京张高铁八达岭长城站站台宽度计算及舒适度分析

2020-01-09赵琳,孙行，吕刚,何佳

铁道标准设计 2020年1期

赵琳,孙行，吕刚,何佳

(中铁工程设计咨询集团有限公司,北京 100055)

1 项目背景

随着我国冬奥会基础设施规划和建设的深入、京津冀一体化战略稳步推进实施和“一带一路”倡议逐步深入启动，实施过程中三者相互支撑、相互促进的思路逐渐清晰。京张高速铁路是国家重点建设项目，其定位也进一步明晰，京张高速铁路是京包兰快速客运通道的重要组成部分，是2022年冬奥会的重要交通保障线，是京津冀一体化发展的经济服务线，是京张百年历史的文化传承线，是展示中国高铁先进技术理念的示范线，是落实“一带一路”战略的政治使命线。

八达岭长城站是京张高速铁路上唯一的地下车站，处于新八达岭隧道内，位于世界文化遗产八达岭、十三陵风景名胜区核心部位八达岭滚天沟停车场下方。其周围分布着八达岭长城、明十三陵、百年京张铁路等诸多国宝文物，因此八达岭长城站不应仅仅是一个满足功能的车站，须能够传承百年京张的历史、文化，展示中国高铁先进技术、理念，成为让“世界了解中国高铁，让中国高铁走向世界”的窗口。因此车站站台的设计需要考虑春节、奥运和旅游客流相互叠加、相互诱增形成的集中超大客流的安全，还需要具备相当的舒适性和艺术性，以体现出我国高铁基础设施建设“以人为本”的先进设计理念[1]。

2 车站概况

八达岭长城站(图1)为新建北京至张家口高速铁路的中间站，为本线唯一的地下车站，站址区位于北京市延庆县境内八达岭滚天沟停车场下新八达岭隧道内。车站中心里程为DK68+050，到发线有效长650 m，车站有效站台长450 m，车站总长470 m，地下建筑面积约为4.1万m2。

图1 八达岭长城站效果图

车站每个侧站台设2个进站口到达进站通道层，2个出站口到达出站通道层。进站通道层与地面站房地下一层相接，出站通道层与地面站房地面层相接，进出站通道层各设置1部斜行电梯。车站中心处线路埋深约102.550 m，地面站房布置在停车场东侧山脚下，长城博物馆北侧。站台至地面站房全程提升高度61.77 m。车站设2组地面风亭，风亭均设在滚天沟停车场西侧山坡中[2]。

3 站台设计

站台层为3洞格局，中洞为正线洞室，两侧洞各设置1条到发线和1座侧式站台。站台两端布置少量设备用房，中部为乘车区。

每个侧站台均设置2个10 m宽的进站口，2个10 m宽的出站口，以及2个6.5 m宽的疏散的出口及两个5 m宽的紧急事故救援出入口。

车站站台进站口设置6.5 m宽(1部2 m宽楼梯和2部1 m宽扶梯)的楼扶梯通道与进站通道层相接；站台出站口设置6.5 m宽(1部2 m宽楼梯和2部1 m宽扶梯)的楼扶梯通道与出站通道层相接。

站台东端布置有照明配电室、民用通信机房。西端布置有照明配电室、民用通信机房。站台中部设置有通往进、出站层的垂直电梯、强电间、弱电间。

3.1 站台方案研究

本站根据客流数据，基础方案(图2)站台宽6.2 m，站台设置安全门，安全门退站台边1.2 m。

图2 基础方案站台平面

因车站埋深大，进出站行程较远，乘客在站台等候时间较长，本着以人为本的设计理念，为改善空间环境，充分考虑乘客空间心理感受，以及节假日、奥运和旅游客流相互叠加、相互诱增形成的集中超大客流在站台的安全性、舒适性，对站台宽度进行深入研究。提出3种加宽方案。

(1)加宽方案1(图3)

站台从大小里程端疏散出口范围加宽，加宽长度为376 m，每个侧站台面积增加约1 128 m2。

(2)加宽方案2(图4)

站台从大小里程端出站口范围加宽，加宽长度为237 m，每个侧站台面积增加约711 m2。

图3 站台加宽方案1站台平面

图4 站台加宽方案2站台平面

(3)加宽方案3(图5)

有效站台范围内全部加宽，加宽长度为450 m，每个侧站台面积增加约1 350 m2。

图5 站台加宽方案3站台平面

4 站台安全及舒适度分析

4.1 站台安全性分析

八达岭长城站根据《铁路旅客车站建筑设计规范》中车站等级分类标准要求，通过车站最高聚集人数和高峰小时发送量，确定车站规模。八达岭长城站站铁路高峰小时乘客人数如表1所示。

表1 八达岭长城站站铁路高峰小时乘客人数计算

注：早高峰9：00～10：00，下车人数为“铁路高峰小时人数”，上车人数取下车人数1/6；晚高峰16：00～17：00，上车人数为“铁路高峰小时人数”，下车人数取上车人数1/4。

