论文部分内容阅读
摘要：本文基于大型轨道交通换乘站客流风险影响因素分析，从换乘通道能力适应性、换乘安全性等角度建立换乘设施评价体系，并根据大型轨道交通换乘站换乘设施布局情况，分析研究换乘设施最大通过能力，对换乘设施进行评价。最后从降低换乘站安全风险，保障乘客安全和换乘通畅角度，提出换乘设施风险防范措施，同时设定换乘站预警机制和换乘优化触发机制。
关键词：大型轨道交通换乘站;风险评估;预警机制;触发机制
大型轨道交通换乘站由多条轨道交通线路交汇而成，结构复杂，客流量大，客流流线复杂，尤其是换乘通道内进站客流、出站客流和换乘客流冲突较多，容易产生交叉、对流，存在一定安全风险。
目前，国内对大型轨道交通换乘站的研究主要侧重于内部客流组织优化设计，对于换乘站内部换乘设施评价和风险评估较少。本研究旨在建立换乘站换乘设施的评价体系，对换乘设施进行评价，评估大客流情况下的风险隐患，制定相应的预警机制和换乘方案优化触发机制，为优化运营组织设计决策提供参考。
1 换乘设施风险影响因素
换乘设施风险影响因素主要包含换乘通道宽度、换乘通道长度、换乘客流量、列车发车间隔、换乘标志标识以及客流组织方案。
（1）换乘通道宽度：换乘通道宽度直接决定通道的通过能力，宽度越宽，通过能力越大。
（2）换乘通道长度：换乘通道的长度决定了其承载客流能力，换乘通道过短，达不到客流缓冲的目的，存在客流集散安全隐患;换乘通道过长，乘客换乘距离和时间增加，舒适度和便捷性下降[1]。
（3）换乘客流量：在换乘通道宽度和长度确定的前提下，换乘客流量是影响换乘通道安全的重要因素，客流量越大，越容易形成拥堵，风险越大。
（4）列车发车间隔：列车发车间隔对换乘站客流量的疏散至关重要，尤其是双向列车如果同时到达站台，此时换乘客流可达到最大值。
（5）换乘标志标识：地铁站内设置合理、醒目、连续的换乘引导标识系统，可以使乘客快速寻找到换乘路径，避免在站台集聚。
（6）客流组织方案：合理的客流组织方案，可以减少客流冲突，保障换乘顺畅。
2 换乘设施风险评价指标体系
本研究从换乘设施能力适应性、换乘安全性两个方面建构评价指标体系，对换乘设施风险进行评价[2]。
（1）换乘设施能力适应性
换乘设施能力适应性通过负荷度来衡量，负荷度是衡量单位时间内换乘设施通过能力与换乘客流的匹配性，其公式为：换乘设施负荷度=高峰小时换乘客流量/换乘设施设计能力，负荷度越大，说明换乘通道越拥挤。
——设施负荷度;
——高峰小时换乘客流量;
k——换乘通道单位宽度最大通过能力;
w——换乘通道宽度。
高峰小时换乘客流量和换乘通道宽度根据现状调查得到，换乘通过能力可以根据《地铁设计规范》（GB50157-2013）计算得出[3]。
通道负荷度等级主要划分为4个级别，分别为自由、通畅、一般拥挤和严重拥挤。当负荷度达到0.5及以上，通道开始产生拥挤，存在安全风险。
（2）换乘安全性
轨道交通的客流分布是随着列车到达呈现规律性脉冲式分布，这就在短时间内对换乘设施产生强烈冲击，尤其是换乘通道的入口处，是制约整体换乘设施能力的关键节点，容易造成乘客排队拥堵现象，称之为瓶颈设施。
换乘安全性用瓶颈设施冲击系数来衡量，其公式为：瓶颈设施冲击系数=换乘客流的实际疏散时间/适宜疏散时间，系数越大，越拥挤，安全隐患越大。
——瓶颈设施冲击系数;
——换乘客流的实际疏散时间;
——到达瓶颈设施的最大距离;
v——正常步行速度，取60m/min。
实际疏散时间与换乘客流量和换乘设施通过能力有关，换乘客流量与高峰小时轨道交通发车间隔以及换乘客流分布均衡性有关。最不利情况为双向列车同时到达站台，此时换乘客流可达到最大值。
