基于客流特征下的成都地铁站闸机配置研究

曾丽 唐莉英

关键词：地铁站 闸机 配置研究 客流特征 客流量

引言

闸机作为地铁设施的一个组成部分，对其配置的研究是提升乘车效率重要一项内容。乘客在通过闸机的过程中，包括减速、刷卡、等待、通过等一系列行为[1-2] ，这一环节会使乘车连贯性受到影响。

现目前，我们国内对轨道交通的设备布局和设计已经具有比较深入的研究，文献[3] 以交通流理论、排队论以及空间句法等理论为基础，研究了地铁站闸机之间的相互关系，对闸机的配置数量、布局进行深刻探索。其次，文献[4] 以北京地铁站作为研究对象，主要探究了乘客在检票进站时对闸机选择的行为，并提出近处闸机优先被选择的设想，通过一定的调研建立了设计模型。此外，文献[5] 从闸机所应具备功能进行探讨，提出要提升闸机的使用性能。再者，[6] 以上海9号线客流状况为研究对象，给出了一些优化方案，通过合理的闸机布局来有效的疏导客流。然后，[7] 从地铁闸机的通过能力方面研究，采用了对晚高峰时刻录像和SPSS 统计分析软件方法，计算乘客通过闸机速度和闸机通过能力;

本文基于地铁站的客流分布特征、客流流线及客流量的视角，来对闸机类型、闸机的数量、闸机的布局方式的合理性进行研究，并以成都各大地铁站为研究对象，达到合理布置地铁站进出口闸机的目的。

一、地铁站闸机配置研究概述

（一）地铁站闸机配置的概念与原则 ：“配置”一词最早是指作战时，根据任务、敌情、地形，将相应数量的兵力、兵器布置在适当的位置[8] 。应用到地铁闸机配置方面是指根据地铁站的客流特征、客流量、客流流线方面，将一定规模的闸机数量布置在地铁站内合适的位置，从而提高乘客通过闸机的效率，如图1所示。地铁闸机配置主要内容有：

1.闸机类型配置：不同的地铁站其客流特征存在明显差异，这就对闸机的类型提出了不同的要求。有些地铁站客流量较大，潮汐客流特征明显，则可考虑采用双向进出的闸机类型，满足高峰客流要求;而对于客流量较小且平稳的地铁站而言，采用单向进出闸机即可满足疏散客流的要求;

2.闸机数量配置：地铁站闸机配备的数量大大影响了乘客的乘车效率。依据地铁站客流量大小，对进出闸机的利用率进行计算，以此作为闸机数量配置的依据，从而提高闸机的有效利用率;

3.闸机布局配置：指的是在平面布局上闸机的摆放形式和根据闸机进出功能进行组团两方面，在平面布局上闸机的摆放形式包括直线型布局、倾斜式布局、凹凸式布局;而闸机功能的组团模式包括混合布局（进站闸机与出站闸机混合布置）和独立系统布局（一套进出站闸机系统与另一套进出站闸机系统独立开）;

（二）地铁闸机配置的基本原则：在进行地铁站闸机配置时，应紧密结合该站点的客流特征：如乘客的需求（上下班）、客流量、客流动线进行考虑，使闸机得到合理的利用，从而提高乘客在进出闸机的效率，应当注意以下基本原则：

1.整体性。闸机作为地铁系统的一部分，是区分非付费区和付费区的一个重要节点。对其配置的研究应该从地铁整个系统出发，要保证安检—购票—闸机—乘车各系统布置的紧凑性，提高乘客进出站的效率;

2.具体性。不同站点的客流特征不尽相同，要根据该站点的客流量、客流模式、客流流线等方面进行考虑，避免闸机出现供不应求、供大于求的局面;

3.动线无冲突。地铁站闸机布局是乘客动线是否冲突的因素之一，因此在进行闸机配置时，应考虑到乘客流线组织难易程度，从闸机的布局上来减少流线间的冲突。

二、基于成都各大地铁站客流量进行的闸机类型匹配

闸机是区别付费区与非付费区的重要节点，乘客通过刷卡可自由的在这两个区域范围活动。根据对成都各大地铁站点的实地考察，将地铁闸机类型归为如下：按照闸机的隔挡装置主要分为三杆式闸机、门扉式闸机。三杆式闸机现今在各大地铁站很少使用，其费用成本、通行速度和灵活性比门扉式低。门扉式闸机在各大地铁站运用普遍，稳定性较高、通行速度快，适用于客流量较大的站点，其缺点为维修和管理成本更高。

