摘  要: 地铁系统能够有效缓解城市交通拥堵问题，但地铁建设费用高昂，且公共交通的行业属性也决定了其不可避免的亏损。地铁车站地下空间的商业开发，是提高地铁运营综合收益、减少亏损的有效手段，但作为城市公共交通系统的骨干，地铁车站的商业开发不能影响其交通功能。因此，有必要在进行商业开发时，评估其对地铁车站交通运行的影响。本文以行人仿真为基础，以实际工程应用为出发点，构建了地铁车站地下空间商业开发的行人交通影响评价方法。该方法以服务水平为评价指标，包含数据分析、模型构建、仿真结果分析、优化改善等步骤。实际工程中的应用表明，该方法能够定量化的反映商业开发对地铁车站交通功能的影响，具有较强的可操作性。

关键词: 地铁车站地下空间; 商业开发; 行人交通影响分析; 行人仿真

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      随着社会经济的发展，我国城市化进程不断加速，人口与经济的增长带动了交通出行量的大幅增长，城市交通系统不堪重负，交通拥堵是当前国内各大城市面临的首要社会问题之一。地铁以其大容量、高速度、安全可靠、准点舒适等特点成为了缓解城市交通拥堵的重要手段^［1］。然而，地铁建设费用高昂，每公里造价高达 4 ～ 5 亿人民币甚至更高。而且，作为城市公共交通的主体，地铁的行业属性、经济特征和现阶段的运营模式，决定了其政策性亏损不可避免^［2］。

      实际上，乘客在地铁车站内有着广泛的商品和服务需求，客流集聚使地铁车站成为重要的潜在商业客源集散点^［3］。而由于施工与运营管理的需要，地铁车站地下空间的实际可用面积往往会超过单纯为满足交通功能所需要的使用面积。因此，对地铁地下空间进行科学的商业开发，能够在完善地铁功能、改善服务质量的基础上，提高地铁运营的综合收益，减少地铁运营亏损。

      国内学者对地铁车站地下空间的商业开发开展了广泛的探讨，对商业开发模式、开发规模、客流预测等方面进行了研究^{［4 ～6］}。但是，已有研究仅从宏观角度考虑了商业开发的模式选择、规模控制等问题，对商业开发后地铁车站交通功能所受到的影响及相关的应对措施研究较少。地铁车站首先是一个以交通功能为主的设施，而商业开发后，乘客交通流特性、交通组成、设施布局等交通系统的复杂程度提高，乘客交通流线组织难度加大，地铁车站的交通功能不可避免的受到影响。因此，有必要定量化地分析地下空间商业开发对地铁车站交通功能的影响，为制定科学、合理的地下空间商业开发方案提供决策支撑。行人交通仿真技术作为一种分析工具，已经在地铁车站、客运交通枢纽的设施规划与设计、客流组织、运营管理等领域得到了广泛的应用^{［7 ～9］}。基于合理的参数标定，成熟的行人仿真软件不仅能够直观的展现交通运行状况，而且能够精确记录行人的速度、加速度、坐标等个体交通行为数据，为行人交通系统运行状况的定量化评价提供了有力的数据支撑。因此，本文以 Legion行人交通仿真软件为基础，结合地下空间商业开发行人交通影响评价的实际需求，构建了基于行人仿真的地铁车站地下空间商业开发行人交通影响评价方法，并通过实际工程应用验证了该方法的有效性。

 

      Legion 行人仿真软件以 Agent 模型为基础，采用连续化仿真空间，以“最小费用”为移动决策的基本原则，行人移动受到行人自身交通行为参数、目的地、行走设施环境及周边行人行为的影响，每一步决策综合考虑路径、速度、舒适度等因素，以达到“最小费用”^［10］。

      Legion 软件能够详细记录行人个体的移动轨迹，可以精确计算单个行人的交通行为参数及人群的宏观交通流特性，从而得到分布图、图表、表等直观、详实的输出结果，主要输出参数如表 1 所示。

      仿真方法是通过计算机辅助技术模拟复杂的交通现象，在预测的基础上将实际交通状况重现，进而进行分析，评价和优化等工作^［11］。图 1 给出了行人仿真在地铁车站商业开发行人交通影响分析应用的流程图。通过仿真模型分析，能够直观地发现地铁车站地下空间内的行人交通设施或行人交通组织方案中可能存在的问题，对服务水平和通行能力进行定量化的评价，进而通过优化改善，提出能够满足需求的行人交通设施设计和交通组织方案，为决策者提供决策依据。

      调研、准备行人仿真建模所需要的数据资料是仿真评价的基础。通常情况下，不同地铁车站周边用地性质、车站内设施布局有较大的差异，不同车站内部的行人交通流特性及客流组织方案存在一定的差异性。因此，为使仿真评估尽可能的接近真实情况，需要从行人交通流特性、设施布局、运营组织等多个方面进行数据准备，如表 2 所示。将调研的数据进行适当的处理后，即可用于行人仿真模型的参数标定。

      地下空间商业开发对地铁车站交通功能产生的影响主要体现在行人交通设施服务水平的下降。因此，本文采用密度作为衡量各类行人设施服务水平的关键指标，服务水平分级分析中采用国际上广泛采用的 Fruin 的评价指标标准^［12］，如表 3 所示。

      通过仿真分析能够定量化评估商业开发对地铁车站交通运行的影响，同时能够分析乘客拥堵的主要原因，并提出针对性的优化建议。一般而言，主要从以下四个方面对车站设施设计、运营组织及商业开发方案进行改进:

