城市軌道交通車站聯(lián)合客流控制研究＊

劉曉華 韓梅 陳超

（北京交通大學交通運輸學院，100044，北京∥第一作者，碩士研究生）

在城市軌道交通的客流高峰期，為了減輕車站的壓力，降低因乘客過載而引發(fā)事故的風險，車站一般會采取適當?shù)目土骺刂拼胧?。對于某些客流量較大的車站，采取客流控制措施后雖然減緩了乘客的進站速度，減輕了車站的壓力，但是卻造成了愈來愈多的乘客在站前廣場的滯留，以至于影響城市道路的通行，甚至引發(fā)乘客焦躁情緒，降低服務質(zhì)量，帶來安全隱患。由此，本文提出了聯(lián)合客流控制的思想，即：客流控制將不僅局限于單座車站，而是通過相鄰車站的聯(lián)合協(xié)作實現(xiàn)優(yōu)化客流控制的目的。

1 城市軌道交通車站客流控制

1.1 客流控制

客流控制指的是當城市軌道交通車站站內(nèi)設施設備的負荷或車站的服務能力不能滿足大客流的需求時，為了保證乘客的安全，利用自動扶梯、閘機、鐵馬等站內(nèi)外設施對進站客流量或換乘客流量進行限制，以避免由于客流過大而引發(fā)事故［1］。

1.2 客流控制措施

通過對北京地鐵1、2、4、13號等線的調(diào)研，匯總了北京地鐵在運營管理中通常采用的客流控制措施。這些措施分為“限”、“控”、“封”三個等級。

（1）限，即限制客流進入站臺的速度，這是最常見的客流控制措施。在站外，通過設置柵欄增加乘客的走行距離；在站內(nèi)，除在通道或站廳設置柵欄外，常用措施還有放慢安檢速度、封閉自動扶梯和減緩人工售票速度等。

（2）控，即增設控制點進一步限制乘客進入付費區(qū)。常見的方法有：關閉部分進站口，或者在進站口設置鐵馬以減小進站口通道面積；分時間段放乘客進入車站；在站內(nèi)減少閘機開放數(shù)量；封閉部分自動扶梯、樓梯及自動售票機。

（3）封，分為半封站和全封站?！鞍敕狻笔侵钢辉试S客流出站，不允許客流進站；“全封”是指既不允許客流進站也不允許客流出站，此時列車在本站不停車通過。這類客流控制措施通常是在車站輸送能力嚴重不足、乘客大規(guī)模滯留的情況下采用。

2 聯(lián)合客流控制

通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，不同等級的客流控制措施對乘客行為的影響也不同。當客流控制采用 “限”等級時，能夠保證一定的進站速度，車站能有序地集散乘客；當采用“控”等級時，乘客抱怨明顯增多，但仍遵守公共秩序；當采用“封”等級時，乘客不滿情緒大幅度增加，甚至在人群中出現(xiàn)騷亂。因此，應盡量避免封站，通過有效措施，降“封”為“控”、降“封”為“限”或降“控”為“限”，以穩(wěn)定乘客情緒，保證車站正常運營。

2.1 聯(lián)合客流控制思路

為方便敘述，定義兩個相鄰車站A站和B站。在客流高峰期，A站為B站的重客流方向上游車站，如圖1所示。

圖1 重客流方向示意圖

列車到達A站，當列車的輸送能力小于站臺的乘客數(shù)時，在A站站臺上開始出現(xiàn)乘客滯留。為了保證乘客安全，A站通過客流控制措施使在列車到達間隔時間內(nèi)抵達站臺的乘客數(shù)量等于列車輸送能力，以解決乘客滯留問題。

但如果B站客流量也較大，而A站已將列車輸送能力占用且在B站下車乘客的數(shù)量不能提供足夠的輸送能力時，則會造成乘客在B站站臺的大規(guī)模滯留。若B站不采取客流控制措施，站臺滯留乘客數(shù)超過站臺安全容納人數(shù)時，將帶來安全隱患；若B站不采取控流或封站等客流控制措施，將導致服務質(zhì)量大大下降，影響乘客情緒。

在這種情況下，若A站客流壓力小于B站，可考慮通過降低A站客流的進站速度，使一個列車到達時間間隔內(nèi)到達站臺的乘客數(shù)小于列車輸送能力，為B站預留輸送能力。

