地铁站客运系统优化设计

1 13 号线龙泽地铁站客运系统优化设计号线龙泽地铁站客运系统优化设计 宋子杭 北京交通大学 交通运输规划与管理 1403 班 14120880 北京 10004 摘摘 要 要 本文以地铁 13 号线龙泽站为地铁客运系统调查对象 进行数据调研 统计 并整理了龙泽站客运设施的客流数据 对早高峰的客流到达规律进行分析 根据 枢纽通 行能力和服务水平手册 TCQSM 中 对服务水平的定义和标准 对龙泽站进站口 闸机 楼扶梯和站台等主要客运系统设施进行服务水平评价 针对客运系统现状 提出优化设计 方案 并利用 Anylogic 软件进行仿真 对比优化前后的服务水平评价 选择较优的方案设 计 关键词 关键词 轨道交通 客运系统服务水平 Anylogic 仿真 地铁 优化设计 The optimal design of passenger traffic system of Subway Line 13 Longze Station SONG Zi hang Transportation planning and management Class 1403 14120880 Beijing Jiaotong University Beijing 100044 China Abstract In this paper we investigated and research Subway line 13 Longze station for a week and collect the passenger flow data of passenger transportation facilities analyse passenger flow rule of the morning rush According to the definition and standard of TCQSM level of service we estimate the level of service of Longze station passenger facilities like entrance gate staircase and platform The ability of passenger service facilities is calculated to find that if the ability of passenger station facilities can match passenger s demand of current situation According to the result of research we put forward the optimal design on the passenger transport facilities Keywords rail transit level of service TCQSM metro optimal design 1 1 引言引言 作为新型的快速交通系统 城市轨道交通具有运量大 速度快 安全可靠 准点 低 能耗 舒适等特点 能有效缓解客流密度大 交通量大 城市地面交通拥堵 早晚高峰客 流带来的一系列交通问题 近年来 城市轨道交通吸引的客流持续增长 一方面有效的改 善了交通系统的结构 另一方面 急剧增长的客流量需求 也给城市轨道交通带来了巨大 的挑战 城市轨道交通是解决城市交通拥堵的有效途径 地铁车站是城市轨道交通的重要组成 2 部分 合理的车站客运设施布局有利于提高乘客出行效率以及客运设施服务水平 因此对 地铁站客运设施进行服务水平评估 并进行客运设施布局优化设计是十分必要的 本文以 北京地铁 13 号线龙泽站为例 进行客流数据的采集 并对客运系统的服务水平进行评价分 析 龙泽站位于北京市昌平区 车站编号 1307 龙泽站以附近的龙泽苑小区而得名 龙泽 站主要承担着回龙观地区与市中心通勤客流的运输 客流量较大 具有大客流地铁站的代 表性 2 2 客流特征分析客流特征分析 2 1 客运设施布局客运设施布局 根据实地勘测 测得龙泽站规模与尺寸大小 用 AUTOCAD 软件绘制了龙泽站站台和 站厅的客运设施分布图 如图 1 和图 2 所示 图 1 龙 泽站 站厅平面图 Fig 1 Longze station hall 图 2 龙泽站站台平面图 Fig 2 Longze station platform 龙泽站的进出站口为 A 口 进站口宽为 3 3m 进站后有一台安检机 站厅左右两侧分 别有 7 台和 8 台闸机 其中进站闸机左侧 3 台 右侧 4 台 站台的左右两侧各有一个通往 西直门和东直门方向坐车的楼梯 其中 右侧通往东直门方向的楼梯没有扶梯 其余三个 楼梯设置为楼扶梯 站厅设有人工售票和自动售票 其中自动售票机 7 个 人工售票口 1 个 站厅有两个直梯 在调研期间 直梯暂停使用 站厅的总体布局左右对称 站厅面积 约为 823m2 龙泽站的站台为侧式站台 长约为 161m 宽约为 7m 总站台面积约为 