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城市轨道交通工程换乘站客流仿真与方案比选研究

2023-10-08 来源:榕意旅游网
文章编号:1003-1421(201 1)05—0056-07 中图分类号:U231 .4 文献标识码:B 城市轨道交通工程换乘站 客流仿真与方案比选研究 元莎莎’,徐耀德 ,杨慧林 ,刘保国 (1.北京交通大学土木建筑工程学院,北京 1 00044;2.北京安捷工程咨询有限公司,北京 1 00037) 摘 要:通过阐述军事博物馆站换 乘方案概况及其技术路线与评价原 拖乘站的建设直接影响着轨道交通的客流输送效率和乘 士 客服务水平,轨道交通的设计重点应合理选择换乘方 则,在分析现状、客流资料及设计 方案的基础上,合理确定客流高峰 值、行人交通参数及评价指标,利 用仿真模拟分析方法,对军事博物 案,为市民提供方便快捷舒适的出行环境。因此,通过换乘 方案的比选与优化,对日常高峰运营条件下的客流进行仿真 模拟分析,可以为运营管理提供参考性建议。 1工程及换乘方案概况 北京新建地铁9号线(以下简称M9线)与既有地铁1号 馆站的两种换乘方案在客流高峰运 营条件下进行比选。根据数据结 线(以下简称M1线)在军事博物馆站(以下简称军博站)实现 换乘。M9线军博站位于既有M1线西侧,呈南北向布设。 M9线军博站从M1线军博站西端头区间下穿越,车站主体 结构形式采用中部单层结构(下穿M1线军博站西端头区间 段)、两端双层结构的“端进式”暗挖车站,形成M9南北站 厅为端头厅、整体不贯通的建筑布局 J。单层段采用双洞单 果,推荐采用方案1I即M 1线通道 接东厅换乘方案,针对后期运营 组织和服务水平提出改善性措施和 建议。 关键词:城市轨道交通;换乘站; 仿真;方案比选;高峰客流 拱直墙结构,双层段结构为三跨双层结构。 新建M9线军博站共设计了两种方案与既有M1线换 一 5期 城市轨道交通工程换乘站客流仿真与方案比选研究元莎莎等 乘,分别为M1线底板开洞并预留东厅通道换乘方案 线的建设,军博站将增加换乘功能,诱增客流。因 (7/案I)¥[3M1线通道接东厅换乘方案(方案11) 。 此,通过利用客流仿真模拟方法,对M1线原有车 方案I采用“换乘通道+换乘厅”的方式进行换 站保留设施、新增和改造设施能否未来客流需求进 乘。换乘通道含连接M 1线西厅换乘通道及底板开 行确认和评估,分析在日常高峰运营条件下换乘功 洞换乘通道,同时预留连接M1线东厅换乘通道接 能与设施能力的适配性。同时,在考虑建筑方案的 口。方案I需要将既有M1线西侧两出入口拆除后 实施成本与施工风险等因素条件下,研究比选两种 还建,新建两换乘厅,同时在既有M1线站台中部 方案,其主要技术路线如图3所示。 开两处换乘楼梯洞口与M9线换乘,并在换乘通道 通过客流仿真研究,从评价车站客流通行能力 转折处预留连接东厅的换乘通道接口。M9~M 1换 与服务水平的角度出发,分析和比选方案应遵循以 乘客流经换乘厅、地下1层付费区到达M1线西厅及 下原则 。 站台层,M1一M9换乘客流则直接经站台中部底板 (1)从M9线建成后、解决M1线客流组织合 楼梯进入换乘通道、换乘厅公共区到达M9线站厅 理性的角度出发,以M1线站体、换乘空间为研究 及站台层,如图1所示。 方案Ⅱ采用“换乘厅+换乘通道”的方式进行换 重点,开展仿真评价工作。 (2)将客流密度及其服务水平等级作为主要 乘。换乘厅两线共享使用,换乘通道分别通过连接 评价指标,同时结合客流均匀性,总体密度水平 M1线的西厅、东厅与M9线换乘。其中,M9一M1 及分布情况,对各空间区域客流通行能力和关键拥 换乘流线与方案I完全一致,而M1~M9换乘客流 堵点的密度水平、数量、展布范围等指标进行综合 需绕行M1线东厅及其通道换乘,换乘距离较长, 评价。 