城市軌道交通換乘車站客流組織方案優(yōu)化研究

徐樹亮

（徐州地鐵運營有限公司，江蘇徐州 221000）

城市軌道交通車站環(huán)境復(fù)雜，乘客行為隨機，計算機仿真的方法較傳統(tǒng)數(shù)學(xué)分析更適用于此類復(fù)雜環(huán)境和系統(tǒng)的研究[1]。黃家駿等[2]通過建立節(jié)電約束條件下的客流分配模型，通過程序求解，依據(jù)節(jié)點受影響程度指標(biāo)甄別瓶頸節(jié)點的可行性；楊瑞霞等[3]基于現(xiàn)有的行人仿真研究方法，結(jié)合元胞自動機，對市郊鐵路與鐵路換乘站的客流進行仿真；李世民等[4]動態(tài)模擬評估西安北大街站的換乘功能，追溯客流換乘癥結(jié)并提出優(yōu)化策略；彭進等[5]深入分析大型換乘樞紐站的客流組織特點，探尋了優(yōu)化方法及方案比選指標(biāo)。分析站內(nèi)乘客走行行為特征，提取乘客行為特征參數(shù)，仿真模擬乘客站內(nèi)集散活動，對站內(nèi)設(shè)施能力瓶頸進行有效識別及疏解，通過客流管控、組織策略提升客流集散效率、緩解車站客運壓力，是提高車站服務(wù)水平直觀有效的手段。

1 換乘車站概述

西安地鐵小寨站地處小寨商圈核心，車站設(shè)A～F共6個出入口，為T形島-島換乘車站。2號線換乘客流為站臺換乘，3號線換乘客流為站廳換乘方式。小寨站作為2、3號線換乘站，車站日換乘比例穩(wěn)定保持在0.4～0.9之間，約為線網(wǎng)換乘總量的36%。由于所處的區(qū)位功能等因素，車站不僅工作日呈現(xiàn)常態(tài)化大客流，非工作日客流量也未出現(xiàn)大幅回落。

目前車站人群導(dǎo)流能力已至極限，大客流運營特征下站廳、換乘通道、2號及3號線站臺等多個關(guān)鍵區(qū)域客流積壓，擁堵現(xiàn)象頻發(fā)，客流組織難度及安全風(fēng)險快速增加。急需對小寨車站現(xiàn)狀集散客流瓶頸進行識別，及時開展客流組織方案、客流控制策略等的研究。

2 客流運行評估指標(biāo)

一般選擇服務(wù)流線上的平均排隊長度L、平均逗留時間T及關(guān)鍵區(qū)域密度D等數(shù)值指標(biāo)評估換乘車站客流集散的流暢性、時效性、舒適性。

（1）平均排隊長度L。平均排隊長度是指單位時間內(nèi)設(shè)施服務(wù)流線上的平均排隊人數(shù)，L值越小，代表服務(wù)流線上的效率越高、流暢性越好。

式中：Li——設(shè)施第i個服務(wù)隊列前等待接受服務(wù)的排隊人數(shù)（人）；n——服務(wù)設(shè)備數(shù)量（臺）。

（2）平均逗留時間T。平均逗留時間一般為乘客進入?yún)^(qū)域至離開區(qū)域的時間差值，用來評價系統(tǒng)的時效性，客流在流線上的平均逗留時間越短，表明車站集散水平越高。

式中：ti——乘客i在區(qū)域內(nèi)的逗留時間（s）；m——區(qū)域內(nèi)乘客總數(shù)（人）。

（3）關(guān)鍵區(qū)域密度D。關(guān)鍵區(qū)域密度即車站幾個關(guān)鍵瓶頸區(qū)域內(nèi)的人數(shù)m與區(qū)域面積s的比值，用來表示乘客的空間舒適性。

式中：m——區(qū)域內(nèi)人數(shù)（人）；s——區(qū)域面積（m2）。

基于客流仿真評價模型實時統(tǒng)計設(shè)施服務(wù)流線的平均排隊人數(shù)、系統(tǒng)平均逗留時間及局部關(guān)鍵區(qū)域密度，從不同維度分析各指標(biāo)數(shù)值結(jié)果，評價系統(tǒng)的集散效率。

3 換乘站客流組織優(yōu)化方案

3.1 客流運行癥結(jié)分析

通過客流仿真評價模型對小寨站高峰時段客流運行狀況進行模擬分析。小寨站為整體式站廳換乘站，早高峰2、3號線客流強度分布不均衡，2號線站廳客流區(qū)域密度較大，AD、BC斷面客流壓力顯著高于EF斷面，乘客服務(wù)水平較低為D級。站廳T型節(jié)點存在多股客流交織沖突，在節(jié)點前形成動態(tài)客流瓶頸，且換乘樓梯設(shè)施承載3號線換乘客流、2號線進站客流及部分3號線進站客流，現(xiàn)狀客流條件下設(shè)施能力不足，設(shè)施處存在乘客阻塞滯留現(xiàn)象。

