北京地铁西直门站换乘流线优化方案探究＊

2012-01-16吴昊灵李慧轩

城市轨道交通研究 2012年1期

吴昊灵李慧轩

（北京交通大学交通运输学院，100044，北京∥第一作者，博士研究生）

地铁西直门站位于北京市最繁忙的西直门综合交通枢纽地区，是地铁2号线、4号线和13号线的换乘车站，是北京最繁忙的地铁枢纽站点之一。随着地铁4号线的开通，西直门站客流激增，换乘效率低、服务水平差等问题日益突出，严重制约了西直门站的发展。本文立足于西直门站现状，从客流情况分析、换乘流线组织、站内指示标志布设、车站设施布局等方面确定影响乘客换乘效率的因素，并从微观角度进行模拟仿真，从换乘时间角度对西直门站的换乘效率进行评价，提出可行的优化方案。

主要研究内容为：

（1）换乘站内部总体客流量、换乘客流量及客流流线分析；

（2）站内换乘流线优化方案；

（3）站内换乘流线优化方案仿真；

（4）站内标志和设施优化方案。

本项研究采用“实地调研—数据分析—方案优化—模拟仿真—评价反馈”的技术路线，充分分析站内换乘方案，并结合现场调研采集的数据进行仿真，通过计算机模拟真实反映方案优化后的效果。

1 西直门站客流分析

表1为西直门站3线客流总量和换乘客流量，反映出早高峰、上午平峰和晚高峰3个时间段3线客流总量的对比情况。可以看出，2号线无论在哪个时段分担的客流比例都是最高的。此外，3线的早晚高峰客流总量相差不大，说明西直门站早晚高峰站内客流压力均很大，不会出现“潮汐流”现象。

通过数据分析可知，13号线与2、4号线之间换乘的客流比例很大，早晚高峰时段，2、4号线换乘13号线的客流比例分别为83.63%和72.80%，13号线换乘2、4号线的客流比例分别为71.32%和61.38%。由此可知，地铁西直门站的客流具有以下特点：

（1）2号线承担了站内最大比例的客流量；

表1 西直门站3线客流总量和换乘客流量人/h

（2）4号线建成后，13号线与2、4号线之间的换乘客流很大，均占到了3线总客流量的60%以上，因此这两类换乘客流可视为西直门站的主要客流。

西直门站内大客流集中区域如图1所示。

图1 西直门站内客流集中区域示意图

2 西直门站换乘流线组织

2.1 流线组织方式

2号线换乘4号线时，直接由2号线站台中部的换乘楼梯下行至4号线站台中部；4号线换乘2号线可经西南、东南、东北3条换乘通道分别到达2号线的南厅和北厅；2、4号线换乘13号线时，4号线先经东北通道与2号线客流在2号线北厅汇合，进入地下1层换乘大厅，再通过自动步道和楼梯进入13号线站厅层；13号线换乘2、4号线则经由站外换乘至换乘大厅西北通道，通过扶梯下行后，4号线乘客从西厅进站，2号线乘客穿过西南通道至2号线南厅进站。3线换乘布设方案如图2所示。各换乘方式对应的实测换乘信息如表2。

图2 4号线建成后西直门站内的换乘流线图

2.2 流线组织评价

4号线建成后西直门站实现了3线换乘，其作为换乘站的作用更加突出。由客流分析和流线分析可知，2号线整体客流压力较大；图2中2处客流集中点为13号线与2、4号线换乘的必经之路，是站内的瓶颈位置。

表2 4号线建成后换乘方式、换乘设施、换乘距离和换乘时间统计表

4号线建成后，西直门站新增了较大的客流量，让原本压力很大的换乘站不堪重负，6条换乘线路中一半以上的线路换乘时间和距离远远超过理想值，因此西直门站换乘流线势必需要优化。

3 站内设施布局及存在问题

地铁西直门站主要进出口有7个，分别是A、A1、B、C、D及13号线西北A口和西南B口。其设施布局如图3，具体信息统计如表3。

图3 站内设施布局图

表3 西直门站站内设施布局

目前站内设施存在的问题如下：

（1）换乘走行时间过长。4号线建成后西直门站换乘走行时间仍过长，13号线与2、4号线的换乘流线中绝大多数的换乘时间都在6min左右，最长的甚至超过了8min。13号线换乘时间过长的问题成为制约西直门站能力发挥的症结所在，是解决换乘优化问题的重中之重。

（2）指示标志设置不当。地铁西直门站的标志从设计到实际布设都存在一定的问题，主要表现在以下两个方面：①指示信息缺失。2、4号线进站的共同通道处只设置了通往4号线的标志，给进站乘坐2号线的乘客带来不便。此外，根据北京地铁标志的设置原则，每个出入口均需标注本站全部线路的标识，而嘉茂大厦等出入口部分标志缺失。②指示标志协调性较差。地铁西直门站为3线换乘站，内部流线复杂繁多，为尽快疏导乘客，应注重指示标志颜色和方向的一致协调性。但目前地铁西直门站内部分地点存在指示标志颜色单一、位置不醒目甚至信息中断或错误等问题。

（3）部分设施闲置，利用率低。地铁西直门站换乘资源有限，绝大多数换乘设施利用率高，唯独13号线出现了楼梯、扶梯等换乘设施大量闲置的现象，换乘设施利用率较低。西直门站3条线路进口均设有自动售票机和人工售票台。调研过程中发现，无卡乘客大多选择在人工售票处购票，自动售票机大量闲置。其原因在于，地铁西直门站毗邻北京北站，进出地铁站的乘客多为外埠人员，对自动售票机操作熟练度较低，不得不选择人工售票方式。

