王競飛，周 慶

（天津城建大學 建筑學院，天津 300384）

地鐵換乘樞紐與其他類型的地鐵站相比是城市交通換乘和銜接系統(tǒng)中的重要節(jié)點，吸引各方向客流和車流，并結(jié)合地下公共空間形成城市中的重要節(jié)點[1].樞紐站的客流量遠大于其他類型的地鐵站，客流流線引導和疏散的問題尤為重要，天津站地鐵站也不例外.天津站以滿足自身樞紐交通功能為前提，與城市其他功能相協(xié)調(diào)，充分利用地下空間，在各功能分區(qū)間建立立體、循環(huán)銜接系統(tǒng)和靜態(tài)交通設施[2].但隨著城市規(guī)模的不斷擴大和人流的急劇增加，站內(nèi)的疏導壓力逐漸凸顯出來.

針對天津站地鐵站的站內(nèi)區(qū)域進行實地調(diào)研，通過問卷、行為觀察和記錄對天津站地鐵站的換乘距離、換乘時間、換乘方式、乘客密度、乘客流線以及乘客換乘體驗等方面進行調(diào)查.采用流線分析、方案優(yōu)化、仿真模擬等研究方法，研究換乘站內(nèi)客流量及客流流線問題、站內(nèi)換乘流線的優(yōu)化等內(nèi)容，以期實現(xiàn)天津站地鐵站站內(nèi)流線的優(yōu)化.

1 天津站地鐵樞紐現(xiàn)狀流線分析

天津站是立體化交通換乘（地鐵3、2、9號線三站換乘）綜合樞紐，負責輸運天津?qū)ν獾闹饕土髁?，占全市總客流量?0%以上.僅2016年中秋、國慶兩節(jié)期間，天津站客流量將達到400萬人次，最大單日峰值約為14萬人次[3].該站采用地下四層的布局結(jié)構(gòu)，地下空間錯綜復雜.

1.1 天津站地鐵站站內(nèi)現(xiàn)狀布局

天津站站內(nèi)地下分為四層：地下一層為公共交通層，是地鐵與火車、出租車以及公交車的換乘平臺；地下二層為三條地鐵的公共站廳層，并設置售票、檢票閘機、安檢等配套設施；地下三層為2號線與9號線的站臺層，通過不同的站臺形式進行組合；地下四層是地鐵3號線的站臺層[4].

1.2 天津站地鐵站使用情況調(diào)查

筆者針對天津站地鐵站（以下簡稱T站）乘客使用情況進行了抽樣問卷調(diào)查，共發(fā)放200份問卷，其中有效問卷181份.統(tǒng)計后，分析可得出以下初步結(jié)論：首次使用T站的乘客占23.4%，使用T站5次以內(nèi)的乘客占36.6%，使用T站大＞5次的乘客占63.4%；認為T站站內(nèi)高峰期過于擁擠的乘客占72.2%，曾在T站內(nèi)迷失方向的乘客占48.6%，認為T站站內(nèi)有流線交叉情況的乘客占76.1%；其中少年（7＜A≤14）占10.6%，青年（14＜A≤35）占 42.3%，中年（35＜A≤60）占36.2%，老年（＞60）占10.9%，見圖1.

圖1 調(diào)查問卷群體年齡構(gòu)成

1.3 天津站地鐵站站內(nèi)交通節(jié)點與客流現(xiàn)狀

天津站地下一層通往地下二層的垂直交通節(jié)點共有4個（見圖2），1號樓梯位于站廳層西北角，直接通向2號、10號出口；2號樓梯位于站廳層中部，主要供轉(zhuǎn)乘公交、長途汽車的乘客使用；3號樓梯位于站廳層西南角，直接通向3號、4號出口以及南廣場；4號樓梯位于站廳層東北角，主要供火車站北出口出站乘客使用.

通過實地觀測調(diào)研，分別對一個工作日中兩個上下班高峰時段及一個非高峰時段進行數(shù)據(jù)取樣，獲得各個交通節(jié)點的乘客流量及換乘乘客流量（見表1）.

