城际铁路与城市轨道交通同站台 换乘分析及仿真优化

齐 壮

（中国国家铁路集团有限公司 运输调度指挥中心，北京 100844)

城际铁路高速度、高密度、公交化的运营特点对城市群之间的交通需求具有强大的适应性，对城市群之间的经济文化交流有极大的促进作用[1]。但是，目前城际铁路和城市轨道交通的换乘效率较低，如何使这2种交通方式之间衔接更为合理、提高客流换乘效率，是一个急需解决的问题。而同站台换乘是一个比较理想的解决方案，相比其他换乘方式更具优势。为此，在对城际铁路与城市轨道交通换乘进行分析的基础上，以犀浦站为例，进行城际铁路与城市轨道交通同站台换乘实例仿真。

1 城际铁路与城市轨道交通换乘分析

1.1 不同换乘方式

目前城际铁路和城市轨道交通间的换乘方式有多种，不同的换乘方式各具特点，不同的换乘方式对换乘效率也有一定的影响，因此可以根据实际情况选用不同的换乘方式。下面对4种主要换乘方式进行比较分析。

（1）通道换乘。通道换乘是指某2种交通方式线路交叉处设置通道进行换乘，从而减少换乘过程中环境因素的影响。该方式可以充分利用线路布局及设施设备，车站的空间位置直接决定了乘客换乘走行距离，这种情况一般是在建设时期没有考虑到未来多种交通方式会产生交互的可能性。通道换乘示意图如图1所示。

图1 通道换乘示意图Fig.1 Schematic diagram of corridor transfer

（2）站厅换乘。站厅换乘是2种交通方式的线路通过站厅进行换乘[2]，乘客下车后由换乘设备到达站厅换乘，在站厅进入要换乘的交通方式站台区域候车。这种方式可以有效地疏散聚集在车站站台的客流，减少车站站台的聚集客流，而站厅受线路限制较少，面积相对要比站台面积大，有利于客流组织，但同样导致乘客换乘距离变长，对于携带大量行李的乘客来说非常不便。

（3）站外换乘。站外换乘是由于线路形式不同时发生的换乘行为，由于条件限制无法通过其他换乘方式进行换乘，或者说已建好的线路没有预留与其他交通方式换乘的条件，改建施工量大，操作复杂。站外换乘无形之中导致换乘乘客的走行距离增加，而且由于乘客需要出站换乘，站外的突发情况会影响换乘乘客的流线，一般不建议使用站外换乘方式。

（4）同站台换乘。同站台换乘通常用于四线夹两台换乘站，两台之间的线路为同一种交通方式，两台最外侧线路为另一种交通方式线路。同站台换乘示意图如图2所示。城际铁路乘客下车后只需要通过城际站台进入城市轨道交通站台部分即可，不用再通过换乘通道、进出站就能很快地完成换乘过程。同站台换乘方式极大地节约了乘客在换乘过程中花费的时间，保证乘客及时、快速地完成换乘，是一种较为理想的换乘方式。但是在实际情况中，换乘客流可能与本站客流产生流线交叉，对客运组织工作带来不便。因此，想要使同站台换乘方式的方便程度最大化，乘客旅行体验感更好，就要对同站台换乘进行优化，找到合理的设备设施布局和客运组织方式。

图2 同站台换乘示意图Fig.2 Schematic diagram of transfer at the same platform

1.2 同站台换乘衔接的合理性分析

（1）换乘衔接的重要性。同站台换乘相比于站厅换乘、通道换乘和站外换乘有无可比拟的优点，但若换乘衔接不够合理或问题不能优化解决，其优势不能得到充分体现，甚至在某些换乘流程中反而不如其他方式，可能导致换乘系统的整体能力被浪费。因此，追求换乘衔接的合理、车站设备合理的分布和利用，应不断改进运营组织方式和提高客流组织能力，充分满足乘客出行需求。

（2）合理换乘衔接的目的。合理换乘衔接的目的可以从车站设备和乘客需求2个方面研究[3-5]。从车站设备方面，合理的衔接就是短时间内客流疏散效果良好，使进入车站站台的换乘乘客能够以自身换乘需求为导向，在保证车站的各种资源能力充分运用的前提下，减少能力靡费，从而实现车站设备合理的运转。从乘客需求方面，乘客换乘需求主要关注2个方面，一是乘客换乘需要的时间，二是乘客换乘走行的距离。乘客对换乘过程的时间和距离都希望更短，对于乘客而言，换乘时间和距离越短，换乘的满意度就越好，换乘效率就越高，出行的总成本也会相应降低。

（3）合理换乘衔接的基本要求。一是运输能力匹配，这个问题是衔接2种交通方式的基础问题，两者是否能快速高效地完成相应的客流组织过程直接决定了是否能够适用同站台换乘。二是换乘条件良好，这就要求车站有方便的换乘设备(合理布局的电梯、充足容纳量的站台、指引标识等)，满足不同人群的换乘需求，避免站台大客流集聚。三是合理的车站形式[6-7]，候车系统与换乘通道的能力随着车站的修建完成基本确定，如果既有车站布局有较多的乘客流线交叉，容易造成乘客拥堵，因此也不适合使用站台换乘。