（一）依据功能划分为：单向进出闸机、双向进出闸机，这两种闸机适用不同客流特征的地铁站点。其具体如表1，单向进出闸机乘客动线单一有序，但占地面积大，疏散客流效果差，例如成都2号线百草路、天河路等地铁站，这些站点具有客流量较小且稳定的特点;双向进出闸机占地面积小，能够快速缓解客流，但维护成本高，动线组织更复杂。例如：2号线上的成都东客站，春熙路站点，其客流量整日稳定且巨大，采用了双向进出的方式能够很好的缓解客流压力，缓解站内拥堵的情况。

（二）按闸机通过方式分常开和常闭闸机，成都地铁都采用了常闭式闸机，常开闸机在日本得到普遍的使用。每个地铁站点的实际运营情况不同，在实际的运用中，一切以各站点的需求为主，再根据实际情况应用相符合匹配的闸机类型。根据《地铁设计规范》，非接触式IC卡三杆式和门扉式闸机的理论最大通行能力分别为1800人次/h和2100人次/h [10] 。

三、依据各大成都地铁站客流量进行的闸机数量配备

进行闸机数量配备可以闸机利用率为依据，基于此，可以看出闸机的具体通过情况并作为闸机数量增减的判断。若闸机的通过率大，表明乘客对该闸机的使用更频繁，在客流量压力过大时容易出現拥堵排队现象。在早晚高峰时刻，若闸机组的利用率均较高时，则很有必要增加闸机的数量，反之，若闸机组的利用率均较低时，有必要减少闸机数量。通过对成都各大地铁站点的调研发现，许多站点的闸机数量配置都存在不合理的情况，主要表现为：进出站闸机总体数量偏少导致服务能力不足，造成长时间的拥堵;进出站闸机总体数量偏多，造成服务能力剩余，浪费成本;进站闸机数量过多，出站闸机过少;进站闸机数量过少，出站闸机过多的情况。地铁站闸机利用率的计算公式为[11] ：

闸机利用率 = 单位时间内闸机的服务人数/单位时间内闸机的设计通行能力

经过我们小组成员对现场调研发现，在早晚高峰时刻，成都2号线犀浦地铁站、天府广场、春熙路、东客站等站点均存在闸机利用率较高的情况，有时会出现拥堵、混乱现象;而太平园地铁站、金周路、百草路等站闸机组利用率普遍偏低，出现闸机服务力富余的情况。经过对以上站点的检验，该公式能够很好地反映地铁站闸机数量配置的合理性。

四、基于成都各大地铁站客流流线的闸机布局配置

（一）根据进出闸机的功能进行布局

1.进出闸机混合布局：即进站闸机与出站闸机混合布置，可分为同进异出类布局、同出异进类布局、同进同出类布局如表2。该种闸机布局模式所占地面积较小，但流线组织较为复杂，客流量过大会造成动线的冲突，适合客流量较小且平稳的地铁站点，例如成都2号线天河路地铁站，该站位于2号线上的一个非核心站，周边商铺较少、人流量较小，且站厅面积很小，根据实际情况合理利用有限的站厅面积，适合采用混合布局方式;

2.进出闸机独立布局：独立布局，即一套进出站闸机系统与另一套进出站闸机系统独立开，且进站与出站闸机错落布置，互不受干扰。该种闸机布局模式流线组织更加单一，乘客不易产生流线的冲突，但占地面积更大，对地铁站厅的面积要求比较高，适用于站点周围性质较复杂、各出口相距较远、客流量较大的站点，例如成都2号线天府广场地铁站，该站点是1号线和2号线的换乘站点，该站点承载了大量的客流，因此根据天府广场的实际情况，采用各闸机系统相互独立设置的形式。

现我们小组分别对天府广场、犀浦地铁站、太平园地铁站进行了测试，我们3名人员首先进行了合理分工，1名同学负责站点平面布局的测画、1名同学负责视频的拍摄和测试人员的选定、另外1名同学负责记录通过时间;其次，我们随机选定了3名乘客分别在高峰时刻进行测试，测出每个人通过闸机的绝对时间及通过闸机相对时间。天府广场采用独立布局的形式，且进出站闸机错落开来，不产生动线上的冲突，乘客A从距离闸机口5m处出发，能够在15秒快速通过闸机进站口，且在22秒通过闸机出站口;犀浦地铁站采用的是混合布局-同进同出的方式，乘客B从距离闸机口5m处出发，最快在27秒通过闸机进站口，且在25秒通过闸机出站口;而太平园地铁站采用的混合布局-同进异出的方式，乘客C从距离闸机口5m处出发，最快能在38秒通过闸机进站口，且在32秒通过闸机出站口。因此，在客流量较大的站点，采用进出闸机独立布局的方式且错落摆放，更利于客流在短时间内疏散。

