彭其淵，李岸雋，陶思宇，易 兵，周大印

（1.西南交通大學(xué)?交通運(yùn)輸與物流學(xué)院，四川?成都?610031；2.重慶城市綜合交通樞紐開發(fā)投資有限公司，重慶?401121；3.中鐵二院重慶勘察設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司，重慶?400023）

基于Legion仿真的鐵路沙坪壩站出站設(shè)施設(shè)備規(guī)模與布局分析

Facilities and Equipment Scale and Layout Analysis in Outbound Tunnel of

Shapingba Railway Station based on Pedestrian Simulation Using Legion Software

彭其淵1，李岸雋1，陶思宇1，易 兵2，周大印3

（1.西南交通大學(xué)?交通運(yùn)輸與物流學(xué)院，四川?成都?610031；2.重慶城市綜合交通樞紐開發(fā)投資有限公司，重慶?401121；3.中鐵二院重慶勘察設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司，重慶?400023）

成渝高速鐵路沙坪壩站位于重慶市沙坪壩區(qū)核心地帶，是沙坪壩綜合交通樞紐的重要組成部分，主要服務(wù)于成都和重慶之間公務(wù)、商務(wù)、旅游及探親出行。以沙坪壩站出站人流為研究對(duì)象，利用?Legion?行人仿真技術(shù)對(duì)鐵路出站通道?2種閘機(jī)布設(shè)方案進(jìn)行比選，結(jié)合仿真結(jié)果和實(shí)際運(yùn)營特點(diǎn)，提出沙坪壩站出站通道中的設(shè)施設(shè)備規(guī)模、布局及運(yùn)營中需要重點(diǎn)留意的人流聚集沖突點(diǎn)等建議，為后期沙坪壩站出站通道施工、運(yùn)營及類似鐵路客運(yùn)站出站通道的設(shè)計(jì)提供參考。

Legion?軟件；行人仿真；鐵路客運(yùn)站；出站通道；設(shè)施設(shè)備

高速鐵路客流組成及客流特點(diǎn)使其對(duì)車站運(yùn)營組織的要求與傳統(tǒng)鐵路有很大差別，目前適用于高速鐵路的客運(yùn)站房規(guī)模、旅客服務(wù)設(shè)施布局等缺乏規(guī)范可循，高速鐵路公交化的客運(yùn)理念還未深入滲透到新型鐵路綜合交通樞紐的設(shè)計(jì)中[1]。目前車站設(shè)施設(shè)備規(guī)模、布局和人流組織方案的設(shè)計(jì)大多是通過定性分析和經(jīng)驗(yàn)判斷，在實(shí)際運(yùn)營中往往會(huì)出現(xiàn)各種問題。對(duì)我國已建成的多個(gè)大型鐵路客運(yùn)站運(yùn)營現(xiàn)狀的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，出站通道中各類設(shè)施設(shè)備規(guī)模與布局不盡合理，存在一定的安全隱患，特別是出站閘機(jī)的布設(shè)，往往成為擁擠的制造點(diǎn)。隨著仿真技術(shù)的發(fā)展完善，可以通過仿真手段較為真實(shí)地模擬鐵路客運(yùn)站中的行人運(yùn)動(dòng)，從而有效評(píng)估、優(yōu)化建筑設(shè)計(jì)方案中的設(shè)施設(shè)備能力和布局，尋找設(shè)計(jì)方案所存在的問題，完善后期的建筑施工[2]；同時(shí)也可以對(duì)運(yùn)營中的沖突點(diǎn)進(jìn)行人流組織優(yōu)化，為實(shí)際運(yùn)營提供參考。為此，對(duì)成渝高速鐵路 (成都東—重慶北) 沙坪壩站出站通道的旅客行為進(jìn)行仿真分析，以便為后期建筑施工和運(yùn)營，以及類似鐵路客運(yùn)站出站通道的設(shè)計(jì)提供參考。

