京張高鐵八達嶺長城站站臺寬度計算及舒適度分析

趙 琳,孫 行，呂 剛,何 佳

(中鐵工程設計咨詢集團有限公司,北京 100055)

1 項目背景

隨著我國冬奧會基礎設施規劃和建設的深入、京津冀一體化戰略穩步推進實施和“一帶一路”倡議逐步深入啟動，實施過程中三者相互支撐、相互促進的思路逐漸清晰。京張高速鐵路是國家重點建設項目，其定位也進一步明晰，京張高速鐵路是京包蘭快速客運通道的重要組成部分，是2022年冬奧會的重要交通保障線，是京津冀一體化發展的經濟服務線，是京張百年歷史的文化傳承線，是展示中國高鐵先進技術理念的示范線，是落實“一帶一路”戰略的政治使命線。

八達嶺長城站是京張高速鐵路上唯一的地下車站，處于新八達嶺隧道內，位于世界文化遺產八達嶺、十三陵風景名勝區核心部位八達嶺滾天溝停車場下方。其周圍分布著八達嶺長城、明十三陵、百年京張鐵路等諸多國寶文物，因此八達嶺長城站不應僅僅是一個滿足功能的車站，須能夠傳承百年京張的歷史、文化，展示中國高鐵先進技術、理念，成為讓“世界了解中國高鐵，讓中國高鐵走向世界”的窗口。因此車站站臺的設計需要考慮春節、奧運和旅游客流相互疊加、相互誘增形成的集中超大客流的安全，還需要具備相當的舒適性和藝術性，以體現出我國高鐵基礎設施建設“以人為本”的先進設計理念[1]。

2 車站概況

八達嶺長城站(圖1)為新建北京至張家口高速鐵路的中間站，為本線唯一的地下車站，站址區位于北京市延慶縣境內八達嶺滾天溝停車場下新八達嶺隧道內。車站中心里程為DK68+050，到發線有效長650 m，車站有效站臺長450 m，車站總長470 m，地下建筑面積約為4.1萬m2。

圖1 八達嶺長城站效果圖

車站每個側站臺設2個進站口到達進站通道層，2個出站口到達出站通道層。進站通道層與地面站房地下一層相接，出站通道層與地面站房地面層相接，進出站通道層各設置1部斜行電梯。車站中心處線路埋深約102.550 m，地面站房布置在停車場東側山腳下，長城博物館北側。站臺至地面站房全程提升高度61.77 m。車站設2組地面風亭，風亭均設在滾天溝停車場西側山坡中[2]。

3 站臺設計

站臺層為3洞格局，中洞為正線洞室，兩側洞各設置1條到發線和1座側式站臺。站臺兩端布置少量設備用房，中部為乘車區。

每個側站臺均設置2個10 m寬的進站口，2個10 m寬的出站口，以及2個6.5 m寬的疏散的出口及兩個5 m寬的緊急事故救援出入口。

車站站臺進站口設置6.5 m寬(1部2 m寬樓梯和2部1 m寬扶梯)的樓扶梯通道與進站通道層相接；站臺出站口設置6.5 m寬(1部2 m寬樓梯和2部1 m寬扶梯)的樓扶梯通道與出站通道層相接。

站臺東端布置有照明配電室、民用通信機房。西端布置有照明配電室、民用通信機房。站臺中部設置有通往進、出站層的垂直電梯、強電間、弱電間。

3.1 站臺方案研究

本站根據客流數據，基礎方案(圖2)站臺寬6.2 m，站臺設置安全門，安全門退站臺邊1.2 m。

圖2 基礎方案站臺平面

因車站埋深大，進出站行程較遠，乘客在站臺等候時間較長，本著以人為本的設計理念，為改善空間環境，充分考慮乘客空間心理感受，以及節假日、奧運和旅游客流相互疊加、相互誘增形成的集中超大客流在站臺的安全性、舒適性，對站臺寬度進行深入研究。提出3種加寬方案。

(1)加寬方案1(圖3)

站臺從大小里程端疏散出口范圍加寬，加寬長度為376 m，每個側站臺面積增加約1 128 m2。

(2)加寬方案2(圖4)

