王小岑

(中鐵第四勘察設(shè)計院集團有限公司　武漢　430063)

城市軌道交通自動扶梯與樓梯優(yōu)化布置探討

王小岑

(中鐵第四勘察設(shè)計院集團有限公司武漢430063)

摘要城市軌道交通出入口自動扶梯與樓梯的相對布置對于乘客體驗、車站美觀程度，以及乘客安全具有重要影響。文中從影響機理出發(fā)，研究了自動扶梯與樓梯布置可能存在的問題，并通過量化的方式為自動扶梯與樓梯布置設(shè)計提供合理參數(shù)。

關(guān)鍵詞城市軌道及交通自動扶梯樓梯相對位置優(yōu)化布置

自動扶梯因其具有便捷、輸送量大的特點，作為地鐵乘客的首選乘降工具，廣泛設(shè)置于地鐵車站出入口及站廳至站臺處。在城市軌道交通電扶梯系統(tǒng)設(shè)計過程中，在日益重視自動扶梯的安全性以外，扶梯乘坐舒適性以及車站美觀性也逐漸成為設(shè)計關(guān)注的焦點。在城市軌道交通車站設(shè)計，特別是出入口設(shè)計中，自動扶梯與樓梯的相對位置關(guān)系對乘客體驗、車站美觀程度以及乘客安全具有重要影響。

本文結(jié)合廈門地鐵2號線一期工程，針對地鐵車站扶梯與樓梯相對位置關(guān)系進行分析研究，提出樓梯與扶梯相對位置設(shè)計的優(yōu)化控制條件，并確定優(yōu)化設(shè)計指標進行定量分析，為樓梯與扶梯位置優(yōu)化設(shè)計提供參考。

1問題分析

在城市軌道交通設(shè)計中，目前通用做法是采用30°傾角自動扶梯，樓梯采用26°34′傾角。結(jié)合實際情況，樓梯間隔10～15級臺階設(shè)有休息平臺，因而樓梯角度更為平緩，樓梯、扶梯之間存在角度差。在相同提升高度下，樓梯與扶梯并列設(shè)置時，也存在長度差，這在提升高度較大時尤為明顯。由于角度差與長度差的存在，在工程實際中常常出現(xiàn)樓梯下部凸出、中部樓梯過高、上部扶梯外包板過高、扶梯出口處形成豁口等情況，見圖1。

圖1　扶梯與樓梯并行布置存在的問題

扶梯入口處樓梯踏步凸出扶梯過多會影響車站美觀。樓梯踏步若高出扶梯扶手帶，會出現(xiàn)樓梯上乘客的腳與扶梯上乘客的面部等高的情況，甚至高出乘客頭部，會嚴重影響乘坐體驗。隨著提升高度的增大，扶梯上工作點處扶梯扶手帶與樓梯踏步之間的高差也隨之增大，對于兩扶梯夾樓梯布置的出入口，特別是在出入口受用地限制較狹窄時，扶梯上部高出樓梯過多會造成極端的視覺壓抑，同時會增加扶梯外包板的工程量，引起投資增加。由于扶梯長度短于樓梯，在扶梯出口處上平段形成豁口，存在乘客跌落的隱患。

2解決方案

為解決上述存在的問題，分析提出以下應對措施。

2.1　方案一：減小扶梯傾角

減小扶梯傾角，可從根本上減小扶梯與樓梯之間的角度差與長度差，減小不利因素的影響。

隨著城市軌道交通線網(wǎng)完善，后期實施線路埋深較前期線路深，大提升高度扶梯越來越常見。為提高運營質(zhì)量，保障乘客安全，13版《地鐵設(shè)計規(guī)范》(GB50157-2013，以下簡稱規(guī)范)相比03版地鐵設(shè)計規(guī)范對于扶梯角度的規(guī)定作出了調(diào)整。規(guī)范允許出入口采用小于30°傾角扶梯，站內(nèi)采用30°傾角不變。兩規(guī)范條文對比見表1。

表1　新舊地鐵設(shè)計規(guī)范對比

目前市場上主要有3種角度規(guī)格的扶梯：23.2°，27.3°和30°[3]。為使并行布置的自動扶梯傾角與樓梯盡量接近，可采用27.3°傾角的自動扶梯。目前，武漢市軌道交通出入口大于9 m與樓梯并列的自動扶梯全部采用27.3°傾角。但是27.3°自動扶梯費用較傾角30°自動扶梯高出約10%，會造成投資的增加。由于站內(nèi)必須采用30°扶梯，同一條線采用2種規(guī)格的扶梯會對供貨周期造成影響。同時由于存在2種規(guī)格的自動扶梯，備品備件增加，對于后期運營維修和管理也存在影響。