圖2 T站地下二層區(qū)域示意

表1 天津站地鐵站交通節(jié)點客流流量調(diào)查表 人

通過表1得出：天津站各時段客流量較為相近，有持續(xù)的大客流現(xiàn)象，并不同于城市中心城區(qū)的高峰潮汐現(xiàn)象；并且換乘客流占總客流量的比例較大.

另外，通過客流分析及實地觀測，得出天津站地鐵站客流流線具備如下特點：

（1）進站乘客主要來自天津站北出口（鐵路客運統(tǒng)），約占總進站客流量的62.8%；其次是來自南廣的乘客（包括市民和游客），約占總進站客流量的9.8%；出站乘客比例相當.因此這兩類乘客為T站的要乘客來源，并通過3號梯和4號梯到達站廳層，通往目的區(qū)域.

（2）地鐵2、3號線分別貫穿天津市區(qū)東西、南北軸向，9號線直接連通濱海新區(qū)，因此T站是天津市最主要的乘客轉(zhuǎn)運中心，高峰期換乘乘客數(shù)量約占總客流量的43.21%（通過表1計算得知）.

1.4 天津站地鐵站內(nèi)流線組織

地鐵2、9號線位于站域南半部，乘客通過閘機進入付費區(qū)后，通過站廳層內(nèi)的垂直交通可直接到達站臺區(qū)域；3號線位于站域北半部，在地下四層，其軌道線路與2、9號線相垂直，乘客首先須通過站域內(nèi)的垂直交通到達地下三層2號線站臺（去往曹莊方向），再通過地下三層2號線站臺內(nèi)的垂直交通到達3號線.

地鐵2、9號線換乘方式為同臺換乘，2號線南側(cè)站臺（開往濱海國際機場方向）乘客可直接進入9號線列車完成同臺換乘；2號線北側(cè)站臺（開往曹莊方向）乘客須通過站廳層換乘9號線；2、9號線之間預留了換乘通道，暫緩開通；受管線的限制，2、9號線與3號線未能與該換乘通道連接；3號線與2、9號線的換乘須到達站廳層，通過站廳層完成.圖3為T站站廳流線示意.

圖3 T站站廳流線示意

1.5 天津站地鐵站現(xiàn)狀流線問題

1.5.1 各區(qū)域面積分配與客流量不符

T站站廳層非付費區(qū)被站廳分為A、B、C三個區(qū)域（見圖2），但各區(qū)域面積分配不合理：C區(qū)面積過小，擁擠程度過高；A區(qū)面積遠大于C區(qū)，客流量卻遠低于C區(qū)，造成A區(qū)乘客密度及設施使用效率過低.天津站站廳層主要包括3號線站廳、2號線和9號線站廳以及非付費區(qū)三部分.非付費B、C區(qū)域承擔著主要客流，乘客進出站和換乘都需要經(jīng)過站廳層南半部（2號線站廳），造成了該區(qū)域出現(xiàn)擁堵現(xiàn)象，是站域內(nèi)的瓶頸區(qū)域；圖2中乘客集中點為三條地鐵換乘、A區(qū)通往2、9號線、B區(qū)通往3號線的必經(jīng)之路，是站域內(nèi)的最擁堵位置.

1.5.2 站廳南半部過度擁堵

站廳南半部受到多方向的持續(xù)客流沖擊，客流流線過于混亂，多處出現(xiàn)了交叉流線和對沖流線，增大了流線摩擦力，嚴重影響行走速度.按照節(jié)點通行能力分析，地鐵安全運行時，應控制人員進行方向的先前節(jié)點的通行能力大于后方節(jié)點的通行能力[5].以T站出站方向為例，2、9號線公共站廳的客流容量小于兩線交通節(jié)點最大通行流量之和，因此造成了2、9號線站廳的擁堵現(xiàn)象.非付費C區(qū)的通行能力小于站廳的通行能力，進一步造成了瓶頸位置的擁堵.

1.5.3 部分設施使用率過低

T站站域位于天津站北部，且乘客來源過于集中.調(diào)研過程中發(fā)現(xiàn)，1、2號梯的客流量遠低于3、4號梯，但對應1、2號梯的非付費A區(qū)設置自動售票機12部，閘機18部，與對應4號樓梯的B區(qū)數(shù)量相當，遠多于對應3號樓梯的C區(qū)，使用率不足B區(qū)設施的20%.