如图2所示。方案II在方案I的基础上,新建2个 (3)考虑高峰客流条件下的敏感性、换乘距 出入口、2个售检票厅和4个紧急疏散口(含风机房 离、换乘时间等因素。 等),并增设4部上行扶梯和其他设备。 (4)考虑换乘功能的良好实现,及其与设施能 力的适配性。 . 2技术路线与评价原则 (5)适当考虑实现建筑方案的工程成本与施工 M1线建设年代较早,车站标准较低。随着M9 风险等因素。 图1方案I平面图 第33卷第5期一 釉 城市轨道交通工程换乘站客流仿真与方案比选研究元莎莎等 图2方案II平面图 : 0 一 图3技术路线流程图 (6)方案比选和评价的主要目的是改善设计, 车客流量与换乘客流量的差值进行计算。对于目前 推荐较优换乘方案,同时为运营组织提出措施建 运营实测的M1线进出站客流,不能直接作为军博 议,实现地铁的安全运营。 换乘站建成后M1线的进出站客流,由于其进出站 中部分客流实际是以北京西站为目的地或始发地, 3客流分析与确定 部分客流应并入换乘客流。对于该部分客流占进出 3.1 客流仿真数据分析与取值 站客流的比例,可以通过对M1线军博站进出站客 M9线军博站各出入口分向客流比例 、进出 流来源、去向调查进行确定。同时,各出口分向客 站客流量,按照其远期(2036年)早高峰小时上下 流比例也可以通过对M1线军博站各出入口进出站 第33卷第5期 城市轨道交通工程换乘站客流仿真与方案比选研究元莎莎等 客流的实测统计确定。 该值高于该换乘客流。因此,将上述两种换乘客流 军博站M9线与M1线高峰小时进出站分向客 分别作为情况1和情况2输入计算。为了更好地模 流最终取值如表l所示。由于方案I和方案Ⅱ出入 拟车站的运行情况,考虑到需求量具有不确定性, 口设置相同,因而表1对两种方案均适用。M9线 可以将 北京地铁车公庄换乘站行人仿真模拟研究 进出站及换乘客流为预测 ,应乘以超高峰系数 报告》中新增换乘客流作为情况3,是将情况1和2 1.4,作为极端客流输入计算;Ml线进出站客流为 的换乘客流值占断面客流的百分比作为基准,选取 实测极端高峰值,应乘以超高峰系数1.2,作为极 更高的百分比,利用线性内插法推算而得,如表2 端客流输入计算 J。 所示。在此基础上,通过建立敏感性测试模型,对 远期(2036年)M9线高峰小时断面客流及M9~ 在极高客流条件下的客流通过能力进行测试,明确 M1换乘客流 ,乘以超高峰系数1.4可作为极 评价空间内最敏感部位。 端客流输入计算。考虑房山线并网后情况,提 根据地铁线网发展趋势【4],确定M1、M9的行 出2015年M9线与M1线预测高峰小时换乘客 , 车间隔均取2.00 rain。通过分别对3种换乘客流情 表1 军博站高峰小时进出站分向客流取值 M9线军博站高峰小时进出站分向客流 象限 西北口1 西南口2 东南口3 东北口4 东南口5 进站客流总量 进站 客流数量/(人/h) 987 I l10 l 726 l 234 l ll0 6 l67 所占比例/% l6 l8 28 20 l8 lO0 象限 西北口1≠} 西南口2≠} 东南口3≠} 东北口4≠} 东南口5≠} 出站客流总量 出站 客流数量/(人/h) 2 330 2 797 622 1 63l 388 7 768 所占t ̄o/% 30 36 8 21 5 lO0 M1线军博站高峰小时进出站分向客流 象 限 西北口 东北口 东南口 西南口 进站客流总量 (A口/4≠}) (B口) (C口) (D口/3≠}1 进站 客流数量/(人/h) 243 12l l 759 909 3 032 所占比例 8 4 58 30 100 象 限 西北口 东北口 东南口 西南口 出站客流总量 (A口/4≠} (B口) (C口) (D口/3≠}) 出站 客流数量/(人/hy 1 187 1 324 456 1 598 4 565 所占比例/% 26 29 lO 35 lO0 注:M1线极端断面客流取白于M1线军博站2010年实测最大客流值。 