（二）按照进出闸机的摆放形式进行布局

1.直线式：直线式布局方式即各闸机呈水平方向整齐排列，保持在同一条直线上，成都2号线犀浦地铁站的布局方式，其占地面积较小，可普遍应用至各中、小客流站，但对于潮汐性明显、客流压力巨大的站点而言，该种布局容易造成闸机利用度不均衡，往往出现近处闸机前拥堵、混乱现象。

2.倾斜式：倾斜式布局即闸机的布局方向呈一定角度，其方向与客流来向保持一致。主要是通过对闸机角度的调整，增加了乘客的个人所占空间，来改善近端闸机前拥堵的情况，成都3号线太平园地铁站的布局方式。这种布局方式在香港地铁站内较为常见，其占地面积较大，通常用在人流量巨大、站厅面积较大的站点。

3.凹凸式：凹凸式即闸机的布局呈现高低错落的形式，其主要目的是改善近端闸机拥堵的情况，成都2号线春熙路的布局方式，该站点是地铁2号线、3号线、7号线的换乘站，且附近商业网点700家，客流压力巨大，故采用此种布局有利于改善客流瓶颈的局面。主要是通过对闸机位置错落分布进行调整，来引导乘客快速进出闸机，对于缓解高峰时刻客流具有很好的效果。这种布局方式占地面积较大，通常用在潮汐客流车站、稳定大客流车站。

五、设计实践—以成都地铁2号线犀浦地铁站为例

（一）实例分析：依据上述地铁闸机配置方法，现对成都2号线犀浦地铁站进行实例分析。犀浦地铁站位于城西郫都区，该站点为2号线西端的起点站，站点周边紧邻高校和住宅区，客流量巨大，其站内经常出现拥堵、混乱的现象，因此，对其站点的优化迫在眉睫。

我们小组对犀浦地铁站周围的乘客进行了问卷调研，大多数人认为犀浦地铁站的闸机设置存在严重问题，55%认为进站闸机的数量过少，站内经常出现拥堵的情况;30%认为站内动线存在冲突，比较混乱;18%认为单向进出闸机不如双向进出闸机方便;只有2%没有困惑;因此，下面就犀浦地铁站闸机配置方面进行具体分析，并提出了改变闸机数量、类型，优化闸机布局的方案。犀浦地铁站是常规的矩形站厅，在西南、东北侧设有A、B两个口。站厅内共设置了24台闸机，其进站闸机设9台、出站闸机设有15台：

1.该站点闸机类型为门扉式阻挡，且为单向进出闸机，闸机前经常出现拥堵的情况;2.在闸机数量方面，经过与地铁站工作人员的深度沟通，我们小组获取了犀浦地铁站进站闸机单位时间内服务人数的数据，从而根据闸机利用率的公式进行计算，以单位时间内单个进站闸机设计通行能力为2100人/h，最终得出早高峰单位时间内各进站闸机的利用率分别为57.5、53.5、45.3、40.6、39.6、38.2、38.2、42.6、52、64.2、65.8，具体如表2，总体表明，各组闸机的利用率均偏高，出现闸机服务力不足的情况，应该增加闸机的数量。

3.通过对站点平面布局的绘制发现，该站点的闸机布局形式为单一的直线型，且进出站闸机混合布置在一侧，在早晚高峰时刻很容易导致闸机前人群拥堵的情况;

（二）解决方案：根据犀浦地铁站闸机配置现存的问题，主要从闸机类型、数量和闸机布局方面进行优化：

1.根据闸机利用率计算公式得出，进站闸机的利用率普遍偏高，因此应该增设进站闸机的数量，且闸机类型设为双向进出的方式，这样可根据客流量的大小灵活地进行调节;

2.根据犀浦地铁站特征，具有典型的潮汐性客流特点，站厅内乘客动线冲突严重，站内多达8处的交叉点，具体如图2，因此采用各套进出闸机系统独立开来的方式，分为A、B两套进出站闸机系统，即一套进出闸机的布置与另外一套独立开互不受干扰，如图4;

3.为缓解图3中近端闸机排队率过高的情况，将闸机进行凹凸型进行布置，将近端闸机靠里布置，遠端闸机组靠外布置，如图4优化方案，一方面可以扩大闸机的等候区域，缓解客流大量拥堵的现象;另一方面可以增加远端闸机的使用率，从而提高闸机均衡利用率;

结论

合理的地铁闸机配置是提高乘车效率、提升乘客出行体验的一个重要因素。通过对地铁站闸机的类型、设置的数量以及闸机的布局进行合理的配置，对快速疏散客流有着极其重要的作用。不同地铁站点有不同的客流特征，我们在进行地铁闸机配置时应该进行具体的思考，以其客流特点、客流量、客流动线为依据，以科学的、具体的思路为指导，进行闸机类型、闸机数量、闸机的平面布局的设计。最后以成都市犀浦地铁站为例提出了闸机配置的优化方案，从而为成都新线的闸机配置提供一些参考。