地鐵系統(tǒng)能力和服務(wù)水平的若干設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)探討

史海歐 孫元廣

（廣州地鐵設(shè)計研究院有限公司，510010，廣州∥第一作者，副院長、總工程師 ）

北京、上海、廣州、深圳等城市的軌道交通己進入了網(wǎng)絡(luò)化運營的時代。由于客流增長迅猛，這些城市的主要軌道交通線路及站點經(jīng)常出現(xiàn)乘客擁擠的現(xiàn)象，在日常運營中還需采取限流措施。因此，對我國現(xiàn)行的城市軌道交通設(shè)計規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)中確定的系統(tǒng)能力、車站規(guī)模控制等內(nèi)容進行反思和研究是十分必要的。這將有助于更好地指導(dǎo)我國城市軌道交通的跨越式發(fā)展。

1 列車車廂內(nèi)乘客站立標(biāo)準(zhǔn)

列車車廂內(nèi)站席面積標(biāo)準(zhǔn)，是影響車輛運營定員、乘客服務(wù)水平和系統(tǒng)規(guī)模的重要因素，與車輛性能本身要求的列車載客量不是同一概念。

1.1 國家標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)我國《城市軌道交通工程項目建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)》和《地鐵設(shè)計規(guī)范》的規(guī)定：“車內(nèi)面積扣除座席區(qū)及相關(guān)設(shè)施的面積后，按6人／m2計”，列車設(shè)計定員站立標(biāo)準(zhǔn)為0.17m2／人，超員時為0.11m2／人。在招標(biāo)中，要求車輛具備上述性能是合適的。對于實際運營，上海的乘客站立密度地方標(biāo)準(zhǔn)為5人／m2。

1.2 日本國家標(biāo)準(zhǔn)

目前日本新設(shè)計的地鐵，其列車定員計算原則是以人為本，按照坐在座位上、抓住吊環(huán)、扶住門附近的柱子的乘客數(shù)量計算定員。以此標(biāo)準(zhǔn)，其列車設(shè)計站立密度為3人／m2，在實際運營中允許超員。表1為日本地鐵列車內(nèi)乘客中站立人員密度評價。圖1為日本地鐵列車內(nèi)乘客中站立人員密度圖。

表1 日本地鐵列車內(nèi)乘客中站立人員密度評價表

1.3 美國國家標(biāo)準(zhǔn)

美國城市軌道交通乘客高峰小時服務(wù)水平見表2。

圖1 日本地鐵列車內(nèi)乘客中站立人員密度圖

表2 美國城市軌道交通乘客高峰小時服務(wù)水平

1.4 國外其他標(biāo)準(zhǔn)

設(shè)在倫敦帝國學(xué)院的國際地鐵協(xié)會是一個國際性的地鐵組織。該組織提出的列車內(nèi)乘客站立密度標(biāo)準(zhǔn)為4人／m2；莫斯科地鐵列車內(nèi)的乘客站立密度標(biāo)準(zhǔn)為4.5人／m2。由此可見，目前國外城市軌道交通的乘客服務(wù)水平較高。

1.5 廣州地鐵的實際狀況

從廣州地鐵的實際運營狀況來看，當(dāng)列車在車站的停站時間不超過35s時，高峰時列車內(nèi)的乘客約為4.7～5.2人／m2，車站站臺上仍有較多旅客滯留。在實際運營中，列車內(nèi)的平均站立密度與列車車門數(shù)量和列車停站時間密切相關(guān)。

2 車輛和列車編組

2.1 國家標(biāo)準(zhǔn)

我國列車編組和理論運能見表3。表3中的定員按行車對數(shù)30對／h、站立密度6人／m2計。

表3 我國列車編組與理論運能表

2.2 廣州地鐵的實際狀況

目前，廣州地鐵1、2號線在工作日的日均客運量為100萬人次左右。1、2號線高峰小時斷面客流量分別為3萬人和2.7萬人左右，高峰行車對數(shù)分別為20對／h和17對／h，車站站臺上仍然有部分旅客滯留。按照行車對數(shù)30對／h折算的系統(tǒng)最大實際運能為4.5萬人／h左右，遠(yuǎn)低于表3中6A編組列車5.58萬人／h的理論運能。

