北京復興門地鐵站換乘能力研究

劉啟鋼，張 嵐

（1.中國鐵道科學研究院 運輸及經濟研究所，北京 100081；2.北京市地鐵運營有限公司 安全監察室，北京 100044）

1 研究背景

北京復興門站是地鐵的換乘樞紐站，位于1號線和2號線銜接處。車站設計為 T 型結構，2號線通過站臺中部2部樓梯連接1號線站臺西側，實現2號線轉1號線的旅客換乘；1號線通過站臺東側樓梯和南北兩個換乘通道分別連接2號線站臺南北兩端，實現1號線轉2號線的旅客換乘。復興門站的站型結構和旅客流線如圖1所示。

根據北京市地鐵運營公司的統計，復興門站的換乘系統能力緊張，但是缺乏量化數據的分析，難以對車站的客流組織提供有效的技術支撐。為此，針對復興門站早高峰客流組織進行調查和仿真建模，通過調整車站客流輸入方案，研究車站換乘系統能力和對應服務水平，并對車站早高峰客流組織提出有針對性的建議。

2 基礎數據

復興門站客流組織仿真采用車站比例尺圖、設備配置方案、高峰客流調查數據、旅客站內行為參數、排隊設施通過能力參數等進行仿真建模。建模工具采用中國鐵道科學研究院運輸及經濟研究所研究開發的客運站客流組織仿真系統[1]。

2.1 車站比例尺圖及設備配置方案

車站比例尺圖和設備配置方案如圖2所示。整個車站設置4個入口：A、B、C、D。每個入口配置一臺安檢儀，除 B 口設置進站檢票機和出站檢票機各4臺外，其他3個入口分別設置3臺進站檢票機和3臺出站檢票機。其他樓梯、電梯、通道、站臺、站廳設置如圖2所示。

2.2 高峰客流數據

通過調查統計得到復興門站早高峰各出入口的進出站客流量。采用高峰期 7：30—8：30 的客流調查數據進行仿真建模 (下同)，其具體數據如表1所示。

通過調查統計得到復興門站早高峰1號線和2號線列車到發數量和到達旅客數量，以及兩線間的旅客換乘比例。1號線和2號線列車均采用6輛編組，每輛車為單側4個車門。具體到發列車數量、到達人數和換乘比例如表2所示。

2.3 旅客行為參數

表 1 復興門站早高峰各出入口進站客流量

表2 復興門站到發列車數量、到達人數和換乘比例

旅客行為參數主要包括旅客體型尺寸、走行速度、攜帶行李尺寸等。考慮到地鐵早高峰時段主要是上班通勤客流，一般不攜帶較大行李，主要考慮旅客在仿真中占用空間大小和本身自由走行速度參數值。旅客走行速度在擁擠情況下根據社會力模型進行自動調整，因此，只需要測試旅客在平地自由走行的速度即可。旅客尺寸參數參考我國國家標準[2]，通過調查統計方法，得到走行速度參數，如表3所示。

表 3 地鐵旅客自由走行速度表

2.4 排隊設施通過能力參數

站內排隊設施主要包括安檢儀、售票窗口 (售票機)、檢票機的通過能力。通過現場調查，得到復興門站各排隊設施的平均通過能力數據，如表 4所示。

表 4 復興門站排隊設施通過能力參數表

3 仿真建模

復興門站仿真建模是通過客流組織仿真系統，根據車站實際數據搭建的一個電子試驗平臺，在不同客流條件下，對車站運營狀態進行定量評估。

3.1 仿真評估流程

客流組織仿真評估流程如圖3所示。仿真建模評估的主要工作包括基礎資料處理、仿真建模、方案編制、動態仿真和仿真評估。

3.2 仿真模型

依據仿真基礎資料，對復興門站客流組織進行仿真建模，主要是將復興門站的各種設施和交通組織方案虛擬為仿真試驗平臺，如圖4所示。

3.3 仿真方案

復興門站的客流組織仿真主要是檢驗換乘系統能力是否滿足客流需要，即在不同客流條件下，車站設施尤其是換乘站臺、樓梯、通道的適應能力。依據現狀客流，共設計了5套客流遞增的仿真方案，如表5所示。

表 5 復興門站客流組織仿真方案

4 仿真結果分析

復興門站本站客流較少，進出站設施能力在仿真方案中均能滿足運營需求。仿真數據的分析和處理表明，車站換乘系統是其薄弱環節。在各種換乘設施詳細分析中，服務水平分級采用歐洲 Fruin 標準[3]數據，如表6所示。其中，A 級為最好，F 級為最差。

表 6 服務水平分級表

4.1 站臺

由于仿真方案5的 1.4 倍客流量導致車站換乘系統癱瘓，因此，統計數據只給出前4個方案的仿真結果 (下同)。由表7可知，隨著客流量的增加，站臺空間密度逐漸增大，相應地旅客走行速度和服務水平降低。按照 Fruin 標準，當客流增大到 1.3 倍時，1 號線站臺服務水平降到 D 級，2 號線站臺服務水降到 C 級。由此可見，復興門站的站臺設計能力是比較緊張的，但尚未成為車站換乘系統的能力瓶頸。

4.2 樓梯

由表8可知，復興門站換乘樓梯能力很緊張，在高峰時段的服務水平較低，尤其是1號線東側樓梯。在4個方案中通行速度最高為 0.49 m/s，最低為 0.45 m/s，服務水平在 1.3 倍方案時達到 F 極，是整個換乘系統的能力瓶頸。其次是2號線南側、北側樓梯服務水平也很低。其主要原因是這3部樓梯均為雙向共用，旅客通行時相互影響大；客流量大時，通過能力不能滿足運營要求。其他3部樓梯屬于單向樓梯，能力雖然比較緊張，但尚未成為能力瓶頸。

4.3 通道

由表9可知，復興門站地鐵北側換乘通道能力相對緊張。由于 A 口進出站客流量大，與1號線換乘2號線的客流存在爭奪通道資源現象。隨著客流的增加，北側通道逐漸接近癱瘓狀態，大量旅客擁堵在通道內，服務水平降至 F 級。數據表明，客流增加至1.3 倍時，已經達到北側換乘通道的能力極限。

5 結束語

表 7 站臺仿真數據對比表

通過大量的客流調查統計、參數標定等工作，對北京地鐵復興門站換乘系統能力進行了仿真研究。在現狀高峰客流的基礎上，設計了5套客流仿真方案。研究結果顯示，復興門站的換乘系統最高能夠承受既有早高峰客流的 1.3 倍客流量，并且在局部區域要采取人工引導，使 55%～60% 的1號線換乘客流從南側通道換乘2號線，減少北側通道換乘客流對 A 口進、出站客流的沖擊。否則，車站換乘系統必然出現擁堵甚至癱瘓，造成極大的安全隱患。該仿真建模方法可以為地鐵站的運營管理提供必要的數據支撐和決策支持，為高效、經濟、安全運營提供技術手段。

表 8 樓梯仿真數據對比表

表 9 換乘通道仿真數據對比表

[1] 中國鐵道科學研究院. 大型客運站仿真系統研究與開發[R].北京：中國鐵道科學研究院，2009.

[2] GB10000-1988，中國成年人人體尺寸[S].

[3] 史建港. 大型活動行人交通特性研究[D]. 北京，北京工業大學，2007.