國內外地鐵車站樓扶梯設計方法比較分析

賴麗萍 陳勇烽 晏小波

（1.福建船政交通職業學院道路工程系，350007，福州；2.中鐵工程設計咨詢集團有限公司，100055，北京∥第一作者，助教）

地鐵車站是地鐵工程中最為復雜的建筑［1］。樓梯和自動扶梯作為地鐵車站重要的垂直運輸設施，必須重視其合理的規劃與設計，力求提高行人乘坐地鐵時的舒適度和集散效率。

1 英國地鐵車站樓扶梯設計

1.1 樓梯的設計

1.1.1 設計影響因素

樓梯的通過能力很大程度上受樓梯寬度的影響。與人行道不同，在樓梯上，即使是很小的反向客流，也會降低樓梯近一半的通過能力。因此，樓梯的設計應考慮客流的方向性。由于行人上樓梯比下樓梯需要消耗更多的能量，所以行人上樓是降低樓梯通過能力的主要原因。因此，在英國地鐵車站的樓梯設計中，只考慮行人上樓對樓梯通過能力的影響。

當處于緩慢前移客流中時，絕大部分行人的上樓速度變化范圍為12.2m／min到50.2m／min。行人上樓的速度與步行空間的關系見圖1。圖1表明：當行人步行空間大于0.9m2／人時，行人上樓的速度達到正常值；當步行空間達到1.9m2／人時，行人可以任意選擇自己上樓的速度穿越客流。

圖1 上樓速度與行人步行空間關系圖

樓梯向上方向的通過能力與行人步行空間的關系見圖2。由圖2可得：最大的通過能力在行人步行空間為0.3m2／人時獲得。比較圖1和圖2發現：樓梯獲得最大通過能力時，對應的行人步行空間小于獲得正常上樓速度所需的最小行人步行空間。由于行人上樓的速度受到多方面因素的影響，且樓梯存在停止工作的可能，因此，設計時并不采用樓梯的最大通過能力作為設計通過能力。

另外，樓梯底部發生行人排隊的可能性很大，必須進行樓梯兩端處排隊區域的設計。

1.1.2 樓梯服務水平等級標準

確定樓梯的寬度時，應保證樓梯理想的行人服務水平等級。樓梯的服務水平等級根據行人步行空間和通過能力劃分，具體的服務水平等級劃分見表1。

圖2 每延米通過能力與行人步行空間關系圖

1.1.3 樓梯設計

在進行樓梯設計時，應考慮以下幾個方面：

（1）在靠近樓梯處，必須為排隊等待上樓的行人提供排隊所需要的空間；

（2）每一級樓梯的高度應保持不高于0.18m，以減少行人上樓時體力的消耗，從而提高樓梯的交通效率；

（3）由于樓梯的通過能力一般低于通道走廊的通過能力，因此，當樓梯直接設置在走廊上時，應將樓梯作為通道設計的控制因素來考慮；

（4）當樓梯上經常有較小的反向客流發生時，按主要方向客流設計的樓梯的有效寬度應當在計算值基礎上增加0.8m。

表1 英國樓梯服務水平等級劃分

1.1.3.1 確定樓梯寬度

確定所需的樓梯寬度應以保持樓梯理想的行人服務水平為基礎。一般情況下，樓梯的服務等級保持在C或者D就足夠了。由于地鐵車站一般都設置自動扶梯作為行人上下樓的主要設備，地鐵站樓梯的設置，僅僅是在自動扶梯超載或者自動扶梯發生故障無法工作時起輔助、補充作用，因此，地鐵車站樓梯的服務等級只要達到E（即通過能力為55.8人次／m·min）就足夠了。

確定樓梯所需寬度的步驟為：

（1）確定樓梯所要達到的服務水平等級，并選擇表1中該等級對應的最大通過能力作為設計通過能力；

（2）估計樓梯主客流方向在高峰期15min的客流量；

（3）算出高峰期15min內每分鐘的客流量，作為設計客流量；

（4）將設計客流量除以設計通過能力，算出所需的樓梯寬度；

（5）當樓梯上經常發生較小的反向客流時，樓梯所需的寬度還應在上述計算結果上增加0.8m。

1.1.3.2 計算樓梯每小時通過能力

地鐵車站樓梯的服務水平等級一般為E等級，即通過能力為55.8人次／m·min，對于給定寬度的樓梯，可按以下步驟計算樓梯每小時的通過能力：

（1）將樓梯寬度乘以55.8人次／m·min，計算樓梯每分鐘的通過能力；

（2）樓梯每分鐘通過能力乘以60，得到樓梯每小時的通過能力。

1.1.3.3 計算排隊區域面積

由于樓梯的通過能力有限，在樓梯底部發生行人排隊的可能性是存在的。因此，進行樓梯設計時，還應計算樓梯處排隊區域的面積。計算過程如下：

（1）算出樓梯每分鐘的通過能力；

（2）確定一次性到達樓梯處的最大客流量；（3）最大客流量減去樓梯每分鐘通過能力，得到超出樓梯通過能力的到達客流量；

（4）超出樓梯通過能力的到達客流量乘以0.5m2／人，即為所需的排隊區域面積。

1.2 自動扶梯的設計

1.2.1 設計影響因素

自動扶梯的通過能力與扶梯傾斜角度、扶梯寬度和運行速度等有關。在英國，自動扶梯的傾斜角度一般為30°，扶梯的寬度為0.6 m或1.0m，扶梯的運行速度一般為27.4 m／min或36.6 m／min。

