高速鐵路與城市軌道交通換乘系統研究

黃建祥

摘 要：本文首先分析高速鐵路與城市軌道交通換乘系統問題研究的背景，然后指出研究的重要意義，接著分析高速鐵路與城市軌道交通銜接換乘的原則，列舉換乘模式，最后運用運能匹配度分析高速鐵路換乘城市軌道交通的運能協調性，以期為相關學者的研究提供借鑒。

關鍵詞：高速鐵路;城市軌道交通;換乘;運能匹配度

中圖分類號：U291.7;U293.1文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2018）32-0086-03

Study on Transfer System between High Speed

Railway and Urban Rail Transit

HUANG Jianxiang

（School of Traffic and Transportation， Lanzhou Jiaotong University，Lanzhou Gansu 730070）

Abstract： This paper first analyzed the background of the research on the transfer system between high-speed railway and urban rail transit， then pointed out the significance of the research. Secondly， it analysed the principle of transfer between high-speed railway and urban rail transit， enumerated the transfer modes， and finally used the capacity matching degree to analyze the coordination of high-speed railway to urban rail transit， with a view to providing reference for relevant scholars'research.

Keywords： high-speed railway;urban rail transit;transfer;capacity match

1 研究背景

在我國綜合交通體系中，鐵路運輸一直起到不可替代的作用。國情表明，我國人口數量眾多，鐵路運輸負荷較大。因此，近年來，我國政府大力發展高速鐵路，以期能滿足人民日益增長的運力需求。國家發改委發布《鐵路“十三五”發展規劃》，計劃到2020年底，我國高速鐵路網營業里程將達到3萬km。

高速鐵路的快速發展將不可避免地導致客流量以及換乘乘客數量的增長。因此，如何有效處理好乘客集散、緩解高速鐵路綜合交通樞紐的客流壓力，以及如何實現乘客換乘的無縫銜接都是現在迫切需要解決的問題。目前，城市軌道交通發展迅速。與城市道路交通相比，城市軌道交通具有其他公共交通無法比擬的巨大優勢。經過150多年的發展，城市軌道交通在公共交通系統中的地位越來越重要，所起的作用也越來越大，并且已經成為解決大城市交通擁堵的良藥。同時，我國當前如火如荼的軌道交通建設形勢也表明改善交通狀況迫在眉睫。

截至2017年末，我國共有35個城市（內地31個，港臺4個）開通城市軌道快速交通，共計157條線路（內地139條，港臺18條），運營線路總長度達4 823.1km。城市軌道交通是大中城市公共交通的骨干，可以說，一個城市軌道交通的發展對維護社會穩定及提升人民群眾獲得感具有重要的意義。

2 高速鐵路與城市軌道交通銜接換乘原則

為提高高速鐵路客運樞紐換乘效率，保證換乘系統的整體協調性，換乘系統設計應遵循以下原則。

2.1 以人為本原則

高速鐵路換乘城市軌道交通的首要原則是以人為本、全面協調。簡單來說，換乘就是指乘客由于無法直達目的地而選擇換乘其他交通方式的行為。當今社會，各大綜合交通樞紐體現的“無縫銜接”“零換乘”等都是“以人為本”原則的體現[1]。合理的車站站型及空間結構布局能有效縮短換乘時間，提高換乘效率。

2.2 運能匹配原則

在整個換乘系統中，換乘工具尤為重要。各交通工具間（如高速鐵路與城市軌道交通）運能大小是否匹配對乘客換乘的效率具有重要影響。能力不足會導致乘客滯留于車站，影響換乘效率;能力過剩則會造成大量經濟資源浪費。

2.3 換乘最優原則

在整個換乘系統中，應滿足不同乘客的換乘需求，并且保證乘客換乘總消耗最小，換乘線路最優，各運輸工具之間的銜接性最優及換乘效率最高。

2.4 可持續發展原則

城市的不斷發展同樣影響交通的發展。為滿足日益增長的高速鐵路客流及城市軌道交通客流，綜合樞紐的規劃建設及各交通方式間的聯系應相適應，從而實現人與自然和諧發展。此外，還要為未來的建設留有余地，做到近遠期相結合的規劃建設。