2 城际铁路与城市轨道交通同站台换乘实例仿真

2.1 仿真建模

为了更好地研究城际铁路与城市轨道交通同站台换乘问题，以成都犀浦站为例，使用仿真软件对犀浦站同站台换乘场景进行模拟，分析成都地铁2号线与成灌铁路(成都—离堆公园)的乘客换乘行为。犀浦站是我国极少数国家铁路、地铁共建换乘站，具有良好的示范效应。犀浦站采用同站台换乘，成灌铁路和成都地铁2号线共用一个地面站厅，成灌铁路连接青城山都江堰景区，成都地铁2号线连接成都市主城区，换乘客流较大。

2.1.1 犀浦站简介

犀浦站内设置2座岛式站台，地铁、国家铁路正线各2条，外侧为成灌铁路，内侧为地铁2号线，犀浦站于2010年中开始运营，地铁2号线修建至犀浦站，于2013年中投入运营，未来地铁6号线1期、2期工程建成后犀浦站将成为地铁2号线、成灌铁路、成都地铁6号线的换乘站。

2017年7 月前犀浦站的同站台换乘是单方向的，乘客乘坐成灌铁路到站后，可以不出站或上下站台而直接同站台换乘地铁2号线，而乘坐地铁2号线到达犀浦站想要换乘成灌铁路的乘客则需要先出地铁站，再进铁路车站，并进行二次安检等。2017年7月25日，实施新的换乘模式，乘客乘坐地铁到达犀浦站站台后，即可依次通过铁路闸机、地铁闸机直接到达铁路站台，等候成灌铁路列车，真正实现了城际铁路与城市轨道交通的同站台换乘。自犀浦站实现城际铁路与地铁同站台换乘后，成灌铁路换乘地铁的客流量增长近1倍，同站台换乘客流量约占整个车站出发人数的20%[8]。

根据犀浦站站内布局情况，建模分为2个步骤，分别对犀浦站2个站台进行建模，以便能够更加清楚地分析2种交通方式之间的换乘流程，其中成灌铁路换乘地铁2号线的站台称为A站台，地铁2号线换乘成灌铁路的站台称为B站台。犀浦站二层站台平面图如图3所示。

图3 犀浦站二层站台平面图Fig.3 Plan of the second floor at Xipu Station

2.1.2 A站台仿真建模

（1）A站台基础布局。A站台基础设施设备有：扶梯、进出站检票闸机、自动售取票机等。绘制5组扶梯，其中3组位于地铁站台，方向向上，用于本站乘地铁客流，另外2组放置在城际铁路站台，用于城际铁路进出站客流；用“线服务”和三维物体中的“闸机”设置4组闸机以及排队列，其中地铁闸机、铁路闸机各2组；用“线服务”和三维物体中的“自动售票机”布置2组地铁售票机；“目标线”用于客流产生和消失；用“矩形区域”和目标线示意绘制3组步行梯，1组用于本站地铁客流到达，2组用作城际站台为进出站乘客服务以及绘制乘客候车区域；添加三维窗口。A站台主要设备能力参数如表1所示。

表1 A站台主要设备能力参数Tab.1 Capability parameters of the main equipment at Platform A

（2）行人库建模。A站台行人行为有动车组换乘地铁客流、本站乘地铁客流、本站乘动车组客流、动车组下车出站客流4种，客流量以高峰小时早上7 : 00—8 : 00为例。乘客在节点(如：乘电梯、走步梯、过闸机、购票)的走向比例取自实地调查。A站台行人库组件参数如表2所示。

表2 A站台行人库组件参数Tab.2 Component parameters of the pedestrian library at Platform A

（3）模型运行结果。犀浦站同站台换乘A站台模型运行结果如图4所示。客流量统计截面设置在地铁候车区(如图4的左下角较大绿色框)，统计得出该截面通过乘客1216人，表示在当前参数设置下，模型运行时间内成灌铁路换乘地铁2号线最大换乘量为1216人/h。

图4 A站台模型运行结果Fig.4 Model operation results at Platform A

2.1.3 B站台仿真建模

（1）B站台基础布局。B站台基础设施有：自动扶梯、进出站检票闸机、自动售取票机等；绘制5组自动扶梯，其中3组位于地铁站台，方向向下，用于本站地铁出站客流，另外2组放置在成灌铁路站台，用于本站乘坐城际铁路的进出站客流；用“线服务”设置2组闸机，其中地铁闸机、铁路闸机各1组；由于不需要取票，可以刷身份证进站，这里不设置售票机；“目标线”的作用主要是生成乘客和乘客离开；“矩形区域”可以绘制步行梯以及乘客候车区；最后添加三维窗口。B站台主要设备能力参数如表3所示。

表3 B站台主要设备能力参数Tab.3 Capability parameters of the main equipment at Platform B

（2）行人库建模。B站台行人行为有地铁换乘城际铁路客流、本站乘城际铁路客流、动车组下车出站客流3种，客流量以高峰小时早上7 : 00—8 : 00为例。乘客在节点(如乘电梯、走步梯、过闸机、购票)的走向比例取自实地调查。B站台行人库组件参数如表4所示。

