北京复兴门地铁站换乘能力研究

铁道运输与经济 RAILWAY TRANSPORT AND ECONOMY 第33卷 第4期 76 城市交通城市交通 1 研究背景 北京复兴门站是地铁的换乘枢纽站，位于1号 线和2号线衔接处。车站设计为 T 型结构，2号线 通过站台中部2部楼梯连接1号线站台西侧，实现 2号线转1号线的旅客换乘；1号线通过站台东侧楼 梯和南北两个换乘通道分别连接2号线站台南北两 端，实现1号线转2号线的旅客换乘。复兴门站的 站型结构和旅客流线如图1所示。 根据北京市地铁运营公司的统计，复兴门站的 换乘系统能力紧张，但是缺乏量化数据的分析，难 以对车站的客流组织提供有效的技术支撑。为此， 针对复兴门站早高峰客流组织进行调查和仿真建 模，通过调整车站客流输入方案，研究车站换乘系 统能力和对应服务水平，并对车站早高峰客流组织 提出有针对性的建议。 文章编号：1003-1421(2011)04-0076-05 中图分类号：U231+.4 文献标识码：B 北京复兴门地铁站换乘能力研究 刘启钢1，张 岚2 （1.中国铁道科学研究院 运输及经济研究所，北京 100081；2.北京市地铁运营有限公司 安全 监察室，北京 100044） 摘 要：北京复兴门站承担地铁1号线和 2号线客流的换乘任务，在客流高峰时期 车站换乘能力相当紧张。通过大量实地 调研标定仿真参数，采用客流组织仿真 技术手段，对复兴门站进行了多种客流 工况的仿真评估。研究结果表明，复兴 门站的换乘系统最高能够承受既有早高 峰客流的1.3倍客流量，并且在局部区域 要采取人工引导，以保证满足舒适、安 全的客流容量。 关键词：地铁；客流组织；仿真评估； 参数 第33卷 第4期 铁道运输与经济 77 城市交通城市交通 2 基础数据 复兴门站客流组织仿真采用车站比例尺图、 设备配置方案、高峰客流调查数据、旅客站内行为 参数、排队设施通过能力参数等进行仿真建模。建 模工具采用中国铁道科学研究院运输及经济研究所 研究开发的客运站客流组织仿真系统[1]。 2.1 车站比例尺图及设备配置方案 车站比例尺图和设备配置方案如图2所示。整 个车站设置4个入口：A、B、C、D。每个入口配 置一台安检仪，除 B 口设置进站检票机和出站检票 机各4台外，其他3个入口分别设置3台进站检票 机和3台出站检票机。其他楼梯、电梯、通道、站 台、站厅设置如图2所示。 2.2 高峰客流数据 通过调查统计得到复兴门站早高峰各出入口 的进出站客流量。采用高峰期 7：30—8：30 的客 流调查数据进行仿真建模 (下同)，其具体数据如 表1所示。 通过调查统计得到复兴门站早高峰1号线和2 号线列车到发数量和到达旅客数量，以及两线间的 旅客换乘比例。1号线和2号线列车均采用6辆编 组，每辆车为单侧4个车门。具体到发列车数量、 到达人数和换乘比例如表2所示。 2.3 旅客行为参数 旅客行为参数主要包括旅客体型尺寸、走行速 度、携带行李尺寸等。考虑到地铁早高峰时段主要 是上班通勤客流，一般不携带较大行李，主要考虑 入口 A口 B口 C口 D口 总数/人次 415 55 190 515 表 1 复兴门站早高峰各出入口进站客流量 表2 复兴门站到发列车数量、到达人数和换乘比例 指标 1号线 2号线 到发列车数量/列 24 30 到达人数/人次 18 240 17 429 换乘1号线比例/% — 54 换乘2号线比例/% 71 — 北京复兴门地铁站换乘能力研究 刘启钢 等 第33卷 第4期 铁道运输与经济 78 城市交通城市交通 方案编号 方案 1 方案 2 方案 3 方案 4 方案 5 现状客流量倍数 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 表 5 复兴门站客流组织仿真方案 旅客在仿真中占用空间大小和本身自由走行速度参 数值。旅客走行速度在拥挤情况下根据社会力模型 进行自动调整，因此，只需要测试旅客在平地自 由走行的速度即可。旅客尺寸参数参考我国国家 标准[2]，通过调查统计方法，得到走行速度参数， 如表3所示。 评估的主要工作包括基础资料处理、仿真建模、方 案编制、动态仿真和仿真评估。 