面向未来高铁的智能铁路枢纽客站架构与设想研究

陈春强

（广东省铁路规划设计研究院有限公司）

1 引言

效率是人类永恒追求的基本目标。未来高速铁路速度将高达600km/h～1000km/h[1]，当前我国高铁日均发送旅客年均增长30.3%。未来高速铁路投入运营后，铁路出行人数将更多，对未来高铁的整体运输效率提出更高要求。

我国铁路枢纽客站已发展至站城融合的第四代车站，能较好适应当前高铁300km/h～350km/h运行速度需求，但也存在车站规模大、站内步行距离远等候时间长、乘降效率不高、列车停靠站台时间过长等问题[2]。在未来高铁线路输送能力极大提升后，有必要研究解决铁路枢纽客站与线路能力匹配问题。

2 当前铁路枢纽客站问题剖析

2.1 基本空间布局

当前客站基本空间布局均可分为出站层、站台层、站厅层以及连接站厅与站台，站台与出站层的通道。以典型的枢纽客站广州南站为例，其站场规模为15台28线，站台长度550m，站台宽度12m～15m，站台层尺寸约为370m（垂轨向）×200m（顺轨向）。车站规模宏大，旅客进站至上车，全程步行最远距离约为1300m，平均距离约825m。

近年来，新建大型铁路客站建筑面积不断刷新，按客站最高聚集人数计算建筑面积指标也在不断提高，如中型站房建筑面积指标由5m2/人～8m2/人提高至7m2/人～15m2/人，特大型、大型站房建筑面积指标由8m2/人～15m2/人提高至9m2/人～20m2/人[3]，平均指标增幅达47.5%。

2.2 旅客流线组织

当前铁路客站客流组织以“通过式”流线为理念，但实际情况与这一假设存在较大反差。节假日期间大量高铁站客流“爆棚”。以出发流线为例，主要有：进站——实名验票——安全检查——站厅——候车——检票——通过楼扶梯、天桥、地道等至站台——站台上步行至车厢上车。整个流程以旅客步行为主，排队等候环节多，效率较低。以广州南站为例，见图1。高峰期旅客平均排队等候时间高达38.6min，旅客全过程候车平均为59.17min[4]，是影响服务水平和出行效率的重要因素。

图1 广州南站高峰期站厅实景

2.3 站台乘降方式

列车停靠站台后，站台上处于无序状态，上车旅客与到站旅客、换乘旅客方向相反，形成对流。高峰期时，车门处或楼扶梯口部等通过能力较弱部位极易发生事故。据统计，广州南站管内41个客站2018年全年共发生站台旅客侵入或掉入站台事件共42起[4]，安全风险很高。大型枢纽客站的列车停靠站台时间一般为15min～20min，出行高峰期时，时有列车延误情况发生，影响客站通过能力。

2.4 智能化服务水平

当前铁路客站旅客智能化服务内容，主要体现在旅客进出站与验票的智能化服务，如旅客购票、进出站、候车、检票等过程，提供刷卡、刷脸等无纸质票验证服务，此外针对旅客站内获取信息方面，提供了动静标示指引系统、站内机器人与导航、Wi-Fi 和手机交互信息等方面服务。但应对客流量高峰，不可能无限制投入客运设备来满足需求。文献[4]指出大部分高铁车站投入营业后，需经常对其动静态标识指引系统进行改造加强，但仍旧难以满足旅客实现高效快捷乘降需求。

3 研究解决思路

总体来说，当代铁路枢纽客站较传统客站模式强调了站城融合，但基本空间布局、流线组织及站台乘降方式并未发生本质改变，尽管采用了“通过式”流线模式，但仍存在旅客拥挤环节，等候时间长，智能化服务水平不高等情况，旅客作为独立个体在规模巨大、人群密集的枢纽客站中显得较为被动，旅客出行效率及舒适度有待提升。总结主要影响旅客出行效率因素如下。

①车站空间规模体量大，占地面积大，造成旅客步行距离过长。

②旅客进入车站后，等候环节多，步行距离长，需经过多个通行能力薄弱部位，缺乏有组织行为。

③车站智能化服务对旅客而言属于被动式接受，主动满足旅客出行需求能力不足。

当前大量智能化技术在物流行业得到成功应用，如自动驾驶汽车、无人集装箱码头、无人物流货仓等。在智能物流应用场景中，都具有对物体高度智能化有组织、高效率的运送特征，其运送物体的概念与铁路客站中乘客乘降列车的方式有很强一致性。未来高效的智能化铁路枢纽客站，重点在于打造高效组织流程，优化空间布局和高度智能化的旅客乘降模式，实现人—站—车完美结合。

