站城融合背景下鐵路客站車行交通組織研究
——以杭州西站為例

王 敏

(中鐵第四勘察設(shè)計院集團有限公司 湖北武漢 430063)

1 引言

目前，隨著國家交通強國戰(zhàn)略的提出，為了深入貫徹習(xí)近平總書記關(guān)于鐵路發(fā)展的重要指示精神，國內(nèi)鐵路客站站城融合設(shè)計、建設(shè)趨勢已愈發(fā)明顯。在這一背景下，國內(nèi)對于場站交通設(shè)計的理論、設(shè)計流程、評價方法等研究均相對較少，亟需對站城融合背景下的鐵路客站交通組織設(shè)計理論與評價方法進(jìn)行研究。

本文以站城融合背景下的鐵路客站車行交通組織設(shè)計為主要研究對象，以杭州西站交通組織設(shè)計為實踐案例，通過國內(nèi)外鐵路客站案例研究、實地調(diào)研、靜態(tài)計算、微觀仿真、構(gòu)建評價指標(biāo)體系等方法對杭州西站車行交通組織方案進(jìn)行設(shè)計、比選、調(diào)整，定量化、科學(xué)化地確定各種交通組織方案的可行性，比較各種方案的實際效果，以保證最終設(shè)計方案的最優(yōu)性，并形成經(jīng)驗，為未來站城融合背景下的大型鐵路客站車行交通組織做出指導(dǎo)[1－3]。

2 項目概況

杭州西站綜合交通樞紐是新一輪?杭州鐵路樞紐規(guī)劃?(2016—2030年)的核心項目，是2022杭州亞運會的配套工程。項目選址在余杭區(qū)倉前街道，位于西站科創(chuàng)新城核心位置，距離阿里巴巴總部約4 km。站場分場布置，總規(guī)模11臺20線，其中杭臨績場規(guī)模5臺9線(含正線兩條)，湖杭場規(guī)模6臺11線(含正線兩條)，為上進(jìn)下出的特大型高架站。車站最高聚集人數(shù)6 000人，遠(yuǎn)期高峰小時發(fā)送量12 480人[4－6]。

杭州西站綜合交通樞紐用地面積約32公頃，樞紐總建筑面積為513 420 m2，其中站房綜合樓499 920 m2、鐵路配套房屋3 200 m2、城市配套房屋10 300 m2，以及配套市政橋梁、匝道等工程，見圖1[7－9]。

圖1 杭州西站站區(qū)鳥瞰圖

3 站城綜合體車行交通組織設(shè)計流程與評價方法

我國綜合客運樞紐建設(shè)具有較長歷史，但綜合客運樞紐的交通設(shè)計概念與理論體系的建立起步較晚，發(fā)展時間相對較短[10]。在傳統(tǒng)的流程中，交通設(shè)計與建筑設(shè)計流程往往是分離的，交通設(shè)計往往在建筑方案確定后才開始介入研究[11]。另一方面，傳統(tǒng)綜合客運樞紐交通設(shè)計對于樞紐交通與城市交通的關(guān)注度較少，方案精細(xì)化程度低，難以滿足站城綜合體特征化交通需求[12]。

為了彌補設(shè)計方法上的缺失，本文提出了站城綜合體車行交通設(shè)計的基本思路與具體流程。

3.1 站城綜合體車行交通組織設(shè)計基本思路

站城綜合體設(shè)計思路應(yīng)在車站一體化開發(fā)的整體交通需求、提升進(jìn)出交通效率、提升公共交通設(shè)施的融合性、提升交通組織設(shè)計精細(xì)化程度4個維度進(jìn)行考量。強調(diào)獨立進(jìn)出通道、交通設(shè)施緊湊布局與交通組織設(shè)計的精細(xì)化。

3.2 站城綜合體車行交通組織設(shè)計流程

站城綜合體的交通設(shè)計流程應(yīng)首先將站城綜合體的交通需求特征、區(qū)域交通條件納入到前期分析框架，使交通組織設(shè)計方案滿足交通需求，與城市外部交通有機融合。其次，應(yīng)提升快速通道設(shè)計、交通設(shè)施布局的優(yōu)先性，以保證站城綜合體的進(jìn)出效率以及交通融合程度，然后從交通流線設(shè)計、快速路匝道設(shè)置等多個方面設(shè)計交通組織方案。在方案確定后，應(yīng)以基本思路、交通需求特征為標(biāo)準(zhǔn)定性地檢驗當(dāng)前交通組織設(shè)計方案。最后，應(yīng)利用微觀仿真模型直觀、準(zhǔn)確、易量化的特點對整體交通組織方案的可行性進(jìn)行檢驗。找出方案中可能存在的問題，滿足站城綜合體交通設(shè)計精細(xì)化需求，見圖2。

