地鐵車站站臺寬度設計再思考

劉立軍,朱文辰

(中鐵工程設計咨詢集團有限公司城市軌道交通設計研究院,北京 100055)

地鐵車站站臺寬度設計再思考

劉立軍,朱文辰

(中鐵工程設計咨詢集團有限公司城市軌道交通設計研究院,北京 100055)

通過實地調(diào)研各地客流較大的地鐵車站,分析站臺客流分布以及運行特征,同時結(jié)合筆者多年從事軌道交通建筑設計經(jīng)驗以及對現(xiàn)行《地鐵設計規(guī)范》(GB50157-2003)的分析理解,指出現(xiàn)行規(guī)范中關于車站站臺寬度理論計算與實際運營需求存在的問題、產(chǎn)生的原因,根據(jù)站臺客流分布以及疏散特征提出相關解決方案,為今后的地鐵設計提供新的思路。

地鐵；設計規(guī)范；站臺寬度；靜態(tài)客流；動態(tài)客流

1 概述

2003年，《地鐵設計規(guī)范》(GB50157—2003)正式頒布。 “在修訂過程中，廣泛調(diào)查和充分總結(jié)了原規(guī)范執(zhí)行情況，特別是近10年來我國地鐵工程建設和運營管理方面引入的諸多新的技術系統(tǒng)和積累的很多新經(jīng)驗，同時，認真分析借鑒了國內(nèi)外當代地鐵有關成功經(jīng)驗和先進技術，在此基礎上又以多種方式，廣泛征求了全國軌道交通方面有關專家和單位的意見，經(jīng)反復論證研究，多次修訂，最后經(jīng)審定定稿形成本規(guī)范”[1]。由于城鎮(zhèn)化的加速發(fā)展，近10年的發(fā)展速度遠比前10年快得多，規(guī)模也大得多、影響也深遠得多，因此地鐵規(guī)范面世不久，隨著實際客流快速接近甚至超越遠期設計客流，原來設計的地鐵車站規(guī)模無法有效滿足客流正常使用的要求。

2 《地鐵設計規(guī)范》(GB50157—2003)的不適應性

根據(jù)《地鐵設計規(guī)范》(GB50157—2003)關于站臺寬度計算的公式解釋條文，當根據(jù)設計客流計算站臺寬度小于最小站臺寬度2.5 m時，側(cè)站臺寬度取2.5 m；當根據(jù)設計客流計算站臺寬度大于最小站臺寬度時，則根據(jù)實際計算結(jié)果設計站臺寬度。該條文設定了地鐵側(cè)站臺寬度的最小數(shù)值，按照該理論上推理，車站規(guī)模隨著設計客流的增加應相應增加，不應存在站臺寬度不滿足客流使用要求的情況出現(xiàn)。

如根據(jù)實際情況逆向推理的話，則問題出在了站臺計算中設計客流量、客流密度以及超高峰系數(shù)的選取。這在實際設計工作中給設計人員帶來極大的困擾，當設計客流計算站臺寬度遠小于2.5 m(存在一個臨界值)時，站臺基本能滿足要求，設計人員可以安心按照規(guī)范進行相關設計；當站臺計算寬度一旦超越該臨界值，在實際運營當中開始產(chǎn)生擁堵。特別是根據(jù)設計客流計算站臺寬度超過2.5 m時，明知道站臺寬度無法滿足要求，從設計角度仍然無法進行修正，只能寄希望于業(yè)主的統(tǒng)一調(diào)整。

本文通過對地鐵車站空間、客流特征分析以及不同情況下站臺客流分布運行情況，在現(xiàn)行設計客流量、客流密度和超高峰系數(shù)的前提下對站臺計算公式進行精細化分類，并提出相應解決方案。

3 地鐵客流特征分析[6]

近年來針對地鐵設計的客流分析主要以仿真設計為主，依據(jù)預測的設計客流以及客流特點模擬顯示情況，并對已完成設計的車站進行校核。但由于該方法并不能從設計之初作為設計依據(jù)納入設計文件中，且不能作為設計依據(jù)，實際效果有限。