站臺從大小里程端出站口范圍加寬，加寬長度為237 m，每個側站臺面積增加約711 m2。

圖3 站臺加寬方案1站臺平面

圖4 站臺加寬方案2站臺平面

(3)加寬方案3(圖5)

有效站臺范圍內全部加寬，加寬長度為450 m，每個側站臺面積增加約1 350 m2。

圖5 站臺加寬方案3站臺平面

4 站臺安全及舒適度分析

4.1 站臺安全性分析

八達嶺長城站根據《鐵路旅客車站建筑設計規范》中車站等級分類標準要求，通過車站最高聚集人數和高峰小時發送量，確定車站規模。八達嶺長城站站鐵路高峰小時乘客人數如表1所示。

表1 八達嶺長城站站鐵路高峰小時乘客人數計算

注：早高峰9：00～10：00，下車人數為“鐵路高峰小時人數”，上車人數取下車人數1/6；晚高峰16：00～17：00，上車人數為“鐵路高峰小時人數”，下車人數取上車人數1/4。

八達嶺長城站鐵路高峰日遠期高峰小時人數為4 400人，為中型車站。根據《鐵路旅客車站建筑設計規范》，中型站側式中間站臺的寬度為7.5～9 m，出入口寬度為4 m。站臺位于曲線地段時，站臺端部最小寬度不宜小于5 m。

八達嶺長城站站臺有效站臺長450 m，中部為約200 m范圍水平段，兩端為曲線段。車站旅客出入口位于在站臺外側，平行于站臺設置，與站臺為兩個獨立的隧道結構。依據TB10100—2018《鐵路旅客車站建筑設計規范》，除去出入口寬度，八達嶺長城站側站臺寬度不小于3.5 m即滿足中型車站的站臺寬度需求[3-4]。

八達嶺長城站基礎方案站臺安全門內寬5 m及3個加寬方案站臺安全門內寬7.4 m均滿足規范要求。

4.2 站臺舒適性分析

從車站站臺環境的功能來說，需合理設計、安排、組織空間。空間的設計首先要保證人能安全、高效、便捷地進行活動，還需滿足人心理上的安全、舒適要求。車站站臺根據旅客的行為，站臺可劃分為兩個區域，等待區和通行區。參考美國《公共交通通行能力和服務質量手冊》，對站臺不同寬度方案進行舒適性對比分析[5]。步行服務水平分有標準見表2，排除等待服務水平分級標準見表3。

表2 步行服務水平分級標準

表3 排隊等待服務水平分級標準

京張高速鐵路平日為8輛編組，奧運期間為16輛編組。平日8輛編組早高峰滿員600人全下，上車人數取下車人數的1/6，100人；晚高峰600人全上，下車人數取上車人數的1/4，150人。以及奧運期間16輛編組早高峰滿員1 200人全下，上車人數取下車人數的1/6，200人；晚高峰1 200人全上，下車人數取上車人數的1/4，300人。兩方案均考慮選取平日及奧運期間早晚高峰時段進行站臺舒適度對比。

列車車門在站臺上的排布如圖6所示。乘客在下車時車門處發生一次滯留。動車車門寬約1 m，考慮在車門處乘客的行進速度為1人/m/s，當16輛編組列車滿員1 200人全部下車時，每節車廂車門處的乘客行走至車站出站口的時間(乘客行進速度取1.2 m/s)如表4、表5所示。

表4 1-4節車廂乘客行進情況

項目單位一節車廂頭門一節車廂尾門二節車廂頭門二節車廂尾門三節車廂頭門三節車廂尾門四節車廂頭門部位列車門站臺列車門站臺列車門站臺列車門站臺狀態滯留行進滯留行進滯留行進滯留行進人數人3875757575757575速度m/s1.2001.2001.2001.200人/m/s1.0001.0001.0001.000車門寬度m1.0002.0002.0002.000行走長度m94.76074.95049.05023.150時間s38.00078.96737.50062.45837.50040.87537.50019.292

