基于Legion仿真的铁路沙坪坝站出站设施设备规模与布局分析

彭其渊，李岸隽，陶思宇，易 兵，周大印

（1.西南交通大学 交通运输与物流学院，四川 成都 610031；2.重庆城市综合交通枢纽开发投资有限公司，重庆 401121；3.中铁二院重庆勘察设计研究院有限责任公司，重庆 400023）

基于Legion仿真的铁路沙坪坝站出站设施设备规模与布局分析

Facilities and Equipment Scale and Layout Analysis in Outbound Tunnel of

Shapingba Railway Station based on Pedestrian Simulation Using Legion Software

彭其渊1，李岸隽1，陶思宇1，易 兵2，周大印3

（1.西南交通大学 交通运输与物流学院，四川 成都 610031；2.重庆城市综合交通枢纽开发投资有限公司，重庆 401121；3.中铁二院重庆勘察设计研究院有限责任公司，重庆 400023）

成渝高速铁路沙坪坝站位于重庆市沙坪坝区核心地带，是沙坪坝综合交通枢纽的重要组成部分，主要服务于成都和重庆之间公务、商务、旅游及探亲出行。以沙坪坝站出站人流为研究对象，利用 Legion 行人仿真技术对铁路出站通道 2种闸机布设方案进行比选，结合仿真结果和实际运营特点，提出沙坪坝站出站通道中的设施设备规模、布局及运营中需要重点留意的人流聚集冲突点等建议，为后期沙坪坝站出站通道施工、运营及类似铁路客运站出站通道的设计提供参考。

Legion 软件；行人仿真；铁路客运站；出站通道；设施设备

高速铁路客流组成及客流特点使其对车站运营组织的要求与传统铁路有很大差别，目前适用于高速铁路的客运站房规模、旅客服务设施布局等缺乏规范可循，高速铁路公交化的客运理念还未深入渗透到新型铁路综合交通枢纽的设计中[1]。目前车站设施设备规模、布局和人流组织方案的设计大多是通过定性分析和经验判断，在实际运营中往往会出现各种问题。对我国已建成的多个大型铁路客运站运营现状的调查发现，出站通道中各类设施设备规模与布局不尽合理，存在一定的安全隐患，特别是出站闸机的布设，往往成为拥挤的制造点。随着仿真技术的发展完善，可以通过仿真手段较为真实地模拟铁路客运站中的行人运动，从而有效评估、优化建筑设计方案中的设施设备能力和布局，寻找设计方案所存在的问题，完善后期的建筑施工[2]；同时也可以对运营中的冲突点进行人流组织优化，为实际运营提供参考。为此，对成渝高速铁路 (成都东—重庆北) 沙坪坝站出站通道的旅客行为进行仿真分析，以便为后期建筑施工和运营，以及类似铁路客运站出站通道的设计提供参考。

1沙坪坝站概况

1.1沙坪坝站区位

沙坪坝站曾是襄渝铁路 (襄阳—重庆) 上的重要站点，始建于 1979 年。为配合成渝高速铁路的修建，沙坪坝站于 2012 年底启动大规模改造，将依托铁路沙坪坝站建成一座集多种交通方式和上盖物业的大型综合交通枢纽，目前仍在施工中。沙坪坝站是成渝高速铁路引入重庆枢纽的第 1 站，地处重庆城市副中心沙坪坝区中心位置，毗邻三峡广场商圈，周边人流、建筑密集。因此，沙坪坝综合交通枢纽的设计建设、设施布局、枢纽运营等各个环节对城市发展有着至关重要的影响[3]。沙坪坝站在重庆铁路枢纽的区位如图 1 所示。

