城市軌道交通車站大客流承載能力研究

閆凱 王凌 古宏

摘 要：隨著城市軌道交通網絡化運營的深入，部分車站發生大客流沖擊現象，特別是位于線網錨點位置的換乘站以及臨近大型商圈、著名景區、會展中心、對外樞紐的部分車站，由于大客流組織壓力日益加大，站內出現局部設施擁擠排隊、乘客出行耗時增加等影響服務水平的現象，甚至存在擁擠踩踏的安全隱患。文章基于城市軌道交通車站客運設施的大客流通行能力研究，提出大客流承載能力的測算方式，并就如何提高車站的大客流承載能力提出建議。

關鍵詞：城市軌道交通;車站;大客流;承載能力

中圖分類號：U231+.92

1 背景

城市軌道交通大客流是指高峰時段的客流超過列車最大運載能力或車站客運設施的最大承載能力（包括車站的動態最大通行能力和靜態最大容納能力）。

因城市軌道交通列車和車站的承載能力不足，導致站內出現客流通行瓶頸和排隊等候區域擴大，進而引發客流通行受阻、現場秩序混亂、出行耗時增加、乘客體驗變差等問題。若不及時采取有效的分流疏導或安全管控措施，線路運輸能力和車站通行效率會因大客流沖擊而持續下降，進而使現場客流的擁堵現象加劇，嚴重時還可能誘發擁擠踩踏等突發性公共安全事故。

城市軌道交通車站的客流承載能力，主要表現為車站客運設施（包括出入口、安檢設備、售票設備、檢票設備、樓扶梯、換乘通道等）在客流集散過程中的動態通行能力和車站內排隊區域（包括購票排隊區域、安檢排隊區域、閘機排隊區域、站臺候車排隊區域等）的靜態容納能力。

2 車站客運設施通行能力

2.1 客運設施的通行能力調查

基于對重慶市軌道交通車站客運設施持續排隊條件下的1 min通行量調查，部分客運設施的調查數據如圖 1所示。由圖可知，通道類設施（包括通道、樓梯）的通行量主要和通行速度與客流密度相關，而設備類設施（包括安檢、閘機、電扶梯）的通行量與設施類別（如電梯速度、閘機類別、安檢型號）和使用者熟悉程度相關度高。

GB 50157-2013《地鐵設計規范》 [1]中規定了車站各類客運設施的1 h最大通行能力取值。車站客運設施1min最大通行能力的設計取值與現場實測值對比如表 1所示。通過對比發現重慶市軌道交通車站客運設施中，自動扶梯、通道、樓梯的1 min通行量與設計取值偏差較小，但人工售票機和自動售票機的售票速度明顯低于設計取值。此外，因單程票回收增加了人機互動時間，出站閘機的最大通行能力略低于進站閘機，單程票使用率較高的車站（如臨近火車站、機場的車站）該現象更加突出。

受各地城市軌道交通的票制票價、單程票使用率、售票設備功能和操作熟悉度等因素影響，不同城市甚至不同線路售票設備的售票能力存在較大差異。此外，隨著掃碼過閘、移動支付等功能在各城市軌道交通線路中陸續上線，單程票使用率迅速下降，售票設備的使用頻率銳減，這對今后的售票設備通行能力和數量配置將產生重大影響。

2.2 通行能力的折減系數

2.2.1 不同主導客流車站的折減系數

通過對車站各類客運設施的通行能力進行現場實測，發現車站客運設施的通行能力受主導客流特征的影響很大，如攜帶行李物品的大小及數量、對車站環境的熟悉程度、平均走行速度、單程票使用率等[3]，尤其是與對外樞紐站（機場、鐵路、長途汽車站等）銜接的城市軌道交通車站，在測算通道類設施的通行能力時需要進行一定的折減，折減系數如表2所示。

