地鐵車站步行設施的客流特性分析

廉銘　呂杰

（1.綠地城市投資集團有限公司，上海　200023；2.蘇州市軌道交通集團有限公司運營分公司，江蘇　蘇州　215000）

地鐵車站步行設施的客流特性分析

廉銘1呂杰2

（1.綠地城市投資集團有限公司，上海200023；2.蘇州市軌道交通集團有限公司運營分公司，江蘇蘇州215000）

通過分析地鐵車站的客流特性，優(yōu)化地鐵車站步行設施的設計，可以提升新建地鐵車站的服務水平。本文通過對不同類型、不同路段地鐵車站的客流狀態(tài)的調查，重點分析了地鐵車站通道、樓梯、自動扶梯等步行設施的客流特性，并提出地鐵車站步行設施參數的設計建議。

軌道交通；地鐵車站；步行設施；客流特征；分析

軌道交通系統(tǒng)具有許多突出優(yōu)點，成為緩解城市交通壓力的有效途徑，當前我國許多城市都在進行大規(guī)模的地鐵工程建設。隨著乘客對地鐵交通服務要求的提高，使地鐵車站不能僅僅局限于提供應有的服務功能，在車站的功能規(guī)劃和設計中還應更多地考慮人性化的需求，包括地鐵車站中客流移動效率和組織的合理性問題［1］。地鐵車站所處的環(huán)境不同，不同城市、不同車站的客流均呈現不同的特征，但也存在一些共性的規(guī)律。地鐵車站一旦建成，改造的難度大和費用高，對于新建地鐵車站而言，需要對與擬建車站具有類似特征的現有車站設施和客流特征進行分析，從而對新建車站的客流設施進行優(yōu)化［2］。因此，在地鐵車站設計階段，有必要對地鐵車站設施的客流特征進行分析，制定地鐵車站步行設施的設計通過能力相關參數，并通過對站內的通道、樓梯、扶梯等步行設施的優(yōu)化來保證車站設施服務水平，促使車站設施的服務水平與乘客的需求相匹配，提高地鐵車站的舒適度。

1　地鐵交通客流特征及數據采集

1.1客流基本特性

地鐵作為城市公共交通的重要方式，客流較為集中，而且在不同時間呈現不同的規(guī)律。研究地鐵客流的特征必須掌握地鐵乘客的交通特性參數及各參數之間的關系，通常包括流量、速度和密度等三個重要特性參數，乘客個人的基本特性參數包括步頻、步幅、步速以及行人靜態(tài)、動態(tài)空間需求等基本特征參數。地鐵車站的客流特征分析，不僅包括乘客個人的交通特性，還包括乘客流的基本特性參數，包括行人流量、行人密度、行人速度等三個指標，而且乘客流的特性參數是地鐵規(guī)劃和設計的重要指標參數。

地鐵交通作為一種新型的客運交通方式，與公交、出租車等其他交通方式相銜接，其客流組成較為復雜，包括趨勢客流、轉移客流和誘增客流等。相對來說，趨勢客流和轉移客流相對穩(wěn)定，對整個交通系統(tǒng)的客流總量的影響較小，而誘增客流是是由交通設施得到改善或改建后產生的客流，是整個交通系統(tǒng)交通量的增量，客流量與交通設施的改善程度相關，存在一定的不確定性。因此，地鐵交通的客流取決于城市規(guī)劃、交通組織，同時也會反作用于城市土地利用空間的布局，地鐵交通客流與城市規(guī)劃之間存在一種相互反饋的動態(tài)平衡關系。此外，地鐵交通的客流的影響因素還包括票價制度、地鐵線路與其他交通方式的銜接、地鐵的服務水平等，其中票價制度、地鐵線路與其他交通方式的銜接對客流的影響也較為明顯。

1.2數據采集方法

為準確分析地鐵客流的基本特征，需進行大量的現場觀測和數據統(tǒng)計，客流數據的準確性、可靠性與最終的客流特征參數密切相關。為確定地鐵客流的特征參數，通常結合地鐵乘客流的群體特征，采用人工觀測法、視頻采集法、GPS采集法等技術手段采集數據［3］。人工觀測法是當前客流調查最為常用的方法，具有靈活、簡單的特點，但也存在效率低的缺陷，適用于短期的小樣本需求的客流調查和智能手段無法調查的項目。視頻采集法通過圖像識別技術從視頻畫面中采集數據，具有準確性高、適應長時間數據采集的特點，可采集的交通參數最多，但也存在對運動物體識別困難、夜間信息采集不佳的缺點。GPS采集法具有定位精度高、連續(xù)工作性好的優(yōu)點，但對設備的要求高，調查成本較高，主要用于行人微觀行為特征信息的收集，可計算行人的出行程時間、行程速度等參數。由于地鐵客流特征分析的數據采集對象是運動的行人，數據采集對象具有一定的特殊性，而且要求連續(xù)采集大量的有效數據，在具體地鐵客流數據調查中采用視頻采集法進行數據的采集，可獲取乘客流的速度、密度、流量等重要特征參數信息。