适宜的疏散时间是人为设定的，以站台最远处乘客达到瓶颈设施的正常步行时间为适宜的疏散时间。如果站台上距离瓶颈设施最远处乘客以正常歩速达到瓶颈设施前，前面的客流能完全疏散，则通道顺畅;否则容易形成拥堵。
一般，当瓶颈设施冲击系数在0.8-1.0之间时，瓶颈设施可以及时疏散到达的客流;当冲击系数大于1.0时，说明客流对瓶颈设施造成較大的冲击，会产生拥堵[4]。
3 换乘设施风险评估
本文以南京大型轨道交通新街口站为案例进行风险评估，该大型轨道交通换乘站为1号线和2号线线的交汇站点，高峰期客流量大，进出站客流和换乘客流组织复杂。
3.1换乘设施基本情况
（1）1号线换乘2号线
1号线换乘2号线有两条路径，其中通道一为单向通行;通道二为双向通行。
通道一：换乘距离约180米，通道方式为电梯和楼梯组合形式，宽度为3米单向通道+5米通道+1米上行电梯和2.7米上行楼梯。
通道二：平均换乘距离约128米，通道方式为电梯和楼梯组合形式，宽度为5米通道+1米上行电梯和2.7米上行楼梯。
（2）2号线换乘1号线
2号线换乘1号线有两条路径，其中通道三为向下单向通行;通道四为双向通行。
通道三：换乘通道距离约128米，通道方式为楼梯，双侧宽度为1.9米下行楼梯和5米单向通道。
通道四：平均换乘距离约135米，通道方式为电梯和楼梯组合形式，宽度为5米通道和2.7米楼梯。
（3）乘客到达换乘通道入口的最大距离
根据调查，乘客到达各换乘通道入口的最大距离分别为38米，48米，58米和18米。 3.2换乘客流基本情况
（1）高峰期换乘客流情况
根据调查，该站日均总体换乘客流约24.3万人次，高峰期换乘客流约2.6万人次。其中，1号线换2号线约1.1万人次，2号线换1号线约1.5万人次。
（2）换乘通道客流情况
根据调查，1号线换乘2号线通道一最大换乘客流量约6430人次，2号线换乘1号线通道三最大换乘客流量约14024人次，通道换乘客流出现明显不均衡性。
3.3换乘设施安全性评估
（1）换乘通道负荷度
换乘通道通过能力可以根据《地铁设计规范》（GB50157-2013）计算得出，根据各换乘通道的客流量，进而得出换乘通道的负荷度。具体情况如下表所示。
其中1号线换乘2号线通道最大负荷度为0.36，为3米单向通道处;2号线换乘1号线通道最大负荷度为0.88，为双侧1.9米下行楼梯。
根据通道负荷度等级划分情况，1号线换乘2号线换乘通道属于通畅状态，而2号线换乘1号线换乘通道三处于严重拥挤状态，存在较大安全风险。
（2）瓶颈设施冲击系数
根据公式，计算得出换乘乘客到达各换乘设施入口处的冲击系数。其中，通道一的冲击系数为1.4，为1号线换乘2号线最大瓶颈设施冲击系数;通道三的冲击系数为1.7，为2号线换乘1号线最大瓶颈设施冲击系数。
根据瓶颈设施冲击系数划分，通道一和通道三的冲击系数均超过1.0，说明客流对换乘设施造成较大的冲击，会产生拥堵，存在安全风险;通道二的冲击系数为1.0，瓶颈设施可以及时疏散到达的客流;通道四的冲击系数为0.1，基本无影响。
（3）小结
通过对换乘通道负荷度和瓶颈设施冲击系数的测算，由此可以得出，1号线换乘2号线和2号线换乘1号线存在风险的均在通道一和通道三。其中：
1号线换乘2号线：通道一的负荷度为0.36，换乘通道通畅，乘客可以自由换乘;通道一的冲击系数为1.4，在换乘通道入口处短时存在拥堵现象，存在一定的安全风险。