根據(jù)地鐵車站功能特點，客流主要分為進站客流、出站客流、換乘上車客流以及換乘下車客流4類(后兩類客流僅在換乘車站內(nèi)出現(xiàn))。上述4種客流表現(xiàn)出不同的行為特征。

進站客流路徑依次為：出入口—非付費區(qū)—進站閘機—付費區(qū)—下站臺樓扶梯—站臺候車，特點為均勻進入車站，對車站內(nèi)的各個空間沒有沖擊效應，可視為靜態(tài)客流進行分析(應按照人均0.5 m2考慮)。

出站客流路徑與進站客流路徑反向，特點為集中離開車站，會對站臺、樓扶梯、出站閘機產(chǎn)生沖擊，形成局部人流聚集，可視為動態(tài)客流進行分析(應按照動態(tài)客流的特點對其所需動態(tài)空間進行定義)。

換乘上車客流根據(jù)不同的換乘形式[7]，客流路徑不同，特點類似于出站客流，會對其通過的設施產(chǎn)生沖擊效應，但由于換乘客流的引導特性強于出站客流，因此其對車站的沖擊一方面要考慮換乘客流占上下行客流的比例，另一方面要考慮換乘方式。這里筆者認為能夠及時吸納列車運輸能力的車站可視為靜態(tài)客流，否則應按照動態(tài)客流進行考慮。詳見圖1、圖2。

之所以將客流分為靜態(tài)客流和動態(tài)客流，主要在于靜態(tài)客流對于空間的需求是恒定的，而動態(tài)客流其所需的疏散能力與空間成拋物線的關系，且其對空間有連續(xù)流動空間的要求?？土髅芏仁且陨蠠o法形成有效的動態(tài)客流，即車站出現(xiàn)擁堵，疏散存在問題。

4 靜態(tài)側(cè)站臺和動態(tài)側(cè)站臺[6]

(1)地鐵站臺寬度計算

在地鐵規(guī)范中，關于客流特征反映矛盾最突出的地方主要集中在車站站臺寬度計算上，也就是車站規(guī)模的控制方面。

根據(jù)現(xiàn)行的地鐵設計規(guī)范[1-2]，站臺寬度計算公式為

島式站臺寬度：Bd=2b+nz+t

側(cè)式站臺寬度：Bc=b+z+t

式中b——側(cè)站臺寬度；

b=Q上、下·ρ/L+M

Q上、下——遠期高峰小時單側(cè)上、下車預測客流量×高峰小時系數(shù)÷高峰小時發(fā)車次數(shù)

ρ——站臺上人流密度，按0.33～0.75 m2/人，取0.5 m2/人；

L——站臺計算長度，m，取135.68 m；

M——站臺邊緣至屏蔽門立柱內(nèi)側(cè)的距離，m，取0.26 m；

t——每組人行梯與自動扶梯寬度之和，m；

z——橫向柱寬，m。

按此計算公式，2.5 m站臺寬度，遠期30對車，6列編組，1.25的超高峰系數(shù)，高峰小時A型車可解決單側(cè)上下行約16 800人/h，B型車可解決單側(cè)上下行約14 400人/h。根據(jù)目前已經(jīng)開通運營的地鐵站的實際調(diào)研結(jié)果，顯然在此客流規(guī)模下，地鐵站是無法正常工作的。

(2)地鐵乘客行為特點分類[6]

根據(jù)地鐵規(guī)范對于站臺寬度解釋條文中的說法，乘客在站臺上存在兩種工況，列車未進站之前，上車等候乘客只能站立在安全帶之內(nèi)，此時側(cè)站臺計算寬度是上車乘客站立候車所需的寬度加上安全帶寬度。列車進站停靠后，上下車乘客進行交換中，安全帶的寬度已被利用。

