城際軌道交通與城市軌道交通換乘協調研究

　　摘要:隨著珠三角地區城際軌道交通的大力修建，城際軌道交通與其他交通方式之間的換乘將逐漸成為研究的重點。本文簡單介紹了車站的規劃、換乘的特征和協調性，并以此為出發點，分析了影響乘客換乘時間的因素，列出了相應措施，以實例加以說明，目的是使乘客的換乘時間最小，方便、快捷地實現換乘，為軌道交通的銜接規劃提供參考。
　　關鍵詞:交通規劃 城際軌道交通 城市軌道交通 換乘
　　中圖分類號:U49 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2011)10(C)-0000-00
　　
　　
　　
　　1 前言
　　隨著社會經濟的發展和城市化進程的加快，城市人口不斷攀升，居民出行量不斷增加，城市軌道交通（包含地鐵、輕軌等，本文主要指地鐵）成為城市內客流運轉的骨干運輸方式，而城際軌道交通將成為相鄰城市之間或者大城市之間客流運轉的主要運輸趨勢。廣東省已規劃了“三環八射”的城際軌道交通網絡，并著手修建，就是要縮短省內各城市間的距離，做到珠三角地區同城化，形成“1小時”交通圈。目前有穗（廣州）莞（東莞）深（深圳）、莞（東莞）惠（惠州）、佛（佛山）肇（肇慶）三條線路開工建設，預計2013年開通運營，其他線路亦陸續開啟前期工作，并將在2020年初步形成珠三角城際軌道交通骨干網絡，方便人們出行。城際軌道交通在城市間交通中骨干作用的體現，需要與城市內公交系統完美地銜接，尤其是城市軌道交通。如何提高銜接點的換乘效率，加強城際軌道交通與城市公交系統的換乘研究，特別是以城際軌道車站為核心的交通樞紐的換乘研究顯得尤為重要。
　　
　　2 換乘站的規劃設計
　　在各種交通方式交匯的地方，換乘節點必不可少，它是交通線網骨架的支撐點，是提供乘客換乘的主要場所。因此，為了保證乘客方便、快捷地實現換乘，換乘站的規劃設計必須具有前瞻性。
　　（1）總體原則
　　結合城市的路網狀況，合理安排車站建筑及旅客專用場地等功能區域，合理組織人流、車流，充分考慮與地鐵、輕軌、公交、長途汽車、出租車、社會車、自行車等交通形式之間的轉換順暢，使換乘車站成為城市中一個高效、便捷的交通樞紐。
　　（2）站址選擇
　　站址應選在客流量大、便于乘客乘降的地方，盡量縮短乘客的走行距離，便于最大限度地吸引客流。保證軌道交通線路之間的最佳換乘銜接，方便各線換乘，也方便與其他公交系統的換乘。車站規模除滿足遠期高峰小時預測客流集散量和運營的需要外，還應滿足事故發生時乘客緊急疏散的需要。
　　（3）平面設計
　　換乘車站平面設計力求功能分區合理、布局緊湊，并便于運營管理和設備布置，車站內應具有良好的通風、照明、衛生、防災等條件；考慮無障礙設計，設置盲道和無障礙電梯或無障礙升降平臺。
　　
　　3 換乘銜接的特征分析
　　3.1 換乘的基本特征
　　系統性：兩種不同交通方式之間的協調換乘問題是一個系統問題。對單一的交通方式來說，由各相關部分組成統一整體，本身就是一個系統工程。兩個系統交叉，就導致組成整體的部分在系統的運行過程中相互制約并相互影響。
　　動態性：換乘隨著時間變化而動態變化。兩種交通方式之間的協調不是一種靜止狀態，而是實時變化的。這就要求在調控的過程中，根據交通需求的變化，實時調整控制參數，使客運系統處于全方位協調基礎上的一種良性循環狀態。
　　3.2 換乘的協調性
　　要保證兩種交通方式換乘的協調性，必須保證以下條件：
　　一是客運設備和客運服務的適應性，對軌道交通而言就是具備及時疏散和集結軌道客流的能力，并在運能方面保持匹配，服務水平保持一致性。各種交通方式由于自身的特點和差異，使得相互之間的配合比較困難，從而使乘客產生比較心理。因此，要保證銜接的兩種或多種交通方式客運設備和服務的一致性。
　　二是樞紐換乘過程的連續性，乘客完成城際軌道交通與城市軌道交通之間的換乘，應當是一個連續的過程。這里的連續性主要指時間的連續性、空間的連續性和換乘信息的連續性。
