大型客運站站臺規模計算研究

李偉冬, 張　霞

(中鐵二院工程集團有限責任公司， 四川成都 610031)

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大型客運站站臺規模計算研究

李偉冬, 張霞

(中鐵二院工程集團有限責任公司， 四川成都 610031)

【摘要】文章是在考慮目前我國客運專線大規模建設的前提下，討論客運專線引入大型客運站后，站臺規模的確定問題。首先應根據逃生需求確定站臺規模，其次，可基于站臺候車模式下利用排隊論的方法，計算基于乘客換乘量的需要站臺面積，用最小寬度作為演算指標，最終得到合理的站臺尺寸規模。在實際工程設計中，由于高峰小時發送量(PH)等基本指標較為宏觀、粗糙，故乘客換乘量的需要站臺面積作為檢算指標使用較為適宜。

【關鍵詞】客運專線；客運站；站臺規模

隨著我國鐵路客運專線的大規模建設，許多大城市的鐵路客運站越來越多。客運專線大型客運站由于修建成本較高，故各項指標設計極為重要。站臺面積和數量是車站設計時必須考慮的指標，該指標對為滿足旅客乘降功能和減少工程投資具有重要意義。

1旅客站臺規模主要影響因素

旅客站臺規模，即旅客站臺的個數、長度及寬度指標。主要影響因素有：

(1)站臺最大聚集人數。站臺寬度應滿足旅客一次乘降或同時進站的最大聚集人數要求，其寬度應根據客流密度確定。

(2)旅客地道數量及其在站臺上的出入口寬度。旅客進出站地道的設置數量及通向各站臺的出入口，一般設置雙側出入口。對客運專線的大、中型客運站，一般設置有自動扶梯，出入口寬度應滿足設置自動扶梯的寬度要求。

(3)建筑物邊緣至站臺邊緣的寬度。站臺邊緣至建筑物邊緣的距離應保證工作人員作業和站臺上旅客的安全，以及有關車輛通行的寬度要求。

(4)建筑物的結構寬度。站臺的寬度應滿足站臺上設置的有關建筑物的結構寬度要求。

(5)有關作業的要求。站臺上應考慮消防車的通行及輪椅車的使用等要求。

2基于逃生需求的站臺規模計算

2.1旅客站臺長度的確定

旅客站臺長度是按列車長度加前后富裕長度確定的。由于客運專線只考慮動車組運行，站臺長度計算按動車組16輛(CRH1型)編組計，車底長度按430m考慮，并考慮動車組前后各加10m的停車余量，確定旅客站臺長度為450m。

2.2基本站臺寬度的確定

對于站房或行車室突出部分邊緣至站臺邊緣的距離，大型客運站需考慮安排較大規模迎送活動并與站房建筑景觀相協調，該距離采用20～25m。

2.3中間站臺寬度的確定

島式站臺、側式站臺寬度示意見圖1。

圖1　島式站臺、側式站臺寬度組成示意

(1)

式中：T為撤離或逃生的時間；Q為每個出入口需要疏散的總人數；A為人行樓梯通過能力，取70人/(min·m)；0.9m為人行樓梯寬度。

大型客運站站臺上的旅客人數按島式站臺同時有兩列車停靠，每列按1 200人計算，站臺上的工作人員及接送站的人員等合計按600人計算，總人數為3 000人。

旅客進出站出入口邊墻厚度(b2)根據建筑設計要求，采用不銹鋼欄桿需要寬度按0.25m設計。

邊墻邊緣至站臺邊緣的距離(b3)主要根據旅客通過和候車的需要、殘疾人輪椅和消防車的通行要求等因素確定。目前使用的消防車型號較多，車寬一般為2.50m，再考慮0.5m的安全寬度，故邊墻邊緣至站臺邊緣需要的寬度為3.0m。殘疾人輪椅通行需要的寬度為1.40m，站臺邊緣至安全線的寬度為1.0m，考慮輪椅通過的同時仍能滿足一位行人通過的寬度0.6m，則殘疾人輪椅通行需要的寬度為3.0m。

按旅客站臺設置有關建筑物及設備所需要的島式中間站臺寬度為：5.0m+2×0.25m(邊墻厚度)+2×3.0m(邊墻邊緣至站臺邊緣的距離)=11.50m。

3基于站臺候車模式確定站臺規模

基于逃生需求確定的站臺規模是靜態的，也沒有與客運站的總體規模、客運站接發車能力相結合，故需要進一步研究基于站臺候車模式的站臺規模。

3.1基于站臺候車模式的站臺規模影響因素

3.1.1乘客轉換量

乘客需要在站臺等候列車、下車離開站臺、在站臺換乘其他列車，如果站臺規模太小，乘客的舒適性嚴重受影響，且在站臺的轉換速度也會降低，直接增加列車在站停留時間及站臺延誤。相反，如果站臺規模太大，會浪費成本和用地。

3.1.2客流分布特征

一般情況下，乘客是陸續進入站臺，乘客分布逐漸由稀到密，當列車未到時，大部分乘客會在各自所要乘坐的車廂的站位附近等候，考慮到部分乘客可能尋找合適的線路站位或避開擁擠的人群，這樣必然會有乘客進行短距離的流動，這種流動最終促使站臺上站位附近的乘客的分布趨于均勻。

