北京复兴门地铁站换乘能力研究

刘启钢，张 岚

（1.中国铁道科学研究院 运输及经济研究所，北京 100081；2.北京市地铁运营有限公司 安全监察室，北京 100044）

1 研究背景

北京复兴门站是地铁的换乘枢纽站，位于1号线和2号线衔接处。车站设计为 T 型结构，2号线通过站台中部2部楼梯连接1号线站台西侧，实现2号线转1号线的旅客换乘；1号线通过站台东侧楼梯和南北两个换乘通道分别连接2号线站台南北两端，实现1号线转2号线的旅客换乘。复兴门站的站型结构和旅客流线如图1所示。

根据北京市地铁运营公司的统计，复兴门站的换乘系统能力紧张，但是缺乏量化数据的分析，难以对车站的客流组织提供有效的技术支撑。为此，针对复兴门站早高峰客流组织进行调查和仿真建模，通过调整车站客流输入方案，研究车站换乘系统能力和对应服务水平，并对车站早高峰客流组织提出有针对性的建议。

2 基础数据

复兴门站客流组织仿真采用车站比例尺图、设备配置方案、高峰客流调查数据、旅客站内行为参数、排队设施通过能力参数等进行仿真建模。建模工具采用中国铁道科学研究院运输及经济研究所研究开发的客运站客流组织仿真系统[1]。

2.1 车站比例尺图及设备配置方案

车站比例尺图和设备配置方案如图2所示。整个车站设置4个入口：A、B、C、D。每个入口配置一台安检仪，除 B 口设置进站检票机和出站检票机各4台外，其他3个入口分别设置3台进站检票机和3台出站检票机。其他楼梯、电梯、通道、站台、站厅设置如图2所示。

2.2 高峰客流数据

通过调查统计得到复兴门站早高峰各出入口的进出站客流量。采用高峰期 7：30—8：30 的客流调查数据进行仿真建模 (下同)，其具体数据如表1所示。

通过调查统计得到复兴门站早高峰1号线和2号线列车到发数量和到达旅客数量，以及两线间的旅客换乘比例。1号线和2号线列车均采用6辆编组，每辆车为单侧4个车门。具体到发列车数量、到达人数和换乘比例如表2所示。

2.3 旅客行为参数

表 1 复兴门站早高峰各出入口进站客流量

表2 复兴门站到发列车数量、到达人数和换乘比例

旅客行为参数主要包括旅客体型尺寸、走行速度、携带行李尺寸等。考虑到地铁早高峰时段主要是上班通勤客流，一般不携带较大行李，主要考虑旅客在仿真中占用空间大小和本身自由走行速度参数值。旅客走行速度在拥挤情况下根据社会力模型进行自动调整，因此，只需要测试旅客在平地自由走行的速度即可。旅客尺寸参数参考我国国家标准[2]，通过调查统计方法，得到走行速度参数，如表3所示。

表 3 地铁旅客自由走行速度表

2.4 排队设施通过能力参数

站内排队设施主要包括安检仪、售票窗口 (售票机)、检票机的通过能力。通过现场调查，得到复兴门站各排队设施的平均通过能力数据，如表 4所示。

表 4 复兴门站排队设施通过能力参数表

3 仿真建模

复兴门站仿真建模是通过客流组织仿真系统，根据车站实际数据搭建的一个电子试验平台，在不同客流条件下，对车站运营状态进行定量评估。

3.1 仿真评估流程

客流组织仿真评估流程如图3所示。仿真建模评估的主要工作包括基础资料处理、仿真建模、方案编制、动态仿真和仿真评估。

3.2 仿真模型

依据仿真基础资料，对复兴门站客流组织进行仿真建模，主要是将复兴门站的各种设施和交通组织方案虚拟为仿真试验平台，如图4所示。

3.3 仿真方案

复兴门站的客流组织仿真主要是检验换乘系统能力是否满足客流需要，即在不同客流条件下，车站设施尤其是换乘站台、楼梯、通道的适应能力。依据现状客流，共设计了5套客流递增的仿真方案，如表5所示。

表 5 复兴门站客流组织仿真方案

4 仿真结果分析

复兴门站本站客流较少，进出站设施能力在仿真方案中均能满足运营需求。仿真数据的分析和处理表明，车站换乘系统是其薄弱环节。在各种换乘设施详细分析中，服务水平分级采用欧洲 Fruin 标准[3]数据，如表6所示。其中，A 级为最好，F 级为最差。

表 6 服务水平分级表

4.1 站台

由于仿真方案5的 1.4 倍客流量导致车站换乘系统瘫痪，因此，统计数据只给出前4个方案的仿真结果 (下同)。由表7可知，随着客流量的增加，站台空间密度逐渐增大，相应地旅客走行速度和服务水平降低。按照 Fruin 标准，当客流增大到 1.3 倍时，1 号线站台服务水平降到 D 级，2 号线站台服务水降到 C 级。由此可见，复兴门站的站台设计能力是比较紧张的，但尚未成为车站换乘系统的能力瓶颈。

4.2 楼梯

由表8可知，复兴门站换乘楼梯能力很紧张，在高峰时段的服务水平较低，尤其是1号线东侧楼梯。在4个方案中通行速度最高为 0.49 m/s，最低为 0.45 m/s，服务水平在 1.3 倍方案时达到 F 极，是整个换乘系统的能力瓶颈。其次是2号线南侧、北侧楼梯服务水平也很低。其主要原因是这3部楼梯均为双向共用，旅客通行时相互影响大；客流量大时，通过能力不能满足运营要求。其他3部楼梯属于单向楼梯，能力虽然比较紧张，但尚未成为能力瓶颈。

4.3 通道

由表9可知，复兴门站地铁北侧换乘通道能力相对紧张。由于 A 口进出站客流量大，与1号线换乘2号线的客流存在争夺通道资源现象。随着客流的增加，北侧通道逐渐接近瘫痪状态，大量旅客拥堵在通道内，服务水平降至 F 级。数据表明，客流增加至1.3 倍时，已经达到北侧换乘通道的能力极限。

5 结束语

表 7 站台仿真数据对比表

通过大量的客流调查统计、参数标定等工作，对北京地铁复兴门站换乘系统能力进行了仿真研究。在现状高峰客流的基础上，设计了5套客流仿真方案。研究结果显示，复兴门站的换乘系统最高能够承受既有早高峰客流的 1.3 倍客流量，并且在局部区域要采取人工引导，使 55%～60% 的1号线换乘客流从南侧通道换乘2号线，减少北侧通道换乘客流对 A 口进、出站客流的冲击。否则，车站换乘系统必然出现拥堵甚至瘫痪，造成极大的安全隐患。该仿真建模方法可以为地铁站的运营管理提供必要的数据支撑和决策支持，为高效、经济、安全运营提供技术手段。

表 8 楼梯仿真数据对比表

表 9 换乘通道仿真数据对比表

[1] 中国铁道科学研究院. 大型客运站仿真系统研究与开发[R].北京：中国铁道科学研究院，2009.

[2] GB10000-1988，中国成年人人体尺寸[S].

[3] 史建港. 大型活动行人交通特性研究[D]. 北京，北京工业大学，2007.