基于生理負荷的城市軌道交通換乘距離研究

林 國 成

(中鐵工程設計咨詢集團有限公司,北京 100055)

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基于生理負荷的城市軌道交通換乘距離研究

林 國 成

(中鐵工程設計咨詢集團有限公司,北京 100055)

從城市居民出行的生理特性出發，分析了出行者機體生理恢復的理想時間，根據人體恢復常態時間與連續出行時間、身體能量代謝的關系，得出銜接交通方式的理想換乘距離，最后總結了在城市軌道交通線網布局、客流預測以及車站設施設計的方法。

城市軌道交通，生理負荷，換乘距離，客流

0 引言

國內外大中城市交通發展模式基本呈現以城市軌道交通為骨干，以公交為主體，步行+自行車為終端銜接的公共交通體系。近年我國城市軌道交通發展迅速，為解決城市交通問題，做好城市軌道交通規劃換乘銜接，對城市公共交通一體化建設具有重要意義。城市軌道交通銜接的主要出行方式為步行、自行車、公交三種方式，城市居民的換乘距離與出行者的身體生理負荷密切相關。本文通過分析出行者的生理特性，提出城市軌道交通銜接換乘的合理距離，為城市軌道交通線網規劃布局以及軌道站點設置提供技術支撐。

1 生理恢復的理想時間

在城市居民出行過程中，出行者需要不斷耗能，來實現出行目的。不同的出行方式出行者耗能是不同的，當出行者身體能耗達到一定程度時，身體就會表現出疲勞、不適癥狀，不愿完成出行目的。說明出行者選擇方式與出行者的生理負荷情況密切相關，本文利用生理負荷強度來衡量城市居民出行過程中的身體能耗指標，采用出行者在不同出行方式單位時間平均總能耗表示。

文獻[1]對城市居民出行者的個體行為生理特性進行了深入研究，得到不同出行方式下的出行者單位時間總能耗，如表1所示。

表1 不同出行方式單位時間平均總能耗 kJ/min

根據人體出行行為活動研究，當出行者身體表現出疲勞、不適癥狀時，出行者身體需要休息一段時間，來維持繼續完成出行目的。人體機能需要一定時間來恢復常態，人體恢復時間與身體的活動量密切相關。出行者的活動量越大，也就需要更長的時間來恢復。

綜合分析認為：人體機能在0 min～5 min休息時間能恢復常態是理想時間，在5 min～10 min休息時間能恢復常態是為可接受時間，在10 min～20 min休息時間能恢復常態是可容忍時間，在20 min以上休息時間能恢復常態為疲勞時間。

2 生理恢復的理想換乘距離

城市居民出行過程中，身體恢復正常狀態所需時間與連續出行時間長短、身體能量代謝大小相關。

T=0.02(Y-3)1.2×(t)1.1

(1)

其中，T為機體疲勞恢復常態時間，min；Y為不同交通方式單位能耗，kJ/min；t為出行者連續出行時間，min。

為了保證城市居民出行過程中以正常狀態繼續進行出行活動，出行者休息時間應不小于機體疲勞恢復常態時間。

根據相關城市綜合交通調查資料，成年人占比約80%、未成年人占比約20%；男性占比約65%、女性占比約35%；綜合計算城市軌道交通銜接的步行、公交(站)、自行車三種方式平均能耗分別為14.64 kJ/min，14.22 kJ/min，17.15 kJ/min。

根據出行者機體的恢復常態的時間要求，采用不同交通方式的平均能耗指標，計算出行者不同交通方式的出行距離與機體恢復常態的時間的關系，如表2所示。

表2 不同機體恢復常態時間與出行距離對應關系

按照“以人為本”原則，出行者一次出行，需經過多次換乘，來實現出行目的。城市軌道交通作為綜合交通大中城市的主骨架，勢必要求軌道交通的銜接換乘距離應該滿足出行者的身體生理負荷。本文認為出行者在生理恢復的理想時間內實現城市軌道交通與其他方式的換乘才是理想的換乘關系。出行者機體0 min～5 min恢復常態時間視為理想時間，則城市軌道交通銜接的三種方式換乘距離為理想換乘距離：理想步行換乘距離為0 m～800 m，理想自行車換乘距離為800 m～1 600m，理想公交(站)換乘距離為1 600 m～3 000 m。另外從軌道交通客流吸引角度分析，城市軌道交通第一層吸引范圍為0 m～800 m，第二層吸引范圍為800 m～1 600 m，第三層吸引范圍為1 600 m～3 000 m。