八达岭长城站铁路高峰日远期高峰小时人数为4 400人，为中型车站。根据《铁路旅客车站建筑设计规范》，中型站侧式中间站台的宽度为7.5～9 m，出入口宽度为4 m。站台位于曲线地段时，站台端部最小宽度不宜小于5 m。

八达岭长城站站台有效站台长450 m，中部为约200 m范围水平段，两端为曲线段。车站旅客出入口位于在站台外侧，平行于站台设置，与站台为两个独立的隧道结构。依据TB10100—2018《铁路旅客车站建筑设计规范》，除去出入口宽度，八达岭长城站侧站台宽度不小于3.5 m即满足中型车站的站台宽度需求[3-4]。

八达岭长城站基础方案站台安全门内宽5 m及3个加宽方案站台安全门内宽7.4 m均满足规范要求。

4.2 站台舒适性分析

从车站站台环境的功能来说，需合理设计、安排、组织空间。空间的设计首先要保证人能安全、高效、便捷地进行活动，还需满足人心理上的安全、舒适要求。车站站台根据旅客的行为，站台可划分为两个区域，等待区和通行区。参考美国《公共交通通行能力和服务质量手册》，对站台不同宽度方案进行舒适性对比分析[5]。步行服务水平分有标准见表2，排除等待服务水平分级标准见表3。

表2 步行服务水平分级标准

表3 排队等待服务水平分级标准

京张高速铁路平日为8辆编组，奥运期间为16辆编组。平日8辆编组早高峰满员600人全下，上车人数取下车人数的1/6，100人；晚高峰600人全上，下车人数取上车人数的1/4，150人。以及奥运期间16辆编组早高峰满员1 200人全下，上车人数取下车人数的1/6，200人；晚高峰1 200人全上，下车人数取上车人数的1/4，300人。两方案均考虑选取平日及奥运期间早晚高峰时段进行站台舒适度对比。

列车车门在站台上的排布如图6所示。乘客在下车时车门处发生一次滞留。动车车门宽约1 m，考虑在车门处乘客的行进速度为1人/m/s，当16辆编组列车满员1 200人全部下车时，每节车厢车门处的乘客行走至车站出站口的时间(乘客行进速度取1.2 m/s)如表4、表5所示。

表4 1-4节车厢乘客行进情况

项目单位一节车厢头门一节车厢尾门二节车厢头门二节车厢尾门三节车厢头门三节车厢尾门四节车厢头门部位列车门站台列车门站台列车门站台列车门站台状态滞留行进滞留行进滞留行进滞留行进人数人3875757575757575速度m/s1.2001.2001.2001.200人/m/s1.0001.0001.0001.000车门宽度m1.0002.0002.0002.000行走长度m94.76074.95049.05023.150时间s38.00078.96737.50062.45837.50040.87537.50019.292

表5 4-9节车厢乘客行进情况

根据站台上乘客行进的线状图(图7)可看出，站台上同时最多4股客流行进。

图6 站台列车车门排布示意

图7 站台乘客行进线状

4.2.1 基础方案

基础方案有效站台宽6.2 m，站台设置安全门，因本线采用客运专线模式全部开行动车组(北京枢纽以外)，运行通道内全部动车组旅客列车开行八达岭长城站(延庆)的市郊旅游动车组。枢纽内两线格局，兼顾开行动车底走行、部分京通普速旅客列车及枢纽内少量摘挂列车和小运转列车。车型种类较多，安全门开门无法满足多种车型停靠要求。为满足乘客上下行安全，安全门退站台边1.2 m。安全门内侧除去安全门厚度，净宽4.65 m。结合上述行人通行和等待服务水平标准可得出。

(1)平日8辆编组及奥运期间16辆编组早高峰站台宽度舒适度等级，如表6、表7所示。

表6 站台通行区宽度计算

表7 站台等待区宽度计算

(2)平日8辆编组及奥运期间16辆编组晚高峰站台宽度舒适度等级，如表8、表9所示。

基础方案站台在高峰时通行区满足D级服务水平，等待区满足C级服务水平;晚高峰通行区及等待区满足D级服务水平。通行区乘客在早、晚高峰时段行进速度受到限制而有所下降；行人在前进过程中必然会发生碰撞；横穿和逆行会产生多种多样的冲突，因此受到严重制约。在达到临界人流密度时，行人的流动可能会经常出现停滞停留。等待区早高峰时段停留或者通过排队区域都要受到限制，并对队内其他人构成干扰，但密度还处于舒适范围内，而晚高峰时段乘客能够彼此不接触站立在排队区域，队内行人通行受到严重限制，只能结队前行，长期处于该密度下将令人感觉不舒适。

