張素芳，張 喜

(北京交通大學(xué)交通運輸學(xué)院，北京100044)

北京南火車站是大型客運站，在客流上具有到發(fā)量大而集中、多向集散和各小時段換乘客流不均衡性等特點。所以北京南火車站的客流組織是一項復(fù)雜的動態(tài)時空排隊服務(wù)系統(tǒng)，本文針對北京南火車站高架層客流換乘組織的復(fù)雜性，進(jìn)行換乘客流流線的分析與設(shè)計，提出了換乘客流組織流線優(yōu)化方案，為實際運營管理提供參考依據(jù)。

1 車站客流組織流線的設(shè)計及優(yōu)化方法

1.1 流線的概念

在綜合交通樞紐內(nèi)，由于各類人員、車輛及物品的集散活動，產(chǎn)生一定的流動過程和流動路線，通常稱為流線。流線是綜合交通樞紐的設(shè)計靈魂，流線的設(shè)計和組織是否合理，影響交通樞紐的作業(yè)效率和能力及交通樞紐的服務(wù)水平。流線分析是流線設(shè)計、組織及交通樞紐功能分區(qū)和空間布局的基礎(chǔ)。

1.2 客流流線的種類

1.2.1 進(jìn)站流線

車站的進(jìn)站人流在檢票前比較分散，多數(shù)客流進(jìn)站的流程是：到站→問詢→購票→托運行李→候車→檢票→上車。部分已預(yù)購客票的旅客和不托運行李的旅客，不全按照上述流程進(jìn)行。

1.2.2 出站流線

出站旅客流線比進(jìn)站旅客流線簡單，特點是人流集中，密度大，走行速度快，出站迅速，并在站前廣場前迅速疏散。一般情況下，普通、市郊以及中轉(zhuǎn)旅客均在一個出站口出站。

1.3 流線優(yōu)化方法

1.3.1 交叉點的優(yōu)化

（1）物理切割法

將進(jìn)站和出站等各流線分開，以減少交叉點?？赏ㄟ^高架和地道等立體交叉疏解方式解決，也可在同一平面上通過控制各種流線的方向解決交叉問題，或是通過圍欄將客流分割。

（2）功能布局優(yōu)化法

調(diào)整售票窗口、公交站以及出租車停車場的位置，達(dá)到合理布局，減少人流與車流的交叉。

1.3.2 設(shè)備能力的優(yōu)化

（1）提高流速法

通過提高人流和車流的走行速度，相對降低行人、車輛對車站設(shè)施以及設(shè)備的占用時間，提高設(shè)備利用率，提高流線的通過能力。

（2）設(shè)備屬性變換法

通過改變站內(nèi)換乘流線上一些設(shè)備的屬性，增加流線的通過能力。設(shè)備的屬性一般包括寬度、速度以及方向等。

2 車站客流組織流線優(yōu)化仿真實現(xiàn)方法

2.1 仿真軟件平臺選擇

本文借助VISSIM微觀交通軟件進(jìn)行城市公共交通樞紐換乘組織的仿真研究。該軟件能模擬設(shè)置不同道路類型、交通組成以及交通信號控制等條件下的交通運行情況，具有分析、評價與優(yōu)化交通網(wǎng)絡(luò)和進(jìn)行設(shè)計方案比較等功能，是分析交通問題的有效工具。它在Wiedemann的車輛模型與車輛換道模型的基礎(chǔ)上實現(xiàn)了對行人的運行仿真，可以近似地模擬行人在樞紐內(nèi)的流動過程，還可借助對道路交通的模擬研究人流與機(jī)動車流在樞紐內(nèi)的相互影響，因此，比較適合用于樞紐的換乘組織仿真研究。

2.2 換乘客流組織優(yōu)化仿真方法

換乘客流組織的仿真思路為：根據(jù)站內(nèi)旅客和流線的特點，構(gòu)建流線模型和旅客走行模型，進(jìn)入仿真狀態(tài)，經(jīng)過參數(shù)讀取生成模擬環(huán)境，對客流模擬包括：旅客進(jìn)站模擬、旅客出站模擬和旅客換乘模擬。之后對相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，做出相應(yīng)的評價及調(diào)整。

仿真步驟為：建立路段，配置設(shè)備（客服設(shè)備包括：票閘機(jī)、電扶梯和步行梯、客服點、引導(dǎo)標(biāo)志），設(shè)置檢測路段和檢測點，分配客流，動態(tài)仿真，查看結(jié)果，結(jié)束仿真。

