西安地鐵16號(hào)線應(yīng)對(duì)突發(fā)大客流的前期設(shè)計(jì)研究

姜 磊

(1.中鐵第一勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，710043，西安;2.陜西省鐵道及地下交通工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(中鐵一院)，710043，西安∥工程師)

城市軌道交通系統(tǒng)突發(fā)大客流屬于一種特殊的異常的狀況，發(fā)生頻率低，但矛盾突出［1］。如何快捷地將乘客疏散是解決突發(fā)大客流的核心問(wèn)題。若在設(shè)計(jì)之初未考慮突發(fā)大客流，運(yùn)營(yíng)后由于土建工程的不可變動(dòng)性，不可能通過(guò)加強(qiáng)硬件設(shè)施來(lái)解決問(wèn)題，而通過(guò)運(yùn)營(yíng)組織方案進(jìn)行疏解，只能達(dá)到杯水車(chē)薪的效果。因此，在城市軌道交通設(shè)計(jì)階段要有“運(yùn)營(yíng)前置”的思想［2］。本文結(jié)合西安地鐵16號(hào)線(以下簡(jiǎn)為“16號(hào)線”)科統(tǒng)三路站的突發(fā)大客流，在設(shè)計(jì)階段對(duì)其進(jìn)行研究，為線路開(kāi)通運(yùn)營(yíng)后有效應(yīng)對(duì)突發(fā)大客流奠定良好基礎(chǔ)，從而為乘客提供便捷的運(yùn)輸服務(wù)。

1 西安地鐵16號(hào)線一期工程概況

1.1 16號(hào)線線路概況

16號(hào)線是大西安都市區(qū)軌道交通線網(wǎng)中的南北向骨干線路，規(guī)劃分三期建成。其中，一期工程(見(jiàn)圖1)南起于灃東小鎮(zhèn)站，北至能源三路站，線路全長(zhǎng)約15.04 km，設(shè)車(chē)站9座。

圖1 西安地鐵16號(hào)線線路平面走向示意圖Fig.1 Master plan of Xi'an metro Line 16

1.2 科統(tǒng)三路站概況

科統(tǒng)三路站位于南北向復(fù)興大道與東西向科統(tǒng)三路的十字路口處。西安市政府?dāng)M在科統(tǒng)三路站東南側(cè)規(guī)劃商住地塊內(nèi)建設(shè)西安國(guó)際足球中心，位置見(jiàn)圖2，球場(chǎng)規(guī)模初步確定為6萬(wàn)人。

圖2 科統(tǒng)三路站與西安國(guó)際足球中心的位置關(guān)系示意圖Fig.2 Diagram of the location relationship between Ketongsanlu Station and Xi'an International Football Center

2 突發(fā)大客流特征分析

16號(hào)線突發(fā)大客流特征從以下3方面進(jìn)行分析:

1)客流量分析。西安國(guó)際足球中心場(chǎng)址位于西咸新區(qū)灃東新城內(nèi)，屬于正在開(kāi)發(fā)區(qū)域，增加了突發(fā)大客流量預(yù)測(cè)難度。目前西安市的公共交通客流分擔(dān)率為50%以上，地鐵分擔(dān)率約為38%。根據(jù)上述分擔(dān)率，初步確定16號(hào)線承擔(dān)的突發(fā)大客流量在1萬(wàn)人次/h以上。16號(hào)線預(yù)測(cè)高峰小時(shí)最大斷面客流量初期為1.16萬(wàn)人次/h，近期為2.40萬(wàn)人次/h，遠(yuǎn)期為3.31萬(wàn)人次/h，疊加突發(fā)大客流后，初期客流量為1.4萬(wàn)～1.5萬(wàn)人次/h，近期客流量為2.7萬(wàn)～2.8萬(wàn)人次/h，遠(yuǎn)期客流量為3.5萬(wàn)～3.6萬(wàn)人次/h，均大于高峰小時(shí)最大斷面客流量。