图1　沙坪坝站在重庆铁路枢纽的区位示意图

1.2沙坪坝站客流分析

沙坪坝站站场布设 3 站台 7 股道，主要承担成渝高速铁路和重庆铁路环线的旅客运输业务。根据《新建铁路成都至重庆客运专线初步设计》运量预测，沙坪坝站近期 (2020 年)、远期 (2030 年) 年旅客发送量分别为 1 016 万人和 1 270 万人[4]。重庆市还拟利用既有成渝铁路 (成都—重庆)、川黔铁路 (小南海—贵阳)、襄渝铁路 (襄阳—重庆) 等，构成重庆—沙坪坝—西客站—小南海—大渡口—重庆的城市铁路环线，开通后沙坪坝站高峰小时发送量将达4 000 人[5]。作为成渝高速铁路中间站和城市铁路重要节点的沙坪坝站，以公务、商务客流为主，绝大多数是成年人，一般不携带或携带较少的行李，存在明显的工作日出行高峰；而在节假日，儿童、老年人及携带大件行李的客流比重将有所增加。因此，有必要通过仿真，对沙坪坝站出站通道设施设备规模与布局进行分析，避免出现由于设施设备配置不合理降低疏散效率的现象。

2出站通道闸机布设方案仿真比选

根据已有沙坪坝站建筑设计方案，整个出站通道可以分为 2 部分，即南北向直接衔接沙坪坝综合交通枢纽换乘大厅的通道；东西向站台层和出站层的连接通道，包括布设楼梯和直升电梯的西侧通道，布设楼梯和电扶梯的东侧通道。在站台布设方式、通道宽度、设施配备等条件一定的情况下，旅客出站过程中存在 2 种不同的闸机布设方案：①3个站台共用一套闸机，设在整个出站通道的尽头(方案 I )，如图 2 所示；②闸机设在各站台楼梯/电梯口 (方案 II )，如图 3 所示。

图2　出站通道闸机布设方案 I

图3　出站通道闸机布设方案 II

Legion 是世界上技术最为成熟的行人仿真软件之一，特别适用于大型复杂建筑物内的行人仿真，已经在多个奥运场馆，以及伦敦、纽约和香港等地铁车站规划中得到成功应用[6]，主要由模型生成模块 (Model Builder)、仿真模块 (Simulator) 和分析模块 (Analyser) 3 个子系统组成，基于实际的标准AutoCAD 设计图纸来进行仿真模型的搭建。为此使用 Legion 对 2 种方案进行仿真建模评价，并进行对比分析。

2.1平面空间结构建模

对出站通道建筑设计 CAD 图形规范化处理后，将其导入 Legion 系统 Module Builder 模块，进行平面空间结构建模。完成空间建模的 2 种方案平面图分别如图 4、图 5 所示。

图4　完成空间结构建模的方案 I 平面图

图5　完成空间结构建模的方案 II 平面图

2.2 参数设定

在行人参数设定上，根据成渝高速铁路客流特点及我国行人步行特征，将出站行人分为通勤、旅游和系统默认 3 类实体，全部取我国行人特性，并定义各类行人实体的步行速度 (系统中有通勤者、周末乘客、游客、奔跑者、建筑使用者 5 种类型可供选择)、携带行李大小 (系统中有小型、中型、大型 3 种类型可供选择)、男女比例 (按 1 ∶ 1) 等特征参数。

由于重庆城市铁路环线需要对既有铁路改造而目前该工程尚未开工，而且相较于成渝高速铁路客流量较小，因而仅考虑接发成渝高速铁路列车，出站客流绝大多数来自上行列车，即成都方向来车，不考虑不同站台同时来车的情况。根据《新建铁路成都至重庆客运专线可行性研究》[7]，以近期最小追踪间隔时间 4 min 作为定量判断的标准，以平均4 min 有一趟成都方向来车进行仿真。在仿真中，定义 0 时刻为 3 站台列车到站，到达出站客流在0～3 min 内随机进入模型，同理，4～7 min 为 2 站台，8～11 min 为 1 站台。

由于沙坪坝站周边便捷的交通条件和完善的城市功能，位于城市中心区的沙坪坝站对居民城际出行的吸引力明显强于重庆站，而且重庆站改造尚未启动，沙坪坝站将在一段时间内承担成渝高速铁路动车组列车的始发终到业务，结合成渝高速铁路动车组列车运营现状，出站人数按 8 辆编组 CRH380D型动车组 (定员 664 人) 满载人数的 80% 计算为 532人，每一列车到站出站人流取公务、商务通勤旅客300 人，来渝旅行的游客 100 人，其他旅客 132 人，东西两侧通道各分担 50% 的出站客流。由于通勤者对出站路线熟悉并且行走速度快，因而最先进入模型，其中 20 人选择直升电梯到达出站层。