2.2 聯(lián)合客流控制適用范圍

進行聯(lián)合客流控制的A、B站要滿足以下條件：

（1）B站客流壓力大于A站，否則A站無需為B站提供能力。兩站之間的壓力大小可以通過乘客滯留情況、客流控制等級來衡量。

（2）A站站前廣場排隊可以延長。若A站站前廣場沒有足夠的空間，應保證聯(lián)合控制后A站的客流進站速度不小于其客流到達速度。否則A站自身存在乘客大規(guī)模滯留的情況，將無法為B站預留輸送能力。

2.3 聯(lián)合客流控制的計算方法

現(xiàn)階段的客流控制方法主要是根據(jù)車站運營管理人員經(jīng)驗進行主觀判斷和執(zhí)行的，對在什么時間點開始進行客流控制、在什么地方進行客流控制、如何布設控制措施等都沒有系統(tǒng)的、客觀的理論研究分析，因此缺乏一定的合理性和科學性［2］。聯(lián)合客流控制比單一車站客流控制難度更大，因此需要通過科學合理的分析與計算，尋找合適的“度”。

以下為研究中定義的相關變量。

EA、EB——分別為聯(lián)合客流控制前A、B站在一個列車到達間隔內(nèi)進入車站的乘客數(shù)；

E′A、E′B——分別為聯(lián)合客流控制后A、B站在一個列車到達間隔內(nèi)進入車站的乘客數(shù)；

RA、RB——分別為A、B站在一個列車到達間隔內(nèi)到達車站的乘客數(shù)；

VA、VB——分別為聯(lián)合客流控制后單位時間內(nèi)A、B站客流進站速度；

t——列車到達間隔；

CA——高峰小時列車到達A站時列車內(nèi)的乘客數(shù)；

CA，輸送——高峰小時列車到達A站時的輸送能力，等于列車進站時車廂內(nèi)剩余的輸送能力與在A站下車的乘客數(shù)之和；

C預留——A站為B站預留的輸送能力；

NA、NB——分別為A、B站下車的乘客數(shù)；

λA——客流高峰期A站的重客流方向乘客占總乘客數(shù)比例；

λB——客流高峰期B站的重客流方向乘客占總乘客的比例。

在高峰期，每單位時間內(nèi)上述變量的實際值有所差異，本文取其在高峰時間段內(nèi)各自的平均值。

聯(lián)合客流控制需要解決的問題是：在乘客到達速度和現(xiàn)有車站設備設施能力不變的情況下設計合理的VA、VB；在滿足A站設施設備能力的條件下將B站的客流控制等級降低，緩解B站客流壓力。

1）CA，輸送計算。列車按6節(jié)編組，每節(jié)額定載客244人；高峰期超載20%，可取值300人。列車到達A站時的輸送能力為：

通過隨車調(diào)查法統(tǒng)計得到CA、NA。

2）C預留計算。根據(jù)A站站前廣場的空間大小和實際滯留人數(shù)，分兩種情況進行討論。

（1）當A站站前廣場有相對足夠的空間容納待進站客流（即排隊可以延長）時，聯(lián)合客流控制主要是達到兩站乘客出行機會、列車輸送能力和客流壓力比較平均的目的，因此由A和B站的客流到達關系決定。計算公式如下：

聯(lián)立式（2）、式（3）可得這種情況下A站的預留列車輸送能力為：

在客流高峰期，城市軌道交通車站在站外通常采用柵欄限流，這也便于在柵欄入口處采用人工計數(shù)法得到高峰期RA和RB的值。

（2）當A站站前廣場不能容納更多的滯留乘客（即排隊不能再延長）時，聯(lián)合客流控制不應該造成A站的滯留乘客超出站廳和站前廣場的承載能力，因此需要保證E′A≥RA。根據(jù)聯(lián)合客流控制應用的條件，B站的客流壓力是大于A站的，此時當E′A＝RA時，A站能為B站預留最大的輸送能力為：

通過對閘機口或進站口處布設的攝像機的錄像資料的后期處理，可得到高峰期一個列車到達間隔內(nèi)進入車站的總?cè)藬?shù)。為方便計數(shù)，采用人工計數(shù)法統(tǒng)計相同時間內(nèi)進入重客流反方向站臺的候車人數(shù)。由以上兩個數(shù)據(jù)可計算出λA。

