北大街站基于设施设备能力的客流应对浅析

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　　摘 要：随着西安市城市轨道交通线网的逐渐成型，更多市民乘坐城市轨道交通[1]。本文主要针对西安市轨道交通北大街站现有设施设备高峰时段客流密度、速度、流量等分布特征分析，以寻求目前客流应对关键点和安全风险点，进而分析大客流应对的重点和方向，给出优化建议。
　　关键词：大客流；土建空间；设施设备
　　中图分类号：U231 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2019）11-0132-02
　　0 引言
　　随着西安地铁四号线的开通，西安地铁逐步形成网络化。2015年西安地铁日均客运量为95.1万人次，2016年西安地铁日均客运量为111.52万人次，2019年元宵节，受“西安年·最中国”系列活动助力，西安地铁线网客流创新高，运送乘客299.17万人次，客流强度位居全国内地第一。在线路运输能力如此高的情况下，早晚高峰时段部分车站异常拥挤，对城市轨道交通系统安全性造成很大的威胁。迫使一条线甚至多条线在高峰时段采取限流措施，增加城市居民出行时间，造成服务水平降低。合理分析大客流车站的客流特点，结合车站设备能力等提出相应的大客流客运组织就显得尤其重要。
　　1 城市轨道交通设备分类
　　城市轨道交通设施设备分为三类：服务型设施；功能性设备；联通设施[2]。
　　1.1 服务型设施
　　城市轨道交通车站服务型设施包括站台、站厅和出入口。站台是指提供乘客候车或上下车的平台。站厅连接通道和站台，是车站内乘客最主要的活动区域，为乘客提供出行信息及票务运作空间。地铁出入口及通道是指连接地面人行道至车站非付費区间，供乘客进出站使用的区域。
　　1.2 功能型设备
　　功能型设备包括自动售票机、进出站闸机及安检机。自动售票机是城市轨道交通自动验票系统的重要组成，帮助乘客购票、充值等。进站闸机是AFC系统中的关键设备，乘客出入车站均需经过闸机。安检机能有效阻止乘客携带违禁品、危险品等进站乘车，是安全的保证。
　　1.3 联通设施
　　联通设施分为楼梯及自动扶梯，通道可以连接站厅与站台、出入口以及不同线路的站台，引导乘客进出站、乘车、换乘等行为。目前地铁车站配置是根据车站高峰时段预测双向进出客流量，当乘客流量超过4000人/h时，除必要的楼梯通道外，上下楼均应提供自动扶梯以方便乘客进出；当高峰时段乘客少于4000人/h时，可考虑只对上楼乘客提供自动扶梯，下楼乘客使用楼梯；当乘客流量少于2000人/h时，则仅提供楼梯供乘客使用即可。
　　2 站台客流特征及通过能力
　　2.1 站台客流时空特征
　　站台是供乘客上下车的区域，包括集散区和乘降区两部分。乘降区是靠近屏蔽门的区域，供乘客候车和上下车；集散区在站台中部，为下车乘客集散提供空间。站台行人速度是衡量站台是否拥挤的一个重要指标。站台上乘客的速度与站台密度密切相关，在密度较低时，乘客以期望速度1.2m/s-1.5m/s之间行走，当人群密度达到1.5-4人/m2，行人速度降低，缓慢向前，当人群密度达到4人/m2，人群会停滞不前。
　　2.2 北大街二号线站台乘客速度-密度分布特征
　　通过在站台选取宽1m，长3m的乘客通行区域，通过录像，每隔3s统计画面中的乘客数，可得到客流密度数据；选定某位乘客，计算在通行区域的通行时间，这样就可得到一组包含乘客速度-密度关系的数据，并且利用相关软件将客流密度与客流行走速度进行多曲线拟合，选定多项式拟合。
　　2.3 站台宽度计算
　　通过实地客流数据调查得知，高峰期二号线平均每趟列车到站后，下车人数约为432人次左右，一号线平均每列下车换乘二号线乘客约为218人次，二号线平均每趟列车接受进站人数为265人次，假设一号线换乘二号线及进站乘客全部被一趟车接收，计算所需站台宽度，其中Q上下为远期或客流控制期每列车超高峰小时单侧上、下车客流量；ρ为站台上人流密度，取0.5人/m2；k为超高峰系数，取1.2；实地对北大街二号线站台进行测量，得岛式站台两侧屏蔽门宽度为13m；z为纵梁宽度（含装饰层厚度），取1.2m；L为站台有效长度，取118m；M为站台边缘至站台门立柱内侧距离，有屏蔽门时取0.3m；t为每组人行楼梯与自动扶梯宽度之和（含与纵梁间所留空隙），取5.4m。
　　侧站台宽度计算：
　　b=+M=+0.3=4.9m
　　站台宽度计算：
　　B=2b+n·z+t=2×4.9+2×1.2+5.4=17.6m>13m
　　故北大街二号线站台不满足高峰时段客流承载量。
　　3 换乘通道客流时空特征及通过能力
　　3.1 换乘通道时空特征
　　换乘通道是指不同线路之间为连接设置的供乘客到达另一站厅或站台的通道。换乘通道的主要作用是站台或站厅之间的连接，缓冲聚集在某一站台或站厅的人群。通道宽度是行人走行的主要影响因素。乘客的速度是反应通道乘客交通特性的重要指标，可以认为乘客的步速符合正态分布。通道速度-密度关系曲线通常采用一元三次或一元高次曲线拟合，即V=aK3+bK2+cK+d，其中V为通道速度，K为通道密度，a、b、c、d为模型参数，需要根据车站及通道的具体情况而定。当通道乘客密度达到3人/m2时，极易发生踩踏等事故[2]。