4.2.2 站台加宽方案。

站台加宽方案有效站台宽9.2 m，安全门退站台边1.8 m。安全门内侧除去安全门厚度，净宽7.05 m。结合上述行人通行和等待服务水平标准可得出。

(1)平日8辆编组及奥运期间16辆编组早高峰站台宽度舒适度等级，如表10、表11所示。

表10 站台通行区宽度计算

表11 站台等待区宽度计算

(2)平日8辆编组及奥运期间16辆编组晚高峰站台宽度舒适度等级，如表12、表13所示。

表12 站台通行区宽度计算

表13 站台等待区宽度计算

站台加宽方案在早高峰时通行区满足C级服务水平，等待区满足B级服务水平;晚高峰通行区及等待区满足C级服务水平。通行区乘客在早、晚高峰时段行进速度收到部分限制；行人在前进过程中受到的限制是可以自我调整的；横穿和逆行受到限制需要大量调整以避免冲突；通过人数大约是最大容量的40%～65%。等待区早晚高峰时段停留或者通过排队区域都要受到限制，并对队内其他人构成干扰，但密度还处于舒适范围内。

4.2.3 舒适度对比

基础方案站台宽度与站台加宽方案的站台宽度舒适度情况如表14所示。

表14 站台方案对比

站台加宽3 m后，站台的整体服务水平从D级提升到C级，有了较大的提升，使到达站台的乘客能安全、高效、便捷地进行活动的同时，使乘客心理上更安全、舒适。

对站台上乘客行进速度进行分析，通过图8可看出，站台从距离出入口约60 m处开始同时4股客流在站台上行进，因此，方案1站台从大小里程端疏散通道口范围加宽3 m，加宽长度376 m舒适度最高，比基础方案站台舒适度也有显著提高。

图8 站台乘客行进线状

5 客流模拟分析

本次对新建北京至张家口铁路八达岭长城站站台客流进行了仿真模拟评价。通过对八达岭车站站台基础方案和站台加宽的3种方案(方案1：站台宽度 9.2 m，加宽长度 376 m；方案2：站台宽度 9.2 m，加宽长度 273 m；方案3：站台宽度 9.2 m，加宽长度 450 m；)的常规客流分布及紧急情况下的人员疏散进行了模拟分析。在模拟分析时，每一个方案均考虑京张高速铁路平日为8辆编组，奥运期间为16辆编组。平日8辆编组早高峰满员600人全下，上车人数取下车人数的1/6，100人；晚高峰600人全上，下车人数取上车人数的1/4，150人。奥运期间16辆编组早高峰满员1 200人全下，上车人数取下车人数的1/6，200人；晚高峰1 200人全上，下车人数取上车人数的1/4，300人4种工况下。从人员密度、服务水平、拥挤时间等参数进行对比分析，得到的结果如下。

(1)站台加宽后，由于使用面积增加，因此平均人群密度和最大人群密度有所降低；但由于乘客大部分进入站台后集中在候车区域，因此4种工况的空间使用率变化不大。

(2)对于人员拥挤时间，对于服务水平为E级的区域，站台加宽方案1、站台加宽方案2、站台加宽方案3较基础方案累计拥挤时间分别减少4.08%，1.97%，4.51%；对于服务水平为F级的区域，站台加宽方案1、站台加宽方案2、站台加宽方案3较基础方案累计拥挤时间分别减少 10.81%，7.34%，15.83%，因此站台加宽后人员行走较舒适些。但对于站台加宽方案一站台加宽长度273 m和站台加宽方案3全站台加宽来说，相比拥挤时间减少的并不是很大。

(3)对于空间服务水平，站台加宽方案1、站台加宽方案2、站台加宽方案3较基础方案相比，其A级服务水平分别增加了29%，14%，29%，B级服务水平分别增加了14%，C级服务水平分别增加了5%，0%，14%，D级服务水平分别减少了15%，12%，15%，E级服务水平分别减少了0%，3%，5%，因此可以看到，站台增宽后的3个方案与基础方案相比，整体的A、B级服务水平有了较大的提高，同时D级服务水平有了明显的减少，大大地增加了人员舒适度。

(4)通过对紧急情况的人员疏散模拟结果进行分析，站台未加宽时人员疏散至安全区域所需时间为653 s，站台加宽后人员疏散至安全区域所需时间为681 s，主要原因是因为计算应急疏散时，人员满布在站台层疏散，由于部分区域疏散距离变长导致疏散时间略有增加。根据《新建北京至张家口铁路八达岭长城站消防性能化设计评估报告》，当站台发生火灾时，其危险来临时间大于1 800 s，因此，虽然疏散时间略有增加，但目前的方案均可以满足人员的安全疏散。

站台宽度增加后，在人员进出站的整个模拟时间内，整个区域的服务水平有了较大的提升，A、B级服务水平区域增加，D级服务水平区域减少，提高了人员在站台上下车的舒适性；通过对站台加宽3种方案对比分析可知，方案1(加宽长度376 m)和方案3(全部加宽)相对于基础方案来说服务等级提升的较大，但是方案1(加宽长度376 m)和方案3(全部加宽)相比，其服务水平提高的并不是很大，因此应从整体的造价、服务水平等方面综合比较，选取性价比较高的设计方案[6]。