表5 4-9節車廂乘客行進情況

根據站臺上乘客行進的線狀圖(圖7)可看出，站臺上同時最多4股客流行進。

圖6 站臺列車車門排布示意

圖7 站臺乘客行進線狀

4.2.1 基礎方案

基礎方案有效站臺寬6.2 m，站臺設置安全門，因本線采用客運專線模式全部開行動車組(北京樞紐以外)，運行通道內全部動車組旅客列車開行八達嶺長城站(延慶)的市郊旅游動車組。樞紐內兩線格局，兼顧開行動車底走行、部分京通普速旅客列車及樞紐內少量摘掛列車和小運轉列車。車型種類較多，安全門開門無法滿足多種車型停靠要求。為滿足乘客上下行安全，安全門退站臺邊1.2 m。安全門內側除去安全門厚度，凈寬4.65 m。結合上述行人通行和等待服務水平標準可得出。

(1)平日8輛編組及奧運期間16輛編組早高峰站臺寬度舒適度等級，如表6、表7所示。

表6 站臺通行區寬度計算

表7 站臺等待區寬度計算

(2)平日8輛編組及奧運期間16輛編組晚高峰站臺寬度舒適度等級，如表8、表9所示。

基礎方案站臺在高峰時通行區滿足D級服務水平，等待區滿足C級服務水平;晚高峰通行區及等待區滿足D級服務水平。通行區乘客在早、晚高峰時段行進速度受到限制而有所下降；行人在前進過程中必然會發生碰撞；橫穿和逆行會產生多種多樣的沖突，因此受到嚴重制約。在達到臨界人流密度時，行人的流動可能會經常出現停滯停留。等待區早高峰時段停留或者通過排隊區域都要受到限制，并對隊內其他人構成干擾，但密度還處于舒適范圍內，而晚高峰時段乘客能夠彼此不接觸站立在排隊區域，隊內行人通行受到嚴重限制，只能結隊前行，長期處于該密度下將令人感覺不舒適。

4.2.2 站臺加寬方案。

站臺加寬方案有效站臺寬9.2 m，安全門退站臺邊1.8 m。安全門內側除去安全門厚度，凈寬7.05 m。結合上述行人通行和等待服務水平標準可得出。

(1)平日8輛編組及奧運期間16輛編組早高峰站臺寬度舒適度等級，如表10、表11所示。

表10 站臺通行區寬度計算

表11 站臺等待區寬度計算

(2)平日8輛編組及奧運期間16輛編組晚高峰站臺寬度舒適度等級，如表12、表13所示。

表12 站臺通行區寬度計算

表13 站臺等待區寬度計算

站臺加寬方案在早高峰時通行區滿足C級服務水平，等待區滿足B級服務水平;晚高峰通行區及等待區滿足C級服務水平。通行區乘客在早、晚高峰時段行進速度收到部分限制；行人在前進過程中受到的限制是可以自我調整的；橫穿和逆行受到限制需要大量調整以避免沖突；通過人數大約是最大容量的40%～65%。等待區早晚高峰時段停留或者通過排隊區域都要受到限制，并對隊內其他人構成干擾，但密度還處于舒適范圍內。

4.2.3 舒適度對比

基礎方案站臺寬度與站臺加寬方案的站臺寬度舒適度情況如表14所示。

表14 站臺方案對比

站臺加寬3 m后，站臺的整體服務水平從D級提升到C級，有了較大的提升，使到達站臺的乘客能安全、高效、便捷地進行活動的同時，使乘客心理上更安全、舒適。

對站臺上乘客行進速度進行分析，通過圖8可看出，站臺從距離出入口約60 m處開始同時4股客流在站臺上行進，因此，方案1站臺從大小里程端疏散通道口范圍加寬3 m，加寬長度376 m舒適度最高，比基礎方案站臺舒適度也有顯著提高。