該條文對于站臺公式的計算原理為乘客按照0.33～0.75 m2/人在站臺上均勻分布，客流特點按靜態(tài)客流考慮。并未考慮下車客流快速離開站臺在遠離站臺一側(cè)形成通路，對站臺上車客流產(chǎn)生的沖擊。實際運營中，除均勻上車客流可按照靜態(tài)客流考慮外，下車客流以及換乘客流均應按照動態(tài)客流考慮。由于動態(tài)客流對于空間的占用較靜態(tài)客流具有優(yōu)先性，也就是說會在站臺上下客流瞬間形成無人區(qū)，因此車站站臺寬度計算應按照靜態(tài)客流寬度和動態(tài)客流寬度進行考慮。

動態(tài)客流寬度分為出站動態(tài)客流以及換乘動態(tài)客流兩類，由于換乘動態(tài)客流與出站動態(tài)客流的通行路徑存在重合和非重合兩部分，因此應該分別按照靜態(tài)客流站臺區(qū)和動態(tài)客流站臺區(qū)兩個區(qū)域進行劃分。詳見圖3、圖4。

(3)地鐵站臺柱子寬度對于車站站臺寬度的影響

根據(jù)前面的動態(tài)客流理論，靜態(tài)客流靠近站臺邊緣，動態(tài)客流靠近站臺公共區(qū)內(nèi)側(cè)，對于側(cè)站臺設有柱子的車站，柱子會影響客流疏散(地鐵規(guī)范對此沒有明文解釋，暫可理解為儲備空間)。因此必須對柱子寬度在站臺計算中的作用影響進行分類說明。根據(jù)一股客流疏散寬度為550 mm的最小尺寸，通過對柱子的位置選擇有如下幾種情況。

①如果柱子與樓扶梯間距<550 mm(一股客流寬度)，客流無法有效通過，該空間計入柱子寬度。此時柱子以外為側(cè)站臺寬度。這種布置情況多出現(xiàn)在客流較小或中等客流的車站。見圖5。

②如果柱子與樓扶梯的間距≥550 mm，則柱子與樓扶梯之間的空間可進行有效的動態(tài)客流疏散，此時柱子寬度可不計入側(cè)站臺寬度計算。這種布置情況出現(xiàn)于客流密集的大型車站，見圖6。

上述兩種柱子布置情況需要對車站站臺寬度計算與站臺柱子布置方案合理性進行雙向復核。

5 推薦地鐵車站站臺寬度計算公式

島式站臺寬度：Bd=2d+n·z+t

側(cè)式站臺寬度：Bc=b+z+t

式中b——側(cè)站臺寬度；

b=bj+bd+z;

bj=(Q上、下·ρ/L)+M；

bd=(Q下·ρ/L)；

bj——靜態(tài)客流側(cè)站臺寬度；

bd——動態(tài)客流側(cè)站臺寬度(不小于1 100 mm)；

Q上、下——遠期高峰小時單側(cè)上、下車預測客流量×高峰小時系數(shù)÷高峰小時發(fā)車次數(shù)；

Q下——遠期高峰小時單側(cè)下車預測客流量×高峰小時系數(shù)÷高峰小時發(fā)車次數(shù)；

ρ——站臺上人流密度按0.33～0.75 m2/人；

L——站臺計算長度，m；

M——站臺邊緣至屏蔽門立柱內(nèi)側(cè)的距離，m；

t——每組人行梯與自動扶梯寬度之和，m；

z——橫向柱寬(根據(jù)柱子與樓扶梯間距確定是否考慮柱子間距)，m。

6 實例測算(以北京地鐵霍營站[5]、深圳地鐵西麗站[3-4]為例)

(1)北京地鐵霍營站為地鐵8號線地下兩層島式站臺車站與城鐵13號線的換乘車站，客流均需統(tǒng)一匯到站廳再通過換乘通道進行換乘。設計客流詳見表1。

設計客流的超高峰系數(shù)為1.3，遠期列車對數(shù)24對，站臺人流密度采用0.5 m2/人；屏蔽門有效候車區(qū)長度113 m；站臺門體立柱內(nèi)側(cè)至站臺邊緣的距離250 mm。