3 北京南火車站高架層客流組織仿真分析

3.1 仿真環(huán)境分析

北京南火車站是國內(nèi)大型的綜合交通樞紐站，采用5層立體交通換乘建筑結(jié)構(gòu)，其高架層為旅客進(jìn)站層，中央為獨立的候車室，東西兩側(cè)是進(jìn)站大廳，與高架環(huán)道落客平臺相連，南北兩側(cè)為共享空間，與南北廣場地面進(jìn)站廳和地下?lián)Q乘空間直接相通，西側(cè)為站內(nèi)出口，東側(cè)為進(jìn)出混行口。涉及到旅客的進(jìn)站、購票、候車、換乘以及商務(wù)等行為，客流組織流線分布比較復(fù)雜。

北京南火車站的高架層是旅客候車的專區(qū)。進(jìn)站廳面積是36 480 m2，有4個獨立候車室，總面積6 301.38 m2。其中，東北側(cè)有1個獨立候車室（供13站臺使用），面積為608.45 m2。中部有3個獨立候車室，普速候車室面積為986.98 m2（包括1個軟席候車室），供11、12站臺使用。京滬高速候車室面積是3 068.97 m2（包括2個軟席候車室）。京津城際候車室1 636.98 m2（包括1個軟席候車室）。高架區(qū)內(nèi)有8個安檢口。

高架層設(shè)有70臺票閘機(jī)，票閘機(jī)采用統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，長度為1.86m，寬度為0.53m，通過速度為1.37 m/s，服務(wù)時間為2 s。設(shè)置位置和數(shù)量如表1。

表1 高架層候車室參數(shù)表

高架層的流線分析。高架層共有東南西北4個入口，分別為北側(cè)電扶梯入口、社會車輛西側(cè)入口、社會車輛東側(cè)入口、南側(cè)電扶梯入口。從這些進(jìn)站口進(jìn)入后，可有2種去向：（1）乘電梯下到平層進(jìn)站，南北2側(cè)各有1個電扶梯，北側(cè)還有1個步行梯；（2）從候車室進(jìn)站，有2個普速候車室，1個城際候車室，1個高速候車室，高速候車室東南西北4個方向都可以進(jìn)站。高架層主要流線共38條。

高架層的檢測點分析。在高架層的所有票閘機(jī)前設(shè)置檢測點，共8個，每個進(jìn)出口處設(shè)置6個，2種以上流線相交的沖突點處設(shè)置4個。

3.2 動態(tài)仿真評價分析

改變旅客的到達(dá)量，分析高架層的客流承受能力，仿真結(jié)果如表2。

表2 高架層各項仿真結(jié)果

由表2可見，當(dāng)?shù)竭_(dá)客流量為30 000人/h，高架層平均排隊長度由0.7 m變?yōu)?.2 m時，可視為開始排隊，因此，選取此到達(dá)客流量對高架層流線優(yōu)化進(jìn)行仿真模擬。

仿真后得到旅客的平均行程時間見表3，可以看出，平均行程時間并不隨著走行距離的增加成線性增長，增幅非常小。說明在高架層旅客流線中雖然存在阻礙旅客走行的“瓶頸”，但影響不大。

表3 高架層各流線上旅客的平均行程時間（s）

統(tǒng)計高架層檢測點，得出數(shù)據(jù)見表4，站內(nèi)流線的“瓶頸”多出現(xiàn)在兩條流線的沖突點附近，此層的旅客擁堵情況不很明顯，需解決如何優(yōu)化流線，而不是疏導(dǎo)流線上的“瓶頸”。

表4 高架層檢測點的仿真結(jié)果

3.3 換乘客流流線優(yōu)化分析

綜合以上仿真數(shù)據(jù)，修改換乘設(shè)備的物理參數(shù)，以提高設(shè)備利用率，優(yōu)化站內(nèi)流線。

3.3.1 改變候車室性質(zhì)

設(shè)想在高峰時期，改變高架層候車室的性質(zhì)，提高候車室空間的利用率。方法1保持候車室性質(zhì)不變；方法2將所有軟席候車室改為普通候車室。仿真結(jié)果如表5。