20世紀(jì)80年代初至90年代末，我國地鐵設(shè)計規(guī)范還很簡單，沒有建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)時廣州市人口273萬，遠(yuǎn)期規(guī)劃人口550萬，廣州地鐵1、2號線在規(guī)劃設(shè)計時參考了香港地鐵的經(jīng)驗，采用了6A列車編組方案。上海地鐵1、2號線采用的是8A列車編組方案。深圳地鐵和南京地鐵采用的是6A列車編組方案。今天看來，廣州、上海、南京、深圳當(dāng)時的選擇是非常正確的。從發(fā)展來看，廣州地鐵1、2號線采用8A列車編組方案才能滿足發(fā)展需求，尤其是2號線，其兩端目前還處于開發(fā)階段。

2.3 臺灣和香港的實際狀況

臺北市和臺北縣的人口共有620萬。目前正在運營的8條捷運線，總長76.6km，日均客流量115萬人次，除木柵線外均采用了6A列車編組方案。臺灣高雄市人口約160萬，己開通的十字路網(wǎng)總長41.9km，目前按3A列車編組方案運營，但土建規(guī)模均按6A列車編組方案建設(shè)。香港人口為710萬，地鐵線路總長91km，日均客流量達(dá)250萬人次，均采用8A（車寬3.2m）列車編組方案；香港機場線采用的是10A列車編組方案。

在香港政府公布的《鐵路發(fā)展策略》中，認(rèn)為當(dāng)將軍澳新市鎮(zhèn)人口增至34萬時，從運輸角度需要開設(shè)1條地鐵支線。研究者建議，該支線應(yīng)在將軍澳人口增至25萬時建成。將軍澳地鐵支線長6.4km，新建5座島式車站，站臺寬度均為15m，采用8A（3.2m車寬）列車編組方案，開通初期日均客流量預(yù)計為40萬人次。與此相對照，北京地鐵5號線采用的是6B列車編組方案，而北京天通苑規(guī)劃為50萬人口的居住小區(qū)，地鐵5號線一開通，乘客在始發(fā)站就上不了車。

2.4 國外城市車輛編組

1）韓國首爾人口約1 200萬，有10條地鐵線路，總長286.9km，在市中心的線路采用了8A和10A（車寬3.2m）列車編組方案。新加坡城市人口約550萬，3條地鐵線路總長約109.4km，均采用了6A列車編組方案。

2）曼谷的城市規(guī)劃人口為800萬，軌道交通1、2號線在運營初期采用3A列車編組方案，遠(yuǎn)期采用6A列車編組方案。

3）美國首都華盛頓人口約90萬，在總統(tǒng)就職期間人口可達(dá)110萬左右。在20世紀(jì)70年代建設(shè)了5條地鐵線，站臺土建規(guī)模均按8A列車編組方案預(yù)留，目前按6A列車編組方案運營。

4）芬蘭、挪威等北歐國家的城市人口均在50萬左右，地鐵站臺均按6輛編組設(shè)計，目前按4輛編組運營。

5）日本福崗市人口130萬，地鐵1、2號線的列車編組方案為6B，3號線為4輛編組的直線電機列車。

6）法國巴黎在20世紀(jì)90年代建成的地鐵14號線，站臺均按8C（車寬2.5m）列車編組方案預(yù)留，目前按6C列車編組方案運營，日均客流量為50萬人次。

