基于安全服务的城市轨道交通车站客运设备设施通过能力评估方法研究

2018-07-24宫振冲方志伟

城市轨道交通研究 2018年7期

宫振冲李平方志伟

(北京市轨道交通指挥中心，100101，北京//第一作者，工程师)

在北京轨道交通新建线路可行性研究和初步设计运营安全专篇评审工作中发现，车站客运设备设施通过能力的设计标准与实际运营要求之间存在明显的矛盾，即按照规范技术标准设计的车站客运设备设施通过能力不满足实际运营安全服务的要求。

城市轨道交通车站客运设备设施通过能力与客流匹配情况反映出车站的安全服务水平。本文归纳分析了北京轨道交通线网中车站易出现较高客运风险点的规律，并对目前高风险车站的高峰实际客流与设备设施通过能力匹配关系进行计算，对照该处高峰期间的客流密度情况，检验文献[2]中的相关技术标准是否满足安全运营需要，若不满足，则分析其原因并提出相应的优化方法。本文的研究结论可为新建线路设计阶段的高风险车站能力与客流匹配评审提供有力依据，从而达到降低新建车站运营安全风险与提高乘客安全服务水平的目的。

1 线网客运高风险车站分析

随着城市轨道交通线网的快速扩张，线网内车站不断增多，换乘站也增多，客流量也在逐年攀升，使部分车站的通道、楼扶梯及站台等设备设施处拥堵严重，导致乘客服务水平降低，并存在拥挤踩踏风险。

1.1 车站客运风险分析方法

基于乘客在车站中的走行流线，以车站客运设备设施的规模、数量和客流之间的匹配关系作为评价依据，以密度、通行时长等作为具体指标，对车站各种设备设施进行风险定级，得出量化的车站客运风险。

1.2 产生的高风险车站和高风险点的场所

产生高风险的车站有：

(1) 三线换乘站。城市轨道交通线网中三线换乘站，如西直门站、东直门站、宋家庄站均属于客运高风险车站。

(2) 各线最大客流断面所涉及的车站。各线最大客流断面站上车和下车人数均比较多，易产生站台滞留及设备设施处的大密度客流。涉及到的车站如：崇文门站、惠南站、西二旗站、宣武门站、国贸站、宋家庄站、东直门站、金台路站、呼家楼站、五道口站、生命科学园站、双井站、军事博物馆站和望京站等。

(3) 高峰小时某一方向换乘量在1万人次以上的车站。涉及到的车站如四惠东站、四惠站、知春路站、雍和宫站、呼家楼站、郭公庄站、芍药居站、北土城站、东单站、望京站、海淀黄庄站、西二旗站、国贸站、东直门站、惠南站和金台路站等。

(4) 大型交通枢纽车站。涉及到的车站如西直门站、北京西站、北京站和北京南站等。

高风险点一般产生在上述高风险车站中的部分设备设施处：①连接站台与站厅的楼扶梯处；②换乘通道内，尤其是换乘通道内的楼扶梯处或通道内拐弯、变窄处；③出入口楼扶梯处；④高客流断面车站的站台车门处等。

2 高风险车站通过能力设计依据验证

在城市轨道交通车站设计阶段，设计人员依据DB 11/995—2013《城市轨道交通工程设计规范》和GB 50157—2013《地铁设计规范》(简称“设计规范”)对车站客运设备设施通过能力进行设计。设计内容包括：站台至站厅的楼梯、自动扶梯的宽度和数量计算,出入口的楼梯、自动扶梯的宽度和数量计算,换乘通道及通道内楼梯、自动扶梯的宽度和数量计算,以及站台宽度计算等。

设计人员依据预测的高峰小时设备设施通过客流量与单位尺寸设备设施最大通过能力，设计出设备设施数量及尺寸。设计依据如下：

C>αQ

(1)

式中：

C——设备设施设计最大通过能力；

Q——远期高峰小时通过设备设施的预测客流量；

α——超高峰系数。

式(1)中，当C大于αQ时(设计规范中未说明大于程度的范围值，仅规定大于即可)，即认为车站的设备设施通过能力可以满足运营需要。本文称该方法为基于理论能力的车站客运设备设施能力设计方法。

目前，在城市轨道交通线网中，多个车站的设备设施的通过能力与通过流量出现不匹配的情况。例如，楼扶梯处客流聚集造成换乘通道客流密度较大，达到严重拥挤程度时，会对城市轨道交通的安全及服务产生不良影响。本文以城市轨道交通线网中的严重风险车站为实例，将高峰小时实际客流数据与设备设施的通过能力进行比较，以验证基于设计能力的车站客运设备设施通过能力的设计方法是否合理、是否满足安全服务的运营要求。