      ( 1) 拓宽设施尺寸或增加数量，提高设施的通行能力。针对瓶颈节点，提高设施通行能力能够加快乘客或顾客的疏散速度，但必须考虑与下游设施的通行能力匹配问题。

      ( 2) 增加辅助设施，提高设施通行效率。在双向通行的楼梯、通道增加隔离护栏，分离不同行进方向的乘客或顾客，提高通行效率。对单向通行且宽度充足的步道、楼梯，也应考虑增设隔离护栏，以提高设施利用率。

      ( 3) 调整设施或商铺布局，减少客流流线冲突。以“减少冲突点、降低冲突人数”为原则，调整车站内部安检、售票机、闸机等可移动设施的位置及客流行进方向，尽可能减少不同行进方向的客流冲突，提高通行效率。考虑车站内部客流时空分布情况，调整商铺布局及业态分布，以均衡客流空间分布，减少客流冲突。

      ( 4) 完善引导标示系统，提高行人行进的流畅性。依据商业业态布局，完善引导标示系统，减少因标示不清晰、不明朗而产生的乘客徘徊行为。同时，考虑高峰期间的客流分布情况，在关键位置设置人工引导岗位，以均衡乘客在站内的时空分布。

      如果改进方案仍不能满足设计要求，可考虑减少商业开发规模，控制整体客流需求，以确保商业开发对地铁车站交通运行的影响在可接受范围内。

 

      为满足地铁行车模式的需要，北京地铁 4 号线动物园站采用大开挖方式施工，以构筑结构空间的方式代替土方回填，在地铁站厅与地面之间形成额外的夹层，如图2 所示。为方便周边群众生活、增加地铁运营部门的收益，相关部门决定对夹层( B1 层)进行商业开发。商业开发店铺以经营儿童玩具、服装、箱包等小商品为主，营业面积3 863 m²。

      为制定科学、合理的动物园车站地下空间商业开发方案，本文构建了动物车站有、无商业设施时的行人仿真模，定量化分析了地下空间的商业开发对动物园站交通功能的影响。

      为提高行人仿真模型的精度，采集了动物园车站周边商业场所的行人交通特性数据，包括步道行人自由流速度分布、不同类型商铺乘客滞留时间等。

      图 3 为商场步道行人速度分布情况，对比以往研究可知^［6］，商场与地铁车站的行人速度有较大的差异，平均值相差近一倍，个体之间的差异也相对较大。图 4 ～ 图 6 为不同商店类型、结伴人数、行李数量时，顾客店内滞留时间的分布。可以看出，顾客在休闲服饰类的商店内耗时最长，而且随着携带行李数量及结伴人数的增多，店内消耗时间也随之增加。

      利用采集到的动物园车站周边商业场所的行人交通数据，结合地铁车站现状及商业开发后的运营方案，构建行人仿真模型，分别得到现状及商业开发后地铁车站行人行走空间最大密度分布情况，如图 7 所示。可以看出，商业开发后，地铁车站内部及周边行人行走区域未出现明显的拥堵区域，交通运行正常。

      图 8 为商业开发前后行人密度比例分布变化情况。可以看出，现状车站及周边区域，D 级服务水平以下的行人占总体的 31%; 商业开发后，D 级服务水平以下的行人占总体的 29%。与现状相比，商业开发后 D 级服务水平以下行人所占比例呈现下降趋势，整体服务水平有一定幅度的提高。

      实际上，动物园地铁站在现状运行基础上，开发地下商业空间，相当于增加了车站行人的步行区域面积，为车站增加了一个缓冲地带，有效降低了短时集聚客流对车站空间的冲击压力。因此，商业开发后，地铁车站及其周边行人步行区域的总体客流密度不升反降，客流服务水平有小幅提高。

      为进一步分析商业开发对动物园站及周边行人交通设施的影响，根据上述仿真结果，选取关键瓶颈区域进行详细分析，选取瓶颈节点如下图9 所示。

      各关键区域行人高密度变化如表 4 所示。可以看出，2 号、3 号、11 号等瓶颈区域行人密度 C 级服务水平以下的比例出现增加，服务水平有一定程度的下降。分析其原因可知，商业开发后，受高峰期间车站人流管控措施以及新增商业层对客流分布调整的双重影响，东、西安检区域的客流分布不均衡，服务水平分别呈上升和下降趋势。因此，有必要对客流进行合理的引导，均衡两侧安检区域的客流压力，提高进站客流通行效率和安全性。

      依据仿真分析结果，通过对动物园车站商业开发前后的整体区域客流密度、瓶颈区域客流密度分析，可以得出以下结论:

      ( 1) 商业开发对动物园地铁站区域的行人交通影响较小;

      ( 2) 商业开发对地铁站厅层的客流压力有适度缓解的作用;

      ( 3) 已有行人交通设施服务能力能够满足未来的商业开发诱增客流需求;

      ( 4) 地铁站周边地面行人步道宽度不足，难以满足行人行走安全性、舒适性的要求。

      针对上述结论，建议对动物园地铁站周边行人交通设施进行相应的改善:

      ( 1) 为降低东侧安检通道的客流压力，建议在便民配套设施内部设置诱导标识，分流购物客流经由 3 号地道、从 5 号出口进入地铁站厅层。

      ( 2) 地下通道 2 出口前地面步道服务水平较低。考虑现有步道具有一定拓宽空间，建议结合客流量对南北侧的行人步行道进行一定程度的拓宽。