2.5 系統(tǒng)規(guī)模與投資

廣州地鐵6號線首期工程長24.4km，設(shè)22座車站，采用4L（4節(jié)直線電機車輛）列車編組方案，初步設(shè)計概算為122.35億元。廣州地鐵設(shè)計研究院有限公司曾建議將原設(shè)計方案改為6B列車編組方案，將車站有效站臺長度由72m變?yōu)?18m，共需增加費用13.79億元（其中土建8.5億元）。增加約11%的投資就可以使6號線增大66%的運能。但由于審批程序、拆遷等原因未能采用改造方案擴大系統(tǒng)規(guī)模。通過減小系統(tǒng)規(guī)模來節(jié)省少量投資的概念需重新評價。軌道交通走廊在城市建設(shè)中并不富裕，當(dāng)運能不足需加密一條線路時，此時的投資及后期的運營費用將成倍增加。因此，在建設(shè)初期，土建工程要為未來預(yù)留擴大編組的條件。

3 站間距和車站數(shù)量

目前各地政府關(guān)心的是地鐵里程和投資。為配合其土地財政，政府是既想少花錢又想修建較長的地鐵線路，因此，郊區(qū)線越修越多，站間距不斷加大，線路越來越長。

3.1 國內(nèi)現(xiàn)狀

截止2011年，我國大陸共有12個城市開通軌道交通運營線路49條，總長1 511km，運營車站977座，平均站間距大于1.5km。表4為我國大陸已進入網(wǎng)絡(luò)化運營階段的城市的軌道交通狀況。

臺灣地區(qū)的臺北目前8條捷運線總長76.6 km，共設(shè)69座車站；臺中捷運的第1條線路長16.7 km，設(shè)18座車站。香港地區(qū)地鐵港島線長13.3km，設(shè)14座車站；荃灣線長16km（跨海至中環(huán)），設(shè)16座車站；觀塘線長11.2km，設(shè)15座車站。香港這3條線的平均站間距約為900m。

表4 已進入網(wǎng)絡(luò)化運營階段的城市的軌道交通狀況

3.2 世界主要城市的狀況

紐約、東京、馬德里、首爾等城市的地鐵，在市中心區(qū)的站間距約為800m左右，詳見表5。倫敦、巴黎城市核心區(qū)地鐵車站的平均間距一般為500～600m。德國柏林市面積891km2，總?cè)丝跒?38萬，人口密度為3 900人／km2，地鐵線全長152km，共有170座車站，市中心站間距一般為800m。

表5 國外主要城市的己運營地鐵線路狀況

曼谷目前的高架軌道交通線長23.5km，穿過曼谷最為擁擠的2條商業(yè)街，共設(shè)有23座車站，站間距為600～1 400m。日本福崗地鐵線路總長29.8km，設(shè)35座車站。

3.3 合適的站間距

從行車角度來看，對應(yīng)于800m的站間距，列車的速度宜采用80km／h，區(qū)間巡航時間為10s左右；如果列車按最高75km／h運行，巡航時間則為15s左右。

我國主要大城市的地鐵線路長度己超過囯外大城市的水平，但車站數(shù)量的差距卻很大。對市民來講，車站數(shù)量才是真正體現(xiàn)便民和服務(wù)水平的標(biāo)志，因此反映城市軌道交通的建設(shè)指標(biāo)不能單用里程來衡量。我國許多城市中心區(qū)人口密度高（如廣州老城區(qū)為3萬多人／km2）、建筑物密集、商業(yè)和辦公區(qū)集中，中心區(qū)地鐵設(shè)站的合適間距建議采用800m左右為宜；另外，國內(nèi)一些省會、非省會的中等城市規(guī)劃人口與倫敦、巴黎、柏林等大城市相近，一般應(yīng)采用6B列車編組方案，中心區(qū)合適間距也宜為800m左右。

4 行車密度

我國現(xiàn)行規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：列車發(fā)車密度遠(yuǎn)期高峰時段鋼輪鋼軌全封閉系統(tǒng)應(yīng)不小于30對／h。《地鐵設(shè)計規(guī)范》修訂送審稿盡管放棄了小編組高密度的理念，但仍強調(diào)了高密度運行。目前國內(nèi)的流行趨勢是采用移動閉塞信號系統(tǒng)，因此全國地鐵規(guī)劃和設(shè)計專家在審查時基本都要求按不小于30對／h來減小系統(tǒng)規(guī)模。