①地鐵8號線霍營站原站臺寬度計算如下：

Q上、下=(553+8 568)×1.3/24=494(人)(遠期列車對數(shù)是24對)

b=(Q上下×ρ)/L+M=(494×0.5/113+0.25) m=2.48 m，取2.5 m。

島式站臺總寬度：

B=2b+nz+t=(2×2.5+2×1.0+4) m=11 m(樓扶梯采用一樓一扶和雙扶4 m寬度滿足疏散要求)

根據(jù)北京市軌道交通建設指揮部會議紀要(北京市交通委員會辦公室)(2007年11月26日)規(guī)定，地鐵新線一般島式站臺寬度不小于12 m規(guī)定，本站采用12 m島式站臺。

②按照新的站臺計算公式

Q上、下=(553+8 568)×1.3/24=494(人)(遠期列車對數(shù)是24對)

Q下=553×1.3/24=30(人)(遠期列車對數(shù)是24對)

bj=(494×0.5/113+0.25) m=2.48 m

bd=(553×1.3×0.5/113×24) m=0.13 m<1.1 m，取bd=1.1 m

如考慮柱子寬度t=1.0 m，側(cè)站臺寬度：

b=bj+bd+z=(2.48+1.1+1) m=4.58>2.50 m，取b=3.58 m。

島式站臺寬度：

Bd=2b+t=(2×4.58+4) m=11.16 m

目前的車站柱子布置情況接近第二種布置原則，因此12.0 m站臺寬度滿足高峰時段客流疏散要求。

(2)深圳地鐵西麗站是地鐵5、7、15號線三線換乘車站，呈“T”形交叉布置，5號線為地下三層側(cè)式站臺車站；7、5號線為雙層12 m雙島四線車站，與5號線形成島側(cè)換乘關系。5號線側(cè)式站臺車站除進出站客流外重點是通過側(cè)站臺與地下二層的7、15號線島式站臺的換乘，因此本次重點重新測算原側(cè)站臺的寬度是否滿足要求。詳見圖7。

設計客流詳見表2。超高峰系數(shù)1.25。列車對數(shù)30對，有效站臺計算長度137 m。

①深圳地鐵5號線西麗站原站臺寬度計算如下：

根據(jù)地鐵設計規(guī)范的站臺計算原則，換乘客流僅用于進行換乘樓扶梯的運行能力的核算，不計入站臺寬度計算，因此Q上、下選取東行方向總客流較大的上下客流進行計算。

Q上、下=(5 341+9 971)×1.25/30=638人

b=Q上、下·ρ/L+M=(638×0.5/137+0.25) m=2.58 m>2.5 m

側(cè)站臺寬度取3 m，本站為側(cè)式臺站車站，經(jīng)過平面優(yōu)化不設結(jié)構(gòu)柱，樓扶梯寬度按一樓一扶4 m考慮，滿足疏散要求，因此側(cè)式站臺寬度：

Bc=b+z+t=(3.0+0+4.0) m=7 m

側(cè)式車站站臺寬度為7 m。

②根據(jù)推薦公式站臺寬度計算如下：

站臺寬度除受上下車客流的影響，換乘客流對站臺寬度的影響也很重要，因此Q上、下需對東行和西行方向分別計算，并選取較大值。

a.東行方向站臺寬度驗算

Q上、下=(5 341+9 971)×1.25/30=638人

Q下=5 341×1.25/30=223人

bj=Q上、下·ρ/L+M=(638×0.5/137+0.25) m=2.58 m

bd=Q下·ρ/L=(223×0.5/137) m=0.82<1.10 m

側(cè)站臺寬度：

b=bj+bd+z=(2.58+1.1+0.5) m=4.18 m,取4.2 m(本站側(cè)站臺邊無柱，但樓扶距離側(cè)墻約0.5 m孔邊梁距離可按柱子計入站臺寬度)

