城市軌道交通換乘車站客流組織方案優化研究

徐樹亮

（徐州地鐵運營有限公司，江蘇徐州 221000）

城市軌道交通車站環境復雜，乘客行為隨機，計算機仿真的方法較傳統數學分析更適用于此類復雜環境和系統的研究[1]。黃家駿等[2]通過建立節電約束條件下的客流分配模型，通過程序求解，依據節點受影響程度指標甄別瓶頸節點的可行性；楊瑞霞等[3]基于現有的行人仿真研究方法，結合元胞自動機，對市郊鐵路與鐵路換乘站的客流進行仿真；李世民等[4]動態模擬評估西安北大街站的換乘功能，追溯客流換乘癥結并提出優化策略；彭進等[5]深入分析大型換乘樞紐站的客流組織特點，探尋了優化方法及方案比選指標。分析站內乘客走行行為特征，提取乘客行為特征參數，仿真模擬乘客站內集散活動，對站內設施能力瓶頸進行有效識別及疏解，通過客流管控、組織策略提升客流集散效率、緩解車站客運壓力，是提高車站服務水平直觀有效的手段。

1 換乘車站概述

西安地鐵小寨站地處小寨商圈核心，車站設A～F共6個出入口，為T形島-島換乘車站。2號線換乘客流為站臺換乘，3號線換乘客流為站廳換乘方式。小寨站作為2、3號線換乘站，車站日換乘比例穩定保持在0.4～0.9之間，約為線網換乘總量的36%。由于所處的區位功能等因素，車站不僅工作日呈現常態化大客流，非工作日客流量也未出現大幅回落。

目前車站人群導流能力已至極限，大客流運營特征下站廳、換乘通道、2號及3號線站臺等多個關鍵區域客流積壓，擁堵現象頻發，客流組織難度及安全風險快速增加。急需對小寨車站現狀集散客流瓶頸進行識別，及時開展客流組織方案、客流控制策略等的研究。

2 客流運行評估指標

一般選擇服務流線上的平均排隊長度L、平均逗留時間T及關鍵區域密度D等數值指標評估換乘車站客流集散的流暢性、時效性、舒適性。

（1）平均排隊長度L。平均排隊長度是指單位時間內設施服務流線上的平均排隊人數，L值越小，代表服務流線上的效率越高、流暢性越好。

式中：Li——設施第i個服務隊列前等待接受服務的排隊人數（人）；n——服務設備數量（臺）。

（2）平均逗留時間T。平均逗留時間一般為乘客進入區域至離開區域的時間差值，用來評價系統的時效性，客流在流線上的平均逗留時間越短，表明車站集散水平越高。

式中：ti——乘客i在區域內的逗留時間（s）；m——區域內乘客總數（人）。

（3）關鍵區域密度D。關鍵區域密度即車站幾個關鍵瓶頸區域內的人數m與區域面積s的比值，用來表示乘客的空間舒適性。

式中：m——區域內人數（人）；s——區域面積（m2）。

基于客流仿真評價模型實時統計設施服務流線的平均排隊人數、系統平均逗留時間及局部關鍵區域密度，從不同維度分析各指標數值結果，評價系統的集散效率。

3 換乘站客流組織優化方案

3.1 客流運行癥結分析

通過客流仿真評價模型對小寨站高峰時段客流運行狀況進行模擬分析。小寨站為整體式站廳換乘站，早高峰2、3號線客流強度分布不均衡，2號線站廳客流區域密度較大，AD、BC斷面客流壓力顯著高于EF斷面，乘客服務水平較低為D級。站廳T型節點存在多股客流交織沖突，在節點前形成動態客流瓶頸，且換乘樓梯設施承載3號線換乘客流、2號線進站客流及部分3號線進站客流，現狀客流條件下設施能力不足，設施處存在乘客阻塞滯留現象。

3.2 客流組織優化方案

基于車站建筑設計方案、功能布局、現行客流特征等，從客流管控、客流組織兩方面在現行組織方案（工況1）的基礎上提出2個優化方案。

優化方案1（工況2）：在BC斷面、D口安檢處設置導流欄桿，對進站客流流量、流速進行控制，避免安檢設施前客流堆積，降低車站客流壓力。根據調研數據顯示3號線樓扶梯設施利用率差異較大，約85%換乘客流利用節點處扶梯組至2號線站廳換乘，為減緩站廳瞬時換乘客流壓力，在扶梯前加設導流欄桿，避免換乘客流與T型節點區域走行客流直接對沖，降低站廳T型銜接區域的客流壓力。

優化方案2（工況3）：在工況2客流控制基礎上優化客流流線。高峰時段AD斷面進站客流及3號線換乘客流壓力均較大，導致2號線站廳斷面客流擁擠，首先將3號線中部樓扶梯組中混行樓梯設為單向下行，避免窄樓梯混亂使用，同時增加設施對AD斷面進站客流吸引力，降低T型樓梯客流壓力。其次在2號線站臺層添加標志標識對出站客流引導分流，消除站廳層客流沖突交叉。

4 優化方案后評價

4.1 舒適性指標

不同組織方案下客流走行密度熱力分布如圖1所示，區域密度分布對比如圖2所示。工況2客流控制措施緩解車站客流壓力，AD、BC斷面進站客流及2、3號線銜接斷面客流壓力較工況1有所減小，車站運營安全性得到提高；工況3優化客流流線，消解客流沖突交叉，均衡車站客流壓力，模型3D視角觀測到客流走行更為有序，集散效率更高，運營服務水平得到提高。

圖1 密度熱力分布

圖2 區域密度分布對比

4.2 時效性指標

輸出各工況集散、換乘時間時變數據，工況2、3較工況1各項時效性指標均有所提升，優化方案下車站客流集散、換乘效率得到提高。時效性指標對比如表1所示，換乘客流時間圖3所示。

圖3 換乘客流時間分布

表1 時效性指標對比 單位：s

4.3 流暢性指標

流暢性指標對比如表2所示。各工況斷面排隊時間見圖4。工況3排隊時間曲線較工況1、2更靠前，說明車站乘客個體在閘機前排隊的時間得到優化。

表2 流暢性指標對比 單位：s

圖4 各工況排隊時間分布

4.4 換乘站客流組織建議

從“源”與“流”兩種角度出發采取有效措施，均衡車站客流壓力、疏解車站客流瓶頸，使得車站運營的安全性以及乘客集散的舒適性、時效性、流暢性均有所提高，從客流管控、客流組織等方面提出如下建議供參考。

（1）基于不同時段不同客流環境下的客流分布特征，靈活調控車站設施設備以提高集散效率，如改變關鍵設施位置等以優化客流流線。

（2）對車站瓶頸位置進行改造或優化，增加設施的通行能力從而提高乘客的集散效率，若瓶頸消解困難，則通過硬質隔離或軟引導均衡客流分布。

（3）靈活通過信息標識引導或人工組織、廣播引導等手段，對客流進行組織引導，減少乘客在車站內的沖突。

5 結語

小寨車站作為典型換乘站具有高峰時段客流組織壓力大、車站客流集散效率較低、站廳客流存在多處走行沖突、站臺擁擠現象嚴重等運營困難。在開行方案已經達到運能極限的情境下，為有效應對此種常態化大客流，除縮短發車間隔提升運能外，還需對車站客流加以控制和引導。客流組織方案調整后，客流流線交織沖突明顯得到改善，存在安全隱患的瓶頸區域得消解，車站乘客集散活動更加有序安全。