4 优化方案

4.1 换乘流线组织优化

4.1.1 方案1——流线的重新布设

随着4号线的开通，西直门站面临更大的客流挑战。优化过程中，首先考虑根据客流分布及现有设施重新布设流线。经多次布线，选取了如下效果最好的优化方案（见图4）。

图4 西直门站重新布设的流线图

2号线换乘4号线：直接由2号线站台中部的换乘楼梯下行至4号线站台中部；4号线换乘2号线：经西南、东南两条换乘通道到达2号线南厅；2、4号线换乘13号线：2号线经站台中部楼梯下至4号线站台，与4号线客流汇合，经4号线西厅进入地下1层换乘大厅，再经站外换乘进入13号线站厅层；13号线换乘2、4号线：由地面一层换乘大厅经楼梯或自动步梯进入北厅，2号线客流直接进入2号线，4号线客流绕至东厅进入4号线。

该流线布设方式优先考虑乘坐2号线的巨大客流，减少其走行距离。然而，方案中2号线换乘13号线客流经4号线站台，会对4号线客流组织产生较大影响，导致2号线站台中部楼梯的客流压力增大以及4号线站台的拥堵；且重新布设站内流线要求更换几乎全部站内指示信息。可见，由于A口和13号线入口的位置相距较近，且这两部分客流占整个站内客流量的绝大部分，因此单纯从流线布设的角度进行优化已不能解决西直门站换乘存在的问题，需要从其他角度重新考虑。

4.1.2 方案2——工程改造

该方案从现在西北方向地下一层的换乘大厅底板处开洞，开通一条长约170m、宽约7m的换乘通道，下穿2、4号线的西北环形通道后，平行到达4号线站台上部，转而向南到达2号线南端站厅。改造前后13号线换乘2、4号线的换乘线路如图5所示。

图5 西直门站改造前后换乘线路对比图

改造后引导由B口乘坐2号线的乘客自东北通道、4号线东厅和东南通道从南厅进入2号线站台，避免其在北厅进站对出站乘客的干扰，达到了尽快疏散北厅出站乘客的目的。由13号线换乘2、4号线的乘客改为站内通道换乘。现行方案中13号线换乘大厅至13号线站台之间的楼梯和扶梯大量闲置。改造后13号线换乘乘客可由楼梯和扶梯下行至13号线换乘大厅，前往4号线的乘客由靠近A口的楼梯下行分两路到达4号线；前往2号线的乘客下穿现有西北通道，经新建通道快速到达2号线南端站台。改造后的站内换乘路线如图6。经过改造，13号线换乘2、4号线的时间大大缩短，且避免了站外换乘的麻烦。

图6 改造后站内换乘流线图

4.1.3 方案2仿真及结果

4.1.3.1 VC＋＋仿真

为验证改进方案的可行性，利用VC＋＋编程对方案进行了仿真。向VC＋＋中导入1∶2 500的西直门站改进平面图。在13号线站台同一位置处设置4个点，其前进路线分别代表改进前后13号线换乘2、4号线的走行流线。4个点同时出发，时钟开始计时，各自到达最初设定的终点后停止计时。仿真结果如图7所示。

图7 西直门站改造方案客流仿真结果图

由仿真结果可知，改进后的流线组织方案中，13号线换乘2号线的时间为4.94min，比现行方案缩短1.69min；13号线换乘4号线的时间为4.33min，比现行方案缩短了0.94min。现状数据显示，早晚高峰时段，13号线换乘2、4号线的客流平均值分别为5 863人和1 435人；而优化后13号线换乘2、4号线的全部客流节约时间分别为9 967.1min和1 348.9 min。此数值相当可观，表明改进方案合理可行。

4.1.3.2 VISSIM 仿真

本研究同时利用VISSIM对方案进行了仿真。向VISSIM中导入1∶2 500的西直门站改进平面图，在13号线站台同一位置设置流量点，其前进路线分别代表改进前后13号线换乘2、4号线的走行流线。客流量采用早高峰13号线换乘2、4号线客流数据。时钟开始计时代表13号线列车到达，换乘人群自13号线站台中部前行至2、4号线。仿真时间为3 600s。仿真过程如图8和图9。

图8 西直门站改进前换乘流线仿真过程图

图9 西直门站改进后换乘流线仿真过程图

由仿真结果可知，改进后的流线组织方案中，13号线换乘2号线的时间为5.18min，比现行方案缩短了1.45min；13号线换乘4号线的时间为4.51min，比现行方案缩短了0.76min。根据早晚高峰13号线换乘2、4号线客流量的平均值，优化后13号线换乘2、4号线的客流节约的时间分别为8 501.3min和1 090.6min，表明改进方案合理可行。

与VC＋＋仿真不同的是，VISSIM仿真考虑了客流量的因素，乘客行走按照随意换道的方式；同时使用信号控制模拟列车到达、乘客在站台候车等情况，与现实更接近，为进一步仿真提供了思路。

4.1.4 方案2通过能力检算

1m宽楼梯的单向下楼通过能力为4 200人/h，1m宽通道单向通行能力为5 000人/h，高峰小时系数取1.4。改建后，A入口至4号线楼梯宽度为4.2m，高峰小时客流量为2 638人/h，则高峰小时换乘楼梯通过客流为2 638人/h×1.4＝3 693.2人/h，小于楼梯通过能力（4 200人/h×4.2＝17 640人/h）；新建通道宽度为7m，分流进入2号线的高峰小时客流量为11 829人/h，则改建后高峰小时换乘通道通过客流为16 560.6人/h，小于通道通过能力35 000人/h。因此，改造方案满足高峰小时客流要求，不会造成楼梯和通道的拥堵。