2)客流時(shí)間分布特征。西安國(guó)際足球中心主要以舉辦足球賽、演唱會(huì)等文體活動(dòng)為主。依據(jù)我國(guó)文體活動(dòng)舉辦慣例，活動(dòng)時(shí)間多集中在19:00—23:00。突發(fā)大客流可分為客流聚集和客流消散兩個(gè)過(guò)程。客流的聚集過(guò)程基本與常規(guī)晚高峰重疊，客流消散過(guò)程則出現(xiàn)在晚高峰之后，客流聚集和消散通常會(huì)間隔2～3 h，相比于客流聚集，客流消散對(duì)城市軌道交通的沖擊更為強(qiáng)烈。

3)客流空間分布特征。16號(hào)線在上林路站、灃東三路站和歡樂(lè)谷站分別與1號(hào)線、11號(hào)線和5號(hào)線進(jìn)行換乘。其中1號(hào)線和5號(hào)線為已開(kāi)通運(yùn)營(yíng)線路，11號(hào)線為規(guī)劃線路。在文體活動(dòng)開(kāi)始前，西安市內(nèi)乘客可通過(guò)上述3站換乘16號(hào)線抵達(dá)科統(tǒng)三路站。在文體活動(dòng)結(jié)束后，乘客可搭乘16號(hào)線，然后分別換乘1號(hào)線、11號(hào)線和5號(hào)線回到市內(nèi)。因此，科統(tǒng)三路站突發(fā)大客流聚集和消散具有雙方向性。

綜上分析，科統(tǒng)三路站突發(fā)大客流與日常客流的差異主要表現(xiàn)在:

1)客流出行總量龐大，且不可準(zhǔn)確預(yù)測(cè);

2)時(shí)間不均衡系數(shù)和空問(wèn)不均衡系數(shù)“雙高”，客流的集聚和消散都在較短的吋間范圍內(nèi);

3)具有交通出行目的一致、交通來(lái)源比較分散，或交通來(lái)源一致、出行目的比較分散的規(guī)律;

4)突發(fā)大客流的發(fā)生伴隨著很大的安全隱患。

3 應(yīng)對(duì)突發(fā)大客流前期設(shè)計(jì)研究

目前，面對(duì)突發(fā)大客流，城市軌道交通采取的方法通常可歸納為基于“線、網(wǎng)”的運(yùn)輸組織方案與基于“點(diǎn)”的車(chē)站組織管理方法［3-4］。

運(yùn)輸組織方案涉及列車(chē)編組方案、全日行車(chē)計(jì)劃、列車(chē)交路方案、列車(chē)停站方案、車(chē)輛運(yùn)用計(jì)劃和列車(chē)運(yùn)行圖等6個(gè)相關(guān)內(nèi)容［1］。其中，列車(chē)編組方案、全日行車(chē)計(jì)劃與列車(chē)運(yùn)行圖比較固定，不宜輕易變動(dòng)。因此，應(yīng)通過(guò)優(yōu)化配線設(shè)置對(duì)列車(chē)臨時(shí)交路方案和列車(chē)停站方案進(jìn)行分析研究。

車(chē)站組織管理方法必須兼顧乘客的安全和正常的運(yùn)營(yíng)秩序，因此，設(shè)計(jì)階段應(yīng)從優(yōu)化車(chē)站出入口通道設(shè)置、提高站廳層和站臺(tái)層的容納能力等方面，為正常運(yùn)營(yíng)后付費(fèi)區(qū)面積的擴(kuò)大、客流疏導(dǎo)和進(jìn)出分流的實(shí)施等措施奠定基礎(chǔ)。

3.1 配線設(shè)置方案

16號(hào)線一期工程配線設(shè)置應(yīng)按全線分層布置，充分考慮運(yùn)輸組織的靈活性以及一定的運(yùn)營(yíng)余量。

灃東小鎮(zhèn)站為一期工程起點(diǎn)站，緊鄰二期工程停車(chē)場(chǎng)接軌站灃東農(nóng)博園站，采用站后交叉渡線方案。能源三路站為一、二期工程終點(diǎn)站，同時(shí)亦為車(chē)輛段接軌站。出入段線在車(chē)站北端接軌，兼顧折返線功能，在車(chē)站南端設(shè)單渡線。