3.2 客流組織優(yōu)化方案

基于車站建筑設(shè)計方案、功能布局、現(xiàn)行客流特征等，從客流管控、客流組織兩方面在現(xiàn)行組織方案（工況1）的基礎(chǔ)上提出2個優(yōu)化方案。

優(yōu)化方案1（工況2）：在BC斷面、D口安檢處設(shè)置導(dǎo)流欄桿，對進站客流流量、流速進行控制，避免安檢設(shè)施前客流堆積，降低車站客流壓力。根據(jù)調(diào)研數(shù)據(jù)顯示3號線樓扶梯設(shè)施利用率差異較大，約85%換乘客流利用節(jié)點處扶梯組至2號線站廳換乘，為減緩站廳瞬時換乘客流壓力，在扶梯前加設(shè)導(dǎo)流欄桿，避免換乘客流與T型節(jié)點區(qū)域走行客流直接對沖，降低站廳T型銜接區(qū)域的客流壓力。

優(yōu)化方案2（工況3）：在工況2客流控制基礎(chǔ)上優(yōu)化客流流線。高峰時段AD斷面進站客流及3號線換乘客流壓力均較大，導(dǎo)致2號線站廳斷面客流擁擠，首先將3號線中部樓扶梯組中混行樓梯設(shè)為單向下行，避免窄樓梯混亂使用，同時增加設(shè)施對AD斷面進站客流吸引力，降低T型樓梯客流壓力。其次在2號線站臺層添加標(biāo)志標(biāo)識對出站客流引導(dǎo)分流，消除站廳層客流沖突交叉。

4 優(yōu)化方案后評價

4.1 舒適性指標(biāo)

不同組織方案下客流走行密度熱力分布如圖1所示，區(qū)域密度分布對比如圖2所示。工況2客流控制措施緩解車站客流壓力，AD、BC斷面進站客流及2、3號線銜接斷面客流壓力較工況1有所減小，車站運營安全性得到提高；工況3優(yōu)化客流流線，消解客流沖突交叉，均衡車站客流壓力，模型3D視角觀測到客流走行更為有序，集散效率更高，運營服務(wù)水平得到提高。

圖1 密度熱力分布

圖2 區(qū)域密度分布對比

4.2 時效性指標(biāo)

輸出各工況集散、換乘時間時變數(shù)據(jù)，工況2、3較工況1各項時效性指標(biāo)均有所提升，優(yōu)化方案下車站客流集散、換乘效率得到提高。時效性指標(biāo)對比如表1所示，換乘客流時間圖3所示。

圖3 換乘客流時間分布

表1 時效性指標(biāo)對比 單位：s

4.3 流暢性指標(biāo)

流暢性指標(biāo)對比如表2所示。各工況斷面排隊時間見圖4。工況3排隊時間曲線較工況1、2更靠前，說明車站乘客個體在閘機前排隊的時間得到優(yōu)化。

表2 流暢性指標(biāo)對比 單位：s

圖4 各工況排隊時間分布

4.4 換乘站客流組織建議

從“源”與“流”兩種角度出發(fā)采取有效措施，均衡車站客流壓力、疏解車站客流瓶頸，使得車站運營的安全性以及乘客集散的舒適性、時效性、流暢性均有所提高，從客流管控、客流組織等方面提出如下建議供參考。

（1）基于不同時段不同客流環(huán)境下的客流分布特征，靈活調(diào)控車站設(shè)施設(shè)備以提高集散效率，如改變關(guān)鍵設(shè)施位置等以優(yōu)化客流流線。

（2）對車站瓶頸位置進行改造或優(yōu)化，增加設(shè)施的通行能力從而提高乘客的集散效率，若瓶頸消解困難，則通過硬質(zhì)隔離或軟引導(dǎo)均衡客流分布。

（3）靈活通過信息標(biāo)識引導(dǎo)或人工組織、廣播引導(dǎo)等手段，對客流進行組織引導(dǎo)，減少乘客在車站內(nèi)的沖突。

5 結(jié)語

小寨車站作為典型換乘站具有高峰時段客流組織壓力大、車站客流集散效率較低、站廳客流存在多處走行沖突、站臺擁擠現(xiàn)象嚴重等運營困難。在開行方案已經(jīng)達到運能極限的情境下，為有效應(yīng)對此種常態(tài)化大客流，除縮短發(fā)車間隔提升運能外，還需對車站客流加以控制和引導(dǎo)。客流組織方案調(diào)整后，客流流線交織沖突明顯得到改善，存在安全隱患的瓶頸區(qū)域得消解，車站乘客集散活動更加有序安全。