3）聯(lián)合客流控制后，一個列車到達間隔內(nèi)進站客流人數(shù)E′A、E′B的計算。

（1）當A站排隊能延長時，計算公式為：

NB、λB獲取方法與NA、λA相同。

（2）當A站排隊不能延長時，計算公式為：

E′B計算公式與（7）相同。

式中t值可通過查詢高峰期列車開行計劃得到。

綜上分析，進行聯(lián)合客流控制后，A和B站單位時間內(nèi)的客流進站流速分別設置為：

（1）當 A站排隊能延長時，聯(lián)立公式（1）、（4）、（6）、（7）、（9）、（10）可得：

（2）當 A站排隊不能延長時，聯(lián)立式（1）、（5）、（7）、（8）、（9）、（10）可得：

3 聯(lián)合客流控制前后對比

A和B站單獨客流控制旨在緩解車站自身的客流壓力；聯(lián)合客流控制旨在緩解A站和B站整體客流壓力，通過“削”A站的客流進站速度“補”B站的客流進站速度，以優(yōu)化列車輸送能力分配。

1）對A站來說，聯(lián)合客流控制前乘客進站速度快，服務質(zhì)量較好；聯(lián)合客流控制后進站流速降低，站廳、站前廣場滯留人數(shù)增多，服務質(zhì)量下降。但由于在設計聯(lián)合控制進站流速時考慮了設施設備能力、乘客到達速度等約束，因此降低流速后也不會造成A站乘客的大規(guī)模滯留。

2）對B站來說，聯(lián)合客流控制前，由于A站僅考慮自己的運輸能力，因此增大了B站實施客流控制的難度，B站滯留乘客得不到有效疏散，最終可能導致封站，使得線網(wǎng)在各車站間的能力不均衡，間接降低了線網(wǎng)能力。采用聯(lián)合客流控制后，A站能為B站提供一部分輸送能力，使B站的滯留乘客流動起來，減緩客流控制壓力。

3）對于乘客來說，封站的影響比流速緩慢的影響更大，因此，聯(lián)合客流控制特別適用于相鄰的潮汐流量大并且下一站通常采用“控”或“封”客流控制措施的車站。

所以，對于同一條軌道交通線路上高峰期乘客密集到達的連續(xù)車站，如果車站的能力沒有辦法滿足客流需求，最可行的方法便是采用聯(lián)合客流控制，實現(xiàn)城市軌道交通線路輸送能力分配的優(yōu)化。

4 結語

針對單座車站客流控制無法解決乘客滯留問題的情況，提出了聯(lián)合客流控制思想，并以兩座相鄰車站為例做分析，得到聯(lián)合客流控制下兩座車站進站客流速度的計算公式。通過聯(lián)合客流控制前后效果的定性對比可知，一個良好的客流控制方案要在滿足車站自身能力的基礎上，充分考慮同線車站的客流情況，統(tǒng)籌好每一座車站的限流方案，平衡列車在線路上的能力，以達到良好的客流組織效果。

本文的聯(lián)合客流控制僅以兩座車站為例進行分析，這一方法的研究還有待于進一步應用到一條線路甚至整個網(wǎng)絡。例如，北京地鐵5號線在7：00－9：00時間段內(nèi)，天通苑北站—天通苑站—天通苑南站—立水橋站—立水橋南站—北苑路北站—大屯路東站—惠新西街北口站的區(qū)間內(nèi)連續(xù)限流問題的研究。單一車站的客流控制使得該線路列車輸送能力分配“前后不能兼顧”［3］。應用聯(lián)合客流控制的思想和方法，可以合理分配列車輸送能力，實現(xiàn)城市軌道交通網(wǎng)絡在高峰期有序地、高效地運營。

［1］謝瑋.城市軌道交通換乘站客流控制方法研究［D］.北京：北京交通大學，2012.

［2］胡清梅.軌道交通車站客流承載能力的評估與仿真研究［D］.北京：北京交通大學，2011.

［3］周健森.北京地鐵5號線困局：開通僅兩年為何被迫限流［N］.北京晚報，2009－12－03（3）.

［4］GB 50157―2003地鐵設計規(guī)范［S］.

［5］劉蓮花，蔣亮.城市軌道交通網(wǎng)絡客流控制方法研究［J］.鐵道與運輸經(jīng)濟，2011，33（5）：51.

［6］Lam W H K，Cheung C.Pedestrian speed／flow relationships for walking facilities in Hong Kong ［J］.Journal of Transportation Engineering，2000，126（4）：343.