圖2 站城融合背景下鐵路客站車行交通組織設(shè)計流程

4 站城綜合體交通設(shè)施與運行狀況評價指標(biāo)體系

國內(nèi)外學(xué)者對交通樞紐的運行評價方法已進(jìn)行了大量研究。謝靜敏等從內(nèi)部設(shè)施適用性等三方面建立了城市綜合客運樞紐站區(qū)的評價指標(biāo)體系[13]；鄧鵬利用模糊層次分析法對客運樞紐交通設(shè)施、運輸裝備、運輸組織、設(shè)備能力之間的協(xié)調(diào)性進(jìn)行了評估[14]；傅新平、胡伶俐從廉價性、快速性等8個方面提出了城市綜合交通樞紐的評價方法[15]；汪子需運用灰色關(guān)聯(lián)評價方法結(jié)合層次分析法與熵值法從樞紐內(nèi)部、銜接區(qū)、周邊交通網(wǎng)絡(luò)三個層面提出了鐵路客運樞紐的內(nèi)外部銜接評價體系[16]；杜麗娟則從規(guī)劃協(xié)調(diào)性等三個層面進(jìn)行了綜合交通樞紐的換乘銜接評價[17]。

以上評價方法主要對樞紐本身進(jìn)行了合理、綜合的評價。但在站城融合背景下，應(yīng)將樞紐城市功能部分一并納入考慮范圍，對“站”“城”交通的整體融合程度、服務(wù)水平等進(jìn)行評價。基于以往的大型交通樞紐運營評價方法，本文提出針對站城綜合體的車行交通組織綜合評價模型。該指標(biāo)體系由高到低分為目標(biāo)層、準(zhǔn)則層、指標(biāo)層三層，具體見圖3。

圖3 站城綜合體車行交通組織評價指標(biāo)體系

在服務(wù)水平與評價標(biāo)準(zhǔn)等級方面，落客車道邊服務(wù)水平參考張亞平等的研究結(jié)論，采用路段延誤率作為分級評價標(biāo)準(zhǔn)，具體見表1[18]。

表1 落客車道邊服務(wù)水平分級

出入口服務(wù)水平評價等級與范圍參考國際主流微觀交通仿真軟件Vissim的服務(wù)水平取值，并與美國?高速公路通行能力手冊2010?中服務(wù)水平定義相對應(yīng)[19]，具體見表2。

表2 出入口/交叉口服務(wù)水平分級

外部車行交通運行狀況評價指標(biāo)體系主要由站城綜合體周邊主要交叉口的服務(wù)水平構(gòu)成，距離站城綜合體越近的交叉口與站城綜合體間的相互影響越明顯，相應(yīng)的重要性也越高。交叉口服務(wù)水平評價等級及范圍與內(nèi)部車行交通運行狀況評價指標(biāo)相同。

站城綜合體交通一體化指標(biāo)中，行駛與換乘距離差異評價指標(biāo)與差異范圍見表3、表4。

表3 行駛距離差異分級

表4 換乘距離差異分級

行駛距離差異比較了車輛進(jìn)出鐵路部分與綜合體部分需要行駛的距離差異，若平均行駛距離差異在0.5以下，則認(rèn)為差異尚可接受。

換乘距離差異比較了行人從某交通設(shè)施步行至鐵路部分與綜合開發(fā)部分的距離差異。參考?城市軌道交通線網(wǎng)規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)?中的5.1.3條，認(rèn)為3 min步行距離為換乘差異較小[20]。

5 杭州西站車行交通流線組織方案

基于快速通道路線設(shè)計、交通設(shè)施布局方案、交通設(shè)施道路接口需求，可推導(dǎo)出具體的車行交通組織方案。

在遠(yuǎn)端，快速通道提供城市接口；在近端，快速通道提供交通設(shè)施接口，交通流線沿快速通道、接口銜接各目的地交通設(shè)施，如圖4所示。

圖4 杭州西站鐵路部分快速通道進(jìn)出流線

場站近端地面流線沿襲逆時針單向循環(huán)的交通設(shè)計邏輯，公交利用站中路專用通道進(jìn)出場站，保證了公共交通的優(yōu)先級和運行效率，符合“以人為本”的設(shè)計策略，如圖5所示。

