衔接铁路客运站的城市轨道交通车站闸机通过能力分析

覃松涛 叶霞飞

（同济大学道路与交通工程教育部重点实验室，201804，上海∥第一作者，硕士研究生）

城市轨道交通车站闸机通过能力是确定闸机规模的关键因素，对确定车站规模、满足客运需求、提高运营效率等方面起着重要作用。所谓闸机的通过能力是指在单位时间内（通常取1 h），闸机通过的最大乘客数。我国现行《地铁设计规范》GB50157—2003（以下简称《规范》）虽给出了闸机通过能力参考值（见表1），但并未指出参考值的适用条件。现有文献研究闸机通过能力的有：文献［1］对上海市城市轨道交通人民广场站通勤时段的闸机使用情况进行了视频观测，分析了行李大小、持卡类型、性别、年龄、熟悉程度等因素的影响，得出了在相应客流特征条件下三杆式闸机的实际通过能力为1520人／h；文献［2］理论分析了设备布局、乘客熟悉程度、检票方式等因素对闸机通过能力的影响，并通过实地调查，得出采用非接触式IC卡方式的进站闸机通过能力可取1400～1500人／h；文献［3］通过实地调查，得到北京地铁门扉式闸机的极限通过能力为2200人／h；文献［4］通过调查发现广州地铁闸机实际通过能力为1300～1400人／h，上海地铁闸机实际通过能力为1400～1500人／h。不同的研究在不同的客流特征条件下，都会得到不同的闸机通过能力值，由此可见，客流特征是影响闸机通过能力的关键所在。以往研究重点关注的车站多为城市轨道交通的换乘站，但随着城市轨道交通网络的不断完善，城市轨道交通与铁路客运站的换乘站也日益增多，且这类车站由于其显著的外来客流特征，闸机的通过能力大大减小，配置数量严重不足。

在衔接铁路客运站的城市轨道交通车站，客流特征具体表现为：①外来长途乘客的比例大，这部分乘客对闸机以及单程票的使用熟悉程度较低；②携带行李的乘客比例大，且行李尺寸较大；③持单程票通过闸机的乘客比例大。熟悉程度是影响闸机通过能力的重要因素［2］，行李数量、行李尺寸和持单程票对通过闸机的时间消耗亦有显著增加［1］，因此，衔接铁路客运站的城市轨道交通车站闸机的通过能力将大大减小。

上海城市轨道交通车站闸机按阻挡方式不同分为三杆式闸机和门扉式闸机。上海大部分车站都遵循每组闸机配置一个门扉式闸机的原则，在衔接铁路客运站以及航站楼的车站门扉式闸机数量有所增加，但总体上以三杆式闸机为主。本次研究基于实地调查，分析在行李、持卡类型以及熟悉程度等因素的影响下闸机的实际通过能力。

1 《规范》设计参考值的适用条件

《规范》给出了不同闸机在不同持卡类型情况下的通过能力参考值（见表1）。

表1 《规范》中自动检票闸机通过能力的参考值

课题组于2012年11月28日（周三）对上海城市轨道交通彭浦新村站进站闸机和陆家嘴站出站闸机进行了实地调查，根据调查数据的统计分析，认为《规范》参考值是一种极限通过能力，要满足三杆式闸机的通过能力。其适用条件必须满足：①所有乘客不携带行李或携带电脑包以下的行李或背贴身背包；②所有乘客在一种严格紧凑状态下有秩序地连续通过。在这种条件下，持非接触式IC卡的乘客通过三杆式闸机的平均通过时间为2s，其小时通过能力为1800人。要满足门扉式闸机的通过能力，其适用条件必须满足：①所有乘客无行李或携带1个拉杆箱及以下的行李，不致影响其行为速度；②所有乘客在一种严格紧凑状态下有秩序地连续通过。在这种条件下，持非接触式IC卡的乘客通过门扉式闸机的平均通过时间为1.7s，其小时通过能力为2100人。