表2 M9、M1高峰小时最大断面客流与线间极端换乘客流数据分析及取值 换乘方向 换乘客流情况1 换乘客流情况2 换乘客流情况3 最大断面客流 M1一M9 5 045×1.4(超高峰系数)= 9 708:为断面客流 断面客流20%: M1断面客流 7 063:为断面客流的1O.73% 的14.75% 13 164 65 8l8 M9 M9断面客流 一Ml 6 8 900357×1.4(超高峰系数)= 11 557:为断面客流 断面客流29.92%::为断面客流的l7.72% 的23.01% l5 027 50 225 总数/换乘客流 (人/h) 7 063+8 900=15 963 9 708+11 557=21 265 13 164+l5 027=28 191 第卷第33 第期5一 _ 城市轨道交通工程换乘站客流仿真与方案比选研究元莎莎等 况的试算,确定现有设计能否保证换乘站在预测需 4.1仿真计算总体流程 求条件下运行安全,并对两种方案进行优劣评判与 比选。 (1)以全面分析M1线和M9线客流在高峰时 段的运行情况为工作目标,重点关注M1与M9线 问换乘设施的使用情况。 3.2行人交通参数取值 由于既有建国门站为M1与M2线换乘站,而 (2)定义M1线和M9线的各出入口、站厅  且M2线建国门站与北京站相邻,与军博站情况 层、站台层为工作范围。较为相近(军博站临近西客站),通过参考建国门 (3)将服务水平作为评价各设施的指标,定义 站现状客流人群类别(携带行李大小情况)调查结 服务水平等级和各拥挤点密度情况作为输出结果。 果,确定M9与M1换乘客流行人交通参数,如表 (4)以M1线、M9线的结构CAD图为基础, 3所示。 建立行人通行区域的图层,在该图层上进行仿真 建模。 表3 M9与M1换乘站一军博站仿真计算行人交通参数取值% (5)在仿真中建立Ml线进出站、M9线进出 换乘方向 未携带或携带 携带较大行李 携带大行李 站、M1一M9和M9一M1换乘客流类型,分别设置 小件行李 其oD。 M1一M9 80 10 1O (6)根据客流分析,建立不同情况下各出入口 M9一M1 80 1O 10 的客流数据及行人交通参数。 (7)导出仿真底图,依据客流流线与设施数据, 客流仿真计算中需用到行人交通阈值指标,软 设置出入口、安检点、闸机、步梯、扶梯等设施。 件推荐值为2.17),./m ,结合北京地铁换乘站高峰 (8)进行仿真试算,依据仿真情况,对模型进 时段客流人群密度现状调查结果,分析确定阈值取 行微调。 值为:通道2.17A./m。,楼梯3.00人/m ,其服务等 (9)将通过试算的模型导入分析,设置输出参 级与服务水平指标如表4所示。 数并运算,输出图表和视频文件。 表4服务等级与服务水平指标对应表 4.2主要输出数据说明 服务 阈值指 ̄4(K./m。) (1)平均密度图,分为模型整体密度图和模型 等级 服务水平 通道 楼梯 局部密度图,显示在模拟时间段内车站的平均行人 A 0~0.31 0~0.54 客流密度及分布情况,能表达出拥挤区域及其拥挤 服务水平良好,。无拥挤 B 0.3 1~0.43 0.54~O.72 度和服务7k'T-。 (2)最高密度图,显示在模拟时间段内,车站 C 0.43~O.72 0.72~1.08 服务水平较好,基本无拥挤 内部某空间区域瞬时的最大客流密度。 D 0.72~1.O8 1.08~1.54 服务水平一般,稍有拥挤 E 1(3)密度时序变化图,显示拥挤区域的客流密 .08~2.17 1.54~3.OO 接受 存在一定的拥挤,但仍可以 度水平或拥挤度在模拟时间段内的动态变化情况。 