研究表明，自動扶梯的速度從27.4 m／min增加到36.6 m／min，其通過能力可增加12%。此外，行人在移動的自動扶梯上行走，并不能顯著增大扶梯的通過能力。其原因在于：當行人在扶梯上行走時，必須同時占據兩個梯級，這就降低了扶梯的利用空間，因此無法顯著增大扶梯的通過能力。

與樓梯設計一樣，自動扶梯也應計算行人排隊所需的空間。

1.2.2 自動扶梯通過能力

廠家在計算扶梯的最大理論通過能力時，是以每一個梯級都得到充分利用考慮扶梯利用率的。事實上，充分利用每一個梯級是不可能的。在客流量很大的情況下，扶梯梯級無法被完全利用的原因主要有以下幾個方面：

（1）行人并非連續到達自動扶梯處，而是斷斷續續到達；

（2）行人無法迅速登上自動扶梯，需要一定的反應時間；

（3）行人帶有行李；

（4）行人需要足夠的個人空間。

因此，在設計時采用標準通過能力。標準通過能力的計算方法為：對于寬度為0.6 m的自動扶梯，每兩個梯級上站立一個行人；對于寬度為1.0m的自動扶梯，每一個梯級上都站立一個行人。寬度為0.6 m和1.0m的自動扶梯的標準通過能力見表2。

表2 自動扶梯標準通過能力

1.2.3 自動扶梯設計

1.2.3.1 確定自動扶梯數量

自動扶梯數量與所選自動扶梯的寬度和運行速度有關。確定扶梯數量的步驟為：

（1）估計扶梯主客流方向在高峰期15min內的客流量；

（2）算出高峰期15min內每分鐘的客流量，作為設計客流量；

（3）根據所選自動扶梯的寬度和運行速度，從表2中確定扶梯的標準通過能力；

（4）將設計客流量除以扶梯的標準通過能力，計算出自動扶梯的數量。

1.2.3.2 計算排隊區域面積

在自動扶梯處出現行人排隊的主要原因有：客流量超過扶梯的通過能力；行人間歇大量到達扶梯處；行人帶有較多行李。而且，當客流量小于自動扶梯的標準通過能力時，也有可能出現行人在扶梯處排隊的情況。因此，在靠近扶梯處應設置充足的排隊區域。每位行人的排隊空間為1.65m2。在自動扶梯的盡端也應留有充足的區域，以避免從扶梯上下來的行人與其他方向客流發生沖突。計算扶梯處排隊區域面積的過程如下：

（1）根據所選自動扶梯的寬度和運行速度，從表1中確定扶梯的標準通過能力；

（2）取一次性到達扶梯處的最大客流量作為最大客流需求量。通常認為，當行人需要在扶梯處等待1min以上才能登上扶梯時，行人會選擇可用的樓梯上樓。即如果自動扶梯處有樓梯能供行人方便使用，則在扶梯處行人最大的排隊等待時間可取1min。

（3）最大客流需求量減去扶梯的標準通過能力，得到超出扶梯通過能力的客流需求量；

（4）超出扶梯通過能力的那部分客流量乘以1.65m2／人，即得所需要的排隊區域。

2 國內樓扶梯設計［2－3］

2.1 樓梯的設計

地鐵車站中常用的樓梯有兩種形式：無中間休息平臺樓梯和有中間休息平臺樓梯，如圖3所示［4］。

圖3 常用樓梯形式

GB 50157—2003《地鐵設計規范》規定：樓梯的每個梯段不超過18步，否則應設計中間休息平臺。休息平臺長度應為1.2～1.8m。樓梯宜采用26°34′傾角，其寬度為單向通行不小于1.8 m，雙向通行不小于2.4 m，當寬度大于3.6 m時，應設置中間扶手。困難情況下，與自動扶梯并排布置的樓梯最小寬度為1.2 m。

1 m寬的樓梯上行方向的最大通過能力為3 700人次／h，下行方向的最大通過能力為4 200人次／h。

2.2 自動扶梯的設計

地鐵車站選用的自動扶梯為公共交通型自動扶梯。公共交通型自動扶梯與商用自動扶梯的主要區別在于工作場合和工作強度不同。大部分地鐵車站屬于地下建筑，其自動扶梯的工作條件比商場自動扶梯的惡劣，且地鐵車站自動扶梯除了需要每天將近20h、每周7天、每年365天連續工作外，還要承受高峰期客流的考驗。因此，規范對地鐵車站自動扶梯的要求更為嚴格［5］。

