銜接鐵路客運站的城市軌道交通車站閘機通過能力分析

覃松濤 葉霞飛

（同濟大學(xué)道路與交通工程教育部重點實驗室，201804，上海∥第一作者，碩士研究生）

城市軌道交通車站閘機通過能力是確定閘機規(guī)模的關(guān)鍵因素，對確定車站規(guī)模、滿足客運需求、提高運營效率等方面起著重要作用。所謂閘機的通過能力是指在單位時間內(nèi)（通常取1 h），閘機通過的最大乘客數(shù)。我國現(xiàn)行《地鐵設(shè)計規(guī)范》GB50157—2003（以下簡稱《規(guī)范》）雖給出了閘機通過能力參考值（見表1），但并未指出參考值的適用條件。現(xiàn)有文獻研究閘機通過能力的有：文獻［1］對上海市城市軌道交通人民廣場站通勤時段的閘機使用情況進行了視頻觀測，分析了行李大小、持卡類型、性別、年齡、熟悉程度等因素的影響，得出了在相應(yīng)客流特征條件下三桿式閘機的實際通過能力為1520人／h；文獻［2］理論分析了設(shè)備布局、乘客熟悉程度、檢票方式等因素對閘機通過能力的影響，并通過實地調(diào)查，得出采用非接觸式IC卡方式的進站閘機通過能力可取1400～1500人／h；文獻［3］通過實地調(diào)查，得到北京地鐵門扉式閘機的極限通過能力為2200人／h；文獻［4］通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)廣州地鐵閘機實際通過能力為1300～1400人／h，上海地鐵閘機實際通過能力為1400～1500人／h。不同的研究在不同的客流特征條件下，都會得到不同的閘機通過能力值，由此可見，客流特征是影響閘機通過能力的關(guān)鍵所在。以往研究重點關(guān)注的車站多為城市軌道交通的換乘站，但隨著城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)的不斷完善，城市軌道交通與鐵路客運站的換乘站也日益增多，且這類車站由于其顯著的外來客流特征，閘機的通過能力大大減小，配置數(shù)量嚴重不足。

在銜接鐵路客運站的城市軌道交通車站，客流特征具體表現(xiàn)為：①外來長途乘客的比例大，這部分乘客對閘機以及單程票的使用熟悉程度較低；②攜帶行李的乘客比例大，且行李尺寸較大；③持單程票通過閘機的乘客比例大。熟悉程度是影響閘機通過能力的重要因素［2］，行李數(shù)量、行李尺寸和持單程票對通過閘機的時間消耗亦有顯著增加［1］，因此，銜接鐵路客運站的城市軌道交通車站閘機的通過能力將大大減小。

上海城市軌道交通車站閘機按阻擋方式不同分為三桿式閘機和門扉式閘機。上海大部分車站都遵循每組閘機配置一個門扉式閘機的原則，在銜接鐵路客運站以及航站樓的車站門扉式閘機數(shù)量有所增加，但總體上以三桿式閘機為主。本次研究基于實地調(diào)查，分析在行李、持卡類型以及熟悉程度等因素的影響下閘機的實際通過能力。

1 《規(guī)范》設(shè)計參考值的適用條件

《規(guī)范》給出了不同閘機在不同持卡類型情況下的通過能力參考值（見表1）。

表1 《規(guī)范》中自動檢票閘機通過能力的參考值

課題組于2012年11月28日（周三）對上海城市軌道交通彭浦新村站進站閘機和陸家嘴站出站閘機進行了實地調(diào)查，根據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析，認為《規(guī)范》參考值是一種極限通過能力，要滿足三桿式閘機的通過能力。其適用條件必須滿足：①所有乘客不攜帶行李或攜帶電腦包以下的行李或背貼身背包；②所有乘客在一種嚴格緊湊狀態(tài)下有秩序地連續(xù)通過。在這種條件下，持非接觸式IC卡的乘客通過三桿式閘機的平均通過時間為2s，其小時通過能力為1800人。要滿足門扉式閘機的通過能力，其適用條件必須滿足：①所有乘客無行李或攜帶1個拉桿箱及以下的行李，不致影響其行為速度；②所有乘客在一種嚴格緊湊狀態(tài)下有秩序地連續(xù)通過。在這種條件下，持非接觸式IC卡的乘客通過門扉式閘機的平均通過時間為1.7s，其小時通過能力為2100人。