　　三是保證乘客客流的通暢性，避免乘客在出行過程環節上滯留，保證通暢緊湊。
　　
　　4 城際軌道交通與城市軌道交通換乘時間的協調
　　城際軌道交通與城市軌道交通的換乘系統協調包含站點規劃和運營調度兩方面的相互協調。在換乘站點規劃確定以后，需要對兩者的發車間隔和發車時間做出合理規劃，使乘客換乘時間最短，換乘系統效率最優，兩者協調持續地發展。建設部、國家發改委建標104-2008《城市軌道交通工程項目建設標準》規定：換乘距離不宜大于250m，換乘時間不宜大于5min。城際軌道交通換乘的相關標準還未出臺，但是如果換乘時間過長，乘客將產生厭煩情緒，不利于該交通方式的競爭。本文以城際軌道交通站點服務的乘客總換乘時間最少為出發點，分析影響換乘時間的因素，力求將乘客換乘時間縮減到最短。
　　4.1 換乘時間分析
　　乘客在兩種交通方式之間的換乘時間可以分解為換乘步行時間T1、排隊等候時間T2和換乘候車時間T33個部分，因此乘客換乘時間最短的目標函數可以定義為
　　
　　（1）換乘步行時間T1可根據換乘距離和行走速度來決定。換乘距離包含水平距離和垂直距離，在計算時，可以換算成乘客的走行距離。行走速度含有電梯運行速度和行人走行速度，計算時，可以綜合多方因素取一適當值，將乘坐電梯的速度、等待電梯的耗費時間、檢票出站消耗時間均考慮在內。
　　由于城際軌道列車間隔性到達，換乘人群具有短時沖擊性，瞬間達到高峰，短時間內對換乘設施產生沖擊作用，造成擁堵和客流排隊。此時同樣的換乘距離，乘客的速度會減慢，從而增大步行時間。影響因素可以用擁擠度k來衡量。擁擠度與行人的走行速度成一定的反比關系，可以列式子如下：（k表示擁擠度，v表示走行速度，a為一常量）。a的具體數值，有待進一步研究確定。
　　（2）排隊等候時間T2為乘客購買另一種交通方式票據的排隊時間。假設一列城際軌道列車運達的總人數為Q，那么換乘另外一種交通方式的乘客人數可以用表示（P表示換乘率）。此時，正常進站買票乘車的客流（客流人數設為）到達站廳，兩者交匯，構成排隊買票人群。
　　任何一個顧客通過排隊服務系統都要經過如下過程：顧客到達、排隊等待、接受服務、離去。根據排隊論，排隊服務系統可以描述為以下三個方面：（a）顧客到達規律；（b）顧客排隊與接受服務的規則；（c）服務機構的結構形式、服務臺的個數與服務速率。一般排隊的顧客到達服從泊松分布，服務時間服從負指數分布。但是，城際軌道交通換乘的客流到達具有短時沖擊性，顧客的到達不具有獨立性，所以乘客到達服從泊松分布有待論證。這里用另外一種方式來闡述排隊等候時間。
　　假設可購票的人工窗口和自動售票機（可統稱為服務設施）總數為N，那么平均每臺服務設施前排隊的人數為。設每位乘客的平均服務時間為t，那么整個隊伍的平均排隊時間為（可將排隊人群的等待時間看作是首項為0，末項為，公差為t的等差數列）。由于每位乘客的等待時間都不一樣，我們可以把隊伍的平均排隊時間看作是某一個顧客的排隊時間。
　　（3）換乘候車時間T3主要有以下三種情況存在：
　　（a）乘客在一列城軌列車剛到時到達，此時乘客順利換乘，候車時間為0，乘客實現零等待。
　　（b）乘客到達目標站臺時，城軌列車還沒有到達，乘客需要等待列車，此時，。
　　（c）乘客到達目標站臺時，城軌列車剛剛離去，乘客需要等待下一趟列車，此時，乘客的候車時間最長，為兩列車之間的到站間隔，且
　　
　　4.2 減少換乘時間的相關措施
　　上節分析了乘客的換乘時間構成，要使乘客的換乘時間最少，需要從各個環節減少相應的時間。
　　減少換乘步行時間，可在各個方向增加換乘通道和電梯臺數，分散到站客流；提供一目了然的導向裝置，在拐角處、交叉口設置醒目的導向標志，使乘客盡可能地順暢；增加工作人員指導，提供良好的問訊服務，避免進站乘車客流與換乘客流交叉。
　　減少排隊等待時間，可增加自動購票機臺數，從遠期考慮，可以統一各類交通方式的票制，做到“一卡通”，這樣就無需換購票，只需做換乘刷卡標志，便于不同運營商之間的結算清分，減少等待時間。
