大坪轨道站楼梯及通道行人交通特性分析

(重庆交通大学交通运输学院 重庆 400074)

一、研究背景

由于我国城市轨道发展历史比较短，尚未建立完善的城市轨道交通产业，轨道交通在客流组织、设施布局、站内设施设置等方面不够完善。城市轨道交通车站内行人设施和交通需求是否匹配关系到轨道交通的运行效率。因此，需要深入研究城市轨道车站内乘客个体的交通特性和乘客流的交通特性。

二、楼梯客流特征分析

在城市轨道交通车站内，楼梯上乘客的运动既具有水平方向上行人运行的特性，如惯性规律、亲情现象、约束规律和自组织现象，又与水平方向上的行人运动特性存在差异，具体特征有以下几个方面[6]：

1.楼梯上乘客的走行速度小于同等条件下水平通道内乘客的走行速度，乘客的个体行为对整个乘客群具有显著的影响，但乘客个体速度差异较小；

2.轨道交通车站出站口楼梯处客流随列车的到发具有波动性，而车站入口楼梯处客流到达具有随机性；与站台连接处楼梯上乘客当看到所要乘坐的列车到达时会在短时内加快走行速度，在双向混行的楼梯上方向客流具有较小的瞬时冲击性；

3.轨道交通换乘楼梯上客流随着列车的到发具有短时激增特性，乘客在上行楼梯上的速度明显低于下行楼梯上乘客的速度，同样低于水平通道内乘客的走行速度。

三、重庆大坪站乘客客流交通特性分析与建模

乘客流的基本交通特性是指轨道交通车站内不同设施处的乘客速度、流量、密度特性。主要通过采集的数据分析轨道交通楼梯及换乘通道上乘客的速度、流量和密度数据，研究乘客在楼梯和换乘通道处的交通特性和行为特性，进而建立反映乘客流基本特性之间关系的数学模型[8]。

乘客群体是指共同步行具有一定出行目的的一组人群，可以分为两种类型：一种是多个乘客本来就是一个出行群体；另一类是在乘客走行的过程中，由于外部原因不自觉行程的临时群体，即乘客流。乘客流的交通特性是乘客群体内所有乘客个体的交通特性的总体反映。其基本参数的具体描述如下：

(1)乘客流流量Q

乘客流量是指单位时间内单位宽度断面上通过乘客设施某一断面的乘客数量，一般用p/(m·s)或者p/(m·min)。这里的宽度指设施的有效宽度，即乘客通过设施横断面内乘客使用的宽度，需要扣除一些物理设施占用的宽度和靠边、墙角等未被使用的宽度。

(2)乘客流密度K

乘客密度是指乘客设施上的单位面积上的乘客数量，面积一般指水平投影面积，单位用p/m2。在计算时所用的面积为有效面积，指该区域内乘客使用的所有面积，同样需要扣除物理设施占用的空间和靠边、墙角等未被使用的空间。

(3)乘客流速度V

与机动车的车速相类似，乘客流速度可以分为空间平均速度和时间平均速度。

(一)楼梯客流交通特性分析与建模

选取地铁一号线大坪站连接站台层与站厅层的楼梯、地铁1号线与轻轨2号线换乘通道作为调查对象，通过拍摄视频的方法获取乘客数据，具体数据见附录的附表，利用卷尺测量楼梯及通道的具体尺寸，通过分析数据研究乘客个体的基本特性。

通过分析楼梯上508位乘客的数据，由于在客流高峰期乘客较多，有一部分乘客被其他乘客遮挡，所以得到了411个有效数据。

选择轨道1号线1号楼梯作为调查对象，进行观测并获得乘客的基本数据。

根据采集的楼梯上乘客流的乘客人数及通过的时间，间接得出乘客流的流量、速度和密度数据，从而得到楼梯上乘客流量QS——速度VS、流量QS——密度KS和速度VS——密度KS特性及模型。

(二)楼梯上乘客密度、速度、流量特性及建模

根据楼梯上乘客的密度KS、速度VS和流量QS数据，利用matlab软件生成KS——QS——VS三维散点图。通过Matlab软件对生成的三维散点图进行多项式拟合

(1)KS一次拟合、VS一次拟合

拟合结果如“式(1.4)”所示：

(1.1)

(2)KS二次拟合、VS二次拟合，拟合结果如“式1.2a”所示：

(1.2a)

对QS进行极值判断：

△=B2-AC=-1.027<0,A=-0.8782<0

根据极值判断条件可知，QS存在极值且A小于0，即存在最大值。具体计算结果如“式(1.2b)”所示：

(1.2b)

⟹Vs=0.8846m/s,Ks=2.1302人/(m·s)

⟹Qmax=1.3921人/(m·s)

由式1.2b得出，当乘客密度为2.1302人/m2、速度为0.8846m/s时，乘客流量取得最大值1.3921人/(m·s)，该值与观测到的最大流量1.44人/(m·s)基本相近。