在銜接鐵路客運站的城市軌道交通車站，其客流特征與上述適用條件相差甚遠，若直接采用《規(guī)范》參考值確定配置數(shù)量，將造成進、出站閘機配置數(shù)量的嚴重不足。

2 進、出站閘機的實際通過能力

門扉式閘機、三桿式閘機的尺寸如圖1所示。

圖1 閘機尺寸示意圖（單位：cm）

2.1 影響因素分析

影響進、出站閘機通過能力的因素有行李類型、持卡類型、使用方法熟悉程度、年齡、性別、出行目的等。年齡、性別、出行目的的差異是通過步行速度的差異表現(xiàn)出來的，但是在通過長度僅為190cm的閘機時，較小的速度差異表現(xiàn)不出明顯的影響關(guān)系；同時調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，年齡、性別、出行目的的影響程度，相對于行李類型、持卡類型以及使用方法熟悉程度來說，可忽略不計。因此本次研究重點考慮行李類型、持卡類型以及使用方法熟悉程度的影響。

2.2 影響機理分析

攜帶行李的乘客，其正常走行速度及行為反應(yīng)速度均受到影響，刷卡環(huán)節(jié)時間延長，進入閘機后，由于三桿結(jié)構(gòu)會阻礙行李的順利通過，過閘時間會延長，影響程度取決于行李數(shù)量和尺寸；持單程票的乘客，若熟悉單程票的出站使用方法，其影響程度主要取決于將單程票插入閘機回收槽的環(huán)節(jié)所消耗的時間長短。但是由于持單程票的乘客大部分乘城市軌道交通的次數(shù)較少，不熟悉單程票的進、出站使用方法，尤其是上海城市軌道交通，由于進、出站閘機的使用方法不一致，多數(shù)單程票乘客認為出站方法和進站方法一樣，均為閘機感應(yīng)區(qū)感應(yīng)出站。在通過閘機時，刷卡進入閘機后發(fā)現(xiàn)三桿未轉(zhuǎn)動，退出來再次刷卡，如此反復(fù)，直至被告知或?qū)W習(xí)到正常出站方法為止，嚴重者會導(dǎo)致閘機堵塞1min左右，偶爾出現(xiàn)現(xiàn)場混亂的現(xiàn)象，如推擠、爭吵等，給正常運營造成不便，極大程度地降低了閘機的通過能力。由于銜接了鐵路客運站，存在大比例的外地長途乘客，多使用單程票，同時攜帶大量行李。持單程票同時攜帶行李的乘客出站時，對過閘時間的影響會更加顯著。

2.3 乘客結(jié)構(gòu)

基于以上及現(xiàn)場調(diào)查分析，將該類車站的乘客做以下分類：

1）按攜帶行李數(shù)量及尺寸分為三類，具體界定見表2。

表2 不同行李類型的界定

2）按持卡類型分為非接觸式IC卡和單程票兩類。

3）按使用方法熟悉程度分為熟悉和不熟悉兩類。持單程票的多數(shù)乘客由于乘坐城市軌道交通次數(shù)較少，存在操作不熟悉的情況，需進行此項分類；但持非接觸式IC卡的乘客乘坐城市軌道交通次數(shù)較多，不存在操作方法不熟悉的情況，不需進行此項分類。

為了準確地描述乘客結(jié)構(gòu)，選取上海城市軌道交通2號線的虹橋火車站站作為案例，課題組于2012年5月30日（周三）對該站A、C區(qū)的出站閘機使用情況進行了調(diào)查，統(tǒng)計了各種類型乘客的比例以及通過閘機的平均通過時間。各種類型乘客的比例如表3所示。

表3 各類乘客的比例 %

對各種類型的乘客通過三桿式閘機、門扉式閘機的連續(xù)流時間進行觀測記錄，得到每類乘客通過閘機的平均通過時間如表4所示。

表4 各類乘客通過閘機的平均通過時間 s

2.4 閘機的實際通過能力

在上述乘客結(jié)構(gòu)的條件下，計算三桿式閘機和門扉式閘機的實際通過能力，計算公式如下：

式中：

C——閘機通過能力，人／h；pi——第i類乘客的比例；

ti——第i類乘客通過閘機的平均通過時間，s。

案例的計算結(jié)果：三桿式閘機的實際通過能力C1＝1058為人／h；門扉式閘機的實際通過能力C2＝1480為人／h。可見，實際通過能力值遠小于表1中的《規(guī)范》參考值。

