轨道交通换乘站客流特性分析及车站设计
2010-10-27 02:28
【摘 要】基于北京地铁换乘站的实际运营状况,全面分析现状换乘站存在的问题及原因、换乘客流分布规律、乘客换乘行为特点等,从提高服务水平、减少运营风险的角度,提出换乘站的设计要点。
【关键词】城市轨道交通 换乘站 客流分布规律 换乘行为特点 车站设计 北京地铁
换乘站作为轨道交通网络的“锚固点”,对全网运转效率和整体效益的发挥具有举足轻重的作用。从北京、上海等城市的实际运营状况看,换乘站已经成为网络中最为突出的矛盾点。因此,在国内轨道交通建设的高潮期,把握好换乘站的规划与设计显得尤为重要,同时也是轨道交通投资、建设、设计和运营等各方关注的焦点。
北京的轨道交通网络运营规模位于国内前列,地铁换乘站目前暴露出的问题具有普遍性,笔者基于大量北京地铁换乘站的研究,提出换乘站的设计要点,对国内其他城市同样具有参考价值。
1、换乘站客流特性与乘客行为分析
换乘站客流特性反映的是客流整体表现出来的特性,而乘客行为特性更多的是从个体角度研究乘客的出行心理和出行习惯。换乘站设计要满足换乘客流需求,并与个体出行行为相符合,因此对其客流特性和行为特性进行研究,是做好换乘站规划与设计的重要前提。
1.1 换乘站客流特性分析
换乘站的客流构成与特性区别于普通车站,往往是客流组织与地铁运营的重点和难点,具有如下特性:
1)高集中性。换乘站除了具有普通车站的进出站客流外,还汇集有相交线路甚至全网多座车站之间的交换客流,由此造成换乘站客流集中,往往是普通车站客流量的数倍。以北京地铁5号线为例,全线27座车站中换乘站5座,而换乘站的乘降量却占到了全线客运总量的40%左右。图1为北京地铁各线换乘客流占全线客运量之比(来源2008年6月AFC统计数据)。
2)多方向和多路径性。由于进出站客流、换乘客流具有不同的出行目的、出行方向,即对应不同的出行路径,必然导致存在多股客流的交织,形成多个冲突点。适宜的换乘方式和合理的设施设备布局应有利于减少客流交织,同时需要加强信息引导。
3)主导性。在换乘站的客流构成中,通常换乘客流占主导(北京现状16座换乘站中,换乘客流与进站客流的比值平均在4∶1);而在某一时段的多种换乘方向中,同样存在主导换乘方向。因此,在车站设计和管理中应突出对主导客流的关注。
4)方向不均衡性。同一时段、不同换乘方向的客流量会存在较大差异。例如,外围线路与城区线路相接的换乘站,早高峰以进城方向为主,两方向比例可高达几十比1(如北京八通线的四惠与四惠东换乘站);而在晚高峰则相反。这种方向的不均衡性会影响设施的利用率,因此,当采用通道换乘时,双向组织较单向组织更有利于均衡通道利用;相应地,岛式站台与侧式站台相比,其对客流的调解能力更强。
5)时间不均衡性。高峰小时客流需求是影响换乘站的系统规模、设施设备能力等关键参数选取的主要依据,因此对高峰小时系数的把握十分重要。不同区域、不同功能类型的车站高峰系数不同,一般外围区高于中心区,通勤服务类型高于生活服务类型。
6)短时冲击性。轨道交通客流的到达并非连续均衡,而是随列车的到达呈现脉冲式的分布规律,也就是在短时间内对换乘设施会产生冲击作用。这种冲击作用形成对换乘能力的最大考验,直接承受这种冲击作用的设施往往位于换乘设施的端部。由于短时冲击的存在,使得一批客流到达时,易在设施前形成拥堵和客流排队(见图2~图3),当拥堵人数较多时,将会带来较大的安全隐患。
1.2 换乘行为特性分析
了解乘客的行为特性,有助于对地铁换乘空间进行人性化设计,并准确、有效地组织换乘客流。换乘行为特征包括乘客的心理需求和行为特征。
1.2.1 心理需求
1)方便性。乘客对换乘时耗有一定的心理可接受度,换乘时间过长会产生焦虑心理。参照香港地铁研究,如能将换乘通道长度控制在60m以内,换乘时间是适宜的。
2)顺畅性。换乘流线顺畅,尽量减少不必要的绕行,减少高程起伏带来的心理惩罚;换乘设施摆放位置和方向应与流线一致,减少客流交织和冲突;同时换乘路径中的设施能力匹配,避免能力瓶颈带来的拥堵。
3)舒适性。换乘站设施能力应适应客流需求,设施拥挤会降低换乘舒适度,另外,配有自动扶梯或自动步道也会降低换乘的心理惩罚。
1.2.2 行为特征
1)简单化。要求保证换乘设施空间布局的紧凑性、明确性,由于地下空间的封闭性,很容易使人失去方向感。因此,应尽量减少对换乘路径的选择性,从而减少乘客的站台滞留,提高站台的疏散速度,如岛站台较侧站台具有这方面的优势。
2)就近性。在换乘路径上人们习惯选择最短路径,如在到达站台时,倾向就近选择换乘车厢,由此易导致站台换乘客流分布的不均衡,如T型换乘站(2号线复兴门换乘站)的客流易聚集在端头,造成“一端沉”现象。
3)快走性。前方客流行走速度较快,期望尽快进入换乘设施,导致换乘路径上客流速度分布的不均衡;同时,也可以利用此特点拉开换乘客流,以延缓换乘楼梯前的聚集程度,减少短时冲击。
