，但由于没有时间压力往往走行速度较慢。2.3运营组织方案2.3.1换乘方式在采用通道、楼梯等换乘方式时，列车到达后大量乘客涌向换乘楼梯和换乘通道，换乘设施入口处的通过能力限制疏散能力。同站台换乘时当两列车同时到达，换乘乘客能够顺利地通过站台到达对侧进行换乘，在列车停留时间内，基本都能顺利实现同站台换乘，疏散能力取决于列车在本站的载客能力。2.3.2列车开行方案列车开行方案确定了列车的开行数量、运行区段、列车达到时刻和列车编组内容等，其中列车到达间隔和列车编组对疏散能力影响最大。相同方向的列车到达间隔、不同方向的列车到达间隔以及不同线路间列车到达间隔都会影响枢纽的换乘疏散能力。列车车型和编组数量决定列车载客能力，当站台候车人数大于列车在本站台的载客能力时，站台候车人员就不能及时进行疏散，乘客滞留在站台影响枢纽的运营安全。2.3.3车站换乘疏散引导在车站结构和换乘设备设施一定的情况下，进行人工引导能够提高换乘疏散效率，疏散引导人员的数量、疏散引导范围都会影响枢纽换乘疏散能力6。在高峰时段地铁站台配备站务员对客流进行组织，引导人们排队候车、有序上下车，从而能够提高换乘效率。车站值班员通过监控设备及时掌握站台上客流分布情况，并利用广播系统对站台上乘客进行疏散走行路径和乘车引导，引导范围较大且效果较好。3 大客流换乘疏散仿真3.1仿真方案设计针对不同列车到达间隔对换乘疏散的影响，以某地铁换乘站为例进行仿真研究。该站日换乘客流量近10万人次，占日客运量的70%左右。晚高峰时段18:00-18:30间A线换乘B线的客流量为3550人次。假设仿真时间段内乘客到达数量是一样的，不会随着列车到达间隔的改变而改变。本文研究的目的主要是考察不同的列车达到间隔下换乘大客流对换乘设施的冲击影响。在仿真场景中晚高峰时段列车到达间隔分别为6分钟、5分钟、4分钟。仿真区域划分为A线站台、B线站台和A线换乘B线换乘通道三个区域进行聚集人数和区域服务水平统计。区域服务水平（Level of Service）是针对不同区域的疏散效率和步行舒适度的综合评价，通常使用单个行人能够使用的空间面积来表示，分为一、二、三、四、五、六共六个级别8，分级如下表1所示。 表1 区域服务水平分级Tab1 Region Service level classification服务水平空间（m2）含义一3.24服务水平很好二3.24 2.32服务水平良好三2.32 1.39一般四1.39 0.93较差五0.93-0.46存在一定危险六0.46不能接受3.2仿真结果分析（1）当列车到达间隔为6分钟时，从图1中可以看出，各区域聚集人数以6分钟为周期呈现脉冲式变化，其中B线站台旅客最高聚集人数达600多人，换乘通道的峰值期略滞后于站台处峰值期。从图2中可以看出，A线站台13%左右时段服务水平为二级，其余时段服务水平为一级；B线站台上服务水平等级为一级，服务水平较好；换乘通道处有70%左右的时间服务水平为一级，换乘量最大时区域服务水平等级能达到五级，区域内客流密度大，存在一定的安全隐患。图1 列车间隔为6分钟时分区域聚集人数Fig1 Train headway（6 minutes）regional assemblage图2 列车间隔为6分钟时分区域服务水平Fig2 Train headway（6 minutes）service levels（2）当列车到达间隔为5分钟时，从图3中可以看出，各区域聚集人数以5分钟为周期呈现脉冲式变化，其中B线站台旅客最高聚集人数达436人。从图4中可以看出，A线站台和B线站台服务水平等级均为一级，服务水平较好。换乘通道处7.4%左右时段服务水平等级能达到二级，服务水平良好；17.1%左右时段服务水平等级能达到三级，服务水平一般，即乘客可用移动面积较小，区域内客流密度较大。图3 列车间隔为5分钟时分区域聚集人数Fig3 Train headway（5 minutes）regional assemblage图4 列车间隔为5分钟时分区域服务水平Fig4 Train headway（5 minutes）service levels（3）当列车到达间隔为4分钟时，从图5中可以看出，各区域聚集人数以4分钟为周期呈现脉冲式变化，其中B线站台旅客最高聚集人数达近300人。从图6中可以看出，A线站台和B线站台服务水平等级均为一级，服务水平较好。通道处90%左右的时间段服务水平为一级，服务水平较好；只有3.15%左右时段服务水平等级能达到二级，6.8%左右时段服务水平等级能达到三级，总体来说当列车到达间隔为4分钟时整体服务水平等级较高。图5 列车间隔为4分钟时分区域聚集人数Fig5 Train headway（4 minutes）regional assemblage图6 列车间隔为4分钟时分区域服务水平Fig6 Train headway（4 minutes）service levels从上述分析中可以看出，区域聚集人数以列车到达间隔为周期呈现脉冲式变化，区域聚集人数最大值随着列车到达间隔减小而减少，区域服务水平随着到列车到达间隔减小而提高。在换乘疏散过程中，站台处服务水平等级较高，换乘通道处服务水平等级较低，换乘通道处为疏散瓶颈。在换乘疏散中列车到达间隔越小，各区域聚集人数越小、服务水平等级越高。在实际运营中当区域服务水平达到三级较为合理，既不会浪费设施资源又不会因乘客大量拥挤产生安全隐患，列车到达间隔为5分钟时疏散效果较为理想。3.3大客流换乘疏散建议在高峰时段大量乘客在换乘站换乘，此时换乘站站台和换乘设施能力有限，为了保证车站安全避免大量乘客在站台聚集或在通道的端处拥挤，提出以下四点建议。（1）换乘通道和换乘楼梯的宽度要能够满足客流疏散的需求，换乘通道应尽量平顺且走行距离短。（2）在高峰时段适当组织备用车上线运营缩短列车到达间隔，同时适当延长列车停站时间供乘客上车，尽快将乘客从站台疏散出去。（3）车站使用语音广播系统并配合清晰明确的引导标志标线引导乘客快速换乘，配备站台人员组织乘客有序候车、快速上下车，避免换乘乘客在换乘设施入口前拥挤、候车乘客在车门前拥挤。 （4）通过协调线路间的列车时刻表使大部分乘客能够换乘后及时上车，减少换乘等待时间。4 结语本文首先对大客流换乘疏散进行研究，换乘疏散涉及换乘疏散设施、换乘乘客特性、枢纽运营组织管理等影响因素。通过仿