2.2.2 出站和換乘路徑設施的折減系數

對于出站或換乘路徑上的疏散設施，客流分布特征與列車到站時刻相關性強，疏散設施的通行量在時間維度上呈鋸齒形波動，因此客運設施無法持續保持在最大通行能力水平。若客運設施持續保持在最大通行能力水平，則樓扶梯口會產生大面積客流堆積，不利于站臺的安全疏散。

通過對站臺疏散樓扶梯的1 h實際通行客流量和理論最大通行能力（考慮高峰小時系數）對比，發現當實際客流與理論最大通行能力比值在2/3時，樓扶梯上客流無中斷，但基本上在下一班車到達前可以完成大部分疏散，兩班車或多班車之間樓扶梯口排隊客流無明顯堆積。隨著疏散設施與站臺的距離越遠，這一比值越高。因此，對于出站和換乘路徑上客運設施的通行能力，應結合設施與站臺的遠近距離，在列車運行間隔內考慮一定的折減，折減系數如表3所示。

3 車站客運設施容納能力

3.1 站臺候車區容納能力

GB 50157-2013《地鐵設計規范》中規定的站臺候車區客流密度取值0.33～0.75m2 /人，設計單位一般選用0.5m2 /人，側站臺設計寬度規范中要求不低于2.5m，若站臺按120 m長度計算，一般島式站臺的兩側站臺600m2 候車區的容納能力約為1 200人。

在實際運營階段進行站臺容納能力測算時，不宜參照上述方式簡化計算。站臺實際可用面積（扣除安全門、站臺樓扶梯組和兩端設備房占用面積外）主要用于靜態候車和動態集散。對于設置2個樓扶梯組的站臺，根據運營經驗，乘客動態集散區域（包括下車乘客疏散出站臺的路徑占用區域和經樓扶梯到達站臺并找到對應車門候車的路徑占用區域）占站臺實際可用面積的比例不宜低于30%（比例越大越有利于站臺客流的快進快出），否則容易產生客流交叉干擾影響站臺集散效率;而設置3個及以上樓扶梯組的站臺，乘客動態集散區域不宜低于站臺實際可用面積的40%。此外，站臺建筑布局、列車停靠位置（特別是不同編組套跑的站臺）、局部隔離措施都會影響候車區容納能力。

根據不同主導客流攜帶大件行李的比例不同，旅行類車站的候車區宜按0.75m2 /人的密度結合候車區面積測算容納能力;休閑集會類車站宜按0.6m2 /人的密度結合候車區面積測算容納能力;通勤類車站宜按0.5m2 /人的密度結合候車區面積測算容納能力。

3.2 站廳排隊區容納能力

從“內緊外松”管控車站客流的角度考慮，站廳的排隊密度宜小于站臺。對于站廳進出閘機組、售票設備和安檢設備的排隊區域，在不造成各類客流交叉影響的前提下，各車站受站廳建筑空間、設施布局、客流流線設置等因素影響，區域面積各有差異。根據對運營現場的觀察，旅行類車站的站廳排隊區容納能力宜按1.2m2 /人結合排隊區面積測算;休閑集會類車站宜按1m2 /人測算;通勤類車站宜按0.8m2 /人計算。

4 車站大客流承載能力

根據城市軌道交通車站乘客走行時間函數的相關研究[4]，通道類客流在動態行進過程中，客流密度和客流速度函數是決定最大通行能力的關鍵[5]，當客流密度在

2.2人/ m2 （即0.45m2 /人）、平均步行速度在0.63m/s時，通道的通行能力達到峰值;而根據關于踩踏事故的研究[6]，結合運營車站現場觀察，當同向步行人群的密度超過3.8人/ m2 （即0.26 m2 /人）后可能形成嚴重擁堵，此時一旦出現不可控的意外情況引發人群慌亂，人群會因沒有足夠的空間來躲避事故，繼而引發多米諾骨牌效應，產生擁擠踩踏事故[7]。

從保障大客流組織安全角度，必須將車站通道、樓扶梯等客運設施的客流密度控制在3.8人/ m2這個安全紅線內;從保障通行效率角度，車站的動態客流密度應不超出2.2人/ m2這個限界。當然客流組織的安全和效率的分界點對大客流發生時的現場實際指導意義有限，需要做更多的分析研究。