　　3.2 北大街二号线换乘通道乘客速度-密度分布特征
　　通过在换乘通道选取宽2m，长3m的乘客通行区域，通过录像，可得到一组包含乘客速度-密度关系的数据，绘出散点图，并且利用相关软件将客流密度与客流行走速度进行多曲线拟合，选定多项式拟合。
　　用EXCEL绘制散点图如上，得到乘客密度-速度得拟合一元四项式：
　　y=-0.0031x3+0.0574x2-0.435x+1.2687 　　其中，y为客流速度（m/s）；
　　x为客流密度（人/m2）。
　　根据散点图1可知速度均值为0.67m/s，最大值为1.21m/s，最小值为0.27m/s。换乘通道得乘客走行速度低于西安市民期望走行速度。
　　4 楼扶梯客流时空特征及通过能力
　　4.1 楼扶梯客流时空特征
　　楼梯是架设在楼层之间的移动设施，是行人在空间层面实现转换的主要功能设施之一。楼梯主要受到宽度、楼梯利用率、楼梯走行方向、行人走行速度等影响。一般情况下，与站台衔接的楼梯处最容易产生瓶颈，因为列车到达时会产生瞬时大客流，呈现乘客滞留现象。行人在楼梯上以队列方式前进，使单方向上行人的行动一致性较好，但楼梯上的对向交通流会产生客流冲突，导致通行能力下降。楼梯上乘客速度-密度关系曲线通常采用一元四次或一元高次曲线拟合，即V=aK4+bK3+cK2+dK+e，其中V为楼梯乘客速度，K为楼梯乘客密度，a、b、c、d、e为模型参数，需要根据车站及楼梯的具体情况而定。当楼梯乘客密度达到3人/m2时，极易发生安全事故，对换乘量较大的车站应进行重点监控，及时疏导客流，缓解客流压力。
　　4.2 北大街二号线上行楼梯乘客速度-密度分布特征
　　北大街二号线站台通往换乘平台层有2部楼梯、2部上行扶梯、2部下行扶梯，扶梯宽度为1m，楼梯宽度为1.4m。对于上行楼梯，分析其客流速度与密度关系，通过在楼梯选取宽1m，长3m的乘客通行区域，通过录像，每隔3s统计画面中的乘客数，可得到客流密度数据；选定某位乘客，计算在通行区域的通行时间，这样就可得到一组包含乘客速度-密度关系的数据，并且利用相关软件将客流密度与客流行走速度进行多曲线拟合，选定多项式拟合。
　　5 自动扶梯通过能力
　　自动扶梯是城市轨道交通车站中一类特别的设备设施，其自身有运载机制，可以实现位置的移动。自动扶梯具有耗能底、走行时间比楼梯少，舒适性比楼梯要高的特点。在楼梯与自动扶梯并联的环节，自动扶梯是大多乘客首先选择的方式。乘客在自动扶梯上没有相互作用，自动扶梯的疏散能力为理论通过能力，但据现场观察，自动扶梯利用率会有折损，则自动扶梯高峰时每小时能通过6552人次/h。
　　6 结语
　　本文调取北大街站实地数据，绘制各个设施设备的乘客密度-速度关系，横向比较不同设施设备的乘客通行速度，分析得出楼扶梯、换乘通道为影响车站客流通过能力的瓶颈设施，考虑到换乘客流的冲击，北大街二号线站台亦不满足现实需求，北大街二号线岛式站台的疏散能力成为制约全线的瓶颈。
　　6.1 初期优化方案
　　为改善瓶颈问题，解决北大街客流拥堵问题，车站前期首先进行了进出站闸机的调整，通过闸机修改，扩大了车站付费区的空间，使大客流情况下车站站厅客流缓冲能力得到了一定程度的提升。
　　闸机调整修改后，车站运营组织模式如下：
　　车站日常客流情况下，换乘一号线及二号线由乘客自行换乘（通过站厅或换乘平台），车站不会采取强制客流走行。
　　大客流情况下，一号线换乘二号线上至站厅，通过“几”字型铁马到二号线两侧楼扶梯处，通过楼梯换乘至二号线；二号线换乘一号线通过换乘平台进行。闸机改造方案不仅可增加站厅层付费区站内绕行距离，在突发大客流情况下，还可根据客流情况打开部分闸机，增加非付费区绕行通路，将乘客疏解至出入口通道内进行绕行，增加站厅层换乘客流缓冲能力；同时在大客流情况下在闸机前方（有必要時关闭部分闸机）区域增加铁马来增加绕行距离，以缓解2号线站台的压力。
　　经过改造后，对二号线站台客流拥堵有适当的缓解，同时一号线换乘二号线乘客在站厅绕行长度加长，对换乘通道的拥堵具有很大的缓解。但由于空间增加有限，也未新增任何提升设备或疏导路径，改造后站内的拥堵情况缓解有限。
　　6.2 进一步的优化改造方案
　　目前针对北大街站尚未得到有效改善的瓶颈问题，结合最新的线网规划情况及建设情况，首先需对后续逐步开通线路对北大街换整体客流的影响进行预测，根据客流预测情况研究对北大街站车站主体部分公共区、设备区进行土建、装饰装修、相关设备等的改造。尤其二号线站台通往换乘平台的楼、扶梯通行能力进行增大改造。其次考虑一号线站台上行楼扶梯的通行能力增大改造，第三考虑北大街站付费区整体乘客容纳区域的扩展改造。
　　通过对车站公共区的改造，达到改变目前的运营组织模式的目的，目前二号线换乘一号线乘客上至站厅层后选择路径换乘，一号线换乘二号线通过换乘平台实现。
　　参考文献
　　[1] 毛保华.城市轨道交通运营管理[M].人民交通出版社，2006.
　　[2] 余杰.城市轨道交通车站客流承载力研究[D].北京交通大学，2018.
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