為準確獲取地鐵車站客流的特征參數，在采用視頻采集法進行數據的采集時，應根據地鐵車站步行設施的屬性（寬度、長度、投影面積等）合理布置攝像機，通過圖像識別技術獲取地鐵通道、樓梯、自動扶梯等設施的高峰小時的客流密度和客流平均速度，樓梯和自動扶梯需分別獲取上行和下行方向的高峰小時的客流密度和客流平均速度。根據地體車站的地理環(huán)境和功能特征，地鐵車站可分為居住型、辦公型、換乘型、商業(yè)中心型、旅游景區(qū)型等，不同車站的客流高峰時段有所不同。為保證采集的數據具有一定的典型性和代表性，應根據車站種類和客流規(guī)律分別采集早、晚高峰時期的客流信息，攝像設備應固定在客流量較大、并且能充分體現該類車站客流集散特點的位置，而且為提高采集數據的可靠性，每個種類盡量選取兩個調查車站。

2　不同種類地鐵車站步行設施的客流特性分析

2.1站內步行設施客流特征的分析模型

人行通道、樓梯、自動扶梯是地鐵車站最為常見的乘客通行設施。與地面交通系統(tǒng)不同，地鐵車站的通行設施具有封閉性、目的性、設施類型復雜和客流不均衡性等特征。受工程建設資金和結構安全性的限制，地鐵車站的空間相對狹小，而且站內設施設備較為復雜，但乘客在公共場所的運動隨機性較強，使得乘客進站、出站、換乘等客流相互交織，地鐵車站客流在時間和空間上表現出明顯的不均衡性。

地鐵車站乘客交通流通常采用的分析方法通常有數理統(tǒng)計和仿真模型兩種，主要針對客流速度、密度、流量之間關系進行分析。客流仿真模型是在對客流運動規(guī)則的基礎上通過軟件進行仿真模擬，而數理統(tǒng)計分析方法主要采用統(tǒng)計分析理論對實際觀測數據進行運算處理，該方法較為方便、快捷。地鐵車站的客流分析主要是估算車站客流的流動狀態(tài)，其對具體數值的精度要求不高，采用統(tǒng)計分析方法可獲得理想的結果。當前，行人交通流速度—密度關系的理論分析較為全面，主要有線性模型、指數模型、對數模型和一元三次方模型等四種，其中指數模型、對數模型和一元三次方模型屬于非線性模型，線性模型的計算和數據處理相對簡單，在精度要求允許的情況下通常采用線性模型，但在對實際問題處理時，應通過對測試數據的擬合分析，選擇擬合效果最好的模型作為最終的求解模型［4］。因此，在對地鐵車站客流分析時，可應用以上四種速度一密度關系模型對地鐵車站客流測試數據進行擬合，獲取地鐵車站客流的流量一密度關系，并分別確定地鐵車站各類步行通行設施的實際通行能力。

2.2不同種類車站站內步行設施的乘客流基本特性

根據功能和地理位置的不同，通常地鐵車站可分為居住型車站、辦公型車站、換乘型車站、商業(yè)中心型車站、旅游景區(qū)型車站等五種。不同類型的車站，其站內步行設施的通行情況和客流特征存在一定的差異［5］。

居住型車站客流最為顯著的特點是早高峰時段的客流量極大，出站乘客極少。居住型車站的早高峰時段，乘客主要由進站口進入車站，并經由進站通道、下行樓梯和自動扶梯等步行設施達到候車站臺。從對上海某居住型地鐵站的調查來看，通道內的客流密度最大值出現在早高峰的8點左右，最大客流密度為2.2人/m2，此時乘客之間的相互影響較大，整體移動速度較慢，而當通道內的客流密度不超過0.6人/m2，乘客的行動較為自由，整體速度較高；進站下行樓梯的最大客流密度為2.7 人/m2，客流密度小于1.0人/m2時的整體速度較高；而自動扶梯的最大客流量為2.1人/m2。總體來看，乘客的進站速度隨著站內客流密度的增加呈現減小的趨勢，通過4種不同統(tǒng)計模型對通道、樓梯和自動扶梯的客流密度、客流速度關系曲線進行擬合表明，一元三次方函數適合通道和樓梯內的客流速度—密度關系分析，而自動扶梯的客流流量與密度符合線性分布的特征，適合采用線性模型進行客流速度—密度關系的分析。