1沙坪壩站概況

1.1沙坪壩站區(qū)位

沙坪壩站曾是襄渝鐵路 (襄陽—重慶) 上的重要站點(diǎn)，始建于 1979 年。為配合成渝高速鐵路的修建，沙坪壩站于 2012 年底啟動(dòng)大規(guī)模改造，將依托鐵路沙坪壩站建成一座集多種交通方式和上蓋物業(yè)的大型綜合交通樞紐，目前仍在施工中。沙坪壩站是成渝高速鐵路引入重慶樞紐的第 1 站，地處重慶城市副中心沙坪壩區(qū)中心位置，毗鄰三峽廣場(chǎng)商圈，周邊人流、建筑密集。因此，沙坪壩綜合交通樞紐的設(shè)計(jì)建設(shè)、設(shè)施布局、樞紐運(yùn)營等各個(gè)環(huán)節(jié)對(duì)城市發(fā)展有著至關(guān)重要的影響[3]。沙坪壩站在重慶鐵路樞紐的區(qū)位如圖 1 所示。

圖1　沙坪壩站在重慶鐵路樞紐的區(qū)位示意圖

1.2沙坪壩站客流分析

沙坪壩站站場(chǎng)布設(shè) 3 站臺(tái) 7 股道，主要承擔(dān)成渝高速鐵路和重慶鐵路環(huán)線的旅客運(yùn)輸業(yè)務(wù)。根據(jù)《新建鐵路成都至重慶客運(yùn)專線初步設(shè)計(jì)》運(yùn)量預(yù)測(cè)，沙坪壩站近期 (2020 年)、遠(yuǎn)期 (2030 年) 年旅客發(fā)送量分別為 1 016 萬人和 1 270 萬人[4]。重慶市還擬利用既有成渝鐵路 (成都—重慶)、川黔鐵路 (小南?！F陽)、襄渝鐵路 (襄陽—重慶) 等，構(gòu)成重慶—沙坪壩—西客站—小南?！蠖煽凇貞c的城市鐵路環(huán)線，開通后沙坪壩站高峰小時(shí)發(fā)送量將達(dá)4 000 人[5]。作為成渝高速鐵路中間站和城市鐵路重要節(jié)點(diǎn)的沙坪壩站，以公務(wù)、商務(wù)客流為主，絕大多數(shù)是成年人，一般不攜帶或攜帶較少的行李，存在明顯的工作日出行高峰；而在節(jié)假日，兒童、老年人及攜帶大件行李的客流比重將有所增加。因此，有必要通過仿真，對(duì)沙坪壩站出站通道設(shè)施設(shè)備規(guī)模與布局進(jìn)行分析，避免出現(xiàn)由于設(shè)施設(shè)備配置不合理降低疏散效率的現(xiàn)象。

2出站通道閘機(jī)布設(shè)方案仿真比選

根據(jù)已有沙坪壩站建筑設(shè)計(jì)方案，整個(gè)出站通道可以分為 2 部分，即南北向直接銜接沙坪壩綜合交通樞紐換乘大廳的通道；東西向站臺(tái)層和出站層的連接通道，包括布設(shè)樓梯和直升電梯的西側(cè)通道，布設(shè)樓梯和電扶梯的東側(cè)通道。在站臺(tái)布設(shè)方式、通道寬度、設(shè)施配備等條件一定的情況下，旅客出站過程中存在 2 種不同的閘機(jī)布設(shè)方案：①3個(gè)站臺(tái)共用一套閘機(jī)，設(shè)在整個(gè)出站通道的盡頭(方案 I )，如圖 2 所示；②閘機(jī)設(shè)在各站臺(tái)樓梯/電梯口 (方案 II )，如圖 3 所示。

圖2　出站通道閘機(jī)布設(shè)方案 I

圖3　出站通道閘機(jī)布設(shè)方案 II

Legion 是世界上技術(shù)最為成熟的行人仿真軟件之一，特別適用于大型復(fù)雜建筑物內(nèi)的行人仿真，已經(jīng)在多個(gè)奧運(yùn)場(chǎng)館，以及倫敦、紐約和香港等地鐵車站規(guī)劃中得到成功應(yīng)用[6]，主要由模型生成模塊 (Model Builder)、仿真模塊 (Simulator) 和分析模塊 (Analyser) 3 個(gè)子系統(tǒng)組成，基于實(shí)際的標(biāo)準(zhǔn)AutoCAD 設(shè)計(jì)圖紙來進(jìn)行仿真模型的搭建。為此使用 Legion 對(duì) 2 種方案進(jìn)行仿真建模評(píng)價(jià)，并進(jìn)行對(duì)比分析。