全球除俄羅斯高峰發(fā)車間隔達(dá)90s，香港地鐵繁忙線路最小為105s外，絕大多數(shù)地鐵高峰行車間隔仍為150～180s。曼谷高架軌道交通1號線長17.2km，設(shè)16座車站，高峰斷面客流初期為2.25萬人／h，遠(yuǎn)期為3.27萬人／h。其設(shè)計初期按3A列車編組方案運營，高峰發(fā)車間隔為135s；遠(yuǎn)期采用6A列車編組方案，高峰發(fā)車間隔180s。曼谷高架軌道交通2號線長6.3km，設(shè)7座車站，高峰斷面客流初期為1.35萬人／h，遠(yuǎn)期為2.22萬人／h。其設(shè)計初期按3A列車編組方案運營，高峰發(fā)車間隔為225s；遠(yuǎn)期采用6A列車編組方案，高峰發(fā)車間隔為270s。但曼谷軌道交通1、2號線的列車折返均可滿足120s發(fā)車間隔的能力。

合適的行車密度有利于減輕運營壓力、保障行車安全、減少列車的數(shù)量。列車自重與定員載客量與車重相比，車身自重占了70%左右。行車密度高、車輛數(shù)多、車公里數(shù)大、牽引能耗也大。另外，由于我國軌道交通地下區(qū)間的防災(zāi)限制，一般情況下1個區(qū)間只能有1列列車運行，否則需設(shè)中間風(fēng)井，因此，不宜組織高密度行車。

廣州地鐵1、2號線目前高峰時段的行車密度分別為20和17對／h，乘客滿意度較高，感覺等待時間已很短了。最不滿意的情況是站臺排隊人多上不了車和車內(nèi)擁擠等問題。我國人口眾多，城市化進程高速發(fā)展，對于國家標(biāo)準(zhǔn)來講，應(yīng)當(dāng)為今后預(yù)留可以提高線路運能的條件：遠(yuǎn)期高峰行車20～24對／h的運營設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)也合適，但線路折返能力應(yīng)按不小于30對／h的要求和條件設(shè)置。

5 車站自動扶梯的通過能力

5.1 廣州地鐵實測數(shù)據(jù)

2011年，廣州地鐵設(shè)計研究院有限公司對廣州地鐵日均客流量近50萬人次的體育西路站的自動扶梯（寬1m，輸送速度0.65m／s）在高峰時的能力進行了現(xiàn)場實測，并通過錄像復(fù)核。該自動扶梯的平均通過能力為1.8～2.0人／s，上行扶梯通過乘客數(shù)量為6 543人／h，下行扶梯為7 115人／h（自動扶梯前均有護欄圍閉，人流己持續(xù)排隊，無干擾）。

5.2 其它城市的地鐵設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)

倫敦地鐵規(guī)定正常運營時，自動扶梯的能力為6 000人／h；發(fā)生特殊事件時，有指引的3天以上為6 600人／h，有指引的3天以內(nèi)為7 200人／h。香港地鐵自動扶梯的通過能力按7 200人／h設(shè)計。美國紐約地鐵自動扶梯（輸送速度0.5m／s，寬1 219 mm）的通過能力約按4 800人／h計。

5.3 國家標(biāo)準(zhǔn)

GB 16899—2011《自動扶梯和自動人行道的制造與安裝安全規(guī)范》規(guī)定：寬1m、輸送速度0.65 m／s的自動扶梯最大通過能力為7 300人／h。

5.4 通過能力建議

我國現(xiàn)行《地鐵設(shè)計規(guī)范》中車站各部位自動扶梯的最大通過能力規(guī)定為：寬1m、輸送速度0.65 m／s的自動扶梯的通過能力不大于9 600人／h。地鐵設(shè)計規(guī)范修訂送審稿雖已改為8 190人，但仍偏大。建議車站自動扶梯正常運營時的通過能力，上行采用6 600人／h，下行采用7 200人／h，緊急疏散時采用7 300人／h的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。