2、北京换乘站存在的问题及原因分析
从目前北京换乘站运营的实际状况看,主要表现为两大问题。
2.1 换乘不便捷
换乘距离较长,是市民反映较多的问题之一,如现状的西直门站、复兴门站等,很大程度上降低了客流吸引力。究其原因,一方面是由于网络变化导致无预留工程或预留条件不足,后期不得不采用较长的换乘通道;另一方面,以往在车站方案设计或决策中过多考虑工程难度或经济造价等因素,而对换乘功能关注不足。
2.2 车站能力不足
目前,轨道网络中最拥堵的站点基本都为换乘站, 其原因包括以下几方面:
1)运输能力不匹配。当换乘站处于相交线路的客流高断面时,线路富裕能力不足以满足换乘客流需求,导致客流滞留于站台,带来较大的运营风险。
2)设施规模偏低。当前城市正处于快速发展时期,人口规模、岗位分布等众多客流预测的前提条件存在很大的不确定性;与此同时,对换乘系数、高峰小时系数等关键参数的把握也不到位,上述原因共同导致对换乘客流量估计不足。如表1所示, 2007年10月开通的北京地铁5号线,运营不足一年的换乘客流量远高于预测初期值。
3)车站设计中对换乘客流分布规律的影响考虑不充分。当前车站设计思路更多考虑1 h的通行能力,对客流分布特性分析不足,包括时间和方向的不均衡性、短时冲击性等,进而影响换乘型式的选择,在设施规模和疏散空间上设计余量不足。
3、北京换乘站设计建议
3.1 设计原则
换乘站设计存在许多影响因素,如客流特性与组织、经济造价、工程可实施性、建设时序、地下空间开发要求等,而从北京的设计实践看,对交通功能重视不足和对客流特性把握不到位则是影响车站使用效果的重要原因之一。因此,方便乘客使用、提高服务水平、减少运营风险,应成为换乘站设计的根本出发点。
3.2 设计要点
1)换乘型式选择和设施设计应充分考虑客流分布方向和时间不均衡性带来的影响。
对于换乘客流规模较小的车站,通过设施尺寸取整、规模控制下限等方法,可以满足客流抗风险要求;但对于换乘规模较大的车站,必须通过超高峰小时系数校核将设施服务水平提高,即应以尖峰的15~20min为标准,满足对乘客的疏散要求。
现阶段城市外围多采用高架侧式车站, (外围具有明显的方向不均衡,见表2),而侧站台对客流方向的不均衡性调节能力较差,按照现行GB 50157—2003《地铁设计规范》计算出的侧站台宽度往往难以满足大客流的冲击。因此,新线设计中应对站台形式、站台规模等进行充分论证。
2)应从交通功能优先、以人为本的研究视角,建立功能评价体系,对换乘距离、设施饱和度等指标进行约束,同时结合车站级别和乘客特点,体现差别化的设计标准。
近年来,在车站建筑评审中,更偏重于工程可行性、投资合理性和空间造型创新性,而对车站本身的核心功能———交通功能有所忽视。因此,有必要结合客流分布特性、乘客行为特点,建立客观、全面反映换乘站服务水平的功能评价体系,包括换乘安全性、便捷性、能力适应性和运能匹配性等。同时,也可以结合换乘站在网络中的功能定位、量级等不同,采用差别化标准,体现出资源的优化配置。
3)考虑运力不匹配导致乘客滞留、超高峰客流集中、客流预测风险性等不利因素,应适当提高车站设施规模和公共疏散空间的设计冗余度,并按照最不利的工况对车站规模进行校核。
当前的运营实践表明,换乘站的最大风险往往来自换乘客流与线路运力的不匹配,而不同线路相交形式的风险不同。结合北京实际运营数据,从网络特点归纳总结出风险较大的几种换乘站类型,并提出相应的设计与管理建议(见表3)。
应对客流预测的风险,车站设计规模宜适当留有余地。传统客流预测的最大风险来自众多前提条件的不确定性,由此易导致车站设计规模不足。因此,对网络中重要的换乘节点,可以从线路运能匹配的角度对换乘客流进行量级把握,从而从宏观上对车站规模进行控制。
4)结合换乘客流特性(外来人口、残疾人等),提高换乘设施的服务标准,包括自动扶梯、自动步道的设置要求,并考虑故障维护对设施实际能力的影响,提高运营的抗风险能力。
换乘站客流量大,每人次减少一点“换乘惩罚”,带来的社会总效益将非常明显。因此,有必要适当提高换乘站的设计标准,当换乘通道较长或爬升高度过大时,应增设自动步道或自动扶梯,同时应能满足紧急状态或机械故障情况下的客流疏散要求。
4、结语
地铁作为百年工程影响深远,而换乘站是地铁网络化运营的关键节点,因此,把握换乘站的功能设计具有十分重要的现实意义。从现状运营中发现问题、寻求客流分布和行为选择规律,不断总结经验和不足,是提高车站功能设计水平的重要手段。而笔者正是基于大量的基础调研,以重视功能、充分体现以人为本为出发点,提出了设计要点建议,旨在对今后的换乘站设计起到一定的参考作用。
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