2.1平面空間結(jié)構(gòu)建模

對(duì)出站通道建筑設(shè)計(jì) CAD 圖形規(guī)范化處理后，將其導(dǎo)入 Legion 系統(tǒng) Module Builder 模塊，進(jìn)行平面空間結(jié)構(gòu)建模。完成空間建模的 2 種方案平面圖分別如圖 4、圖 5 所示。

圖4　完成空間結(jié)構(gòu)建模的方案 I 平面圖

圖5　完成空間結(jié)構(gòu)建模的方案 II 平面圖

2.2 參數(shù)設(shè)定

在行人參數(shù)設(shè)定上，根據(jù)成渝高速鐵路客流特點(diǎn)及我國行人步行特征，將出站行人分為通勤、旅游和系統(tǒng)默認(rèn) 3 類實(shí)體，全部取我國行人特性，并定義各類行人實(shí)體的步行速度 (系統(tǒng)中有通勤者、周末乘客、游客、奔跑者、建筑使用者 5 種類型可供選擇)、攜帶行李大小 (系統(tǒng)中有小型、中型、大型 3 種類型可供選擇)、男女比例 (按 1 ∶ 1) 等特征參數(shù)。

由于重慶城市鐵路環(huán)線需要對(duì)既有鐵路改造而目前該工程尚未開工，而且相較于成渝高速鐵路客流量較小，因而僅考慮接發(fā)成渝高速鐵路列車，出站客流絕大多數(shù)來自上行列車，即成都方向來車，不考慮不同站臺(tái)同時(shí)來車的情況。根據(jù)《新建鐵路成都至重慶客運(yùn)專線可行性研究》[7]，以近期最小追蹤間隔時(shí)間 4 min 作為定量判斷的標(biāo)準(zhǔn)，以平均4 min 有一趟成都方向來車進(jìn)行仿真。在仿真中，定義 0 時(shí)刻為 3 站臺(tái)列車到站，到達(dá)出站客流在0～3 min 內(nèi)隨機(jī)進(jìn)入模型，同理，4～7 min 為 2 站臺(tái)，8～11 min 為 1 站臺(tái)。

由于沙坪壩站周邊便捷的交通條件和完善的城市功能，位于城市中心區(qū)的沙坪壩站對(duì)居民城際出行的吸引力明顯強(qiáng)于重慶站，而且重慶站改造尚未啟動(dòng)，沙坪壩站將在一段時(shí)間內(nèi)承擔(dān)成渝高速鐵路動(dòng)車組列車的始發(fā)終到業(yè)務(wù)，結(jié)合成渝高速鐵路動(dòng)車組列車運(yùn)營現(xiàn)狀，出站人數(shù)按 8 輛編組 CRH380D型動(dòng)車組 (定員 664 人) 滿載人數(shù)的 80% 計(jì)算為 532人，每一列車到站出站人流取公務(wù)、商務(wù)通勤旅客300 人，來渝旅行的游客 100 人，其他旅客 132 人，東西兩側(cè)通道各分擔(dān) 50% 的出站客流。由于通勤者對(duì)出站路線熟悉并且行走速度快，因而最先進(jìn)入模型，其中 20 人選擇直升電梯到達(dá)出站層。

仿真時(shí)著重考慮最外側(cè)站臺(tái)來車后下車旅客的疏散，如果最外側(cè)站臺(tái)下車旅客能及時(shí)疏散，則更靠近出站口的站臺(tái)來車更加滿足疏散條件。如果一趟列車到站后，至下一趟列車到站前絕大多數(shù)旅客已通過出站閘機(jī)出站，即可判定出站通道設(shè)施設(shè)備布局合理。