2.1 国贸站

国贸站高风险点为10号线与1号线换乘通道以及10号线站厅与站台连接处的楼扶梯。

2.1.1 换乘通道通过能力验算

1号线与10号线换乘通道宽3.6 m，单向通行。换乘通道通过能力计算公式为：

C=βC1 m 宽单向l

(2)

式中：

C1 m 宽单向—— 1 m宽换乘通道或楼扶梯单向通过能力，该值为5 000人次/h；

l——换乘通道或楼扶梯宽度；

β——换乘通道折减系数，取0.9。

由式(2)得出1号线换10号线通道通过能力为16 200人次/h，高峰小时1号线换10号线客流为11 275人次。国贸站α取1.3，经计算得知，1号线换10号线通道能力满足式(1)的要求。

同理，10号线换1号线通道通行能力为16 200人次/h，高峰小时10号线换1号线客流为9 452人次。α取1.3，经计算得知，10号线换1号线通道能力满足式(1)的要求。

2.1.2 站厅与站台连接处楼扶梯通过能力验算

10号线国贸站站台到站厅方向设置6部2 m宽双向楼梯以及2部0.8 m宽上行自动扶梯。由式(2)得出10号线国贸站站台到站厅楼扶梯通过能力为30 880人次/h，10号线国贸站高峰小时站台到站厅人数为21 360人次。此时α取1.3，经计算得知，10号线国贸站站台到站厅方向楼扶梯通过能力满足式(1)的关系。

10号线国贸站站厅到站台方向设置6部2 m宽双向楼梯以及2部0.8 m宽下行自动扶梯。由式(2)得出10号线国贸站站厅到站台楼扶梯通过能力为30 880人次/h，高峰小时10号线国贸站站厅到站台人数为14 551人次。此时α取1.3，经计算得知，10号线国贸站站厅到站台方向楼扶梯通过能力满足式(1)的关系。

2.2 四惠东站

四惠东站高风险点为1号线站厅与站台连接处楼梯以及八通线站厅与站台连接处楼梯。高峰期间八通线下行站台与1号线上行站台共用楼梯至站厅，目前高峰期间其客运组织模式发挥了该站设备设施的最大通过能力。

八通线站台至站厅设置了4部宽1.8 m单向上行楼梯和4部宽1.8 m双向楼梯。4部双向楼梯下行方向乘客路线为由四惠东站进站乘坐八通线并在四惠站下车，此路线基本没有客流(高峰小时客流为10人次)。因此4部单向上行楼梯按照单向通过能力考虑，由式(2)得出其通过能力为53 280人次。高峰小时八通线四惠东站站台去往站厅的客流为13 414人次，高峰小时1号线四惠站站台去往站厅的客流为7 315人次，因此高峰小时1号线站厅与站台连接处、八通线站厅与站台连接处楼梯上行方向客流为20 729人次，此时α取1.3，经计算得知，1号线站厅与站台连接处和八通线站厅与站台连接处楼梯通过能力满足式(1)的关系。

通过对国贸站和四惠东站高风险点进行验算，各站风险点处均满足式(1)的关系，说明按文献[1]计算出的风险点处设备设施的通过能力大于高峰客流，满足设计要求。但根据车站的实际运营情况来看，上述风险点的客流密度过大，从而大大降低了乘客服务水平，且存在很大安全隐患，即文献[1]中的车站通过能力设计依据不能满足车站的安全服务运营要求，故应对该方法进行完善和优化。

3 基于安全服务的车站客运设备设施能力评估方法

本文采用基于安全服务的车站客运设备设施能力的评估方法。该方法是在基于城市轨道交通车站客运设备设施理论能力设计的基础上，结合线网中易出现高风险车站的规律，依据车站客运设备设施客运风险级别判别标准，考虑提高服务和降低安全风险，对新建车站客运设备设施能力进行评估的方法。

3.1 定位类似车站，识别高风险点

根据城市轨道交通线网车站风险分析方法及高风险车站和高风险点出现的一般规律，找出规划线路中类似的高风险车站及风险点。对高风险点处的通过能力进行计算，借鉴类似车站的实际运营经验，优化设计方案，以满足安全服务的运营需要。

3.2 研究C与αQ的关系及与客运风险的联系

对调查得出的车站客运设备设施的密度以及该处C与αQ的比值进行统计拟合分析，得到C/αQ与客流密度间的关系。分别对楼扶梯和换乘通道进行统计。楼扶梯处C/αQ与客流密度数据的统计关系如图1所示。拟合得到的楼扶梯C/αQ与客流密度关系及对应的风险等级如表1所示。根据车站现场客流密度调查结果，风险等级为C级和D级的楼扶梯可为乘客提供较高水平的安全服务。因此，为提高楼扶梯的安全服务水平，楼扶梯处C/αQ的值建议在1.30以上。