2号线换乘1号线：通道三的负荷度为0.88，处于严重拥堵状态，安全风险较大;通道三的冲击系数为1.7，在换乘通道入口处短时乘客排队现象严重，下行乘客存在踩踏风险，需要采取积极措施及时疏散站台换乘客流。
4 换乘设施风险防范措施
为了防范可能存在的安全风险隐患，需要结合实际情况采取积极应对措施，尽可能将风险降到最低。通过前文分析，可以看出主要的安全风险集中在2号线换乘1号线的通道三，因此，下文主要针对换乘通道三提出一系列改善和优化措施。
4.1换乘设施和运营组织优化
针对2号线换乘1号线站台乘客拥堵现象，可以通过完善换乘设施标志标识和优化运营组织，尽可能将换乘客流引导和疏散至通道四，缓解通道三的客流压力。
（1）完善2号线站台换乘指引标识，如：站台楼梯上方增加【换乘1号线】字样;完善立柱及墙体上的指引换乘标识;完善站厅层换乘指引标识。
（2）2号线站台两侧换乘入口处增设固定语音播放设备，提醒乘客注意安全;在下行楼梯上增加防滑条，或者铺装彩色防滑沥青;换乘通道中间顶部增设黄色闪烁警示灯，进行安全提醒;在换乘通道交汇处施划禁停区。
（3）优化列车发车间隔，1号线高峰期行车间隔小于2号线，2号线高峰期双向列车错时到达。
4.2瓶颈设施处设置三级预警区
2号线站台两侧换乘通道入口处划定三级预警区。一列车停车后，换乘乘客步行至换乘通道，上一列车换乘客流仍没完全进入换乘通道，需要启动预警。
根据调查，2号线列车进站至换乘通道步行时长约15秒，换乘通道1.9米，通行能力1小时7980人，按照每平方站立6人标准，建议：
√Ⅲ级安全预警区域约6平方米。
√Ⅱ级安全預警区域约24平方米。
√Ⅰ级安全预警区域约36平方米。
4.3设置换乘方式调整触发机制
建议建立换乘方式调整触发机制，即：设置三个触发条件，两种触发机制。
（1）2号线换乘1号线通道负荷度≥1.0
早高峰（7-9点中客流最高1个小时）2号线换乘1号线换乘客流超过通道通行能力，即通道负荷度超过1.0，换乘客流约1.75万人次时（2019年，换乘客流1.53万人次/换乘通道通过能力1.75万人次=负荷度0.88）。
（2）1号线换乘2号线高峰客流匹配2号线换乘1号线通道负荷度≤0.5
早高峰（7-9点中客流最高1个小时）1号线换乘2号线换乘客流进一步下降，小于2号线换乘1号线换乘通道通行能力的50%，即通道负荷度低于0.5，换乘客流小于0.875万人次时（2019年，换乘客流为1.11万人次）。
（3）1号线换乘2号线客流与2号线换乘1号线客流严重失衡
当早高峰1号线换乘2号线与2号线换乘1号线通道负荷度之比达到1：3时（目前负荷度之比为0.36：0.88=1：2.4）。
（4）达到条件1和2，或条件1和3时，建议启动换乘方式调整。
5 结语
合理评估大型轨道交通换乘站站内客流拥堵风险，对车站运营安全管理具有重要意义。本文分析了换乘设施风险影响因素，从换乘设施的能力适应性和换乘安全性两个方面，提出换乘通道负荷度和瓶颈设施冲击系数两个评价指标。以某大型轨道交通换乘站为例，通过对换乘设施进行风险评估，有效地找出了风险节点所在;针对存在的风险隐患，从换乘设施和运营组织两个方面提出了改进措施;通过在瓶颈设施处设置三级预警机制，有效地预防可能发生的风险;最后设置换乘方式调整触发机制，达到一定条件，即调整换乘方式。
参考文献：
[1]李得伟，尹浩东.地铁车站换乘通道合理长度评估方法[J].城市轨道交通研究，2014.U231.4.
[2]王波，安栓庄，李晓霞.城市轨道交通换乘设施的评价方法[J].都市快轨交通，2007.第20卷第4期.
[3]《地铁设计规范》（GB50157-2013），北京：中国建筑工业出版社，2013.