仿真时着重考虑最外侧站台来车后下车旅客的疏散，如果最外侧站台下车旅客能及时疏散，则更靠近出站口的站台来车更加满足疏散条件。如果一趟列车到站后，至下一趟列车到站前绝大多数旅客已通过出站闸机出站，即可判定出站通道设施设备布局合理。

2.3仿真结果分析

在 Module Builder 模块中完成建模后，将参数文件导入 Simulation 模块进行仿真，利用 Analyser模块分析仿真结果，得到整个出站通道的高密度分布图、平均密度分布图、最大密度分布图和空间利用率分布图等分析图表。方案 I 和方案II出站通道平均密度分布分别如图 6、图 7 所示，出站通道空间利用率分布分别如图 8、图 9 所示。图中颜色越偏红的区域人流平均密度越高、空间利用率越高，而颜色越偏蓝的区域人流平均密度越低、空间利用率越低。

图6　方案 I 出站通道平均密度分布图

图7　方案 II 出站通道平均密度分布图

2.3.1闸机布设方案

在定义的出站行人特征及人数条件下，从整个疏散时间上看，出站闸机布设的 2 种方案相差不大，均能满足出站旅客疏散，但相比于只需要在出站通道末端布设 12 台闸机的方案 I，从设备投资和所需的闸机值守人员数量上看，方案II略显不足，各闸机口均易出现人流拥挤，而且闸机紧邻电梯、楼梯口，如果闸机处出现人流聚集、拥挤，将在楼梯、电梯处形成踩踏、扶梯事故等安全隐患，因而建议采用方案 I。

图8　方案 I 出站通道空间利用率分布图

图9　方案 II 出站通道空间利用率分布图

考虑到城市铁路环线开通后存在一定数量的铁路中转换乘旅客，可以参照上海铁路局在上海虹桥、南京南、合肥南、杭州东等高速铁路站的中转旅客组织模式，即布设一批反向自动验票机，中转旅客到达站台后，不用跟随出站旅客进入下层出站通道，而是乘坐中转换乘专用电梯进入中转通道，在高架站厅层通过反向验票机验票进入候车大厅。在出站通道能力富余量较大的情况下，还可以在出站闸机最外侧设置应急进站专用通道，以满足急客直接通过出站通道快速进站的需要[8]。

2.3.2其他设施设备规模

根据仿真结果，从一段时间的空间利用率上看，2 种方案出站通道的空间利用率都较低，但一旦有列车到站，通道的人流平均密度显著提升，尤其以楼梯/电梯口较为集中，容易产生短时间滞留。如果动车组重联运行，出站人数加倍，势必造成整个出站通道的人流拥挤。尽管这是铁路客运站不可避免的特征，但仍可以通过适当调整设计方案，采取加宽通道、增加电梯配备等措施提升人流疏散效率，为此建议在西侧增设 1 台自动扶梯，提升西侧连接道通行效率，避免过多人流集中涌向东侧电梯；在东侧也应增设 1 台直升电梯专供中转换乘旅客和残疾人专用，避免中转旅客与出站旅客交杂，在有残疾人旅客出行需要时由工作人员安排乘坐就近直升电梯出站或换乘。

2.4运营建议

（1）根据仿真结果可以看出，不论哪一个方案，整个出站通道的西侧楼梯口、东侧扶梯口及出站闸机口 3 处是人流集中区域，人流密度较大，建议在这 3 处加派人员看守、维持秩序，避免发生拥挤、踩踏事故。

（2）当某站台有一列成都方向的列车到站时，出站的 540 人先后聚集到楼梯 (电梯) 口开始疏散，2 个方案中绝大多数旅客在 3 min 左右能够离开出站通道末端进入换乘大厅，但总会有少部分人由于对标识辨识能力弱、行走不便等原因而出站速度缓慢，这部分旅客以老弱病残孕和带小孩的乘客为主，但不影响下一列车到站后人流的疏散。在日常运营过程中，为避免大规模人流的涌入对这部分人的通行造成不便甚至伤害，建议安排专人流动巡视、重点关照这些个体，但不宜在出站通道内设置服务台或咨询台，以免影响通道通行效率。