16號(hào)線與5號(hào)線、11號(hào)線、1號(hào)線、19號(hào)線相交，突發(fā)大客流時(shí)臨時(shí)交路應(yīng)盡量覆蓋上述線路換乘站。結(jié)合配線布置原則，本次研究在灃東大道站設(shè)置停車(chē)線;考慮到16號(hào)線應(yīng)具備組織突發(fā)大客流臨時(shí)交路條件，該線路須設(shè)置折返線。為提高折返效率，于車(chē)站南端設(shè)置配線，組織列車(chē)進(jìn)行站后折返。16號(hào)線一期工程配線見(jiàn)圖3。

圖3 16號(hào)線一期工程配線圖Fig.3 Diagram of Line 16 phase I project sidings

3.2 臨時(shí)交路方案

對(duì)科統(tǒng)三路站突發(fā)大客流特征和本線配線進(jìn)行分析，針對(duì)客流聚集和客流消散兩個(gè)過(guò)程分別提出臨時(shí)交路方案。

3.2.1 客流聚集過(guò)程的臨時(shí)交路方案

突發(fā)大客流聚集基本與晚高峰重疊，較常規(guī)晚高峰，16號(hào)線全線客流量呈一定幅度的增加。16號(hào)線一期工程列車(chē)運(yùn)行交路見(jiàn)圖4。本線初期采用開(kāi)行1個(gè)大交路方案，利用熱備車(chē)增加行車(chē)密度，列車(chē)開(kāi)行對(duì)數(shù)可達(dá)16對(duì)/h，雙向運(yùn)輸能力為4.03萬(wàn)人次/h。近期通過(guò)增加小交路(灃東農(nóng)博園站—能源三路站)的行車(chē)密度提高運(yùn)輸能力。遠(yuǎn)期高峰時(shí)段列車(chē)開(kāi)行對(duì)數(shù)為30對(duì)/h，達(dá)到系統(tǒng)規(guī)模;由于科統(tǒng)三路站突發(fā)的大客流聚集過(guò)程具有雙向性，上下行線路運(yùn)輸能力合計(jì)達(dá)7.56萬(wàn)人次/h，滿足運(yùn)輸需求。

圖4 16號(hào)線一期工程列車(chē)運(yùn)行交路圖Fig.4 Train operation traffic diagram of Line 16 phase I project

3.2.2 客流消散過(guò)程的臨時(shí)交路方案

1)初期。結(jié)合配線布置來(lái)看，灃東小鎮(zhèn)站和灃東大道站具備停放熱備車(chē)的條件，能源三路站可作為車(chē)輛段接軌站。因此，初期應(yīng)對(duì)突發(fā)大客流消散時(shí)，可采用如下2種方案:①方案1，延長(zhǎng)晚高峰時(shí)間，保持高行車(chē)密度，直到客流消散過(guò)程結(jié)束，再降低行車(chē)密度;②方案2，在灃東小鎮(zhèn)站和灃東大道站存放熱備車(chē)，在突發(fā)大客流到達(dá)時(shí)，雙向同時(shí)加車(chē)，增加行車(chē)密度。由于16號(hào)線一期工程線路長(zhǎng)度較短，加車(chē)可以較快完成，采用方案2可以減少車(chē)輛走行公里，以降低能耗，因此，初期建議采用方案2。方案2下，列車(chē)開(kāi)行對(duì)數(shù)可達(dá)16對(duì)/h，雙向運(yùn)輸能力為4.03萬(wàn)人次/h。

2)近、遠(yuǎn)期。依據(jù)線網(wǎng)規(guī)劃，本線在灃東三路站與11號(hào)線進(jìn)行換乘，相比于初期，乘客可以選擇換乘1號(hào)線、5號(hào)線和11號(hào)線返回。根據(jù)配線條件，可組織灃東大道站—能源三路站臨時(shí)交路(見(jiàn)圖5)，這樣乘客可換乘1號(hào)線和11號(hào)線。臨時(shí)交路長(zhǎng)度為7.9 km。