圖5 杭州西站鐵路部分交通設(shè)施進(jìn)出流線

杭州西站南北綜合體共設(shè)置了8個出入口，其中4個與站城綜合體快速通道相銜接，其余4個與隧道或地面道路相銜接。綜合體車行交通具體組織方案如圖6所示。

圖6 南(下)北綜合體(上)進(jìn)出流線

結(jié)合各向交通量來看，南、北綜合體站城平均車輛行駛距離差異僅為0.05、0.06，綜合體與站體交通一體化水平高。

6 杭州西站微觀交通仿真模型搭建與輸出

杭州西站站城綜合體的車行交通設(shè)計方案沿襲了站城融合背景下的交通設(shè)計策略，滿足了相關(guān)交通設(shè)計需求。在此基礎(chǔ)上，需進(jìn)行定量評價，以提升精細(xì)度，找出薄弱環(huán)節(jié)并進(jìn)行優(yōu)化。

本文利用Vissim微觀交通仿真軟件進(jìn)行建模。模型中主要包含市政路網(wǎng)、高架及匝道、下穿隧道、樞紐接駁出入口等道路設(shè)施，并設(shè)置了減速區(qū)、優(yōu)先規(guī)則與信號控制。全路網(wǎng)模型如圖7所示。

圖7 二維模式全路網(wǎng)模型

根據(jù)上位規(guī)劃，杭州西站早高峰時間雙向車輛交通量合計達(dá)到9 876 pcu/h。基于多次交通仿真模型運行結(jié)果，最終得到的杭州西站落客車道邊、主要交通設(shè)施出入口、外部交叉口的平均延誤時間與平均服務(wù)水平見表5。

從表5可以看出，各交叉口服務(wù)水平均未超過D級，證明周邊城市車流仍對交叉口服務(wù)水平的影響可控。東側(cè)交叉口平均服務(wù)等級略高于西側(cè)交叉口，這是由于東側(cè)快速通道銜接受到工程條件限制，進(jìn)出停車場車輛均需在地面道路上多行駛一個路段后才能進(jìn)出快速通道，導(dǎo)致車流增大，交叉口服務(wù)水平降低。這一結(jié)果也證明了快速通道對站城綜合體的重要性。

表5 杭州西站交通設(shè)施運行與外部交叉口服務(wù)水平匯總

就交通設(shè)施與外部交叉口的對比來看:(1)各交通設(shè)施場站受到較好保護，避免了出入口受到道路車行交通量的影響；(2)各出入口所承擔(dān)的進(jìn)出交通量合理，內(nèi)外銜接道路通行能力合理。

7 杭州西站交通設(shè)施與運行狀況評價分析

基于上述仿真運行評價結(jié)果與交通設(shè)施設(shè)置方案，能夠得到交通設(shè)施與運行狀況評價指標(biāo)體系中各指標(biāo)的對應(yīng)值，并可構(gòu)建相應(yīng)的物元矩陣，具體如圖8所示。

圖8 杭州西站交通設(shè)施與運行狀況物元矩陣

采用層次分析法、熵值法對各項指標(biāo)權(quán)重進(jìn)行確定。其中，層次分析法邀請了多名交通、建筑方面的專家對各指標(biāo)的重要性進(jìn)行對比、打分、排序。在得到權(quán)重值后可根據(jù)經(jīng)典域與節(jié)域確定物元關(guān)于各評價等級的關(guān)聯(lián)度，結(jié)果見表6。

表6 杭州西站交通設(shè)施與運行狀況各指標(biāo)評價等級

針對綜合關(guān)聯(lián)度，有K1＝max[kj(P)]＝0.105。因此，杭州西站交通設(shè)施與運行狀況等級總體評價為A級，方案可行性高，有條件在未來實際運營過程中保持良好狀態(tài)。

8 總結(jié)

本文首先分析了站城融合背景下新型鐵路客站的特點及其交通需求基本特征，提出了站城融合背景下的場站交通設(shè)計流程，構(gòu)建了交通設(shè)施與運行狀況評價指標(biāo)體系，以此指導(dǎo)與校核鐵路客站的交通設(shè)計方案。

以杭州西站項目為例完整闡述了設(shè)計流程、評價指標(biāo)體系的應(yīng)用方法、評估過程，結(jié)果表明該交通設(shè)計方法能夠在實際項目過程中指導(dǎo)方案設(shè)計、幫助評估方案性質(zhì)及最終效果。

然而，站城綜合體是復(fù)雜、巨大與綜合的交通系統(tǒng)，而鐵路客站車行交通設(shè)計理論的起步與實踐也較晚。本文僅在現(xiàn)有研究及杭州西站案例的基礎(chǔ)上對站城綜合體的車行交通設(shè)計進(jìn)行了初步研究和分析，對于當(dāng)前國內(nèi)外多種站城綜合體設(shè)計新模式的認(rèn)識可能尚不夠深入，需要更進(jìn)一步進(jìn)行學(xué)習(xí)與研究。另外，當(dāng)前車行交通逐漸向智能化、自動化、共享化的趨勢發(fā)展，而其對于站城綜合體交通設(shè)計的影響也需要進(jìn)行進(jìn)一步研究與探索。