《公共交通通行能力和服務質量手冊》（TCQSM）[8]和John J.Fruin博士提出公共交通設施的服務水平（Level of service，Los）相關理論[9]，以人均占用空間為衡量指標將服務水平劃分為6個層級。英國倫敦地鐵和我國香港地鐵提出將正常情況下的設施服務水平控制在Los C以上，建筑改造或特殊事件時可降低服務水平至Los D或者Los E[10]。Los分級標準如表4所示。

GB 50157-2013《地鐵設計規范》中規定的設施最大通行能力需要的步行空間在Los F級才能達到，站臺排隊密度的設計取值也在Los D級，對比來看我國現行設計標準的服務水平較低。而本文所提出城市軌道車站客運設施的動態通行能力和靜態容納能力，統籌考慮了客流時空分布特征和各類車站乘客屬性，可確保車站各環節客流整體順暢，乘客排隊擁擠度可接受、運營組織安全可控，并預留一定幅度的安全冗余。

基于車站客運設施的1 min最大通行能力和站廳站臺容納能力，結合車站建筑布局、設施配置和流線設置，可以計算該站進站、出站和換乘路徑上每個客運設施的通行能力和排隊區域容納能力，然后按照“木桶效應”找出每個路徑上通行或容納能力的短板或瓶頸，即為該站高峰期的大客流承載能力。

城市軌道交通車站的大客流承載能力不是一個具體量化的數值，而是基于“人、機、管、環”等變量因素，并結合安全、效率和服務水平的綜合考量，還必須為火災等應急疏散工況預留安全冗余。此外，車站客流承載能力與列車運能息息相關，原則上運能不足的問題應通過提高運能的方法來解決，否則車站即便有較大的承載能力也難以應對持續的大客流沖擊。

5 提高車站大客流承載能力的建議

城市軌道交通運營車站發生大客流沖擊導致車站客流承載能力不足，從城市軌道交通的建設和運營角度主要由以下3方面原因導致：①工程可行性研究階段客流預測與運營實際客流產生量級差異導致車站規模偏小，不滿足高峰期客流組織需求;②車站建筑設計標準和方法未體現客流特征，與運營實際有偏差;③車站客流組織方案有待優化，未能充分挖掘車站的大客流承載能力。可通過以下措施解決上述問題。

5.1 分級確定車站規模

工程可行性研究階段的客流預測是基于規劃線路、規劃用地、采取四階段法預測的成果，對列車制式選擇、列車數量、車站建筑體量、設備數量等起決定性作用。現有的客流預測方式對線網客流分布研究不深，特別是換乘客流的量級易把握不準。且基于用地規劃開展遠期客流預測的方式，易受規劃調整、建設時序變化等因素影響，具有很大的不確定性。因此現有模式下，很難通過提高規劃設計階段的客流預測精度，避免車站運營后遭受大客流沖擊。

為減少因客流預測低導致車站建筑規模小、不能滿足大客流組織需求這一現象，建議在工程可行性研究客流預測的基礎上，按照分級原則（表5）確定城市軌道交通車站的建筑規模（表6）和換乘通道寬度（表7）。

按分級原則確定車站的規模體量，可在一定程度上保障車站運營后大客流組織的物理空間，也可以更好滿足新時代乘客對車站服務水平的更高需求。根據重慶市軌道交通一、二輪線網車站的客流預測成果，一級車站占所有車站的比例約為4%，二級車站的比例約為16%，三、四級車站的比例各約40%。各城市軌道交通可基于本地化的客流屬性調查和服務水平定位，編制適合本地情況的車站分級原則。

5.2 優化車站建筑設計

通過挖掘運營車站的客流特征，調查車站客運設施的通行量，研究車站的大客流承載能力，分析總結已運營車站出現的主要問題和經驗教訓，可以持續優化車站的建筑設計。車站建筑設計的優化措施包括以下幾個方面。