6 車站樓梯和通道的通過能力

6.1 市政設(shè)計規(guī)范

CJJ 69—95我國《市政人行天橋與人行地道技術(shù)規(guī)范》規(guī)定：設(shè)計通過能力為2 400人／（h·m），不同地點地段計算通過能力的折減系數(shù)為0.75～0.85。

6.2 國外地鐵的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)

倫敦地鐵規(guī)定：1m寬樓梯的通過能力，在正常運營時單向為2 100人／h，雙向為1 680人／h。發(fā)生特殊事件時，有指引的3天以內(nèi)的單向和雙向均取2 580人／h；有指引的3天以上單向為2 580人／h，雙向為2 100人／h。

紐約地鐵規(guī)定：在正常運營時，1m寬樓梯的通過能力為1 378～1 969人／h。美國NFPA130規(guī)定：車站內(nèi)乘客常用的樓梯寬度一般是1 829mm和2 438mm，緊急疏散時的通過能力分別按94人／min和125人／min計，拆算為3 080人／（h·m）。

倫敦地鐵規(guī)定：1m寬通道的通過能力，在正常運營時單向為3 000人／h，雙向為2 400人／h。發(fā)生特殊事件時，有指引的3天以上的單向為3 900人／h，雙向為3 000人／h；有指引的3天以內(nèi)的單向為4 800人／h，雙向為3 900人／h。

6.3 地鐵設(shè)計規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)

我國現(xiàn)行《地鐵設(shè)計規(guī)范》規(guī)定：車站內(nèi)1m寬樓梯的通過人數(shù)上下行分別為3 700人／h、4 200人／h；雙向混行為3 200人／h。該標(biāo)準(zhǔn)比我國市政標(biāo)準(zhǔn)，以及倫敦、紐約等地鐵的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)高了很多，甚至遠(yuǎn)超美國緊急疏散時的計算標(biāo)準(zhǔn)。

現(xiàn)行《地鐵設(shè)計規(guī)范》規(guī)定的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)：車站內(nèi)1m寬通道的通過能力單向5 000人／h、雙向混行4 000人／h，這在正常運營時也偏高。

7 車站公共區(qū)空間服務(wù)水平

《行人規(guī)劃與設(shè)計》的作者John J.Fruin博士是一位行人交通分析專家，他提出服務(wù)水平（Level of Service，簡稱Los）的概念：將空間服務(wù)水平共分成A～F 6個層級，已普遍運用在人行空間的設(shè)計和評估領(lǐng)域。其含義如下：

A級，自由流水平；B級，行人的移動方向不受限制，逆向人流以及交叉人流僅產(chǎn)生較小的沖突；C級，少量行人的移動受到周圍其他人影響，逆向人流與交叉人流移動遇到困難；D級，大部分行人的移動方向受到限制，逆向人流與交叉人流移動非常困難；E級，所有行人的移動方向受到限制，逆向人流與交叉人流移動非常困難，需要中途停頓來避免沖突；F級，行人行走困難，行走過程中需要不斷停頓。Fruin博士的Los分級標(biāo)準(zhǔn)見表6。

表6 Fruin博士的Los分級標(biāo)準(zhǔn) m2／人

倫敦地鐵乘客服務(wù)水平標(biāo)準(zhǔn)見表7。在車站正常運營情況下，車站內(nèi)大部分區(qū)域服務(wù)水平的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)為C級，開放站廳須為B級（排隊空間），單向樓梯和通道為D級。美國紐約地鐵其站臺和樓扶梯排隊空間、通道和人行道的步行空間設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)均為C級。我國《地鐵設(shè)計規(guī)范》規(guī)定，正常運營時的站臺寬度的計算按站臺上人流密度0.33～0.75 m2／人計，推薦取0.5m2／人；規(guī)范修訂送審稿中，站廳公共區(qū)的面積應(yīng)滿足容納遠(yuǎn)期或客流控制期高峰小時5mim內(nèi)雙向設(shè)計客流集聚量（所占面積按0.4～0.75m2／人計），站臺站廳均相當(dāng)于排隊空間的D級水平，較倫敦、紐約地鐵標(biāo)準(zhǔn)低一級。