1.5.4 導視信息過于集中

對于乘客的引導和分流，導視系統(tǒng)起著相當重要的作用，T站的導視系統(tǒng)過于集中，也是導致乘客密度不均勻的重要因素.站域內(nèi)的空間劃分常給人以心理暗示，應在被劃分的不同區(qū)域分別設置獨立的導視信息，分流乘客.

2 天津站地鐵樞紐流線改進設計

2.1 天津站地鐵站流線分流分析

日本新宿地鐵站結(jié)合火車站和商業(yè)區(qū)，日客流量大于300萬人次[6].新宿站解決站內(nèi)擁堵混亂的手段主要是對區(qū)域進行劃分，將不同站臺和路線的乘客進行分流，這也是地鐵站實現(xiàn)客流分流的主要方式.

2.1.1 天津站地鐵站的換乘方式

在多種換乘方式中，十字換乘和同臺換乘配合合理的列車到站時間，可快速轉(zhuǎn)移乘客，適用于客流量較大的換乘站，如北京南站地鐵站.T站的換乘方式為L型換乘.在島式站臺和側(cè)式站臺中，側(cè)式站臺更能承受大客流的沖擊，上下行人流不交叉，利于乘客分流引導[7].T站2號線和9號線的站臺形式為島式站臺與側(cè)式站臺結(jié)合，2號線為側(cè)式站臺，濱海國際機場方向站臺與9號線北側(cè)站臺為島式站臺，3號線站臺形式為島式站臺[8].9號線南側(cè)站臺為側(cè)式站臺（暫緩開通，備特殊時期使用），如圖4所示.

圖4 地鐵2、9號線站臺示意

2.1.2 天津站地鐵站分流模擬

為了便于T站乘客分流，模擬的換乘方式和站臺形式均采用便于分流的形式.地鐵3號線站臺選用側(cè)式站臺，3號線與2、9號線的換乘方式采用十字換乘式（見圖5）.

圖5 分流模擬軸測圖

3號線在兩側(cè)站臺的兩端以及中部分別設置垂直交通節(jié)點，分別連接2、9號線各部分站臺：北端交通節(jié)點連接2號線通往曹莊方向的側(cè)式站臺；中部交通節(jié)點連接2號線通往濱海國際機場方向與9號線的站臺；南端交通節(jié)點連接9號線南側(cè)站臺.9號線中間站臺則為乘車站臺，直接連接站廳層，北側(cè)站臺為下車站臺.

去往2、9號線的乘客通過站臺層到達相應站臺乘車；去往3號線的乘客先到達2、9號線站臺，再通過2、9號線與3號線的垂直交通到達3號線.2號線曹莊方向站臺對應3號線站臺較多部分，為連接3號線的主要站臺，面積設置較大，起緩沖作用；換乘乘客直接通過連接3號線與2、9號線的垂直交通進行換乘，3號線的側(cè)式站臺兼顧著換乘通道的作用，彌補了側(cè)式站臺空間浪費的缺點.

該換乘方式可將乘客在不到達站廳層的情況下直接換乘，避免換乘客流對站廳層造成壓力.在2、9號線站臺層，乘客分為兩部分，一部分直接換乘，另一部分通過站廳層完成出站；3號線進出站的乘客被分散在了2、9號線的多個站臺上，再通過所在站臺的樓梯間到達站廳層，并在站廳層形成以南北向為軸的平行分布狀態(tài).

站廳層非付費A區(qū)和C區(qū)合并，中和A區(qū)使用不足和C區(qū)擁堵的現(xiàn)象.去往9號線和2號線濱海方向的乘客從站廳南側(cè)引入，去往2、3號線的乘客從站廳北側(cè)引入，達到分流的同時又避免了與出站客流的交叉.

2.1.3 分流模擬特點

模擬方案中，對流線進行了分流-匯合-分流處理.利用2、9號線站臺位于站廳層與3號線樓層之間，并具有多站臺的特點，將其作為換乘方案中的中轉(zhuǎn)平臺.在出站方向，對來自3號線的換乘乘客和出站乘客進行分流，乘客到達2、9號線站臺后，再將3號線出站乘客和2、9號線出站乘客進行匯合，統(tǒng)一引入站廳層，與進站乘客進行分流，避免交叉混亂；反向同理.