（1）不同主導客流的車站、不同路徑的客運設施在通行能力設計時，應采取不同的折減系數。

（2）在設計側站臺乘降區寬度、站廳排隊等候區面積時，依據不同主導客流類別車站攜帶大包行李旅客的比例差異，選用不同的客流密度指標，推薦指標見本文第3章車站客運設施容納能力部分。

（3）換乘站涉及的線路在運能相對充足且運能匹配度較高的條件下，從提高乘客服務水平角度優先考慮同站臺換乘，其次考慮節點換乘（包括十字型、T型、L 型換乘結構），最后考慮通道換乘，換乘通道長度不宜超過200 m。當換乘站涉及線路的運能存在不匹配時，特別是其中一條線路存在運能不足時，從保障大客流組織安全角度優先考慮通道換乘，其次考慮節點換乘，最后考慮同站臺換乘。

（4）車站進站、出站、換乘路徑上不同客運設施的通行能力應相對均衡，避免因單個客運設施通行能力不足導致出現通行瓶頸現象。

5.3 優化車站運營組織

運營階段依據車站建筑結構和客運設施數量布局，結合人員物資配備和客流分布特征，科學制訂并持續優化車站的客流組織方案，充分挖掘人員、設備、流程方面的潛力，確保車站客運設施的通過能力和容納能力滿足高峰客流需求。

當高峰客流在車站大客流承載能力范圍內，可采取以下運營組織優化措施提高乘客服務水平：

（1）提高乘客對車站客運設施的操作熟練度，進而提高客運設施的最大通行能力;

（2）通過加強管理減少客運設備設施的故障率、縮短故障維修時間，減少因設備故障原因導致出現大客流沖擊現象;

（3）科學合理的客流組織措施有助于避免客流交叉，提高車站集散效率;

（4）構建智慧城市軌道交通，深入挖掘、分析運維數據，提高客流預測水平，持續提高城市軌道交通的網絡化運營效率;

（5）持續優化車站安檢機的數量布局和設備選型，探索站外安檢、安檢互信（城市軌道交通車站認可火車站或機場的安檢結果，不再重復安檢），通過大數據分析建立乘客安全信用等級，對安全度高的乘客可執行免檢或抽檢。持續提高車站安檢能力、減少安檢排隊耗時、避免站內客流交叉。

當高峰客流超出車站的大客流承載能力，應以保障現場大客流組織安全為紅線、客流通行效率最大化為目的，采取客流管控措施保障運營安全，避免出現擁擠踩踏事件。若通過客流管控措施無法從根本上緩解大客流沖擊，應通過增加站內客運設施或者實施車站建筑空間擴容改造，以進一步提高車站的大客流承載能力。

6 研究結論

研究城市軌道交通車站的大客流承載能力，需要結合運營實際分析客流屬性，追溯車站與客流供需不匹配的原因，結合運營體會和經驗教訓對車站規劃、設計和運營組織采取優化措施，探索提高車站大客流承載能力的方法。本文結合重慶市軌道交通車站大客流組織的實踐，通過研究城市軌道交通車站各類客運設施的動態通行能力和靜態容納能力，按一定的服務水平和安全保障確定車站的大客流承載能力，并就提高城市軌道交通車站大客流承載能力提出建議。主要研究結論如下：

（1）各地城市軌道交通應基于本地化調查確定售檢票和安檢設施的最大通行能力;

（2）對不同類別車站和疏散路徑上客運設施的最大通行能力應考慮一定的折減系數;

（3）站臺、站廳排隊區域的容納能力，應根據空間使用情況和主導客流特征確定;

（4）車站大客流承載能力需要結合乘客服務水平、效率最大化和安全紅線綜合確定;

（5）基于高峰客流的量級確定車站建筑規模，并通過持續優化車站建筑設計和運營組織，提高車站的大客流承載能力，保障客流通行效率和乘客服務水平。

參考文獻

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收稿日期 2020-06-23

責任編輯 胡姬