面向未來高鐵的智能鐵路樞紐客站架構與設想研究

陳春強

（廣東省鐵路規劃設計研究院有限公司）

1 引言

效率是人類永恒追求的基本目標。未來高速鐵路速度將高達600km/h～1000km/h[1]，當前我國高鐵日均發送旅客年均增長30.3%。未來高速鐵路投入運營后，鐵路出行人數將更多，對未來高鐵的整體運輸效率提出更高要求。

我國鐵路樞紐客站已發展至站城融合的第四代車站，能較好適應當前高鐵300km/h～350km/h運行速度需求，但也存在車站規模大、站內步行距離遠等候時間長、乘降效率不高、列車停靠站臺時間過長等問題[2]。在未來高鐵線路輸送能力極大提升后，有必要研究解決鐵路樞紐客站與線路能力匹配問題。

2 當前鐵路樞紐客站問題剖析

2.1 基本空間布局

當前客站基本空間布局均可分為出站層、站臺層、站廳層以及連接站廳與站臺，站臺與出站層的通道。以典型的樞紐客站廣州南站為例，其站場規模為15臺28線，站臺長度550m，站臺寬度12m～15m，站臺層尺寸約為370m（垂軌向）×200m（順軌向）。車站規模宏大，旅客進站至上車，全程步行最遠距離約為1300m，平均距離約825m。

近年來，新建大型鐵路客站建筑面積不斷刷新，按客站最高聚集人數計算建筑面積指標也在不斷提高，如中型站房建筑面積指標由5m2/人～8m2/人提高至7m2/人～15m2/人，特大型、大型站房建筑面積指標由8m2/人～15m2/人提高至9m2/人～20m2/人[3]，平均指標增幅達47.5%。

2.2 旅客流線組織

當前鐵路客站客流組織以“通過式”流線為理念，但實際情況與這一假設存在較大反差。節假日期間大量高鐵站客流“爆棚”。以出發流線為例，主要有：進站——實名驗票——安全檢查——站廳——候車——檢票——通過樓扶梯、天橋、地道等至站臺——站臺上步行至車廂上車。整個流程以旅客步行為主，排隊等候環節多，效率較低。以廣州南站為例，見圖1。高峰期旅客平均排隊等候時間高達38.6min，旅客全過程候車平均為59.17min[4]，是影響服務水平和出行效率的重要因素。

圖1 廣州南站高峰期站廳實景

2.3 站臺乘降方式

列車停靠站臺后，站臺上處于無序狀態，上車旅客與到站旅客、換乘旅客方向相反，形成對流。高峰期時，車門處或樓扶梯口部等通過能力較弱部位極易發生事故。據統計，廣州南站管內41個客站2018年全年共發生站臺旅客侵入或掉入站臺事件共42起[4]，安全風險很高。大型樞紐客站的列車停靠站臺時間一般為15min～20min，出行高峰期時，時有列車延誤情況發生，影響客站通過能力。

2.4 智能化服務水平

當前鐵路客站旅客智能化服務內容，主要體現在旅客進出站與驗票的智能化服務，如旅客購票、進出站、候車、檢票等過程，提供刷卡、刷臉等無紙質票驗證服務，此外針對旅客站內獲取信息方面，提供了動靜標示指引系統、站內機器人與導航、Wi-Fi 和手機交互信息等方面服務。但應對客流量高峰，不可能無限制投入客運設備來滿足需求。文獻[4]指出大部分高鐵車站投入營業后，需經常對其動靜態標識指引系統進行改造加強，但仍舊難以滿足旅客實現高效快捷乘降需求。

3 研究解決思路

總體來說，當代鐵路樞紐客站較傳統客站模式強調了站城融合，但基本空間布局、流線組織及站臺乘降方式并未發生本質改變，盡管采用了“通過式”流線模式，但仍存在旅客擁擠環節，等候時間長，智能化服務水平不高等情況，旅客作為獨立個體在規模巨大、人群密集的樞紐客站中顯得較為被動，旅客出行效率及舒適度有待提升。總結主要影響旅客出行效率因素如下。

①車站空間規模體量大，占地面積大，造成旅客步行距離過長。

②旅客進入車站后，等候環節多，步行距離長，需經過多個通行能力薄弱部位，缺乏有組織行為。

③車站智能化服務對旅客而言屬于被動式接受，主動滿足旅客出行需求能力不足。

當前大量智能化技術在物流行業得到成功應用，如自動駕駛汽車、無人集裝箱碼頭、無人物流貨倉等。在智能物流應用場景中，都具有對物體高度智能化有組織、高效率的運送特征，其運送物體的概念與鐵路客站中乘客乘降列車的方式有很強一致性。未來高效的智能化鐵路樞紐客站，重點在于打造高效組織流程，優化空間布局和高度智能化的旅客乘降模式，實現人—站—車完美結合。