4 智能铁路枢纽客站架构与设想

基于智能物流技术与机场摆渡运送旅客理念，在智能铁路枢纽客站构架与设想中，提出通过运用高度智能化的摆渡车，为每个旅客提供全过程的登车服务，其理念为旅客坐上摆渡车可视为登上列车。概念原理见图2。

图2 智能铁路枢纽客站概念原理图

4.1 高效客流组织

①旅客抵达车站，即可凭有效身份信息乘坐智能化摆渡车，摆渡车为自动驾驶模式，通过读取旅客信息，自动完成实名制验票及安检。

②摆渡车自动行驶至指定摆渡集结区，按对应车次车厢及座位编号，在集结区自动集结编组为车组。该车次旅客集结完毕后，摆渡车组自动行驶至出发通道轮候，等待列车进站。

③当列车停靠站台后，由自动化设备将摆渡车组运至站台层，旅客从对应车厢一侧车门快速上车，同时下车旅客从另一侧车门进入摆渡车组，5min 内即可实现旅客全部登车，减少列车停靠站台10min～15min。

④摆渡车组确认下车旅客信息后，由自动化设备运至到达通道或换乘通道。换乘旅客乘坐摆渡车，经由换乘通道，行驶至摆渡区进行集结编组，实现换乘。

⑤出站旅客由摆渡车组运至出站通道，抵达到达区后下车，或由摆渡车运至市内交通接驳口。

4.2 高度智能化服务

智能摆渡车是实现智能铁路枢纽客站的关键因素，通过摆渡车实现高效快速准确地运送旅客登车，是解决旅客长距离站内步行，多环节排队等候问题的重要设备。本文主要对智能摆渡车的功能特征提出设想，其主要功能特征有：

①能确认旅客出行信息、实名制验票、安检等重要信息，能随车运送行李。

②集成各种信息终端，实现人—站—车的信息即时交互。

③能结合车站内总体情况及旅客情况，自动规划匹配旅客最优摆渡路线。

④集成高精度定位及探测技术，实现高安全可靠性的自动行驶。

⑤能根据旅客信息自动集结与编组，实现摆渡车组和旅客与对应车次车厢无缝对接。

⑥下车旅客，通过摆渡车能实现高效出站，或快速接驳至市内交通。

4.3 优化的空间布局

根据客流组织及乘降设想，优化后的站房空间布局包含有：

①旅客出发层。含摆渡车站台、集结区、出发通道；取消当前客站中的安检区、检票区，缩减等候区等空间。

②旅客到达层。含摆渡车出站通道及到达区。

③摆渡车运输通道，可实现摆渡车在出发层——站台层——到达层之间通行。

④优化站台宽度与站场平面规模。站台宽度按满足摆渡车组宽度及两侧基本通行进行优化，见图3所示。假设编组后的摆渡车组宽度同列车宽度3.5m，两侧通行宽度各2m，站台总宽度为8m，较目前站台宽度12 优化幅度达30%，如广州南站站场为15台，站场总宽度可减少约60m。

图3 站台宽度优化后剖面（单位：mm）

⑤取消检票口及楼扶梯设施，无集中通行薄弱部位。站内旅客基本无须步行，无排队等候环节，智能摆渡车将进站、候车、乘车、出站、换乘等全过程实现无缝衔接，有助于降低最高聚集人数，可进一步优化车站规模。以行驶速度10km/h估算，旅客全程登车时间缩短至15min之内。

4.4 主要技术指标优化

应用基于摆渡式乘降理念的智能铁路枢纽客站，预计主要技术指标优化见表1。

表1 主要技术指标优化

5 总结与展望

本文提出的基于摆渡式乘降的智能铁路枢纽客站构架与设想，旨在利用自动化与智能化等方面技术，实现高效便捷的组织流程，精简的空间布局，高度智能化的铁路枢纽客站新模式。本文所提的构架与设想是一种理想化的概念模型，对当前铁路枢纽客站各个方面都需作出很大调整，也会带来新问题，例如消防安全、系统可靠性等问题，还需做更深研究。