摘 要:本文基于对香港铁路公司的实地调研，结合其线网规划，分析了香港地铁同站台换乘的实现形式、运营特点，并与其他城市同站台换乘站的实现形式进行对比，采用计算机行人仿真方法和工具，建立3D仿真模型，对两种典型的同站台换乘布置形式进行评价分析，比较了两种形式下换乘站台的客流密度和换乘时间等指标，认为在换乘量较大的情况下香港地铁采用的单向同站台换乘可以大幅提高换乘效率。

关键词:同站台换乘;香港地铁;行人仿真;评价

 

      城市轨道交通换乘站是实现客流集散的重要场所。换乘的便捷性和有效性关系到整个线网的能力和总体服务水平。换乘站设置的不合理，会造成换乘通道过长，乘客步行距离过大，车站拥挤，乘客滞留时间长等问题。国内部分城市的轨道交通换乘类似问题较为突出。北京地铁的环线和13号线在西直门站的换乘，上海地铁1号线与明珠线在上海火车站的换乘，都不同程度地存在上述问题。为了解决换乘方案设计中存在的问题，中国大陆很多城市都借鉴了香港在地铁换乘方面的经验，设计了同站台换乘方案，但是并没有取得预期的运营效果。本文将针对这一问题，利用行人仿真手段对同站台换乘的实现形式进行评价，为同站台换乘方案的应用提供建议。

 

      一般情况下，同站台换乘主要有两种典型的设计方案:双岛4线方案和单岛4线方案。这两种形式各有利弊。

      作为一种较为常用的同站台换乘方案，双岛4线换乘站包含2条平行的线路和2个水平并列设置的岛式站台，一层为横跨两个并行站台的站厅层。两条线路的其中一个方向的轨道分别设置在一个岛式站台的两侧，如图所示。同一个站台两侧两个方向之间的换乘只需跨越站台即可实现。但是去往不同线路的另外一个方向，如图中A线下行方向去往B线上行方向，则需要首先通过楼扶梯等设施到达站厅层，通过站厅层达到另外一个站台，走行距离略长。这个换乘方案的优点在于岛式站台两侧的两个方向换乘便捷，车站埋深较浅。缺点在于非同一站台方向的换乘较复杂，走行距离长。且车站总宽度较大，造价较高。

      在某些情况下，通过在两个岛式站台之间增加一条线路或者站台，形成双岛5线平行换乘或者3岛4线换乘站。但是整体的布置方案与原始方案一致。

      这种类型的同站台换乘站设置两个垂向重叠的岛式站台，同一条线路的上下行线交叠设置在车站同侧，分别在两个岛式站台的同一侧，最上层为站厅层，如图2所示。同一岛式站台两侧的两个方向之间的换乘，横跨站台即可完成。没有处于同一站台两侧的几个方向的换乘，则需要通过两个岛式站台的垂直交通设施进入另一站台实现。这种方案的优点在于两条线路之间不会相互交叉或穿越，线路设计比前一种方案简单，车站的总宽度也大大减小;其缺点在于同一条线路的上下行线需要在车站两端扭转交叠，这一方面为加大线路和车站的埋深，另一方面也不利于节能坡的设计，同时车站总体高度增加，造价增大。

     同站台换乘虽然有换乘距离短、效率高等优点，但也存在着一些显著的缺点。

      首先，这种换乘方式要求两条相互换乘线路的上下行线做特殊的线路设计，一方面增加线路和车站开挖量，施工难度较大，另一方面在单岛方案中车站埋深大于与之相邻的两个区间的埋深，这与节能坡的设置原则相反，线路运营条件恶化。

      其次是工程预留问题。由于轨道建设投资大、建设周期长，同时考虑到整个线网规划以及建设时序的问题，换乘节点相连的线路可能非同时建设，先期建设线路需要为后续线路设置工程预留接口，一般采用同站台换乘方式要求两条线要有足够长的重合段，近期需要把预留线车站及区间交叉预留处理好，工程量大，线路交叉复杂，施工难度大，对工程预留要求较高。

      还有客流冲突的问题，传统的同站台换乘，同一站台两个方向是相互换乘的。为了提高换乘效率，两个方向的列车时刻表安排是同步的，当站台两侧列车同时到达时，会因为对向换乘产生客流冲突。即使两个方向列车时刻表非同步，越来越短的发车间隔也会造成对向列车同时到达的概率增加，客流冲突的问题仍然存在。这也是大陆部分城市同站台换乘设计存在的主要问题。

 

      针对同站台存在的上述客流冲突问题，香港地铁从线网规划层面设计了一种有别于传统同站台实现形式的换乘方案。这种方案下同一站台仅完成一个方向的换乘，从而有效地避免了同站台换乘客流冲突的问题。

      香港地铁的换乘几乎都采用了同站台形式，比较典型的有荃湾线和观塘线之间的旺角 -太子换乘站、将军澳线和观塘线之间的调景岭—油塘换乘站等4处，如图3所示。从类型上讲，港铁的典型换乘站属于单岛4线式同站台换乘站。但是这些换乘站有一些与传统换乘站不同的特点:均设置在一条线路从另一条线路中间引出的情况;均由一个同方向的换乘站（图中含双色斜杠的站）和一个反方向的换乘站（图中含双色圆弧的站）构成一组同站台换乘站，实现四个方向上的换乘。以旺角-太子站为例（这组换乘站比较特殊的是多了一个有人行通道相连的油麻地站，但不影响换乘设置，可以忽略），观塘线由荃湾线的旺角站引出，旺角站承担中环和调景岭两个方向间的换乘，为同向同站台换乘（站台两侧列车开往相同方向）;太子站则承担荃湾和调景岭方向间的换乘，为反向同站台换乘（站台两侧列车开往相反方向）。这样的设置方式可以充分发挥同站台换乘的优点，同时避免其缺点，实现高效率的换乘。