[4]寇春歌，何世伟，何必胜.城市轨道交通运能瓶颈识别方法研究[J].交通信息与安全，2014.总182期第32卷.
南京地铁运营有限责任公司 南京 211112
关键词：大型轨道交通换乘站;风险评估;预警机制;触发机制
大型轨道交通换乘站由多条轨道交通线路交汇而成，结构复杂，客流量大，客流流线复杂，尤其是换乘通道内进站客流、出站客流和换乘客流冲突较多，容易产生交叉、对流，存在一定安全风险。
目前，国内对大型轨道交通换乘站的研究主要侧重于内部客流组织优化设计，对于换乘站内部换乘设施评价和风险评估较少。本研究旨在建立换乘站换乘设施的评价体系，对换乘设施进行评价，评估大客流情况下的风险隐患，制定相应的预警机制和换乘方案优化触发机制，为优化运营组织设计决策提供参考。
1 换乘设施风险影响因素
换乘设施风险影响因素主要包含换乘通道宽度、换乘通道长度、换乘客流量、列车发车间隔、换乘标志标识以及客流组织方案。
（1）换乘通道宽度：换乘通道宽度直接决定通道的通过能力，宽度越宽，通过能力越大。
（2）换乘通道长度：换乘通道的长度决定了其承载客流能力，换乘通道过短，达不到客流缓冲的目的，存在客流集散安全隐患;换乘通道过长，乘客换乘距离和时间增加，舒适度和便捷性下降[1]。
（3）换乘客流量：在换乘通道宽度和长度确定的前提下，换乘客流量是影响换乘通道安全的重要因素，客流量越大，越容易形成拥堵，风险越大。
（4）列车发车间隔：列车发车间隔对换乘站客流量的疏散至关重要，尤其是双向列车如果同时到达站台，此时换乘客流可达到最大值。
（5）换乘标志标识：地铁站内设置合理、醒目、连续的换乘引导标识系统，可以使乘客快速寻找到换乘路径，避免在站台集聚。
（6）客流组织方案：合理的客流组织方案，可以减少客流冲突，保障换乘顺畅。
2 换乘设施风险评价指标体系
本研究从换乘设施能力适应性、换乘安全性两个方面建构评价指标体系，对换乘设施风险进行评价[2]。
（1）换乘设施能力适应性
换乘设施能力适应性通过负荷度来衡量，负荷度是衡量单位时间内换乘设施通过能力与换乘客流的匹配性，其公式为：换乘设施负荷度=高峰小时换乘客流量/换乘设施设计能力，负荷度越大，说明换乘通道越拥挤。
——设施负荷度;
——高峰小时换乘客流量;
k——换乘通道单位宽度最大通过能力;
w——换乘通道宽度。
高峰小时换乘客流量和换乘通道宽度根据现状调查得到，换乘通过能力可以根据《地铁设计规范》（GB50157-2013）计算得出[3]。
通道负荷度等级主要划分为4个级别，分别为自由、通畅、一般拥挤和严重拥挤。当负荷度达到0.5及以上，通道开始产生拥挤，存在安全风险。
（2）换乘安全性
轨道交通的客流分布是随着列车到达呈现规律性脉冲式分布，这就在短时间内对换乘设施产生强烈冲击，尤其是换乘通道的入口处，是制约整体换乘设施能力的关键节点，容易造成乘客排队拥堵现象，称之为瓶颈设施。
换乘安全性用瓶颈设施冲击系数来衡量，其公式为：瓶颈设施冲击系数=换乘客流的实际疏散时间/适宜疏散时间，系数越大，越拥挤，安全隐患越大。
——瓶颈设施冲击系数;
——换乘客流的实际疏散时间;
——到达瓶颈设施的最大距离;
v——正常步行速度，取60m/min。
实际疏散时间与换乘客流量和换乘设施通过能力有关，换乘客流量与高峰小时轨道交通发车间隔以及换乘客流分布均衡性有关。最不利情况为双向列车同时到达站台，此时换乘客流可达到最大值。
适宜的疏散时间是人为设定的，以站台最远处乘客达到瓶颈设施的正常步行时间为适宜的疏散时间。如果站台上距离瓶颈设施最远处乘客以正常歩速达到瓶颈设施前，前面的客流能完全疏散，则通道顺畅;否则容易形成拥堵。