表7 倫敦地鐵乘客服務(wù)水平標(biāo)準(zhǔn)

香港地鐵乘客服務(wù)水平標(biāo)準(zhǔn)見表8。高峰時站臺區(qū)域排隊空間、站廳區(qū)域和樓梯通道的步行空間均為C級及以上的服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)為好，D級為可接受。

表8 香港地鐵乘客服務(wù)水平標(biāo)準(zhǔn)

8 結(jié)論和建議

1）地鐵作為百年大計工程，車輛選型和列車編組是城市軌道交通建設(shè)中最重要的決策。目前北京地鐵的主要骨干線及我國部分省會城市的地鐵，主要是采用6B列車編組方案。對照我國20世紀(jì)90年代初的上海、廣州、深圳、南京等城市以及國外相同人口的城市，就會發(fā)現(xiàn)采用6B列車編組方案，使得系統(tǒng)規(guī)模明顯偏小。系統(tǒng)規(guī)模由客流預(yù)測高峰斷面決定，而客流預(yù)測的精準(zhǔn)度差。以我國目前的經(jīng)濟能力和發(fā)展趨勢，北京、上海、廣州等人口超千萬的特大城市，市中心的地鐵線路應(yīng)當(dāng)采用8A列車編組方案；城市規(guī)劃人口300萬以上或高峰斷面客流3.0～4.5萬人／h的線路均可采用6A編組；對于人口超過100萬的非省會城市，可采用6B編組；初近期可采用3輛或4輛編組運營，土建工程須預(yù)留擴大列車編組的條件。

2）隨著我國人民的生活水平的大幅度提高，目前以全座位為主帶空調(diào)的公交車越來越普遍，因此，改善地鐵乘車環(huán)境勢在必行。巴黎地鐵14號線長僅9km，都采用橫排座位。考慮到我國國情，建議列車運營定員按照5個車門的A型車5人／m2、4個車門的B型車4.5人／m2作為站立密度設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)；對于采用橫排座位布置、車門不超過3個的機場線和市郊線等車輛，采用4人／m2的標(biāo)準(zhǔn)，以提高乘客舒適度。

3）對乘客而言，乘車需要的是車站。城市規(guī)劃中車站分布合理、數(shù)量多才是真正的便民，才能切實提高服務(wù)水平，體現(xiàn)人性化設(shè)計的理念，因此城市的中心區(qū)地鐵設(shè)站的間距建議為800m左右。另外在線網(wǎng)規(guī)劃時應(yīng)倡導(dǎo)車站密度，而不僅是比較線網(wǎng)密度和長度，線路每公里造價指標(biāo)跟車站數(shù)量和站間距密切相關(guān)，橫向比較時要講科學(xué)。

4）車站樓扶梯和通道的通行能力、站廳站臺的空間設(shè)計，建議學(xué)習(xí)國外先進科學(xué)的理念，考慮行人個體行為，引入乘客服務(wù)水平概念；對于正常運營和特殊事件提出不同的設(shè)計要求，合理確定相關(guān)參數(shù)。建議《地鐵設(shè)計規(guī)范》車站建筑的各項參數(shù)與國內(nèi)相關(guān)規(guī)范協(xié)調(diào)統(tǒng)一，并適當(dāng)參考國際標(biāo)準(zhǔn)。

5）香港地鐵車站從入口到站臺的時間、換乘時間的規(guī)定值得我們借鑒。

［1］GB 50157—2003地鐵設(shè)計規(guī)范［S］.

［2］建標(biāo)104—2008城市軌道交通工程項目建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)［S］.

［3］London Underground Limited.Planning and Design Guidelines for New Underground Stations［R］.London：London Underground Limited，1996.

［4］Fruin J J.Pedestrian Planning and Design［M］.［s.l.］：［s.n.］，1987.

［5］London Underground Limited.Standard：Station Planning［R］.London：London Underground Limited，2005.