1624m2 2 2 客运设施客流现状分析客运设施客流现状分析 3 本次调研统计 2014 年 3 月 17 21 日进站人数 闸机通过人数 上楼人数以及站台聚集 人数 得到各个客运设施的客流变化趋势 如图 3 图 6 图 3 进站平均人数变化趋势 图 4 闸机平均人数变化趋势 Fig 3 The average number of stops Fig 4 The average number of brake machine 图 5 扶梯人数变化趋势 图 6 站台聚集人数变化趋势 Fig 3 The average number of escalator Fig 4 The average number of platform 分析数据得到 进站客流周一 周三 周五的总体变化趋势基本相同 进站客流最高 峰为每 5 分钟 1200 左右 周一闸机通过两台闸机的总客流最多 周五通过两台闸机的总客 流人数较小 上楼梯客流中 往西直门方向楼梯上楼客流数据四天的变化趋势大体相同 上楼客流较大 往东直门方向楼梯上楼客流数据四天的变化趋势大体相同 上楼客流较小 往西直门方向楼梯上楼的客流明显多余往东直门方向 站台聚集人数的客流数据中 西直 门方向的站台聚集人数的变化趋势具有较大的周期波动性 原因在于车站的限流措施及其 他人为的控制因素 东直门方向的站台聚集人数较少 客流最高峰时 客流早高峰时 通 往西直门方向站台乘车的客流明显多于东直门 2 3 客流现状存在的问题客流现状存在的问题 通过整理最高峰时期的客流数据并根据现场调研 发现龙泽站最高峰时期的客流密度 较大 客运设施的服务存在一些问题 1 高峰时 进站口客流较大 导致进站口较为拥堵 龙泽站站厅内只有一台固定的安检 机 较难匹配最高峰时期的大客流 2 高峰时 站厅两侧进站客流较多 尤其是站厅右侧闸机 通过闸机人数较多 容易在 闸机口发生拥堵 3 高峰时 通往西直门方向站台的扶梯客流较多 扶梯上客流较为拥堵 行人行为受到 很大的限制 容易发生一定的危险 4 4 高峰时 通往西直门站台总体客流密度较大 排队区域乘客较多 通往东直门方向站 台的客流密度较小 但在左侧的楼梯口 由于楼梯设施在站台内 占用了较多的站台排队 区域面积 导致该区域排队客流密度较大 甚至超越了通往西直门方向站台的客流密度 严重妨碍了通行的客流 3 3 优化方案设计优化方案设计 对客运系统进行合理性分析 以优化客运设施客流密度为标准 对客运设施布局进行 合理的优化 在对不同客运设施布局优化设计方案的基础下 提出两种龙泽站客运设施布 局优化设计方案 3 1 优化方案一优化方案一 在方案一中 在早高峰时将龙泽站厅两侧的闸机分别设置增加一个进站闸机 并在 7 40 8 40 期间关闭通往西直门方向站台的扶梯 在站台上 通往东直门站台右侧的楼扶梯 改为只用楼梯 方案一的站台优化设计如图 7 所示 图 7 站台优化方案一 Fig 7 The platform optimization I 3 2 优化方案二优化方案二 在方案二中 在早高峰时将龙泽站厅两侧的闸机分别各设置增加两个进站闸机 并在 7 40 8 40 期间关闭通往西直门方向站台的扶梯 在站台上 通往东直门站台右侧的楼扶 梯改为外架的楼扶梯 方案二的站台优化设计如图 8 所示 图 8 站台优化方案二 Fig 8 The platform optimization II 4 4 优化设计方案服务水平评价优化设计方案服务水平评价 系统的评价评价是通过一些归类的指标按照一定规则与方法 对评判对象从其某一方面 5 或多方面的综合状况做出优劣评定 在对系统进行评价时 要从明确评价目标开始 通过 评价目标来规定评价对象 并对其功能 特性和效果等属性进行科学的测定 就评价对象 所能满足人们主观需要的程度和所消耗占用的资源情况进行评定 最后根据评价标准和主 观判断 确定系统的综合评价值评价一方面是对系统的方案进行评价 但另一方面 在许 多场合 评价就是为了对全部被评价对象进行排序 包括分类 侧重于说明被评价对象之 间的相对 位置 根据HCM2000 道路通行能力手册 中对交通设施服务水平的定义为 描述行人步行 所感受到的服务质量的一种标准 在城市轨道交通的环境下定义 客运设施服务水平即乘 客通过城市轨道交通设施时所感受到服务质量的一种标准 服务水平的分级方式多种多样 分级方式也很多 在本文中 采用在 美国公共交通通行能力和服务质量手册 第二版 TCQSM的服务水平分级指标 对龙泽站主要的客运设施进行评价 TCQSM是以人均占用 空间为主要衡量指标 根据TCQSM的分级方式得到 客运设施的服务水平评价主要有楼梯 排队区域以及通道的服务水平构成 A B C三个等级是乘客处于自由流的状态 存在较 为舒适的感觉 D E F三个等级会让乘客感觉到明显的拥挤感 通过Anylogic仿真软件 对优化设计方案一和方案二进行客流的仿真 并得到客运设 施的客流密度 并进行服务水平评价 对比客流密度较大的区域优化前后的服务水平评价 表 1 优化设计方案前后服务水平对比 Table 1 the level of