一般，当瓶颈设施冲击系数在0.8-1.0之间时，瓶颈设施可以及时疏散到达的客流;当冲击系数大于1.0时，说明客流对瓶颈设施造成較大的冲击，会产生拥堵[4]。
3 换乘设施风险评估
本文以南京大型轨道交通新街口站为案例进行风险评估，该大型轨道交通换乘站为1号线和2号线线的交汇站点，高峰期客流量大，进出站客流和换乘客流组织复杂。
3.1换乘设施基本情况
（1）1号线换乘2号线
1号线换乘2号线有两条路径，其中通道一为单向通行;通道二为双向通行。
通道一：换乘距离约180米，通道方式为电梯和楼梯组合形式，宽度为3米单向通道+5米通道+1米上行电梯和2.7米上行楼梯。
通道二：平均换乘距离约128米，通道方式为电梯和楼梯组合形式，宽度为5米通道+1米上行电梯和2.7米上行楼梯。
（2）2号线换乘1号线
2号线换乘1号线有两条路径，其中通道三为向下单向通行;通道四为双向通行。
通道三：换乘通道距离约128米，通道方式为楼梯，双侧宽度为1.9米下行楼梯和5米单向通道。
通道四：平均换乘距离约135米，通道方式为电梯和楼梯组合形式，宽度为5米通道和2.7米楼梯。
（3）乘客到达换乘通道入口的最大距离
根据调查，乘客到达各换乘通道入口的最大距离分别为38米，48米，58米和18米。 3.2换乘客流基本情况
（1）高峰期换乘客流情况
根据调查，该站日均总体换乘客流约24.3万人次，高峰期换乘客流约2.6万人次。其中，1号线换2号线约1.1万人次，2号线换1号线约1.5万人次。
（2）换乘通道客流情况
根据调查，1号线换乘2号线通道一最大换乘客流量约6430人次，2号线换乘1号线通道三最大换乘客流量约14024人次，通道换乘客流出现明显不均衡性。
3.3换乘设施安全性评估
（1）换乘通道负荷度
换乘通道通过能力可以根据《地铁设计规范》（GB50157-2013）计算得出，根据各换乘通道的客流量，进而得出换乘通道的负荷度。具体情况如下表所示。
其中1号线换乘2号线通道最大负荷度为0.36，为3米单向通道处;2号线换乘1号线通道最大负荷度为0.88，为双侧1.9米下行楼梯。
根据通道负荷度等级划分情况，1号线换乘2号线换乘通道属于通畅状态，而2号线换乘1号线换乘通道三处于严重拥挤状态，存在较大安全风险。
（2）瓶颈设施冲击系数
根据公式，计算得出换乘乘客到达各换乘设施入口处的冲击系数。其中，通道一的冲击系数为1.4，为1号线换乘2号线最大瓶颈设施冲击系数;通道三的冲击系数为1.7，为2号线换乘1号线最大瓶颈设施冲击系数。
根据瓶颈设施冲击系数划分，通道一和通道三的冲击系数均超过1.0，说明客流对换乘设施造成较大的冲击，会产生拥堵，存在安全风险;通道二的冲击系数为1.0，瓶颈设施可以及时疏散到达的客流;通道四的冲击系数为0.1，基本无影响。
（3）小结
通过对换乘通道负荷度和瓶颈设施冲击系数的测算，由此可以得出，1号线换乘2号线和2号线换乘1号线存在风险的均在通道一和通道三。其中：
1号线换乘2号线：通道一的负荷度为0.36，换乘通道通畅，乘客可以自由换乘;通道一的冲击系数为1.4，在换乘通道入口处短时存在拥堵现象，存在一定的安全风险。
2号线换乘1号线：通道三的负荷度为0.88，处于严重拥堵状态，安全风险较大;通道三的冲击系数为1.7，在换乘通道入口处短时乘客排队现象严重，下行乘客存在踩踏风险，需要采取积极措施及时疏散站台换乘客流。
4 换乘设施风险防范措施