4 智能鐵路樞紐客站架構與設想

基于智能物流技術與機場擺渡運送旅客理念，在智能鐵路樞紐客站構架與設想中，提出通過運用高度智能化的擺渡車，為每個旅客提供全過程的登車服務，其理念為旅客坐上擺渡車可視為登上列車。概念原理見圖2。

圖2 智能鐵路樞紐客站概念原理圖

4.1 高效客流組織

①旅客抵達車站，即可憑有效身份信息乘坐智能化擺渡車，擺渡車為自動駕駛模式，通過讀取旅客信息，自動完成實名制驗票及安檢。

②擺渡車自動行駛至指定擺渡集結區，按對應車次車廂及座位編號，在集結區自動集結編組為車組。該車次旅客集結完畢后，擺渡車組自動行駛至出發通道輪候，等待列車進站。

③當列車停靠站臺后，由自動化設備將擺渡車組運至站臺層，旅客從對應車廂一側車門快速上車，同時下車旅客從另一側車門進入擺渡車組，5min 內即可實現旅客全部登車，減少列車停靠站臺10min～15min。

④擺渡車組確認下車旅客信息后，由自動化設備運至到達通道或換乘通道。換乘旅客乘坐擺渡車，經由換乘通道，行駛至擺渡區進行集結編組，實現換乘。

⑤出站旅客由擺渡車組運至出站通道，抵達到達區后下車，或由擺渡車運至市內交通接駁口。

4.2 高度智能化服務

智能擺渡車是實現智能鐵路樞紐客站的關鍵因素，通過擺渡車實現高效快速準確地運送旅客登車，是解決旅客長距離站內步行，多環節排隊等候問題的重要設備。本文主要對智能擺渡車的功能特征提出設想，其主要功能特征有：

①能確認旅客出行信息、實名制驗票、安檢等重要信息，能隨車運送行李。

②集成各種信息終端，實現人—站—車的信息即時交互。

③能結合車站內總體情況及旅客情況，自動規劃匹配旅客最優擺渡路線。

④集成高精度定位及探測技術，實現高安全可靠性的自動行駛。

⑤能根據旅客信息自動集結與編組，實現擺渡車組和旅客與對應車次車廂無縫對接。

⑥下車旅客，通過擺渡車能實現高效出站，或快速接駁至市內交通。

4.3 優化的空間布局

根據客流組織及乘降設想，優化后的站房空間布局包含有：

①旅客出發層。含擺渡車站臺、集結區、出發通道；取消當前客站中的安檢區、檢票區，縮減等候區等空間。

②旅客到達層。含擺渡車出站通道及到達區。

③擺渡車運輸通道，可實現擺渡車在出發層——站臺層——到達層之間通行。

④優化站臺寬度與站場平面規模。站臺寬度按滿足擺渡車組寬度及兩側基本通行進行優化，見圖3所示。假設編組后的擺渡車組寬度同列車寬度3.5m，兩側通行寬度各2m，站臺總寬度為8m，較目前站臺寬度12 優化幅度達30%，如廣州南站站場為15臺，站場總寬度可減少約60m。

圖3 站臺寬度優化后剖面（單位：mm）

⑤取消檢票口及樓扶梯設施，無集中通行薄弱部位。站內旅客基本無須步行，無排隊等候環節，智能擺渡車將進站、候車、乘車、出站、換乘等全過程實現無縫銜接，有助于降低最高聚集人數，可進一步優化車站規模。以行駛速度10km/h估算，旅客全程登車時間縮短至15min之內。

4.4 主要技術指標優化

應用基于擺渡式乘降理念的智能鐵路樞紐客站，預計主要技術指標優化見表1。

表1 主要技術指標優化

5 總結與展望

本文提出的基于擺渡式乘降的智能鐵路樞紐客站構架與設想，旨在利用自動化與智能化等方面技術，實現高效便捷的組織流程，精簡的空間布局，高度智能化的鐵路樞紐客站新模式。本文所提的構架與設想是一種理想化的概念模型，對當前鐵路樞紐客站各個方面都需作出很大調整，也會帶來新問題，例如消防安全、系統可靠性等問題，還需做更深研究。