2.5 敏感性分析

為了更加清晰地顯示出各個影響因素對三桿式閘機、門扉式閘機的影響程度，進行感敏性分析。

攜帶拉桿箱的乘客每增加1%，三桿式閘機的通過能力從1058人／h降到1045人／h，降低了1.23%；門扉式閘機的通過能力從1480人／h降到1468人／h，降低了0.79%。可見，門扉式閘機通過能力受行李乘客的影響小于三桿式閘機，說明了門扉式閘機更適合行李比例大的車站。

持單程票的乘客每增加1%，三桿式閘機的通過能力從1058人／h降到1044人／h，降低了1.37%；門扉式閘機的通過能力從1480人／h降到1462人／h，降低了1.20%。三桿式閘機和門扉式閘機的通過能力受單程票乘客影響相差不大。

不熟悉單程票出站方法的乘客每增加1%，三桿式閘機的通過能力從1058人／h降到1013人／h，降低了4.26%；門扉式閘機的通過能力從1480人／h降到1399人／h，降低了5.50%。可見，三桿式閘機和門扉式閘機的通過能力受單程票出站方法熟悉程度的影響非常大，且對門扉式閘機通過能力影響更為明顯。現(xiàn)場調(diào)查中，僅約3%的“不熟悉”的乘客，卻占用了總過閘時間的14%。有必要加大單程票使用方法的宣傳力度或者在該類車站增設(shè)志愿者。

3 進、出站閘機配置數(shù)量的分析

城市軌道交通車站進、出站閘機，配置數(shù)量計算公式如下：

式中：

M——車站遠期超高峰小時進、出站客流量；

Ci——第i類進、出站閘機的通過能力；

ni——第i類進、出站閘機的數(shù)量。

在確定M值的時候，要求對車站遠期高峰小時進、出站客流量進行預(yù)測，同時要選取超高峰系數(shù)（《規(guī)范》中的選擇范圍為1.1～1.4）。由于銜接鐵路客運站的城市軌道交通車站其客流的特殊性，該類車站的高峰小時以及超高峰系數(shù)也存在特殊性，普通城市軌道交通車站的高峰小時一般處于上、下班高峰時段，但是該類車站的這些參數(shù)受到鐵路客運站到、發(fā)列車時刻表的影響較大。因此，該類車站進、出站閘機配置數(shù)量設(shè)計的可靠性從某種程度上還取決于鐵路列車運行圖的穩(wěn)定性。

在確定進、出站閘機的通過能力之前，必須先準確地預(yù)測出車站的乘客結(jié)構(gòu)，不能僅依據(jù)《規(guī)范》給出的參考值。不同功能定位的鐵路客運站，其乘客結(jié)構(gòu)不同；周邊土地的不同用地性質(zhì)，其乘客結(jié)構(gòu)也不同。如上文所述，不同的乘客結(jié)構(gòu)對應(yīng)了進、出站閘機不同的實際通過能力，因此在進行預(yù)測的過程中，要綜合考慮各種因素的影響以及準確度，才能準確地計算進、出站閘機的實際通過能力。可見，該類車站的進、出站閘機的配置數(shù)量設(shè)計問題，對客流預(yù)測工作者提出了更加細致化、準確化的要求。

4 結(jié)語

驗證了GB 50157—2003《地鐵設(shè)計規(guī)范》中自動檢票閘機的通過能力參考值的適用條件，提出了銜接鐵路客運站的城市軌道交通車站三桿式閘機、門扉式閘機實際通過能力的修正方法，結(jié)合案例計算出三桿式閘機的實際通過能力為1058人／h，門扉式閘機的實際通過能力為1480人／h。通過敏感性分析，得出門扉式閘機對攜帶行李的乘客具有更好的適用性，建議在攜帶行李比例大的車站，增加門扉式閘機的比例，提高攜帶行李乘客的舒適度。由于不熟悉單程票的使用方法，造成閘機實際通過能力的極大下降，建議加大單程票使用方法的宣傳力度或者在該類車站增設(shè)志愿者。

［1］吳嬌蓉，馮建棟，葉建紅.磁卡和IC卡并用檢票閘機通行能力分析［J］.同濟大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2010（1）：85.

［2］何潔.城市軌道交通自動檢票機配置數(shù)量的研究［J］.鐵道通信信號，2008（10）：14.

［3］張慧慧，陳峰，吳奇兵.北京地鐵進出站設(shè)施通行瓶頸問題定量分析［J］.都市快軌交通，2009（3）：20.

［4］GB 50157—2003地鐵設(shè)計規(guī)范［S］.