3结束语

伴随着我国高速铁路的大规模建设，将新建或改扩建大量的高速铁路客运站。由于沙坪坝站多站台共用出站通道，如果出站设施设备规模和布局不合理，极易导致人流过密[9]，而建成后再根据实际运营情况加以改造则造价高、施工难度大。因此，应在车站规划设计阶段充分考虑其未来潜在需求，以保证其服务水平[10]。以铁路沙坪坝站出站通道为例，对 Legion 在铁路客运站中的仿真应用进行分析，比选得出适合沙坪坝站的出站闸机布设方案及相关优化建议，为类似铁路客运站的设计提供参考。该仿真模型仅考虑了成渝高速铁路出站人流，城市铁路客流与成渝高速铁路客流交叉、换乘等条件下的出站通道仿真仍需进一步研究。

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FANG Jin，DENG Man-li，OU Feng-hua. Practice and Thoughts on Convenient Transfer in Railway Passenger Stations[J]. Railway Transport and Economy，2014，36(8)：38-41.

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责任编辑：王 静

沈丹高铁畅通百姓出行路

2016年9月1日，沈阳至丹东高速铁路开通运营一周年。一年来，沈丹高铁经受了春运、暑运、小长假和黄金周客流高峰考验，安全发送旅客 1 323万人次，日均发送旅客 3.6 万人次。

沈丹高铁开通运营后，辽宁省铁路运营里程达到近 5 100 km，其中高速铁路运营里程超过1 200 km，使本溪、丹东融入沈阳“一小时经济圈”，有效推动了沈阳经济区及辽宁沿海经济带经济社会发展，为沿线人民出行提供了极大的便利。

2016年 1 月至 8 月，丹东市接待游客数量同比增长 13.9%。沈丹高铁开通运营一年来，丹东站旅客发送量同比增长 237%，2015 年十一黄金周期间，客流量同比增长 3 倍多。

沈丹高铁的开通运营充分释放了沈丹既有线的运输能力，大幅度提高了中朝国际铁路通道的运输质量，提升了丹东港的铁路运输能力，使其发展腹地扩大至整个东北乃至俄罗斯远东地区。

（摘自《人民铁道》报）

PENG Qi-yuan1, LI An-jun1, TAO Si-yu1, YI Bing2, ZHOU Da-yin3

(1.School of Transportation and Logistics, Southwest Jiaotong University, Chengdu 610031, Sichuan, China; 2.Chongqing Urban Comprehensive Transportation Hub Development and Investment Co., Ltd., Chongqing 401121, China; 3.Chongqing Survey&Design Institute of China Railway Eryuan Engineering Group Co.,Ltd., Chongqing 400023, China)

Lying in the core area of the district, Shapingba high-speed railway station is the main part of Shapingba comprehensive transportation hub and mainly serves for various business and leisure time trips of passengers between Chengdu and Chongqing. This paper utilizes Legion software to simulate the outbound passenger flow in Shapingba railway station, and mainly compares two different gate layout schemes in outbound tunnel. Meanwhile, combined with the simulation results and operation characteristics analysis in the real environment, the paper puts forward suggestions about the scale and layout scheme of facilities and equipment in the outbound tunnel of Shapingba station, and points out the conflict points of passenger streams which need to be cautioned in daily operation so as to provide reference for the construction and operation of Shapingba high-speed railway station in the future, as well as for the design of similar outbound tunnels for other railway stations.

Legion; Pedestrian Simulation; Railway Passenger Station; Outbound Tunnel; Facilities and Equipment

1003-1421(2016)09-0050-06+1；N945.13

A

U291.6

10.16668/j.cnki.issn.1003-1421.2016.09.10

2016-01-10

重庆市应用开发计划项目 (2015H01373)；中央高校基本科研业务费专项资金资助项目 (2682015CX041)