3.2 仿真模型 依据仿真基础资料，对复兴门站客流组织进行 仿真建模，主要是将复兴门站的各种设施和交通组 织方案虚拟为仿真试验平台，如图4所示。 3.3 仿真方案 复兴门站的客流组织仿真主要是检验换乘系 统能力是否满足客流需要，即在不同客流条件下， 车站设施尤其是换乘站台、楼梯、通道的适应能 力。依据现状客流，共设计了5套客流递增的仿真 方案，如表5所示。 设备 安检仪 售票窗口 自动售票机 检票机 通过能力/(人/min) 25 20 20 35 表 4 复兴门站排队设施通过能力参数表 图 4 复兴门站仿真模型示意图 表 3 地铁旅客自由走行速度表 速度/(m/s) 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 比例/% 0.4 1.0 3.0 7.0 11.0 15.0 17.0 速度/(m/s) 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2.0 比例/% 16.0 14.0 10.0 4.0 1.0 0.4 0.2 2.4 排队设施通过能力参数 站内排队设施主要包括安检仪、售票窗口 (售 票机)、检票机的通过能力。通过现场调查，得到 复兴门站各排队设施的平均通过能力数据，如表 4 所示。 D C B A 3 仿真建模 复兴门站仿真建模是通过客流组织仿真系统， 根据车站实际数据搭建的一个电子试验平台，在不 同客流条件下，对车站运营状态进行定量评估。 3.1 仿真评估 客流组织仿真评估流程如图3所示。仿真建模 北京复兴门地铁站换乘能力研究 刘启钢 等 第33卷 第4期 铁道运输与经济 79 城市交通城市交通 4 仿真结果分析 复兴门站本站客流较少，进出站设施能力在仿 真方案中均能满足运营需求。仿真数据的分析和处 理表明，车站换乘系统是其薄弱环节。在各种换乘 设施详细分析中，服务水平分级采用欧洲 Fruin 标 准[3]数据，如表6所示。其中，A 级为最好，F 级为 最差。 由表8可知，复兴门站换乘楼梯能力很紧张， 在高峰时段的服务水平较低，尤其是1号线东侧楼 梯。在4个方案中通行速度最高为 0.49 m/s，最低 为 0.45 m/s，服务水平在 1.3 倍方案时达到 F 极，是 整个换乘系统的能力瓶颈。其次是2号线南侧、北 侧楼梯服务水平也很低。其主要原因是这3部楼梯 均为双向共用，旅客通行时相互影响大；客流量大 时，通过能力不能满足运营要求。其他3部楼梯属 于单向楼梯，能力虽然比较紧张，但尚未成为能力 瓶颈。 4.3 通道 由表9可知，复兴门站地铁北侧换乘通道能力 相对紧张。由于 A 口进出站客流量大，与1号线换 乘2号线的客流存在争夺通道资源现象。随着客流 的增加，北侧通道逐渐接近瘫痪状态，大量旅客 拥堵在通道内，服务水平降至 F 级。数据表明，客 流增加至1.3 倍时，已经达到北侧换乘通道的能力 极限。 5 结束语 通过大量的客流调查统计、参数标定等工作， 对北京地铁复兴门站换乘系统能力进行了仿真研 究。在现状高峰客流的基础上，设计了5套客流仿 真方案。研究结果显示，复兴门站的换乘系统最高 能够承受既有早高峰客流的 1.3 倍客流量，并且在 局部区域要采取人工引导，使 55%～60% 的1号线 换乘客流从南侧通道换乘2号线，减少北侧通道换 乘客流对 A 口进、出站客流的冲击。否则，车站换 乘系统必然出现拥堵甚至瘫痪，造成极大的安全隐 患。该仿真建模方法可以为地铁站的运营管理提供 楼梯服务水平分级标准 站台及通道服务水平分级标准 级别 上限值 级别 上限值 A 0.54 A 0.31 B 0.72 B 0.43 C 1.08 C 0.72 D 1.54 D 1.08 E 2.69 E 2.17 F 10 F 10 表 6 服务水平分级表 4.1 站台 由于仿真方案5的 1.4 倍客流量导致车站换乘 系统瘫痪，因此，统计数据只给出前4个方案的仿 真结果 (下同)。由表7可知，随着客流量的增加， 站台空间密度逐渐增大，相应地旅客走行速度和服 务水平降低。