2.2　方案二：調(diào)整樓梯與扶梯平面布置

若不改變扶梯角度，則需要對樓梯與扶梯的相對位置進行優(yōu)化，通過調(diào)整樓梯與扶梯位置減小不利因素造成的影響。通過優(yōu)化樓梯與扶梯相對位置，調(diào)節(jié)樓梯下端第一級踏步距扶梯下工作點之間的距離，可以保證扶梯下工作點處扶手不低于并行樓梯踏步，避免樓梯凸出和樓梯踏步過高的問題。但由于扶梯和樓梯斜段長度不一致，在消除入口處樓梯影響的同時，相應地又造成了扶梯出口處外包板與樓梯踏步高度差加大、扶梯出口處擴口延長等問題。因此，樓梯與扶梯相對位置優(yōu)化需統(tǒng)籌考慮以上問題，以得到最優(yōu)方案。

廈門市軌道交通2號線一期工程，扶梯提升高度分布[4]見表2和圖2。

表2　廈門2號線出入口扶梯分布表

圖2　出入口扶梯提升高度分布圖

由表2、圖2可見，本工程出入口扶梯提升高度主要集中在13 m以下，9~11 m提升高度的扶梯最多，占出入口扶梯的50%以上。針對以上工程特點，考慮采用多種角度扶梯會造成投資增加，帶來運營管理和維護的不便，推薦采用優(yōu)化樓梯與扶梯平面位置關(guān)系的方式來解決前述問題。

3優(yōu)化方案

3.1　數(shù)值分析

城市軌道交通車站內(nèi)的樓梯一般采用300 mm×150 mm的梯級。在提升高度一定的情況下，樓梯總梯級數(shù)量和中間休息平臺的個數(shù)是固定的。對于相同提升高度的自動扶梯，若傾角確定，其外形尺寸也相應確定。因此，有條件對樓梯與扶梯相對位置關(guān)系進行數(shù)學描述，通過數(shù)值計算得到關(guān)鍵控制因素的指標，指導樓梯與扶梯相對位置關(guān)系的優(yōu)化設(shè)計。

3.2　關(guān)鍵指標確定

通過建立三維模型分析發(fā)現(xiàn)，樓梯是否凸出可采用下工作點處樓梯與該處扶梯扶手的高差量化。若控制下工作點處樓梯梯級不超過扶梯扶手帶高度，則樓梯中部梯級過高的問題可以得到有效控制。因此可以選取該處高差作為主要控制因素，記為H1。同樣，上工作點處樓梯踏步與扶梯扶手帶的高差可作為扶梯外包板是否過高的有效反映。當該處高差得到有效控制時，樓梯與扶梯上部形成的豁口也得到有效控制。因此，同樣選取該處高差值作為主要控制因素，記為H2。

3.3　模型描述

樓梯與扶梯位置優(yōu)化布置模型可表達為：

目標函數(shù)：f(x)=H2(x)+H1(x)

式中：H1為扶梯下工作點處樓梯踏步與該處扶梯扶手的高差；H2為扶梯上工作點處樓梯踏步與扶梯扶手帶的高差；x為扶梯下工作點距樓梯第一級踏步的距離，記右為正。

3.4　分析結(jié)果

采用30°扶梯，樓梯采用150 mm×300 mm梯級時，通過計算，各提升高度樓梯第一級臺階與扶梯下工作點位置推薦值見表3。

表3　樓梯與扶梯相對布置推薦表

4結(jié)語

通過分析樓梯與扶梯相對位置關(guān)系，優(yōu)化樓梯與扶梯相對布置對于提高乘客舒適性，增加車站美觀性以及節(jié)約工程投資具有重要意義。本文針對城市軌道交通車站樓梯與扶梯相對位置關(guān)系進行定性分析，得到了樓梯與扶梯布置需控制的關(guān)鍵指標，并通過量化分析，得到了不同提升高度情況下的樓梯與扶梯推薦布置方案，對于地鐵車站樓梯與扶梯設(shè)計具有借鑒意義。

參考文獻

[1]GB50157-2003地鐵設(shè)計規(guī)范[S]. 北京：中國計劃出版社,2003.

[2]GB50157-2013地鐵設(shè)計規(guī)范[S]. 北京：中國建筑工業(yè)出版社,2013.

[3]GB16899-2011自動扶梯和自動人行道的制造與安裝安全規(guī)范[S]. 北京：中國標準出版社,2011.

[4]中鐵第四勘察設(shè)計院集團有限公司.廈門地鐵2號線一期初步設(shè)計文件[Z].武漢：中鐵第四勘察設(shè)計院集團有限公司,2014.

收稿日期：2015-04-26

DOI 10.3963/j.issn.1671-7570.2015.03.047