F >2(4)密度时间比例分布图,显示拥挤区域在模拟 .17 >3.00 存在较多的拥挤,较短的时 间范围内可以接受 时间段内的不同密度水平所占模拟时间的比例大小。 (5)换乘时间统计图,显示行人客流在模拟时 4仿真模拟与分析 间段内在两条线间的换乘时间的动态变化情况。 建立仿真模型时,应尽量使客流单向运行,保 (6)客流运行情况视频文件,显示模型中行人 证流线不交叉,通过运营组织实现客流有序疏导, 客流在模拟时间段内的流动运行情况,可直观显示 使各种设备之间的通过能力相匹配。计算中,将换 车站运营状况。 乘客流按南北换乘通道各50%输入,重点对M1线 4.3仿真计算输出与分析 站台、站厅、换乘厅及有关关键节点进行模拟。 对方案I和方案Ⅱ分别在3种换乘客流情况下 一 5期 城市轨道交通工程换乘站客流仿真与方案比选研究元莎莎等 进行仿真计算与分析。 通过客流情况3的客流仿真运行。 (1)方案I在换乘客流情况1时,整体运行 方案Ⅱ在换乘客流情况2下,M 1线站台西 状况良好,大部分位置服务水平处于E级及以上, 侧、东侧楼梯端部处于服务水平E级,服务水平存 仅底板两换乘楼梯前端达到F级,持续时间比例为 在达到F级的时间比例极小,分别为2%、3%;其 西侧23%,东侧21%。在换乘客流情况2时,整体 中,东侧楼梯端部最拥挤时行人密度达2.80人/m。, 运行状况较好,客流拥挤点仍集中在底板两换乘 接近最大密度阈值。在方案Ⅱ下,M1线整体运行 楼梯前端,服务水平达到F级的时间比例增加为西 良好,密度时序分布均匀,能通过客流情况三的客 {N45%,东侧49%。在换乘客流情况3时,M】站 流仿真运行。 台人员密集,但仍可完成客流换乘,底板换乘楼 方案I和方案Ⅱ换乘距离与换乘时间,以及其 梯等关键节点在客流集中时段的服务水平达到F 他影响因素如表5、6所示。 级的时间比例增加较多,客流拥堵压力进一步加 由以上对比分析可知,从运营组织安全性方面 大。方案I关键节点为底板换乘楼梯、M1线站台 考虑,方案Ⅱ较为有利;从换乘距离和换乘时间方 西侧楼梯等部位,其中最拥挤点为M1底板西侧换 面考虑,方案I更有利。 乘楼梯。 (2)方案II在换乘客流情况l和情况2下, 6结论与建议 M1线整体运行情况良好。方案Ⅱ的关键节点为M1 6.1.结论 线站台楼梯,其中最拥挤点为东侧楼梯,其服务 (1)基于目前采用的高峰客流水平及指标,考 水平大部分时间处于E级,仅有极少时间处于F级 虑本站高峰客流较大的特点,从满足运营安全角度 (分别为东侧3%、西侧2%),其他位置均处于D级 出发,综合考虑客流仿真结果和换乘服务水平、施 及以上。方案I与方案Ⅱ的对比如图4所示。换乘 工工期、施工风险等各因素,采用方案Ⅱ作为本站 客流增至情况3时,M 1线东侧楼梯前端客流拥堵 的换乘方案较为有利,予以推荐。 压力非常大,如果将M1线客流运行改为单向(即 (2)与方案Ⅱ比较,方案I具有换乘距离相对 客流由西侧楼梯进站,东侧楼梯出站或换乘),则 较短、换乘时间缩短的特点,乘客的舒适度明显提 情况有明显好转 。 高;但在客流较大时,其关键控制点的拥堵时间较 长,站台面积小,客流安全性下降。当有可靠数据 5方案分析与比选 显示客流大幅度小于仿真计算的输入数据,或有可 方案I在换乘客流情况2下,底板西侧楼梯 靠运营组织手段时,为减少客流换乘距离和时间, 前端最高行人密度达4.00人/m ,超过最大密度阈 也可以考虑实施方案I。 值,底板东侧、西侧换乘步梯端部的服务水平达 (3)当采用方案Ⅱ时,在出现极端客流情况 到F级的时间比例分别达到49%和45%。在方案I 下,关闭东侧出入口的进站功能,应提升M1站体 下,M1线整体运行较好,密度时序分布均匀,能 东厅及步梯的单向通过能力。 