在衔接铁路客运站的城市轨道交通车站，其客流特征与上述适用条件相差甚远，若直接采用《规范》参考值确定配置数量，将造成进、出站闸机配置数量的严重不足。

2 进、出站闸机的实际通过能力

门扉式闸机、三杆式闸机的尺寸如图1所示。

图1 闸机尺寸示意图（单位：cm）

2.1 影响因素分析

影响进、出站闸机通过能力的因素有行李类型、持卡类型、使用方法熟悉程度、年龄、性别、出行目的等。年龄、性别、出行目的的差异是通过步行速度的差异表现出来的，但是在通过长度仅为190cm的闸机时，较小的速度差异表现不出明显的影响关系；同时调查数据显示，年龄、性别、出行目的的影响程度，相对于行李类型、持卡类型以及使用方法熟悉程度来说，可忽略不计。因此本次研究重点考虑行李类型、持卡类型以及使用方法熟悉程度的影响。

2.2 影响机理分析

携带行李的乘客，其正常走行速度及行为反应速度均受到影响，刷卡环节时间延长，进入闸机后，由于三杆结构会阻碍行李的顺利通过，过闸时间会延长，影响程度取决于行李数量和尺寸；持单程票的乘客，若熟悉单程票的出站使用方法，其影响程度主要取决于将单程票插入闸机回收槽的环节所消耗的时间长短。但是由于持单程票的乘客大部分乘城市轨道交通的次数较少，不熟悉单程票的进、出站使用方法，尤其是上海城市轨道交通，由于进、出站闸机的使用方法不一致，多数单程票乘客认为出站方法和进站方法一样，均为闸机感应区感应出站。在通过闸机时，刷卡进入闸机后发现三杆未转动，退出来再次刷卡，如此反复，直至被告知或学习到正常出站方法为止，严重者会导致闸机堵塞1min左右，偶尔出现现场混乱的现象，如推挤、争吵等，给正常运营造成不便，极大程度地降低了闸机的通过能力。由于衔接了铁路客运站，存在大比例的外地长途乘客，多使用单程票，同时携带大量行李。持单程票同时携带行李的乘客出站时，对过闸时间的影响会更加显著。

2.3 乘客结构

基于以上及现场调查分析，将该类车站的乘客做以下分类：

1）按携带行李数量及尺寸分为三类，具体界定见表2。

表2 不同行李类型的界定

2）按持卡类型分为非接触式IC卡和单程票两类。

3）按使用方法熟悉程度分为熟悉和不熟悉两类。持单程票的多数乘客由于乘坐城市轨道交通次数较少，存在操作不熟悉的情况，需进行此项分类；但持非接触式IC卡的乘客乘坐城市轨道交通次数较多，不存在操作方法不熟悉的情况，不需进行此项分类。

为了准确地描述乘客结构，选取上海城市轨道交通2号线的虹桥火车站站作为案例，课题组于2012年5月30日（周三）对该站A、C区的出站闸机使用情况进行了调查，统计了各种类型乘客的比例以及通过闸机的平均通过时间。各种类型乘客的比例如表3所示。

表3 各类乘客的比例 %

对各种类型的乘客通过三杆式闸机、门扉式闸机的连续流时间进行观测记录，得到每类乘客通过闸机的平均通过时间如表4所示。

表4 各类乘客通过闸机的平均通过时间 s

2.4 闸机的实际通过能力

在上述乘客结构的条件下，计算三杆式闸机和门扉式闸机的实际通过能力，计算公式如下：

式中：

C——闸机通过能力，人／h；pi——第i类乘客的比例；

ti——第i类乘客通过闸机的平均通过时间，s。

案例的计算结果：三杆式闸机的实际通过能力C1＝1058为人／h；门扉式闸机的实际通过能力C2＝1480为人／h。可见，实际通过能力值远小于表1中的《规范》参考值。