2.3仿真結(jié)果分析

在 Module Builder 模塊中完成建模后，將參數(shù)文件導(dǎo)入 Simulation 模塊進(jìn)行仿真，利用 Analyser模塊分析仿真結(jié)果，得到整個(gè)出站通道的高密度分布圖、平均密度分布圖、最大密度分布圖和空間利用率分布圖等分析圖表。方案 I 和方案II出站通道平均密度分布分別如圖 6、圖 7 所示，出站通道空間利用率分布分別如圖 8、圖 9 所示。圖中顏色越偏紅的區(qū)域人流平均密度越高、空間利用率越高，而顏色越偏藍(lán)的區(qū)域人流平均密度越低、空間利用率越低。

圖6　方案 I 出站通道平均密度分布圖

圖7　方案 II 出站通道平均密度分布圖

2.3.1閘機(jī)布設(shè)方案

在定義的出站行人特征及人數(shù)條件下，從整個(gè)疏散時(shí)間上看，出站閘機(jī)布設(shè)的 2 種方案相差不大，均能滿足出站旅客疏散，但相比于只需要在出站通道末端布設(shè) 12 臺(tái)閘機(jī)的方案 I，從設(shè)備投資和所需的閘機(jī)值守人員數(shù)量上看，方案II略顯不足，各閘機(jī)口均易出現(xiàn)人流擁擠，而且閘機(jī)緊鄰電梯、樓梯口，如果閘機(jī)處出現(xiàn)人流聚集、擁擠，將在樓梯、電梯處形成踩踏、扶梯事故等安全隱患，因而建議采用方案 I。

圖8　方案 I 出站通道空間利用率分布圖

圖9　方案 II 出站通道空間利用率分布圖

考慮到城市鐵路環(huán)線開通后存在一定數(shù)量的鐵路中轉(zhuǎn)換乘旅客，可以參照上海鐵路局在上海虹橋、南京南、合肥南、杭州東等高速鐵路站的中轉(zhuǎn)旅客組織模式，即布設(shè)一批反向自動(dòng)驗(yàn)票機(jī)，中轉(zhuǎn)旅客到達(dá)站臺(tái)后，不用跟隨出站旅客進(jìn)入下層出站通道，而是乘坐中轉(zhuǎn)換乘專用電梯進(jìn)入中轉(zhuǎn)通道，在高架站廳層通過反向驗(yàn)票機(jī)驗(yàn)票進(jìn)入候車大廳。在出站通道能力富余量較大的情況下，還可以在出站閘機(jī)最外側(cè)設(shè)置應(yīng)急進(jìn)站專用通道，以滿足急客直接通過出站通道快速進(jìn)站的需要[8]。

2.3.2其他設(shè)施設(shè)備規(guī)模

根據(jù)仿真結(jié)果，從一段時(shí)間的空間利用率上看，2 種方案出站通道的空間利用率都較低，但一旦有列車到站，通道的人流平均密度顯著提升，尤其以樓梯/電梯口較為集中，容易產(chǎn)生短時(shí)間滯留。如果動(dòng)車組重聯(lián)運(yùn)行，出站人數(shù)加倍，勢(shì)必造成整個(gè)出站通道的人流擁擠。盡管這是鐵路客運(yùn)站不可避免的特征，但仍可以通過適當(dāng)調(diào)整設(shè)計(jì)方案，采取加寬通道、增加電梯配備等措施提升人流疏散效率，為此建議在西側(cè)增設(shè) 1 臺(tái)自動(dòng)扶梯，提升西側(cè)連接道通行效率，避免過多人流集中涌向東側(cè)電梯；在東側(cè)也應(yīng)增設(shè) 1 臺(tái)直升電梯專供中轉(zhuǎn)換乘旅客和殘疾人專用，避免中轉(zhuǎn)旅客與出站旅客交雜，在有殘疾人旅客出行需要時(shí)由工作人員安排乘坐就近直升電梯出站或換乘。

2.4運(yùn)營建議

（1）根據(jù)仿真結(jié)果可以看出，不論哪一個(gè)方案，整個(gè)出站通道的西側(cè)樓梯口、東側(cè)扶梯口及出站閘機(jī)口 3 處是人流集中區(qū)域，人流密度較大，建議在這 3 處加派人員看守、維持秩序，避免發(fā)生擁擠、踩踏事故。