圖8 站臺乘客行進線狀

5 客流模擬分析

本次對新建北京至張家口鐵路八達嶺長城站站臺客流進行了仿真模擬評價。通過對八達嶺車站站臺基礎方案和站臺加寬的3種方案(方案1：站臺寬度 9.2 m，加寬長度 376 m；方案2：站臺寬度 9.2 m，加寬長度 273 m；方案3：站臺寬度 9.2 m，加寬長度 450 m；)的常規客流分布及緊急情況下的人員疏散進行了模擬分析。在模擬分析時，每一個方案均考慮京張高速鐵路平日為8輛編組，奧運期間為16輛編組。平日8輛編組早高峰滿員600人全下，上車人數取下車人數的1/6，100人；晚高峰600人全上，下車人數取上車人數的1/4，150人。奧運期間16輛編組早高峰滿員1 200人全下，上車人數取下車人數的1/6，200人；晚高峰1 200人全上，下車人數取上車人數的1/4，300人4種工況下。從人員密度、服務水平、擁擠時間等參數進行對比分析，得到的結果如下。

(1)站臺加寬后，由于使用面積增加，因此平均人群密度和最大人群密度有所降低；但由于乘客大部分進入站臺后集中在候車區域，因此4種工況的空間使用率變化不大。

(2)對于人員擁擠時間，對于服務水平為E級的區域，站臺加寬方案1、站臺加寬方案2、站臺加寬方案3較基礎方案累計擁擠時間分別減少4.08%，1.97%，4.51%；對于服務水平為F級的區域，站臺加寬方案1、站臺加寬方案2、站臺加寬方案3較基礎方案累計擁擠時間分別減少 10.81%，7.34%，15.83%，因此站臺加寬后人員行走較舒適些。但對于站臺加寬方案一站臺加寬長度273 m和站臺加寬方案3全站臺加寬來說，相比擁擠時間減少的并不是很大。

(3)對于空間服務水平，站臺加寬方案1、站臺加寬方案2、站臺加寬方案3較基礎方案相比，其A級服務水平分別增加了29%，14%，29%，B級服務水平分別增加了14%，C級服務水平分別增加了5%，0%，14%，D級服務水平分別減少了15%，12%，15%，E級服務水平分別減少了0%，3%，5%，因此可以看到，站臺增寬后的3個方案與基礎方案相比，整體的A、B級服務水平有了較大的提高，同時D級服務水平有了明顯的減少，大大地增加了人員舒適度。

(4)通過對緊急情況的人員疏散模擬結果進行分析，站臺未加寬時人員疏散至安全區域所需時間為653 s，站臺加寬后人員疏散至安全區域所需時間為681 s，主要原因是因為計算應急疏散時，人員滿布在站臺層疏散，由于部分區域疏散距離變長導致疏散時間略有增加。根據《新建北京至張家口鐵路八達嶺長城站消防性能化設計評估報告》，當站臺發生火災時，其危險來臨時間大于1 800 s，因此，雖然疏散時間略有增加，但目前的方案均可以滿足人員的安全疏散。

站臺寬度增加后，在人員進出站的整個模擬時間內，整個區域的服務水平有了較大的提升，A、B級服務水平區域增加，D級服務水平區域減少，提高了人員在站臺上下車的舒適性；通過對站臺加寬3種方案對比分析可知，方案1(加寬長度376 m)和方案3(全部加寬)相對于基礎方案來說服務等級提升的較大，但是方案1(加寬長度376 m)和方案3(全部加寬)相比，其服務水平提高的并不是很大，因此應從整體的造價、服務水平等方面綜合比較，選取性價比較高的設計方案[6]。

6 結論

對八達嶺長城站基礎設計方案站臺6.2 m與站臺加寬方案1(加寬長度376 m)、站臺加寬方案2(加寬長度273 m)、站臺加寬方案3(全部加寬)4個方案，從乘客舒適度、客流模擬、隧道安全性及投資估算多方面分析，站臺加寬之后均滿足疏散及施工安全要求，且極大提高了站臺區域的服務水平。

3個站臺加寬方案中，方案1(加寬長度376 m)和方案3(全部加寬)相對于基礎方案來說服務等級提升的較大，但是方案1(加寬長度376 m)和方案3(全部加寬)相比，其服務水平提高的并不是很大，因此從整體的造價、服務水平等方面綜合比較，推薦站臺加寬方案1，站臺加寬長度376 m最優。