3 啟示和作用

1)為城市軌道交通線網布局規劃提供理論支撐。

根據建標104—2008城市軌道交通工程項目建設標準，城市軌道交通在全封閉線路上，市中心的車站間距不宜小于1 km，市區外圍的車站間距宜為2 km。本文根據人體生理恢復特征，市中心城市軌道交通車站設置首要滿足車站周邊居民的步行換乘至軌道交通的出行要求，其次是采用自行車換乘至軌道交通，分析認為市中心城市軌道交通車站理想間距宜為1.6 km～3.2 km。市區外圍組團的車站應盡量滿足公交換乘的出行需求，分析認為車站理想間距宜為3.2 km～6 km。與建標104—2008中車站分布提出車站間距宜為1 km～2 km的要求存在一定差距，分析認為以前大中城市軌道交通發展過程中未充分考慮自行車換乘因素，主要體現步行換乘，車站間距偏小。城市軌道交通具有大運量、快速、準時、舒適的特性，主要承擔城市中遠距離客流為主，車站設置不宜太密集。尤其在中小城市規劃發展城市軌道交通過程中，要充分體現軌道交通作為城市綜合交通系統的主骨架作用，本文依據人體生理恢復特征，得到的理想車站間距可作為城市軌道交通規劃布局的重要參考依據，為城市軌道交通線網布局提供理論支撐。

2)為城市軌道交通客流預測分析，提供客流吸引劃分依據。

城市居民作為城市軌道交通客流預測的主體，人體生理特征與客流預測密切相關。城市軌道交通的第一層吸引范圍為步行換乘居民，距離為0 m～800 m，第二層吸引范圍為自行車換乘，距離為800 m～1 600 m，第三層吸引范圍為公交換乘，距離為1 600 m～3 000 m。目前，城市軌道交通客流預測過程中，一般按照第一層吸引軌道交通兩側750 m，第二層吸引軌道交通兩側3 000 m，缺少自行車換乘的研究。隨著大中城市共享單車的發展，自行車成為介于步行和公交兩種方式之間的綠色交通，成為城市軌道交通重要換乘方式，在城市軌道交通客流預測中，將占據重要地位。

3)軌道交通車站應設計人性化設施。

城市軌道交通車站內外應設置適量的休息座椅，供換乘者休息以恢復體力；換乘站應盡量減少上下樓梯換乘長度，減少出行者的能耗，提高換乘舒適度；換乘站應充分布設自行車換乘設施，實現綠色出行；公交換乘站宜設置成港灣式停車站，應盡可能靠近城市軌道交通出入口。

4 結語

本文按照“以人為本”的原則，從城市居民出行的生理特征出發，研究人體生理恢復常態時間與連續出行時間、身體能量代謝的關系，以出行者出行中的機體恢復理想時間為條件，對城市軌道交通換乘銜接距離進行了探討，并提出了理論換乘距離，為軌道交通線網布局規劃、客流預測以及車站的設備設施設計等方面提出了一定的理論支撐，為實現城市公共交通一體化建設及具有重要的意義。

[1] 郭寒英.基于出行者生理心理的城市客運交通出行行為研究[D].成都：西南交通大學,2007.

[2] 林國成.城市綜合客運樞紐換乘銜接研究[D].西安：長安大學,2010.

[3] 彭 輝.綜合交通運輸系統理論分析[D].西安：長安大學,2006.

[4] 潘東來.城市軌道交通樞紐交通銜接研究[D].武漢：華中科技大學,2005.

[5] 葛 亮.王 煒.鄧 衛,等.城市客運換乘樞紐規劃及設計方法研究[J].規劃師,2004(10)：53-55.

Study on transfer distance of urban rail transit based on physiological load

Lin Guocheng

(ChinaRailwayEngineeringConsultingGroupCo.,Beijing100055,China)

This paper starts from the physiological characteristics of urban residents’ travel, and analyzes the ideal time for the physical recovery of travelers. According to the body to restore the normal time and continuous travel time, the relationship between body energy metabolism, the convergence of transport mode to get the ideal transfer distance. Finally, this paper summarizes the method of urban rail transit network layout, passenger flow forecast and station facility design.

urban rail transit, physiological load, transfer distance, passenger flow

1009-6825(2017)09-0019-03

2017-01-18

林國成(1983- )，男，工程師

TU984.191

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