（2）當(dāng)某站臺(tái)有一列成都方向的列車到站時(shí)，出站的 540 人先后聚集到樓梯 (電梯) 口開始疏散，2 個(gè)方案中絕大多數(shù)旅客在 3 min 左右能夠離開出站通道末端進(jìn)入換乘大廳，但總會(huì)有少部分人由于對(duì)標(biāo)識(shí)辨識(shí)能力弱、行走不便等原因而出站速度緩慢，這部分旅客以老弱病殘?jiān)泻蛶『⒌某丝蜑橹?，但不影響下一列車到站后人流的疏散。在日常運(yùn)營過程中，為避免大規(guī)模人流的涌入對(duì)這部分人的通行造成不便甚至傷害，建議安排專人流動(dòng)巡視、重點(diǎn)關(guān)照這些個(gè)體，但不宜在出站通道內(nèi)設(shè)置服務(wù)臺(tái)或咨詢臺(tái)，以免影響通道通行效率。

3結(jié)束語

伴隨著我國高速鐵路的大規(guī)模建設(shè)，將新建或改擴(kuò)建大量的高速鐵路客運(yùn)站。由于沙坪壩站多站臺(tái)共用出站通道，如果出站設(shè)施設(shè)備規(guī)模和布局不合理，極易導(dǎo)致人流過密[9]，而建成后再根據(jù)實(shí)際運(yùn)營情況加以改造則造價(jià)高、施工難度大。因此，應(yīng)在車站規(guī)劃設(shè)計(jì)階段充分考慮其未來潛在需求，以保證其服務(wù)水平[10]。以鐵路沙坪壩站出站通道為例，對(duì) Legion 在鐵路客運(yùn)站中的仿真應(yīng)用進(jìn)行分析，比選得出適合沙坪壩站的出站閘機(jī)布設(shè)方案及相關(guān)優(yōu)化建議，為類似鐵路客運(yùn)站的設(shè)計(jì)提供參考。該仿真模型僅考慮了成渝高速鐵路出站人流，城市鐵路客流與成渝高速鐵路客流交叉、換乘等條件下的出站通道仿真仍需進(jìn)一步研究。

[1] 肖金梅. 城際鐵路客運(yùn)站旅客服務(wù)設(shè)施規(guī)模與布局研究[D]. 成都：西南交通大學(xué)，2012.

[2] 李傳成，廖昊宇. 仿真模擬在鐵路旅客站設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究：以Legion模擬漢口火車站出站廳為例[J]. 華中建筑，2015，33(6)：67-71.

LI Chuan-cheng，LIAO Hao-yu. Application Research of Analogue Simulation in the Design of Railway Station：Taking the Hankou Railway Station Outbound Hall Simulating by Legion for Example[J]. Huazhong Architecture，2015，33(6)：67-71.

[3] 戴繼鋒，趙 杰. 高鐵樞紐設(shè)施布局評(píng)價(jià)方法[J]. 城市交通，2010，8(4)：16-22.

DAI Ji-feng，ZHAO Jie. Evaluation Methods for High-Speed Rail Station Facility[J]. Urban Transport of China，2010，8(4)：16-22.

[4] 中國中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司. 新建鐵路成都至重慶客運(yùn)專線初步設(shè)計(jì)[R]. 成都：中國中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司，2010.

[5] 朱 穎，金旭煒，王彥宇，等. 鐵路交通樞紐與城市綜合體設(shè)計(jì)初探[J]. 鐵道經(jīng)濟(jì)研究，2011(6)：15-22.

ZHU Ying，JIN Xu-wei，WANG Yan-yu，et al. Primary Discussion on Design of the Railway Traffic Hub and the City Complex[J]. Railway Economics Research，2011(6)：15-22.

[6] 朱嬿晨. 行人仿真模擬在地鐵車站設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J]. 山西建筑，2016，42(5)：7-8.

ZHU Yan-chen. Application Research of Pedestrian Simulation in the Design of Metro[J]. Shanxi Architecture，2016，42(5)：7-8.

[7] 中國中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司. 新建鐵路成都至重慶客運(yùn)專線可行性研究[R]. 成都：中國中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司，2009.