圖5 16號(hào)線一期工程近、遠(yuǎn)期列車(chē)運(yùn)行臨時(shí)交路圖Fig.5 Temporary train operation traffic diagram of Line 16 phase I project in near-term and long-term conditions

3.3 列車(chē)停站方案

本線一期工程設(shè)9座車(chē)站，除起終點(diǎn)站、換乘站和科統(tǒng)三路站外，可組織臨時(shí)交路列車(chē)在其他非換乘站不停站通過(guò)，即通過(guò)加快車(chē)輛周轉(zhuǎn)來(lái)增加行車(chē)密度。通過(guò)模擬牽引計(jì)算，采用此方案，可以將旅行速度從46.2 km/h提高至49.3 km/h。針對(duì)客流消散過(guò)程，各期臨時(shí)交路運(yùn)輸能力如表1所示。

表1 16號(hào)線一期工程臨時(shí)交路運(yùn)輸能力表Tab.1 Temporary train operation capacity table of Line 16 phase I project

由表1可知，初期16號(hào)線一期工程通過(guò)組織臨時(shí)交路并在部分車(chē)站不停車(chē)通過(guò)，可將其運(yùn)輸能力提高18.8%;近期可將列車(chē)開(kāi)行對(duì)數(shù)提高到26對(duì)/h，運(yùn)輸能力提高23.8%;遠(yuǎn)期雖然不能提高運(yùn)輸能力，但可以減少車(chē)輛走行公里，降低能耗。16號(hào)線一期工程各階段的運(yùn)輸能力大于突發(fā)大客流量，滿足突發(fā)大客流運(yùn)輸需求。

3.4 車(chē)站方案優(yōu)化

車(chē)站是直接為乘客提供服務(wù)的場(chǎng)所，在應(yīng)對(duì)突發(fā)大客流方面具有舉足輕重的作用。因此，在車(chē)站設(shè)計(jì)時(shí)，需要強(qiáng)調(diào)大客流交通建筑的理念［6］，優(yōu)化設(shè)計(jì)對(duì)乘客流線影響較大的車(chē)站出入口通道、樓扶梯與立柱位置，以及其他設(shè)施的布置。

3.4.1 車(chē)站出入口通道設(shè)置

地鐵出入口通道與站廳的連接應(yīng)力求短直、暢通，同時(shí)，還需特別注意:車(chē)站柱網(wǎng)布置應(yīng)避讓出入口通道的主要客流走向［6］。車(chē)站出入口附近設(shè)有自動(dòng)售票機(jī)等設(shè)備，如果通道設(shè)置不合理，就容易引起客流擁擠、沖撞。對(duì)此，可采取以下措施:

1)減少出入口通道彎折布置。科統(tǒng)三路站東南側(cè)位于體育中心地塊內(nèi)的出入口通道方案如圖6～7所示。原方案下，乘客須轉(zhuǎn)折2次才能夠進(jìn)出站;按圖7進(jìn)行調(diào)整后，乘客轉(zhuǎn)折1次就可進(jìn)站，客流流線更加順暢。

圖6 科統(tǒng)三路站原出入口設(shè)計(jì)方案Fig.6 Original scheme of entrance I design at Ketongsanlu Station

圖7 科統(tǒng)三路站優(yōu)化后出入口方案Fig.7 Optimized scheme of entrance I design at Ketongsanlu Station

2)調(diào)整柱網(wǎng)平面布置。科統(tǒng)三路站原方案站廳立柱采用等跨設(shè)置(見(jiàn)圖8)，正對(duì)出入口通道有1排立柱;立柱右側(cè)為自動(dòng)售票機(jī)，在突發(fā)大客流進(jìn)站乘車(chē)時(shí)，乘客排隊(duì)購(gòu)票容易造成擁擠。為防止客流擁擠，可調(diào)整柱網(wǎng)或?qū)⒊鋈肟谟乙?見(jiàn)圖9)，使立柱避讓通道。

圖8 科統(tǒng)三路站原立柱設(shè)計(jì)方案Fig.8 Plan of original positions of columns inside Ketongsanlu Station