2.2.1 扶梯的傾角

GB 16899—1997《自動扶梯和自動人行道的制造與安裝安全規范》規定公交型扶梯不能采用大于30°的傾角。《地鐵設計規范》規定，自動扶梯的傾角為30°。

2.2.2 扶梯的梯級寬度

目前，自動扶梯的梯級寬度主要有0.6 m、0.8 m、1.0m三種。《地鐵設計規范》規定，地鐵車站自動扶梯的梯級寬度為1.0m。

2.2.3 扶梯的運行速度

地鐵是快速運輸交通系統，自動扶梯作為地鐵車站垂直方向的主要運輸工具，應采用較高的運行速度，以增大輸送能力，適應地鐵的工作速度。但是，考慮到自動扶梯的使用安全，扶梯的速度不能無限增大。因此，必須選擇一個合適的自動扶梯運行速度。《地鐵設計規范》規定：地鐵車站自動扶梯的運行速度宜采用0.65 m／s。

2.2.4 水平梯級數量

《地鐵設計規范》規定：當自動扶梯的運行速度為0.65 m／s時，上、下兩端不應少于3塊水平梯級，以保證乘客有足夠的反應時間，采用4塊水平梯級則效果更佳。

2.2.5 扶梯的輸送能力

《地鐵設計規范》規定：運行速度為0.65 m／s、寬度為1.0m的自動扶梯理論輸送能力為11 700人次／h。地鐵扶梯設計時按理論輸送能力的75%～85%取值，一般不大于9 600人次／h。此外，扶梯還應滿足事故疏散時間不大于6 min的要求。

3 對比與分析

借鑒英國樓扶梯的設計規范和經驗，結合我國的城市現狀和地鐵建設情況，優化我國地鐵車站樓扶梯的設計具有重大的意義。

3.1 樓梯服務水平等級劃分

英國在確定樓梯的寬度時，以保證樓梯理想的行人服務水平等級為基礎。其樓梯的服務水平等級是根據行人步行空間和樓梯的通過能力劃分的。我國在進行樓梯設計時，可借鑒該思想：首先根據行人步行空間的大小劃分樓梯服務水平等級，每一等級對應不同的每延米通過能力；然后選擇理想的樓梯服務水平等級，確定對應該等級的樓梯每延米通過能力；最后根據客流量確定所需的樓梯寬度。

3.2 樓梯上反向客流考慮

行人上樓梯比下樓梯需要消耗更多的能量，所以，行人上樓是降低樓梯通行能力的主要原因。但是，在以上樓的行人為服務對象計算出樓梯所需寬度后，還應考慮反向客流對樓梯通過能力的影響，在寬度計算結果上增加0.8m。

3.3 自動扶梯技術參數的選擇

英國規范中規定扶梯的傾斜角度為30°，與我國的規范一致。

英國的地鐵車站除采用寬度為1.0m的扶梯，還采用寬為0.6 m的扶梯。在滿足客流需求的情況下，寬度較小的扶梯占地面積小、工程造價低，能有效節約能源、降低運營成本。因此，在我國規模較小、客流量相對較少的地鐵車站，可考慮采用寬度為0.6 m或0.8 m的自動扶梯。

英國地鐵車站自動扶梯的運行速度有27.4 m／min和36.6 m／min兩個。我國地鐵車站自動扶梯的運行速度為0.65 m／s，即39.0m／min。較高的運行速度能提高扶梯的運輸能力，但考慮到行人的反應時間和安全，扶梯的運行速度不宜太高。因此，扶梯的運行速度應根據實際情況進行選擇。

英國規范是這樣確定自動扶梯的設計通過能力的：對于寬度為0.6 m的自動扶梯，每2個梯級上站立1個行人；對于寬度為1.0m的自動扶梯，每個梯級上都站立1個行人。我國地鐵車站自動扶梯的通過能力則按扶梯理論輸送能力的75%～85%取值。

3.4 樓梯寬度和自動扶梯數量的確定

英國在確定地鐵車站樓梯的寬度和自動扶梯的數量時，有明確的計算過程。我國可借鑒其具體的計算步驟進行地鐵車站樓扶梯的設計。

3.5 排隊區域的設計

英國規范中有詳細的排隊區域設計步驟。我國在進行地鐵車站樓扶梯設計時，可參考國外的設計經驗，力求地鐵車站的樓扶梯設計達到最優化，以提高車站整體的交通效率。

［1］ 顧保南，葉霞飛.城市軌道交通工程［M］.2版.武漢：華中科技大學出版社，2010.

［2］ GB 50157—2003地鐵設計規范［S］.

［3］ GB 16899—1997自動扶梯與自動人行道的制造與安裝安全規范［S］.

［4］ 王凱英，廖明軍.上海地鐵站內行人交通特性［J］.上海海事大學學報，2009，30（1）：69.

［5］ 饒美婉.地鐵設計中的公共交通型重載自動扶梯［J］.都市快軌交通，2008，21（5）：74.

［6］ Transportation Research Board.Transit Capacity and Quality of Service Manual［S］.1995.