[8] 方 進(jìn)，鄧曼麗，歐豐華. 鐵路客運(yùn)站便捷中轉(zhuǎn)換乘的實(shí)踐與思考[J]. 鐵道運(yùn)輸與經(jīng)濟(jì)，2014，36(8)：38-41.

FANG Jin，DENG Man-li，OU Feng-hua. Practice and Thoughts on Convenient Transfer in Railway Passenger Stations[J]. Railway Transport and Economy，2014，36(8)：38-41.

[9] 梁偉恒. 鐵路客站地下集散空間設(shè)計(jì)研究[D]. 廣州：華南理工大學(xué)，2011.

[10] 王愛麗. 高速鐵路綜合客運(yùn)樞紐行人集散仿真研究與實(shí)現(xiàn)[D]. 北京：北京交通大學(xué)，2011.

責(zé)任編輯：王 靜

沈丹高鐵暢通百姓出行路

2016年9月1日，沈陽至丹東高速鐵路開通運(yùn)營一周年。一年來，沈丹高鐵經(jīng)受了春運(yùn)、暑運(yùn)、小長假和黃金周客流高峰考驗(yàn)，安全發(fā)送旅客 1 323萬人次，日均發(fā)送旅客 3.6 萬人次。

沈丹高鐵開通運(yùn)營后，遼寧省鐵路運(yùn)營里程達(dá)到近 5 100 km，其中高速鐵路運(yùn)營里程超過1 200 km，使本溪、丹東融入沈陽“一小時(shí)經(jīng)濟(jì)圈”，有效推動(dòng)了沈陽經(jīng)濟(jì)區(qū)及遼寧沿海經(jīng)濟(jì)帶經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展，為沿線人民出行提供了極大的便利。

2016年 1 月至 8 月，丹東市接待游客數(shù)量同比增長 13.9%。沈丹高鐵開通運(yùn)營一年來，丹東站旅客發(fā)送量同比增長 237%，2015 年十一黃金周期間，客流量同比增長 3 倍多。

沈丹高鐵的開通運(yùn)營充分釋放了沈丹既有線的運(yùn)輸能力，大幅度提高了中朝國際鐵路通道的運(yùn)輸質(zhì)量，提升了丹東港的鐵路運(yùn)輸能力，使其發(fā)展腹地?cái)U(kuò)大至整個(gè)東北乃至俄羅斯遠(yuǎn)東地區(qū)。

（摘自《人民鐵道》報(bào)）

PENG Qi-yuan1, LI An-jun1, TAO Si-yu1, YI Bing2, ZHOU Da-yin3

(1.School of Transportation and Logistics, Southwest Jiaotong University, Chengdu 610031, Sichuan, China; 2.Chongqing Urban Comprehensive Transportation Hub Development and Investment Co., Ltd., Chongqing 401121, China; 3.Chongqing Survey&Design Institute of China Railway Eryuan Engineering Group Co.,Ltd., Chongqing 400023, China)

Lying in the core area of the district, Shapingba high-speed railway station is the main part of Shapingba comprehensive transportation hub and mainly serves for various business and leisure time trips of passengers between Chengdu and Chongqing. This paper utilizes Legion software to simulate the outbound passenger flow in Shapingba railway station, and mainly compares two different gate layout schemes in outbound tunnel. Meanwhile, combined with the simulation results and operation characteristics analysis in the real environment, the paper puts forward suggestions about the scale and layout scheme of facilities and equipment in the outbound tunnel of Shapingba station, and points out the conflict points of passenger streams which need to be cautioned in daily operation so as to provide reference for the construction and operation of Shapingba high-speed railway station in the future, as well as for the design of similar outbound tunnels for other railway stations.

Legion; Pedestrian Simulation; Railway Passenger Station; Outbound Tunnel; Facilities and Equipment

1003-1421(2016)09-0050-06+1；N945.13

A

U291.6

10.16668/j.cnki.issn.1003-1421.2016.09.10

2016-01-10

重慶市應(yīng)用開發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目 (2015H01373)；中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金資助項(xiàng)目 (2682015CX041)