地鐵站的換乘模式與設施設計研究

周 陽

(湖南高速鐵路職業(yè)技術學院，湖南 衡陽 421001)

0 引言

就地鐵站而言，是城市交通的主要設施，隨著人們對交通出行的選擇多樣性，地鐵出行越來越被居民認可，高速高效節(jié)能環(huán)保，地鐵站人流量不斷增加，導致地鐵客運組織的管理以及控制的壓力出現(xiàn)了增加，政府為了良性處理這種情況，需要新建一些地鐵站，本文就新建地鐵站和原有地鐵站能夠高效換乘，運用了以下幾種方法。

1 客流仿真理論

客流規(guī)模將直接影響到車站建設。宏觀隨機連續(xù)的社會力模型是研究本文相關問題的重要模型。首先，將使用Pathfinder軟件的steering功能進行建模，使用A*算法以及導航網(wǎng)格對乘客的出口路徑進行規(guī)劃，使用string pulling對出口路徑進行平滑處理。其中，steering模塊屬于逆轉(zhuǎn)向行為，利用路徑規(guī)劃的方式與碰撞處理的方式優(yōu)化乘客流動的軌跡。如果乘客之間的間距以及到出口的距離超過設定的范圍，則會對路徑進行重新規(guī)劃。在靜態(tài)網(wǎng)格中，A*算法是在計算換乘最優(yōu)路線的過程中，較為適宜的一種方法。該理論的方程式如下所示：

其中，α,β均為車站中的乘客；b為車站空間的界限；i為路徑目的地；f為隨機矢量；Fα(t)為車站乘客的社會力合力。

在運用上式計算后，還需要利用下列估價函數(shù)：

f(n)=g(n)+h(n)。

其中，g(n)為初始點前進到n點時的實際代價；h(n)為節(jié)點n到目標點的預估代價。

2 換乘站仿真模型

本文選取了國內(nèi)某地鐵線路中的新建車站A作為案例研究的對象。A車站的走向呈東西向，地下層數(shù)為3層，結(jié)構(gòu)為雙柱島式，A車站下穿既有地鐵站，其站臺設置于-3層，-1層設置候車廳，-2層是A車站的運行設備間。A車站所屬線路由8輛B型列車運營。既有站為地下2層的島式結(jié)構(gòu)，同樣由B型列車運營，列數(shù)為6輛。在發(fā)車情況方面，A車站客流高峰時順時針運營列車26對，逆時針運行列車24對。既有站發(fā)車對數(shù)為27對。A車站與既有站的交叉位置關系如圖1所示。A車站與既有站的周邊情況如圖2所示。A車站與既有站的相對位置關系如圖3所示。

地鐵站不同線路之間的換乘功能的實現(xiàn)要能夠保障遠期最大流量高峰的客觀需求。以現(xiàn)有客流流量為依托，預測未來30年內(nèi)的客流流量。30年后的進出站乘客數(shù)量和換乘乘客數(shù)量詳見表1，表2。

表1 30年進出站乘客數(shù)量情況表(每小時)

表2 30年換乘乘客數(shù)量情況表(每小時)

3 換乘方式

依托案例中地鐵運行和周邊區(qū)域的實際情況，增設線路和已有線路之間的換乘方案有以下三種：第一，通道連接二站臺，實現(xiàn)雙向混行換乘。該方案的優(yōu)點為乘客步行的線路較短，可以有效減少換乘所需時間。缺點為在客流高峰期時，站內(nèi)空間較為緊張，極容易產(chǎn)生擁擠情況。第二，新建線路與既有線路共用站臺，實現(xiàn)雙向混行換乘。該方案的優(yōu)點在于站臺地板無需進行開孔作業(yè)，簡便了施工流程，且較為安全。缺點在于既有站臺的通行能力會長時間處于短缺狀態(tài)，可能在客流高峰時造成擁堵。第三，在換乘空間內(nèi)設置站廳以及站臺通道，利用上述兩個通道實現(xiàn)換乘，即單向循環(huán)模式。該方案的優(yōu)點在于換乘過程采用了單向循環(huán)的方式，換乘與進站客流之間不會出現(xiàn)相互影響的情況，各類設施的使用率較為均衡。但是，該方案在施工過程中會產(chǎn)生較大的工作量。

4 換乘通道及設施的建設方案

在本案例仿真分析的過程中，對以下數(shù)值進行了設定：男性乘客和女性乘客的行走速度分別為1.3 m/s和1.1 m/s，男性乘客和女性乘客的最大寬度分別為45 cm和40 cm，地鐵站內(nèi)的傳送梯運行效率為0.65 m/s。

4.1 新建線換乘既有線路

根據(jù)案例線路的實際情況，在對列車進行調(diào)度時要避免雙向列車共同進站，避免站內(nèi)空間不足的狀況出現(xiàn)。站內(nèi)樓梯的設置情況將對換乘時間產(chǎn)生重大影響，樓梯建設越多，所需時間越短。列車進站方式以及樓扶梯設置狀況與所需時間之間的關系詳見圖4。在樓扶梯布置方面，乘客較多時應當采用一順布置，乘客較少時應當采用雙八字布置。

4.2 既有站換乘新建線

在單純考慮換乘效率時，可以通過增加換乘通道空間的方式減少換乘時間。但是，換乘乘客會受到出站客流的影響，因此，該通道的寬度應當大于2.4 m，底板換乘通道的寬度控制在2 m較為適宜。除此之外，設置分隔帶將有利于縮短換乘過程的所需時間。

5 結(jié)語

新建地鐵站和原有地鐵站的科學性和合理性，直接決定了地鐵線路的運行效率。地鐵中的換乘乘客將在站內(nèi)進行較長距離的移動，是否能夠及時疏導換乘乘客直接影響站內(nèi)空間的使用效率。本文基于對新建地鐵站提出的優(yōu)化思路，希望可以對國內(nèi)地鐵車站建設與優(yōu)化實踐提供一定的借鑒和參考。