表5 高架層改變候車室性質(zhì)的仿真結(jié)果

分析仿真結(jié)果可知，此方法可使高架層的通過總量提高，而其他各項結(jié)果基本維持不變或略有減少。因此，在客流高峰時期，為了增加旅客的通過總量，可將所有軟席候車室改為普通候車室。

3.3.2 改變票閘機(jī)臺數(shù)

設(shè)想可以在保證高架層內(nèi)旅客走行不受影響（即無擁堵和無排隊現(xiàn)象）的情況下，適當(dāng)減少進(jìn)站入口處票閘機(jī)數(shù)量，以此來優(yōu)化流線上的物理設(shè)備，做到高效和經(jīng)濟(jì)使用設(shè)備的目的。

改變票閘機(jī)臺數(shù)的方法如下：

（1）保持票閘機(jī)臺數(shù)不變；

（2）將北側(cè)步行梯進(jìn)站入口及高速東西兩側(cè)入口票閘機(jī)臺數(shù)減半；

（3）將高架層所有進(jìn)站入口票閘機(jī)臺數(shù)減半；

（4）將北側(cè)步行梯入口及高速東西兩側(cè)進(jìn)站入口票閘機(jī)臺數(shù)減為1/4，其余全部減半；

（5）將高架層所有進(jìn)站入口票閘機(jī)臺數(shù)減為1/4。仿真結(jié)果如表6。

表6 高架層改變票閘機(jī)臺數(shù)的仿真結(jié)果

當(dāng)方法2實施以后，旅客的平均損失時間相對較小，之后隨著票閘機(jī)臺數(shù)的減少，平均損失時間開始略有增加。平均停滯時間和平均停止次數(shù)隨著票閘機(jī)臺數(shù)的減少而增加，尤其是方法4和方法5，較之前的方法時間，增幅比較大。

由于進(jìn)站口的票閘機(jī)數(shù)量減少，在高架層的旅客走行受到了限制，排隊人數(shù)和長度不斷增加，其中方法2和方法3略有增加，而方法4和方法5增幅加快。當(dāng)方法3（將高架層所有進(jìn)站入口票閘機(jī)臺數(shù)減半）和方法4實施時，通過的旅客總量比其他方法多。

綜上所述，為了在基本不影響旅客走行的前提下，實現(xiàn)站場內(nèi)設(shè)備的有效利用，可選擇方法3，即將高架層所有進(jìn)站入口票閘機(jī)臺數(shù)減半。

4 結(jié)束語

本文應(yīng)用VISSIM仿真軟件對北京南火車站高架層進(jìn)行了換乘組織方案動態(tài)仿真分析。針對高架層客流擁堵情況不明顯，客流通行比較順暢，有時站內(nèi)設(shè)備，如票閘機(jī)和候車室會有空閑的情況出現(xiàn)，如何在不影響旅客走行的前提下，提高客服設(shè)備的使用率，提出了以下措施：（1）將所有軟席候車室改為普通候車室。可緩解客流密度比較集中的普通候車室的壓力，充分利用相對比較空閑的軟席候車室；（2）將高架層所有進(jìn)站入口票閘機(jī)臺數(shù)減半。仿真結(jié)果表明，平均排隊長度僅增加了0.1m，而旅客的通過總量增加了267人。

以上2種措施都是為了解決高架層的主要問題，即如何有效利用設(shè)備，達(dá)到站內(nèi)資源優(yōu)化配置的目標(biāo)而提出的。根據(jù)高架層的實際情況，2種措施可同時使用，能更有效地提高整個樞紐站內(nèi)的換乘效率和旅客通過量。

[1] 沈景炎. 以軌道交通為骨架構(gòu)筑城市客運綜合樞紐[J] ．都市快軌交通，2004，17（3）：19-23.

[2] 毛保華. 高速鐵路客流集散特征研究[R] . 鐵道第四勘察設(shè)計院項目（YSS04012），2005，6.

[3] 王建聰，高利平. 城市公共交通樞紐換乘組織仿真研究[J] .交通運輸系統(tǒng)工程與信息，2006，6（6）：96-102．

[4] 周偉，姜彩良．城市交通樞紐旅客換乘問題研究[J] .交通運輸系統(tǒng)工程與信息， 2005，5（5）：23-30．

[5] 葛亮，王煒，鄧衛(wèi)，梁睿中. 城市客運換乘樞紐規(guī)劃與設(shè)計方法研究[J] . 規(guī)劃師，2004，20（10）：53-55．