service comparison after the optimizing design 优化方案 方案一方案二 客运设施 优化前 人均占 用面积 m2 p 优化 前服 务水 平评 价 优化后 人均占 用面积 m2 p 提高百 分比 优化 后服 务水 平评 价 优化后 人均占 用面积 m2 p 提高百 分比 优化 后服 务水 平评 价 站厅右侧 闸机区域 0 43F0 5220 90 E0 639 50 E 通往西直 门站台楼 梯区域 0 37F1 35264 90 C1 13205 40 C 通往东直 门站台左 侧楼梯区 域 0 29E0 3934 50 D0 61110 30 D 根据表 1 方案一的优化后 客运设施的服务水平明显提升 尤其是通往西直门站台 的楼梯 在停运扶梯使行人通过楼梯上楼后 服务水平评价从 F 优化到了 C 一般来 说 方案优化的目标是使客运设施的服务水平达到 C 或者 D 再者 只增加一个进站 闸机是为了减缓客流进站速度 以防止站台客流密度过高 所以 总体来说方案一中的优 化设计基本达到了优化的目标 方案二的优化后 客运设施的服务水平明显提升 尤其是 通往西直门站台的楼梯 在停运扶梯使行人通过楼梯上楼后 服务水平评价从 F 优化到 了 C 通往东直门站台左侧的楼梯区域 由于改成了外架的楼梯 完全不再占用排队区 6 域客流的面积 优化后的人均占用面积大大的提高 就最后优化后的服务水平评价而言 与方案一优化后相同 基本达到了优化的目标 但方案二由于要拆除内设的楼扶梯 实际 难度较大 这里选择方案一作为最后的优化方案 5 5 结论结论 本文主要对地铁 13 号线龙泽站进行了客流的调研 统计了客流设施的客流数据 并进 行客流到达规律的整理分析 对早高峰时间段 客运设施服务水平和能力进行匹配程度的 分析 通过 Anylogic 仿真软件 对地铁站客运设施最高峰客流进行了仿真 并服务水平进 行了评价 针对现状中所存的问题 提出了对客运设施的优化设计方案 针对闸机客流密 度较大的现象 提出增加早高峰时期的进站闸机数量 针对通往西直门方向站台的扶梯客 流密度较大的现象 处于安全和节能的方面考虑 提出在早高峰时关闭该区域的扶梯 使 客流通过楼梯进入站台 针对通往东直门方向站台左侧的楼梯区域排队客流密度较大 提 出将楼扶梯改建成只有楼梯或者改建成外架楼扶梯的设施 以减小对排队区域面积的现象 同时 提出两种方案 对方案中所优化设计进行合理性的分析 验证是否达到优化的目标 本次方案设计中选择方案一作为最后的优化方案 在本次方案中 没有考虑实际布局优化 设计的成本与环境因素 因此所提出的优化方案设计在实际运用中 仍需要考虑优化工程 实际的成本与环境等一些因素 本文虽然在研究方面取得了一定的成果 但由于受到时间 人力 精力和能力的限制 仍存在着一定的不足和遗憾 今后 进一步可以研究的工作有 1 由于调研人数的有限 所调研的时间段和测得的客流数据较少 为进一步减小误差和 提高方案的可信度 可以对地铁站调研时间和调研人数 以取得较完整的客流数据 2 龙泽站早高峰期间进站客流较多 出站客流很少 所以论文中所研究的是进站坐车的 单向客流 进一步研究中 可以选择客流流向更为复杂的车站如换乘站 从而研究往返的 客流流线 3 本文利用 TCQSM 服务水平评价标准对客运设施进行评价分析 进一步研究中 可根 据实际情况 提出自己的服务水平评价方法 从而更合理地进行服务水平评价 并建立贴 合乘客进站乘客服务需求的评价系统 4 本文中对客运设施所提出的优化设计方案 只进行了理论的分析 为进一步对客运设 施进行建设 需要对车站进行实地的采样分析 合理估计不同方案所需要的成本和可行性 并进行合理地客运设施优化改建 参考文献参考文献 1 北京城建设计研究总院 地铁设计规范 GB50157 2003 M 中国计划出版社 北京 2003 2 J J Fruin Designing for Pedestrians A Level of Service Concept J Highway research Record 1971 355 1 15 3 Polus A Schofer JL shpiz A Pedestrian flow and level of service J TransportationEngineeringJournal 1983 109 01 46 56 DOI 10 1061 ASCE 0733 947X 1983 109 1 46 4 Dirk Helbing Frank Schweitzer Joachim Keltsch Peter Molnar Active walker model for the 7 formation of human and animal trail systems PHYSICAL REVIEW E VOLUME 56 NUMBER 3 2527 2539 1063 651X 97 56 3 2527 13 5 MeiHong Zheng Yoshiki Kasimori Takeshi Kambara