2.5 敏感性分析

为了更加清晰地显示出各个影响因素对三杆式闸机、门扉式闸机的影响程度，进行感敏性分析。

携带拉杆箱的乘客每增加1%，三杆式闸机的通过能力从1058人／h降到1045人／h，降低了1.23%；门扉式闸机的通过能力从1480人／h降到1468人／h，降低了0.79%。可见，门扉式闸机通过能力受行李乘客的影响小于三杆式闸机，说明了门扉式闸机更适合行李比例大的车站。

持单程票的乘客每增加1%，三杆式闸机的通过能力从1058人／h降到1044人／h，降低了1.37%；门扉式闸机的通过能力从1480人／h降到1462人／h，降低了1.20%。三杆式闸机和门扉式闸机的通过能力受单程票乘客影响相差不大。

不熟悉单程票出站方法的乘客每增加1%，三杆式闸机的通过能力从1058人／h降到1013人／h，降低了4.26%；门扉式闸机的通过能力从1480人／h降到1399人／h，降低了5.50%。可见，三杆式闸机和门扉式闸机的通过能力受单程票出站方法熟悉程度的影响非常大，且对门扉式闸机通过能力影响更为明显。现场调查中，仅约3%的“不熟悉”的乘客，却占用了总过闸时间的14%。有必要加大单程票使用方法的宣传力度或者在该类车站增设志愿者。

3 进、出站闸机配置数量的分析

城市轨道交通车站进、出站闸机，配置数量计算公式如下：

式中：

M——车站远期超高峰小时进、出站客流量；

Ci——第i类进、出站闸机的通过能力；

ni——第i类进、出站闸机的数量。

在确定M值的时候，要求对车站远期高峰小时进、出站客流量进行预测，同时要选取超高峰系数（《规范》中的选择范围为1.1～1.4）。由于衔接铁路客运站的城市轨道交通车站其客流的特殊性，该类车站的高峰小时以及超高峰系数也存在特殊性，普通城市轨道交通车站的高峰小时一般处于上、下班高峰时段，但是该类车站的这些参数受到铁路客运站到、发列车时刻表的影响较大。因此，该类车站进、出站闸机配置数量设计的可靠性从某种程度上还取决于铁路列车运行图的稳定性。

在确定进、出站闸机的通过能力之前，必须先准确地预测出车站的乘客结构，不能仅依据《规范》给出的参考值。不同功能定位的铁路客运站，其乘客结构不同；周边土地的不同用地性质，其乘客结构也不同。如上文所述，不同的乘客结构对应了进、出站闸机不同的实际通过能力，因此在进行预测的过程中，要综合考虑各种因素的影响以及准确度，才能准确地计算进、出站闸机的实际通过能力。可见，该类车站的进、出站闸机的配置数量设计问题，对客流预测工作者提出了更加细致化、准确化的要求。

4 结语

验证了GB 50157—2003《地铁设计规范》中自动检票闸机的通过能力参考值的适用条件，提出了衔接铁路客运站的城市轨道交通车站三杆式闸机、门扉式闸机实际通过能力的修正方法，结合案例计算出三杆式闸机的实际通过能力为1058人／h，门扉式闸机的实际通过能力为1480人／h。通过敏感性分析，得出门扉式闸机对携带行李的乘客具有更好的适用性，建议在携带行李比例大的车站，增加门扉式闸机的比例，提高携带行李乘客的舒适度。由于不熟悉单程票的使用方法，造成闸机实际通过能力的极大下降，建议加大单程票使用方法的宣传力度或者在该类车站增设志愿者。

［1］吴娇蓉，冯建栋，叶建红.磁卡和IC卡并用检票闸机通行能力分析［J］.同济大学学报：自然科学版，2010（1）：85.

［2］何洁.城市轨道交通自动检票机配置数量的研究［J］.铁道通信信号，2008（10）：14.

［3］张慧慧，陈峰，吴奇兵.北京地铁进出站设施通行瓶颈问题定量分析［J］.都市快轨交通，2009（3）：20.

［4］GB 50157—2003地铁设计规范［S］.