　　減少換乘等待時間，可以通過系統性地調整城際軌道列車與城市軌道列車的運行時間和發車間隔來實現，使兩者的時間相互配合，使T3盡量趨近于零。
　　在換乘車站的建設前期，就要注意規劃方案與具體實施間的相互協調。軌道交通的建設成本巨大，竣工之后很難進行較大的調整，所以在設計的時候要放長眼光，與遠期規劃相結合。
　　總之，城際軌道交通與城市軌道交通的換乘協調是一項龐大復雜的系統工程，涉及政府、運營商和乘客三方利益的博弈，包含諸多因素，本文僅從乘客的角度出發考慮如何減少換乘時間，未考慮其他因素（如增加設備，導致成本增加等），這在將來的研究中有待改進。
　　
　　5 實例分析
　　5.1 背景介紹
　　本文選取在建城際軌道莞惠線和東莞市內軌道交通R2線交匯站點西平站（新城中心站）作為示例，說明乘客的換乘時間。兩線交匯的平面示意圖如圖1所示。圖中紅色粗線表示莞惠線，藍色細線表示東莞市內軌道交通線。
　　
　　莞惠線起自東莞道滘站，終點惠州客運北站，全長99.8km，共設置車站17個，平均站間距6.055km。城軌列車采用8輛編組，有大站停和站站停兩種列車，兩者在速度和停站方面有所區別，本文以站站停列車為例。站站停列車按1500人/列設計，旅行速度71.2km/h，全程旅行時間81.6min。列車追蹤間隔3分鐘。
　　R2線起自東莞火車站，終點是長安新區東站，長度55.7km，經過7個鎮區，23個站點，與城際軌道項目莞惠線在西平站（新城中心站）銜接。
　　莞惠線與R2線垂直相交，均為地下站，共三層，地下一層為站廳層，地下二層是R2線站臺層，地下三層是莞惠線站臺層。
　　
　　5.2 換乘路線說明
　　乘客從莞惠線站臺出站，乘坐電梯上站廳層，排隊購票，進入R2線的換乘區域，等待R2線列車。
　　5.3 換乘時間計算
　　從莞惠線車站站臺到達R2線車站站臺水平距離約為100m，垂直距離為25m，考慮擁擠度，設乘客的走行速度為0.9m/s，那么乘客的走行時間約為139s。
　　莞惠線站站停列車的定員為1500人，假設滿座，換乘率為40%，換乘時刻正常進站的客流人數為200人，服務設施個數為28個，則每臺售票機前約有29位乘客排隊購票。如平均每位乘客的服務時間為8s，隊伍的平均排隊時間為112s。
　　如果協調好城際軌道交通與城市軌道交通之間的發車間隔，那么候車等待時間可以按第一種情況考慮，即按零計算，那么乘客的換乘總時間約為4.18分鐘，此時，換乘總時間最小。
　　5.4 對計算結果的分析
　　由于城際軌道交通與城市軌道交通近期內使用各自的票務系統，擁有不同的票制，所以乘客不能在兩者之間使用同一種票卡，換乘需要從地下三層來到地下一層，買票之后進入地下二層乘車。這就使得乘客的步行距離增大，繞行距離變長。設在兩站臺層間，理想的步行距離為，乘客實際步行距離為，則定義繞行系數。本文中的西平站如果只考慮垂直距離的話，繞行系數接近于3。這種情況將在遠期票制統一之后得到改善。
　　本文在計算排隊等待時間時做了簡化，要得到更為準確的結果，可以通過計算機模擬，模仿客流在站廳層的活動規律，從而得到排隊客流的分布規律和服務時間規律，并列出密度函數和分布函數，利用排隊論來計算排隊等待時間。
　　
　　
　　6 結語
　　珠三角城際軌道交通建設發展迅速，但是建成后如果與其他交通方式缺乏合理有效的換乘，其骨干作用就難以發揮。本文從乘客換乘時間最短的角度出發，分析影響乘客換乘時間的諸多因素，并針對每種因素列出相應的改善措施，最后以實例加以說明。雖然文中的示例線路還未建成，且線路的某些接口還沒有明確的位置，但是作為一個經濟發展帶，軌道線路的最終銜接是毋庸置疑的。本文先行對城際軌道交通與其相交的軌道交通線路的換乘進行分析，對將來線路開通運營之后的換乘也能起到一定的參考價值。
　　
　　參考文獻
　　[1] 葛紅.城市軌道交通與常規公交換乘系統研究[D].西安:長