为了防范可能存在的安全风险隐患，需要结合实际情况采取积极应对措施，尽可能将风险降到最低。通过前文分析，可以看出主要的安全风险集中在2号线换乘1号线的通道三，因此，下文主要针对换乘通道三提出一系列改善和优化措施。
4.1换乘设施和运营组织优化
针对2号线换乘1号线站台乘客拥堵现象，可以通过完善换乘设施标志标识和优化运营组织，尽可能将换乘客流引导和疏散至通道四，缓解通道三的客流压力。
（1）完善2号线站台换乘指引标识，如：站台楼梯上方增加【换乘1号线】字样;完善立柱及墙体上的指引换乘标识;完善站厅层换乘指引标识。
（2）2号线站台两侧换乘入口处增设固定语音播放设备，提醒乘客注意安全;在下行楼梯上增加防滑条，或者铺装彩色防滑沥青;换乘通道中间顶部增设黄色闪烁警示灯，进行安全提醒;在换乘通道交汇处施划禁停区。
（3）优化列车发车间隔，1号线高峰期行车间隔小于2号线，2号线高峰期双向列车错时到达。
4.2瓶颈设施处设置三级预警区
2号线站台两侧换乘通道入口处划定三级预警区。一列车停车后，换乘乘客步行至换乘通道，上一列车换乘客流仍没完全进入换乘通道，需要启动预警。
根据调查，2号线列车进站至换乘通道步行时长约15秒，换乘通道1.9米，通行能力1小时7980人，按照每平方站立6人标准，建议：
√Ⅲ级安全预警区域约6平方米。
√Ⅱ级安全預警区域约24平方米。
√Ⅰ级安全预警区域约36平方米。
4.3设置换乘方式调整触发机制
建议建立换乘方式调整触发机制，即：设置三个触发条件，两种触发机制。
（1）2号线换乘1号线通道负荷度≥1.0
早高峰（7-9点中客流最高1个小时）2号线换乘1号线换乘客流超过通道通行能力，即通道负荷度超过1.0，换乘客流约1.75万人次时（2019年，换乘客流1.53万人次/换乘通道通过能力1.75万人次=负荷度0.88）。
（2）1号线换乘2号线高峰客流匹配2号线换乘1号线通道负荷度≤0.5
早高峰（7-9点中客流最高1个小时）1号线换乘2号线换乘客流进一步下降，小于2号线换乘1号线换乘通道通行能力的50%，即通道负荷度低于0.5，换乘客流小于0.875万人次时（2019年，换乘客流为1.11万人次）。
（3）1号线换乘2号线客流与2号线换乘1号线客流严重失衡
当早高峰1号线换乘2号线与2号线换乘1号线通道负荷度之比达到1：3时（目前负荷度之比为0.36：0.88=1：2.4）。
（4）达到条件1和2，或条件1和3时，建议启动换乘方式调整。
5 结语
合理评估大型轨道交通换乘站站内客流拥堵风险，对车站运营安全管理具有重要意义。本文分析了换乘设施风险影响因素，从换乘设施的能力适应性和换乘安全性两个方面，提出换乘通道负荷度和瓶颈设施冲击系数两个评价指标。以某大型轨道交通换乘站为例，通过对换乘设施进行风险评估，有效地找出了风险节点所在;针对存在的风险隐患，从换乘设施和运营组织两个方面提出了改进措施;通过在瓶颈设施处设置三级预警机制，有效地预防可能发生的风险;最后设置换乘方式调整触发机制，达到一定条件，即调整换乘方式。
参考文献：
[1]李得伟，尹浩东.地铁车站换乘通道合理长度评估方法[J].城市轨道交通研究，2014.U231.4.
[2]王波，安栓庄，李晓霞.城市轨道交通换乘设施的评价方法[J].都市快轨交通，2007.第20卷第4期.
[3]《地铁设计规范》（GB50157-2013），北京：中国建筑工业出版社，2013.
[4]寇春歌，何世伟，何必胜.城市轨道交通运能瓶颈识别方法研究[J].交通信息与安全，2014.总182期第32卷.
南京地铁运营有限责任公司 南京 211112