辦公型車站在早高峰時段主要表現為出站客流巨大、進站客流較小，而且隨著列車間隔性的到達車站，出站客流也呈現間隔性的高峰現象。從4種統(tǒng)計模的擬合效果來看，采用一元三次方函數對車站通道、樓梯內的客流速度—密度關系分析最為合適，上行扶梯仍然采用線性模型來分析乘客流量與密度的關系。

換乘型車站起到將不同地鐵線路搭接起來的作用，根據客流量和功能導向通常可分為一般換乘型、樞紐換乘型和接駁樞紐型等三種類型。一般換乘型車站最為顯著的特點是進站、出站客流均較少。為提高車站的換乘效率和安全，通常將換乘設施設置成單向換乘通行的路徑，降低不同方向客流之間的相互干擾。對于換乘車站的客流分析，需分別統(tǒng)計樓梯、自動扶梯的上、下行方向和換乘通道的客流數據，并選用各自擬合程度最優(yōu)的分析模型進行計算。樞紐換乘型車站是多條線路客流的匯總與重新分流的過程，而接駁樞紐型車站的客流還會受到火車或航班到達、出發(fā)時間的影響，但車站客流與一般換乘型車站的客流速度—密度關系的分析方法一致。

商業(yè)、銀行和金融服務性行業(yè)通常聚集在商業(yè)中心型車站周邊，工作日期間的客流相對較少，進站和出站客流較為均勻，大客流量往往出現在周末、國家法定節(jié)假日期間。在客流流速和方向性方面，由于商業(yè)中心型車站的規(guī)模相對較大，其客流量表現為速度整體較慢、客流方向性較差，仍可使用上述四種分析模型對混合通道、樓梯以及自動扶梯的上下行方向的客流速度一密度關系進行計算。旅游景區(qū)型車站客流量的表現與商業(yè)中心型車站類似，大客流主要出現在假日和旅游旺季，車站的進站和出站客流量也較為均衡，對車站客流速度一密度關系的分析與商業(yè)中心型車站類似。

3　地鐵車站步行設施通過能力的對比分析

3.1不同種類地鐵車站的乘客流基本特性參數比較

不同類型車站的步行設施，其上的客流特征不同，流量、速度、密度等指標均存在一定的差異。自動扶梯的客流特性參數可用線性模型進行分析，具體數值與自動扶梯的類型、速度等指標相關，不同型號自動扶梯的指標參數不同，對其指標要求也沒有統(tǒng)一的規(guī)范。為了解當前上海地鐵車站的客流特性，采用視頻采集多個不同類型地鐵車站的客流數據，并采用數理統(tǒng)計方法建立分析模型，計算確定不同種類地鐵車站的實際通行能力（單位寬度（1m）內各步行設施的實際最大通行能力），計算結果見表1。

由表1可知，不同類型車站當前高峰期間的步行設施通行能力均未超過規(guī)范要求的設計值，換乘型車站通道的單向通行能力和樓梯上下行方向的通行能力基本達到設計值，而其他類型的地鐵車站實際通行能力大約在設計通行能力的80％～90％。調查數據顯示的居住型進站通道、辦公型出站通道及一般換乘型車站換乘通道的客流均以通勤為主，商業(yè)中心型和旅游景區(qū)型車站通道的客流為混合流，其客流流向的方向性較差，而不同車站樓梯上行、下行客流的通行特性不同，其實際通行能力也存在一定的差異。此外，調查數據還表明，同一類型的不同車站步行設施的實際通過能力也并不相同，但客流特性在統(tǒng)計數據上表現的規(guī)律一致。

地鐵車站進站乘客的到達具有一定的隨機性，而且進站通常還需要進行行李安檢，這會對進站客流形成一定的限制，使得進站流量在進站通道、樓梯上不容易形成擁堵，而出站、換乘客流屬于瞬間釋放客流，容易在通行路徑上形成高密度客流。對于地鐵樓梯而言，上行較為困難，下行較為容易，其形成的通行能力也存在一定的差異，促使下車乘客聚集在站臺集散區(qū)和通道，這也是造成到站客流形成擁堵的原因之一。對于地鐵自動扶梯而言，其上下行運行速度差異較小，客流的輸送量也基本相當，而且有時乘客會因自動扶梯的排隊時間過長選擇從樓梯通過，這也是導致樓梯客流較大的原因。因此，在地鐵車站設計中，應根據根據乘客在通道、樓梯和自動扶梯的實際通過能力來合理規(guī)劃樓梯的寬度和自動扶梯的臺數、寬度。