樓扶梯總寬度按照t=4.0 m進行計算(滿足疏散要求)

側(cè)式車站站臺寬度為：

Bc=b+t=(4.2+4.0) m=8.2 m

b.西行方向站臺寬度驗算

Q上、下=(6 021+5 131)×1.25/30=465人

Q下=(6 021+5 131)×1.25/30=465人

Q下=6 021×1.25/30=251人

bj=Q上、下·ρ/L+M=(465×0.5/137+0.25) m=1.95 m

bd=Q下出·ρ/L=(251×0.5/137) m=0.91 m<1.10 m

側(cè)站臺寬度：

b=bj+bd+z=(1.95+1.10+0.5) m=3.55 m,取3.6 m(本站側(cè)站臺邊無柱，但樓扶距離側(cè)墻約0.5 m孔邊梁距離可按柱子計入臺寬度)

樓扶梯總寬度按照t=4.0 m進行計算(滿足疏散要求)

側(cè)式車站站臺寬度為

bc=b+t=(3.6+4) m=7.6 m

c.東行方向站臺寬度計算值大，因此側(cè)式車站站臺寬度取8.2 m，方能滿足客流正常使用的要求。目前車站站臺寬度為7.0 m，存在1.2 m的疏散缺口，不滿足遠期高峰期客流的實際疏散要求。

7 結(jié)語

通過對站臺客流特征分析以及對于地鐵站臺寬度計算公式的分析，針對計算寬度與實際需求寬度脫節(jié)的問題，提出動態(tài)客流站臺寬度的理論，可以在現(xiàn)有車站站臺計算公式基礎上，合理地增加車站實際運行中需要的空間。

[1] 中華人民共和國建設部.GB50157—2003地鐵設計規(guī)范[S].北京：中國計劃出版社，2003.

[2] 中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設部.GB50490—2009城市軌道交通技術規(guī)范[S].北京：中國計劃出版社，2009．

[3] 鐵道第三勘察設計院集團有限公司.深圳市地鐵5號線工程總體技術文件[Z].天津：鐵道第三勘察設計院集團有限公司，2008.

[4] 中鐵工程設計咨詢集團有限公司.深圳地鐵5號線初步設計文件[Z].北京：中鐵工程設計咨詢集團有限公司，2008．

[5] 劉立軍.北京地鐵8號線霍營站方案研究[J].鐵道標準設計，2009(10)：42-50．

[6] 建筑設計資料集總編輯委員會.建筑設計資料集(1冊)[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社，2001．

[7] 王繼山.地鐵換乘車站型式淺析[J].鐵道標準設計，2009(10)：30-32．

ReconsiderationonHowtoDesigntheWidthofStationPlatformofMetro

LIU Li-jun, ZHU Wen-chen

(Urban Rail Transit Design and Research Institute, China Railway Engineering Consulting Group Co., Ltd., Beijing 100055, China)

Through on-site investigation and research about metro stations with larger passenger flows all over the country, this study analyzed the passenger flow distribution and operation characteristics at station platform of metro. Simultaneously, combined with the authors’ many years of work experience on rail transit architecture design, as well as combined with the analysis and comprehension on the current design code, Code for Metro Design (GB50157-2003), this study pointed out the conflict problem between the theoretical calculation stipulated in the current design code and the actual operation demand about the widths of station platform, and analyzed the reasons of the conflict problem. Finally, this study put forward relevant solutions based on passenger flow distribution and evacuation characteristics at station platform, providing a new idea for metro design in future.

metro; design code; width of station platform; static passenger flow; dynamic passenger flow

2013-07-20；

：2014-03-03

劉立軍(1980—)，男，工程師，2004年畢業(yè)于北京交通大學建筑學專業(yè)，工學學士，E-mail：86831224@qq.com。

1004-2954(2014)05-0034-05

U231+.2

：A

10.13238/j.issn.1004-2954.2014.05.009