3 高速鐵路客運樞紐換乘模式分析

空間布局結構在很大程度上決定一個換乘系統效率的高低。隨著國家城市軌道交通快速發展，城市軌道交通換乘方式趨于多元化。按照空間布局方式，可將國內各大樞紐站采用的換乘方式分為以下四種。

3.1 站前廣場換乘

這種站外換乘方式是目前國內較為常見的，一般出現在早期建設的樞紐站[2]。因為其施工難度相對較小，并且對現有站房的影響程度較小，所以依然被一些城市廣泛采用。但是，該換乘方式一般需要換乘乘客經過較長的行走距離才能到達換乘地點，乘坐高速鐵路的乘客一般進行中長距離旅行，可能攜帶大件行李，致使換乘效率較低，且容易造成換乘客流沖突，影響安全性。

3.2 通道換乘

這種換乘方式是目前國內地鐵換乘較為常見的一種模式。這種換乘模式將兩個不相鄰的站廳通過換乘通道相連接，有效減少了站前廣場式的地面土地利用面積，為可持續發展的樞紐站換乘提供了有效保障。但是，距離較遠的兩站相連，使得乘客需要行走較長的距離，無法保證換乘效率，且造價相對較高。

3.3 換乘大廳換乘

該模式是指乘客需要通過站廳，再根據相關導向標志出站或到另一個站臺繼續乘車的模式。其優點是客流經過站廳實現再分配，及時有效地避免了人流沖突，有效減少了樓梯等其他垂直移動設施的數量，乘客換乘的效率得以提高。但是，乘客在換乘時必須進行垂直方向上的移動，這樣會造成換乘線路增加。此外，需要提前設置好引導標識，做好充分合理的客流組織才能發揮站廳的作用。北京南站、成都東站等普遍采用這種換乘模式。

3.4 同站臺換乘

同站臺換乘是指高速鐵路與城市軌道交通共同設站，共用一個站臺。在越來越人性化的樞紐站建設中，這種模式就是人們常說的“無縫銜接”或“零換乘”。由于其不需要換乘乘客大量行走，因此這種換乘模式是最便捷、最快速、最大程度上為乘客換乘提供便利的方式。但是，由于其需要的站臺面積過大，且我國高速鐵路與城市軌道交通屬于兩個不同的運營系統，因此我國還未有先例。

4 高速鐵路與城市軌道交通換乘系統構成

高速鐵路客運樞紐站與城市軌道交通換乘系統由以下三種要素構成：換乘設施、換乘旅客及運載工具[3]。其中，換乘設施按照其功能又分為服務類設施、連接類設施及等候類設施。對于換乘旅客，主要對流量、流時和流向等特性進行分析，得出影響客流變化的主要因素，為后期客流預測提供依據。而本文主要分析換乘運載工具的車輛運能、運能協調性及時間可靠度，為以后的換乘系統優化提供理論支撐。換乘系統構成如圖1所示。

5 高速鐵路綜合樞紐運能協調分析

研究各種交通方式的換乘，其中運能的協調匹配是極其重要的方面。高鐵的換乘客流呈現出明顯的脈沖與密集性，而軌道交通的疏散客流呈現出明顯的連續性與均勻性，所以是否能協調兩者之間的運能使其相互匹配是研究的重點。

5.1 運能協調概述

高速鐵路綜合樞紐換乘城市內交通方式由地鐵、常規公交、出租車和私家車等組成[4]。所謂運能協調是指樞紐內各種交通方式提供的能力與旅客對換乘的需求達到均衡的情況。這種所謂的平衡狀態并不是客流的供需絕對相等，而是留存一定的空間來應對樞紐內突發的客流增長。運能協調指標可以用來檢驗既有運能分配及適度條件下供給與需求的匹配程度，可以有效降低運營過程中運能供給量超出需要造成能力的浪費，也不會造成運能短缺。圖2為運能協調四項原則。