3.2地鐵車站步行設施參數的設計建議

地鐵車站內的通道包括進站、出站、換乘等三類通道，為縮短乘客的通行時間，應盡量縮短通道的長度。居住型、辦公型和換乘型車站高峰時期的客流量極大，而且對時間的要求較高，進站和出站可以共用（部分共用）通道，并在各個出入站口設置進口和出口，而換乘通道通常采用分離式單向通道或者采用隔離護欄分隔成單向車道，可使通道的通行能力達到4500人/m·h。商業(yè)中心型和旅游景區(qū)型車站沒有明顯的客流高峰特征，全天的進站、出站客流較為均衡，乘客不會過多關注到達時間，而對乘車環(huán)境的舒適性要求更高，進出站通道可采用混合通道，可使通道的通行能力達到3400～3600人/m·h。

地鐵車站結構安全性和空間使用要求促使地鐵車站的進出站口、站廳、站臺等站內設施設置在不同的層面上，需要通過樓梯或電梯來實現各設施間的互連。受樓梯寬度和安全性的限制，樓梯的客流速度較為緩慢，在到達車輛釋放的大量客流沖擊下，容易形成擁堵和排隊等待的現象，為車站步行設施中的客流瓶頸。在樓梯旁并列設置某一方向的自動扶梯可以促使上下行方向的客流分隔，并且轉移樓梯的客流壓力，而且隨著乘客對車站的服務水平要求的提升，許多新建車站都已在樓梯旁配置了單向或者雙向的自動扶梯，有效提升了地鐵車站的服務水平。因此，對地鐵車站的樓梯和自動扶梯進行規(guī)劃和設計時，應結合同類車站通行能力的需求和新建車站的通行要求，合理配置自動扶梯的運行方向，確定自動扶梯和樓梯的設計通過能力及對應的寬度要求。

與樓梯不同，自動扶梯是單向運行的，自動扶梯上的乘客的相互干擾較小。在高峰期的客流量較大，乘客在扶梯上基本處于均勻分布，客流的移動速度取決于自動扶梯的運行速度。對于不同種類的地鐵車站，當運行速度基本確定時，自動扶梯的寬度決定了其乘客的運量和客流的整體流動狀態(tài)。對于以通勤客流為主的車站（換乘車站、居住型車站），自動扶梯的寬度系數可取1.7～1.8，商業(yè)中心型車站自動扶梯的寬度系數可取1.5～1.7，旅游景區(qū)型車站自動扶梯的寬度系數可取1.3～1.4。因此，根據不同類型車站對客流的輸送要求，可在客流量較大、較集中的車站適當提升自動扶梯的運行速度或者增建自動扶梯，加快車站內客流的流速和提升車站的服務水平。

4　結語

為解決大城市的交通擁堵問題，地鐵交通以其突出的優(yōu)勢取得了快速發(fā)展，但地鐵車站設計的基礎理論研究不足，許多投入使用中的車站均出現了不同程度的高峰擁堵情況，車站步行設施的設計通過能力不能充分滿足乘客的實際需求。通過調查分析不同類型地鐵車站客流狀態(tài)，建立合理的客流流量、速度、密度之間的數理統(tǒng)計分析模型，可獲取地鐵車站步行設施的實際通過能力，為新建地鐵車站的設計提供指導，從而提升地鐵車站的整體服務水平。

［1］南海超，胡路，王文謹.地鐵車站客流服務水平與通道寬度關系的探索［J］.鐵道勘察，2009，35（2）：109-113.

［2］李三兵，陳峰，李程壘.對地鐵站臺集散區(qū)客流密度與行進速度的關系探討［J］.城市軌道交通研究，2009，12（12）：34-36.

［3］劉立元，張寧，王洪臣.地鐵通道內行人交通微觀特性的實測分析［J］.交通運輸工程與信息學報，2014（3）：18-25.

［4］孫克晴.城市軌道交通上海火車站站春運客流分析及策略研究［J］.城市軌道交通研究，2013，16（5）：72-75.

［5］代寶乾，汪彤.地鐵車站客流流動機理研究與應用［J］.中國安全科學學報，2011，21（10）：114-118.

廉銘（1979.8-）工程碩士，工程師，研究方向：城市軌道交通運營管理及城市建設項目投資。

U231.4

文章編號：1003-5168（2015）-12-0185-3