3.2基于乘客換乘量的站臺規模計算模型

基于站臺候車模式的乘客上下車服務過程可以描述為：

(1)乘客上車：乘客步行進入站臺→在站臺等候車輛→車輛到達→上車離開；

(2)乘客下車：乘客下車進入站臺→經過一段距離離開站臺。

乘客的這種活動是一種流的概念，可以描述為兩個方向的乘客流在站臺接受服務后按照一定的方式離開。那么此乘客上下車服務可以看作一個排隊過程，即可以用排隊論的理論進行研究。

設站臺內乘客自由流動的最大容量為N，當乘客數大于N時，后面的乘客就不會進人車站，并且服務臺為1，那么該系統為容量有限的單通道排隊服務系統，抽象后的服務過程見圖2。

根據排隊論模型的分類，上車的排隊系統是M/D/1/N/∞/FCFS排隊系統，表示乘客到達服從泊松分布，服務時間為定長服務，服務臺數量為1，系統容量為N，顧客數量無限，排隊規則為先到先服務的排隊系統。下車的排隊系統是M/D/1/N/∞/FCFS排隊系統，表示乘客到達服從泊松分布，服務時間為定長分布，服務臺數量為1，系統容量為N，顧客數量無限，排隊規則為先到先服務的排隊系統。

圖2　站點服務過程示意

站臺中轉乘客量要滿足上下車客流量的要求，上車客流和下車客流分別考慮獨立同時進行。上下車的總客流量應該小于系統容量N，表示如下：

(2)

式中:Lq1為站臺上等待接受上車服務的乘客量；Lq2為站臺上等待接受下車服務的乘客量。

3.2.1上車乘客量的計算公式

進站上車的客流服從泊松分布，服務時間T為定長服務，λ1(人/h)表示單位時間內平均到達的乘客數，等價于高峰小時發送量PH。

乘客上車站臺服務時間分為乘客步行進入站臺的時間tb(min)和候車時間th(min)，設站臺長度為L(m)，則乘客步行進站的距離平均為L/2(m)，步行速度記為Vb(m/min)，發車間隔為f(min)。則：

(3)

(4)

所以站臺服務時間為：

(5)

所以

(6)

(7)

(8)

在乘客上下車過程中，只是等待服務的乘客占用站臺資源，因此只需求出在隊列中等待的平均乘客量即可。

乘客在站臺內接受下車服務的乘客量Lq1計算公式如下：

(9)

3.2.2下車乘客量的計算公式

(10)

(11)

(12)

(13)

由此可以計算出站臺內接受下車服務的乘客量Lq2：

(14)

根據上式建立的不等式可以計算出站臺容量N要滿足的關系式，即N≥M，其中M=Lq1+Lq2，該式與式(2)～式(13)聯合求解，其中令N=M，求得的M就是站臺所必需的最小站臺容量，由M即可計算出站臺所需的最小空間面積S。如：

S=Si·M

(15)

式中Si為一個乘客所需站臺面積。站臺上人均占有面積取0.33～0.75m2/人，考慮旅客攜帶行李，可取均值0.5m2/人。

3.2.3實例

本文以南昌樞紐新建南昌西站為例，南昌西客站建有12個站臺，22條到發線。站房高峰小時旅客發送量6 000人；預測近、遠期年旅客發送量分別為1 600萬人和2 400萬人。南昌西客運站主要辦理杭州、長沙、贛州、福州方向的動車始發、終到作業，同時辦理九江至贛州、九江至福州、九江至杭州、九江至長沙、福州至長沙、贛州至長沙、杭州至長沙的動車通過作業。

λ1=λ2=高峰小時旅客發送量，步行速度記為Vb(m/min)=4.0(m/min)，高峰小時每條到發線辦理的列車對數為2.5對，扣除起停附加時分，發車間隔記為f(min)=15(min)，則：

上車乘客量：

下車乘客量：

S=Si·M=0.5×(45374.5+44999.5)=45187 m2

故所需要站臺個數=S/S1=11.64，取值12。

Si為一個450m×11.5m(長×寬)站臺有效利用面積為450×11.5×75 %=3881.25m2

4結論

可見，客運專線首先應根據逃生需求確定站臺規模，其次，可基于站臺候車模式下利用排隊論的方法，計算基于乘客換乘量的需要站臺面積，本著以最小站臺面積和最小長度來確定站臺寬度的思想，用最小寬度作為演算指標，最終得到合理的站臺尺寸規模。在實際工程設計中，由于高峰小時發送量(PH)等基本指標較為宏觀、粗糙，故乘客換乘量的需要站臺面積作為檢算指標使用較為適宜。

參考文獻

[1]GB50091-2006 鐵路車站及樞紐設計規范[S]. 北京:中國計劃出版社,2006.

[2]TB10621-2014 高速鐵路設計規范[S]. 北京:中國鐵道出版社,2014.

[3] 焦永蘭.管理運籌學[M]. 北京:中國鐵道出版社，2005.

[4]李慶生. 客運專線車站設計有關問題的研究[J].鐵道工程學報，2006(7):88-89.

[5]袁建，王延娟.快速公交站臺規模研究[C]//交通與物流.第六屆(2006)交通運輸領域國家學術會議論文集,2006:246-247.

[6]李慶生. 客運專線車站旅客站臺寬度的研究[J].鐵道運輸與經濟，2005(10):40-41.

[作者簡介]李偉冬(1983～)，男，碩士, 工程師，從事站場設計；張霞(1985～)，女，碩士,工程師,從事站場設計。

【中圖分類號】U291.1

【文獻標志碼】B

[定稿日期]2016-05-16