圖9 科統(tǒng)三路站優(yōu)化后立柱設(shè)計(jì)方案Fig.9 Plan of optimized positions of columns inside Ketongsanlu Station

3.4.2 站廳層和站臺(tái)層的容納能力

為適應(yīng)體育賽事期間帶來(lái)的突發(fā)大客流，提高車(chē)站容納能力以及垂直提升能力，車(chē)站應(yīng)盡可能合理設(shè)置充足的樓扶梯。樓扶梯的總寬度依據(jù)客流預(yù)測(cè)結(jié)果計(jì)算得出，總寬度決定最大通過(guò)能力。

根據(jù)本線列車(chē)編組，站臺(tái)設(shè)兩組樓扶梯即可滿足規(guī)范要求。由于該站為地下三層站，兩組樓扶梯間距較遠(yuǎn)，進(jìn)出站客流在站臺(tái)上易形成對(duì)沖，影響疏散，故考慮在不增加車(chē)站長(zhǎng)度的前提下，在中部增設(shè)1組樓扶梯，以提高車(chē)站的垂直提升能力。

3.4.3 突發(fā)大客流疏導(dǎo)措施

借鑒國(guó)內(nèi)外相關(guān)運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn)，應(yīng)對(duì)突發(fā)大客流時(shí)，一般遵循先站內(nèi)、后站外的原則，按站臺(tái)客流控制、付費(fèi)區(qū)客流控制、非付費(fèi)區(qū)客流控制逐級(jí)加強(qiáng)。針對(duì)科統(tǒng)三路站突發(fā)大客流流線組織方法，可以采用如下措施:

1)突發(fā)大客流時(shí)，可通過(guò)站廳閘機(jī)位置的移動(dòng)(見(jiàn)圖10～11)，擴(kuò)大付費(fèi)區(qū)的面積，增加車(chē)站客流組織空間。因此，在自動(dòng)售檢票系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)預(yù)留接線條件和閘機(jī)孔位。

圖10 無(wú)突發(fā)大客流時(shí)科統(tǒng)三路站閘機(jī)布置方案Fig.10 Plan of the station gates without outburst mass passenger flow inside Ketongsanlu Station

圖11 突發(fā)大客流時(shí)科統(tǒng)三路站閘機(jī)布置方案Fig.11 Plan of the station gates with outburst mass passenger flow inside Ketongsanlu Station

2)考慮在突發(fā)大客流時(shí)段，采取進(jìn)出分流措施(見(jiàn)圖12)，在出入口出地面附近設(shè)置欄桿及地面安檢設(shè)施，對(duì)賽事結(jié)束后的進(jìn)站客流提前進(jìn)行疏導(dǎo)和安全檢查［7］。因此，在進(jìn)行車(chē)站出入口周邊規(guī)劃時(shí)，結(jié)合西安國(guó)際足球中心的建設(shè)方案，為運(yùn)營(yíng)后疏導(dǎo)乘客站外候車(chē)預(yù)留相關(guān)場(chǎng)地。

圖12 科統(tǒng)三路站地面客流疏導(dǎo)方案示意圖Fig.12 Diagram of ground passenger flow diversion scheme outside Ketongsanlu Station

4 結(jié)語(yǔ)

本文以西安地鐵16號(hào)線為例，結(jié)合“運(yùn)營(yíng)前置”的思想，針對(duì)突發(fā)大客流，從客流特征、配線方案、臨時(shí)交路方案、車(chē)站停站方案及車(chē)站設(shè)計(jì)方案等方面進(jìn)行前置研究，為后期實(shí)施運(yùn)營(yíng)組織方案奠定良好基礎(chǔ)。本文僅從城市軌道交通角度出發(fā)進(jìn)行相關(guān)研究，但結(jié)合以往大客流疏解實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，尤其是在城市軌道交通運(yùn)營(yíng)初期，為解決區(qū)域突發(fā)大客流，應(yīng)采取多種交通方式協(xié)作，進(jìn)行綜合交通運(yùn)輸組織，這樣既能夠安全、快捷地疏散客流，又能夠緩解城市軌道交通面臨的突發(fā)大客流壓力。