      港铁换乘方式的设置，早在线网规划阶段就得到了充分考虑。从图3可以看出，港铁两条线路的连接多采用一条线路交于另一条线路中部的形式，使得两条线路大致呈“Y”型走向，这样仅需要3个端点之间四个方向的换乘，而不像“十字”型或“X”型相交那样需要4个端点之间八个方向的换乘。仍以旺角——太子站为例定性分析。

      旺角和太子站横断面分别如图4、5所示，从中可以很清楚地看出每个换乘站由通往四个方向的4条单线和上下两层两个岛式站台组成，每条线路的上下行线采用重叠隧道分布在两岛式站台的同一侧。对于旺角站，其上层岛式站台左侧为通往中环方向的线路，右侧为通往油麻地方向的线路。调景岭方向来的乘客只需越过站台，乘坐对面的列车，即可实现去往中环方向的换乘，如图4中向左的黑色箭头。乘客无需上下扶梯，非常方便。同理，通过下层站台，可以实现中环去往调景岭方向的换乘。这里需要注意的是，在上层站台，既然右线(至油麻地方向的线路)的乘客可以越过站台换乘对面的列车，那么左侧线路的乘客(至中环方向线路)同样可以换乘右线车辆。理论上如此，事实上没有人会这么做。从图3可以看出，如果从中环方向通过旺角站换乘去往油麻地方向的列车，前方只有一个油麻地站，不换乘一样可以到达，这样做显然是没有意义的。所以在上层，有意义的换乘客流只能如箭头所示。这样就有效地避免了两个方向上的客流产生冲突。同理，下层站台有意义的换乘客流也是单向的。因为站台两层列车的行车方向一致，所以这种换乘站称为同向同站台换乘站。

      对于太子站，通过荃湾线的上下行线路的扭转错位，太子站的线路分布如图5所示，相当于荃湾线的上下行线路调换了位置。上下层岛式站台分别实现调景岭- 荃湾和荃湾- 调景岭两个方向之间的换乘。实现形式如上所述。同理，从中环至荃湾方向的旅客，没有人会通过上层站台向左换乘去往油麻地的列车。下层站台道理类似。所以此站有意义的换乘客流也只能如箭头所示，避免了两个方向的客流在站台上造成混乱。

      如果观塘线经过油麻地站后，延伸至“新站”，则旺角-太子换乘站需承担四个端点之间八个方向的换乘，荃湾方向至新站方向的乘客需经过图4中的上层站台从左向右换乘，造成客流冲突，其他3个站台相似，每个站台承担两个方向的换乘，最终实现八个方向的换乘，但是产生了客流冲突，影响换乘效率和舒适性。并且中环和“新站”之间的同站台换乘，需行至太子站才能完成，与直接在旺角通过上下扶梯的换乘相比，多行走了两个区间，显然更为低效。

 

      需要指明的是，通过上下扶梯，任何一个同站台换乘站都可以实现八个方向上的换乘。但是换乘距离增加，效率降低。

      以上分析表明，香港地铁的同站台换乘形式，是与其特殊的线网布局紧密相连的。正是通过特殊的线网构架，香港地铁实现了单方向的同站台换乘方案。

 

      为了进一步分析同一站台单方向与双方向换乘对清空站台效率的影响，建立了包含列车的同站台换乘行人仿真综合模型。

      模型包括两个岛式站台，下层站台两侧线路及列车。模型基本参数按照中国人身体尺寸参数、地铁客流调研得到的乘客期望速度分布等标定。列车为B型车6节编组，发车间隔2min，站台总宽度14m，两组楼扶梯和一个3M宽的楼梯。列车超载容量为2070人。列车停站时间30s。模型如图6、图7所示。

由于单向换乘和双向换乘和方案下换乘客流量不同，为了使对比有意义，换乘客流量按照列车超载容量下的下车比例计算，单向换乘和量与双向换乘和总量相等。不同下车（换乘）比例下两种方案换成服务水平的仿真结果如表1所示。总体来看，双向换乘的最大乘客密度都较大，平均换乘时间较小，但是前者的差异随着换乘比例（人数）增加越来越不明显，而后者与之相反，随着换成量的增加，单向换乘比双向换乘减小的换乘时间越来越明显。

      作为主要的换乘效率评价指标，平均换乘时间的对比更有意义。如图8所示，当换乘比例增大到50%（郊区线换乘中心区线路，比例一般在60%以上），换乘量增加到1035人时，双向换乘时间比单向多10s，可见此时客流冲突对换乘效率的影响越来越大。同事，随着换乘量的增加，双向换乘的时间呈指数增长，而单向换乘由于不存在客流冲突的影响，增加较小，仅受客流密度怎大的影响略有增加。

      通过总结典型同站台换乘方案实现形式的特点，分析香港同站台换乘的实现形式，结合同站台换乘仿真对比分析，本文主要得到以下结论：

      （1）两种传统的同站台换乘方案各有特色，都存在线路设计复杂，车站体量大造价高的缺点。同一站台两个方向的换乘时，会发生客流冲突现象，从而降低换乘效率。

      （2）香港地铁从线网规划的层面对传统同站台换乘方案进行了改进，通过调整线网结构，使得两条线之间只有4个方向的换乘，采用两个单岛同站台换乘站即可保证每个同站台上只发生一个方向的换乘，避免了客流冲突。

      （3）行人仿真表明，在客流量较大的情况下，单方向的同站台换乘可以有效避免客流冲突，缩短换乘时间，提高换乘效率，但这种差别再换成量较小的情况下并不明显。