100 lOO 8O 80 60 2O 妞40 20 o 0 A B C D E F A F 密度/(人/m ) 密度/( ̄h./m ) a客流情况2时方案I最拥挤点 b客流情况2时方案1I最拥挤点 (Ml站台底板西侧换乘楼梯)密度分布图 (M1站台东侧楼梯)密度分布图 图4方案f和方案fI在换乘客流情况2时最拥挤点密度分布对比图 第卷第期一 第33 5一 城市轨道交通工程换乘站客流仿真与方案比选研究元莎莎等 表5两种换乘方案的换乘距离与换乘时间统计表 平均换乘时间/s 换乘方案 换乘方向 走南换乘厅 换乘距离/m 297 换乘客流情况1 23l 换乘客流情况2 36l Ml—M9 方案I M9一Ml 走北换乘厅 走南换乘厅 走北换乘厅 316 299 304 232 222 239 237 M方案II 1一M9 走南换乘厅 走北换乘厅 走南换乘厅 走北换乘厅 429 433 299 304 356 336 241 374 350 273 M9M1 表6换乘服务状况 施工风险和工期对比表 换乘方案 方案I ,换乘服务状况 施工风险 一施工工期 换乘距离短、高差小、路径便 底板开洞存在捷定暗挖施工风险,需 基本可自发形成单向换乘。 封站并改移既有站台板下管线需封站,施工估需 对M1 13站台面积减小,局部拥堵时间较 线运营影响较大 5个月 ,.长,易发生危险 方案Ⅱ 换乘距离较长、时间长,乘客舒 暗挖通道(150 m)临近既有线,穿越 需改造4个既有出 适度低含水层,降低水位线较困难,通道较 入口,施工估需22 需强制组织单向换乘 长施工中不可预见风险较多 个月 ,,6.2建议 (1)由于军博站换乘通道较长且较为曲折,建 馆站初步设计[R].北京:中铁隧道勘测设计院有限公司, 2009. 3]北京安捷工程咨询有限公司.北京地铁军事博物馆站换乘 议对各通道的拐角和平面转折处进行圆角处理(或 [者加大折角角度),以提高设施的通过能力。 方案比选客流仿真研究咨询报告[R].北京:北京安捷工程 咨询有限公司,2010. 【4]北京城建设计研究总院.北京地铁九号线工程可行性研究 报告[R].北京:北京城建设计研究总院,2009. 【5]中华人民共和国国家质量监督检查检疫总局,中华人民共 (2)运营组织中,应对M1站台客流进行严密 疏导,以避免客流的交叉与停滞。尤其对于方案 Ⅱ,应加强对换乘通道中客流的监测和疏解,可 以考虑增设视频监控、设置广播等手段进行组织 管理。 和国建设部GB 50157-2003,地铁设计规范[s】.北京:中 国计划出版社,2003. [6]北京地铁运营有限公司设计研究所.北京地铁一期工程车 站客流分析及预测[R].北京:北京地铁运营有限公司设计 研究所,2010. (3)计算显示方案I的3、4号出站闸机数量 不足,需增加匹配相应数量的出站闸机。 通过对军博站换乘站的客流仿真模拟分析和 比选换乘方案,能够有效反应方案实施运行后车 站的整体运营状况,不仅可以为军博站换乘方案解 决工程实际难题,还可为其他换乘站方案的设计提 供借鉴。 [7】李肠,龚晓岚.北京奥运会羽毛球馆观众散场仿真方案 对比『J].武汉理工大学学报:交通科学与工程版,2008, 32(3):446-449. [8】康海燕,郑世枚,吴倩.地铁换乘站客流组织研究[J].铁 道运输与经济,2009,3l(8):89-91. 参考文献: [1]张继菁,张建勋.北京地铁9号线车站人性化设计[J].都市 快轨交通,2009,22(2):51—55. 201 1—03—03 收稿日期: 责任编辑: 冯姗姗 [2】中铁隧道勘测设计院有限公司.北京地铁九号线军事博物 .E 第33卷第5期 

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