5.2 運能匹配度

為考核運能協調的效果，選用運能匹配度來表示高速鐵路與市內各交通方式自身的輸送能力、鐵路列車乘降旅客中換乘市內交通的總人數、鐵路到達客流依據自身情況選擇疏散方式從而引起方式選擇比例等因素有關，鐵路與城市內各交通方式之間的運能匹配程度計算公式如式（1）所示：

[B=Cr×αCx]? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（1）

其中，[α]為鐵路乘客換乘某種疏解方式的客流比例;[Cr]為由鐵路疏解到城市中的交通流量;[Cx]為某種銜接方式可以提供的運能。運能匹配度指標是鐵路到站客流與市內各交通方式之間客運供求關系的數量反映，反映出兩者運輸能力銜接的協調狀況[5]。運能匹配度指標分級見表1。

運能匹配度指標在0.86～0.90最為經濟且合理，表明該種運輸的疏散能力略大于鐵路的到達客流中換乘該種運輸方式的客流，這時兩者的能力匹配狀況為最優。此時，既能提供良好的運輸服務，有效安全平穩地疏散客流，也不會造成交通資源的浪費，能獲得換乘系統最佳的經濟效益[6]。

5.3 高速鐵路終到列車下車客流量[Ch]

[Ch=60FsJhBhηhKmI]? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（2）

其中：[Ch]表示高速列車下車客流量[（人·次/）h];[Km]表示客運量月度波動系數;[Fs]表示考慮運行調整、能力儲備等因素的能力使用系數;[Fs]表示列車追蹤運行時的間隔時間;[Jh]表示列車編組輛數;[Bh]表示每列列車定員;[ηh]表示列車滿載率。

5.4 軌道交通集散能力

軌道交通運輸能力的大小是由很多因素共同決定的，如軌道列車每節車輛定員、途經與始發的軌道交通線路數、滿載率、編組輛數、平均發車間隔等。

[Cm=60BmMmtJmtηmr-Jmtηmt/Imt+MmsJmsηms/Ims] （3）

其中：[Cm]表示軌道交通集散能力[（人·次/）h];[Bm]表示每節軌道車輛定員;[Mmt]和[Mms]表示某軌道交通站所在軌交通網絡途經和始發的線路數;[Jmt]和[Jms]表示途經和始發的軌道列車編組輛數;[ηmt]、[ηmr]和[ηms]表示軌道列車途經軌道交通站時滿載率、理論極限滿載率、始發滿載率（%）;[Imt]和[Ims]表示高速鐵路列車密集到達時，軌道交通途經站和始發站軌道列車的平均發車間隔（min）[7]。

若[Imt=Ims=Im]，則

[Cm=60BmMmtJmtηmr-Jmtηmt+MmsJmsηmsIm]? ? ? ? ? ? （4）

6 結語

本文對高速鐵路與城市軌道交通換乘系統運能匹配性進行了較為詳細的介紹，并對高速鐵路與城市軌道交通銜接換乘原則與其系統構成進行了較為詳細的分析，最后給出了運能匹配度的定義和計算方法。

參考文獻：

[1]賀玉姣.高速鐵路地鐵樞紐換乘客流的控制：以成都東站高速鐵路換乘地鐵為例[D].成都：西南交通大學，2018.

[2]吳歡.關于國鐵與城市軌道銜接問題的探討[J].黑龍江交通科技，2013（4）：172-174.

[3]代希騰.高速鐵路鐵路與城市軌道交通換乘設施通行能力研究：以西安北客站為例[D].西安：長安大學，2016.

[4]南天偉.鐵路綜合客運樞紐銜接方式運營匹配性評價及優化[D].北京：北京交通大學，2015.

[5]石萍，荊濤.城市軌道交通概論[M].北京：中央廣播電視大學出版社，2012.

[6]趙曉婷.鐵路客運與城市軌道交通換乘模型及優化方法[D].蘭州：蘭州交通大學，2015.

[7]王國輝.鐵路客運樞紐站與城市交通的銜接與協調研究[D].成都：西南交通大學，2007.