表4 B站台行人库组件参数Tab.4 Component parameters of the pedestrian library at Platform B

（3）模型运行结果。犀浦站同站台换乘B站台模型运行结果如图5所示。客流量统计截面设置在地铁闸机处(如图5的中部黑色框)，统计得出该截面通过乘客873人。表示在当前参数设置下，模型运行时间内，地铁2号线换乘成灌铁路列车最大换乘量为873人/h。

图5 B站台模型运行结果Fig.5 Model operation results at Platform B

2.2 仿真结果分析及优化

乘客换乘时间包括上下车时间、售检票时间、换乘走行时间、排队时间，本次仿真的情形为：在高峰小时前提下，城际列车与地铁列车先延迟10 s，城际列车运行间隔为25min，地铁列车运行间隔时间为2min。

2.2.1 A站台仿真结果分析

（1）换乘时间分析。当城际列车到达时，地铁列车发车。以此作为模型初始情况，乘客换乘时间最小为120 s，最大换乘时间为780 s，平均换乘时间为362.023 s。

（2）A站台行人密度。A站台行人密度分布情况如图6所示。由图6可知，在城际列车下车区(如图6中右上角处)站台行人密度最大，这是由于城际列车到达后出站和换乘2种乘客都必须经过此处造成的；地铁闸机2处行人密度较大，这是由于这条换乘流线设置铁路闸机有7台，地铁闸机比铁路闸机少3台，分流效果不明显，导致客流累积；铁路闸机1处行人排队现象严重，这是由于该处闸机只有3台，当该换乘流线换乘乘客较多时，其设备能力不足以满足换乘乘客需求。

图6 A站台行人密度分布情况Fig.6 Pedestrian density distribution at Platform A

2.2.2 B站台仿真结果分析

（1）换乘时间分析。当一列城际列车到达时，地铁列车已到达12 ～ 13列。以此作为模型初始情况，乘客换乘时间最小为110 s，最大为1550 s，平均换乘时间为836.484 s。

（2）B站台行人密度。B站台行人密度分布情况如图7所示。由图7可知，城际上下车区域(图7中右下角红色部分)行人聚集现象明显，这是因为在一列城际列车到达前，已经有多列地铁列车到达，换乘客流不能及时疏散，且与城际列车下车乘客产生流线交叉所导致；换乘乘客在地铁下车后至检票出站闸机之间的付费区，行人密度出现轻微集中现象。

图7 B站台行人密度分布情况Fig.7 Pedestrian density distribution at Platform B

2.2.3 仿真优化

（1）A站台优化。A站台存在以下问题：①城际列车与地铁列车上下车区人流密度较大，这是由客流特点及列车运行间隔所导致；②地铁闸机2处行人密度轻微增加，这是由于该换乘流线的铁路闸机数量比地铁闸机数量多所造成，当选择该换乘流线的乘客较多时，分流效果不明显，因此造成客流累积效应；③铁路闸机1处排队现象严重，这是由于此处闸机数量较少，当较多的换乘乘客选择该流线时，设备的服务能力不足以满足需求；④地铁闸机2附近行人有轻微聚集现象，这是由于换乘乘客在通过地铁闸机2后与本站地铁客流产生流线交叉，导致该处客流疏散不及时，对乘客走行产生影响。研究提出3点优化措施：一是在城际列车和地铁列车的上下车区域根据客流去向设置不同路径，减少人流聚集的现象，并且加强乘客的引导疏散；二是地铁闸机2和铁路闸机1处可以根据客流特点适当添加闸机数量，保证高峰期的检票进站设备的服务能力；三是本站地铁客流可以设置固定路径或者设置栏杆分隔2种客流，减少与换乘客流的乘客流线交叉。

（2）B站台优化。B站台存在以下问题：①城际上下车区域行人聚集现象明显，这是由于在一列城际列车到达前，已经有多列地铁列车到达，换乘客流不能及时疏散，并与城际列车下车乘客产生流线交叉；②换乘城际列车的乘客在地铁下车后至检票出站闸机之间的付费区，行人密度较高，出现轻微集中现象。研究提出2点优化措施：一是城际上下车区域根据客流特点划分路径，分隔2种客流，减少乘客流线交叉；二是高峰时段根据客流情况适当调整列车运行间隔时间，采用假日运行图，减少换乘乘客候车时间。

3 结束语

随着城市的快速发展，不同轨道交通方式间换乘秩序混乱、换乘效率低下等问题越来越突出，城际铁路与城市轨道交通“同站台换乘”的概念与优势越来越明显。通过仿真软件对换乘站台的布局和行人库分别建模，并对仿真结果进行分析，有助于解决当前存在的问题，提高乘客换乘效率。进一步可以根据客流情况适当采用不同的运行图，保障客流及时畅通地疏散，使多种交通方式换乘模式向着高效、有序、便捷方向发展。