按照 Fruin 标准，当客流增大到 1.3 倍 时，1 号线站台服务水平降到 D 级，2 号线站台服 务水降到 C 级。由此可见，复兴门站的站台设计 能力是比较紧张的，但尚未成为车站换乘系统的 能力瓶颈。 4.2 楼梯 方案 编号 1 号线站台 2 号线站台 旅客总数 /人次 通行速度 /(m/s) 空间密度 /(人/m2) 服务 水平 旅客总数 /人次 通行速度 /(m/s) 空间密度 /(人/m2) 服务 水平 方案 1 32 500 1.35 0.39 B 33 500 1.18 0.40 B 方案 2 34 500 1.32 0.55 C 36 500 1.15 0.48 C 方案 3 37 000 1.26 0.65 C 39 000 1.14 0.51 C 方案 4 41 000 1.23 0.78 D 42 000 1.13 0.57 C 表 7 站台仿真数据对比表 北京复兴门地铁站换乘能力研究 刘启钢 等 第33卷 第4期 铁道运输与经济 80 城市交通城市交通 必要的数据支撑和决策支持，为高效、经济、安全 运营提供技术手段。 　　 参考文献： [1] 中国铁道科学研究院. 大型客运站仿真系统研究与开发[R]. 北京：中国铁道科学研究院，2009. [2] GB10000-1988，中国成年人人体尺寸[S]. [3] 史建港. 大型活动行人交通特性研究[D]. 北京，北京工业 大学，2007. 收稿日期：2011-03-21 责任编辑：林 欣 方案 编号 1 号线东侧楼梯 1 号线西侧楼梯 旅客总数 /人次 通行速度 /(m/s) 空间密度 /(人/m2) 服务水平 旅客总数 /人次 通行速度 /(m/s) 空间密度 /(人/m2) 服务水平 方案 1 18 220 0.49 1.20 D 9 400 0.76 0.70 B 方案 2 20 500 0.59 1.45 D 10 700 0.75 0.85 C 方案 3 22 000 0.55 2.60 E 11 000 0.75 0.93 C 方案 4 24 000 0.45 2.90 F 12 000 0.67 0.95 C 方案 编号 2 号线南侧楼梯 2 号线北侧楼梯 旅客总数 /人次 通行速度 /(m/s) 空间密度 /(人/m2) 服务水平 旅客总数 /人次 通行速度 /(m/s) 空间密度 /(人/m2) 服务水平 方案 1 11 500 0.66 1.1 D 9 600 0.70 0.90 C 方案 2 12 900 0.63 1.4 D 10 800 0.68 1.20 D 方案 3 14 050 0.53 1.7 E 11 500 0.58 1.50 D 方案 4 14 000 0.57 1.8 E 12 100 0.51 1.83 E 方案 编号 2 号线中部南侧楼梯 2 号线中部北侧楼梯 旅客总数 /人次 通行速度 /(m/s) 空间密度 /(人/m2) 服务水平 旅客总数 /人次 通行速度 /(m/s) 空间密度 /(人/m2) 服务水平 方案 1 4 300 0.66 1.1 D 5 000 0.66 1.20 D 方案 2 4 700 0.66 1.2 D 5 550 0.65 1.30 D 方案 3 5 000 0.57 1.4 D 6 000 0.59 1.40 D 方案 4 5 400 0.55 1.5 D 6 400 0.55 1.50 D 表 8 楼梯仿真数据对比表 方案 编号 南侧换乘通道 北侧换乘通道 旅客总数 /人次 通行速度 /(m/s) 空间密度 /(人/m2) 服务水平 旅客总数 /人次 通行速度 /(m/s) 空间密度 /(人/m2) 服务水平 方案 1 9 700 1.54 0.30 A 11 700 1.52 0.36 B 方案 2 10 800 1.54 0.31 A 13 100 1.52 0.39 B 方案 3 11 800 1.47 0.45 C 14 500 1.34 0.51 C 方案 4 12 100 1.44 0.56 C 15 800 0.54 2.20 F 表 9 换乘通道仿真数据对比表 北京复兴门地铁站换乘能力研究 刘启钢 等