在結(jié)構(gòu)分流的同時，合理運用導視系統(tǒng)和地鐵設施進行分流.通過閘機的單向性和導視系統(tǒng)的靈活性對流線進行單向分流及引導；自動售票機位置順應進站流線布置，自動售票機、進站閘機位置結(jié)合出站閘機、垂直交通節(jié)點設置，將站臺非付費區(qū)分為入站乘客區(qū)域和出站乘客區(qū)域，避免流線交叉，增加空間及利用率.

2.2 天津站地鐵站優(yōu)化方案

2.2.1 天津站地鐵站優(yōu)化原則

通過對客流的模擬與分析，總結(jié)出以下優(yōu)化原則：①平均利用T站資源，減少乘客聚集現(xiàn)象；②減少

圖6 T站站廳改造平面功能及流線示意

在該方案中，以南北向流線為主流線，減少了原有的東西向流線，進站、換乘等行為均通過主流線兩側(cè)的分支完成.

3號線：進站乘客從站廳北側(cè)進站，以Z1作為主要進站樓梯，Z2則是換乘主要使用樓梯；

換乘乘客：從Z1、Z2梯南行至2、9號線站域進行換乘，去往2號線曹莊方向乘客可從地下三層進行換乘；

2、9號線：乘客從A1與C區(qū)進站閘機進站，順應換乘流線和出站流線形成交匯流線，到達對應站臺，流線的沖突與交叉，增加交匯流線的可能性；③流線的循環(huán)，合理安排進站閘機和出站閘機的關(guān)系，串聯(lián)進站—乘車—換乘—出站的關(guān)系；④利用2號線曹莊方向站臺與3號線換乘樓梯同站臺的關(guān)系，盡早將乘客引入地下三層，減緩站廳的壓力.

2.2.2 天津站地鐵站流線重新布置

優(yōu)化過程中，依據(jù)客流情況及站域設施情況，重新規(guī)劃流線.多次嘗試，選取以下方案（見圖6），方案主要對隔離護欄進行改動，對站廳空間重新劃分.對付費區(qū)和非付費區(qū)重新劃分，將使用不足的A區(qū)分為兩部分（A1和A2），并與C、B區(qū)合并，共享設施資源，減緩B、C區(qū)使用壓力；將C區(qū)進站閘機向北移動，設置于3號線樓梯（Z1、Z2）之間，與A1區(qū)閘機合并，供A1區(qū)和C區(qū)的進站乘客使用；A2區(qū)變?yōu)锽區(qū)的輔助區(qū)，主要供2號梯和B區(qū)乘坐3號線的進站乘客使用，B區(qū)去往2、9號線的乘客依然從B區(qū)進站閘機進站；出站閘機一處設置于2號梯附近，一處設置于C區(qū)進站閘機北側(cè)，其余閘機均設于站廳南側(cè).或從A2、B區(qū)進站乘客從B區(qū)進站閘機進站，北側(cè)即為2、9號線進站樓梯；

出站乘客行至站廳南部，從左右出站閘機出站.

該方案中有三處導視重點區(qū)域（見圖6），重點2處主要導視3號線和2、9號線進站閘機的位置，重點1和重點3處應主要導視2號線曹莊方向站臺亦為3號線換乘站臺，遵循盡早將乘客引入地下三層，減緩站廳壓力的原則；若部分去往3號線的乘客從B區(qū)進站閘機進站，亦從重點3處引導至地下三層.

3 Pathfinder仿真模擬

Pathfinder是一款用于模擬人行為路徑的仿真軟件，為了驗證優(yōu)化方案的可行性，將T站現(xiàn)狀方案和優(yōu)化方案平面圖導入軟件中，在軟件中建模，并錄入調(diào)研的天津站信息，從而進行模擬分析驗證.

圖7 乘客使用量與路徑分析

按照圖1中乘客年齡比例在軟件中創(chuàng)建乘客群體框架，分別生成不同群體的移動速度和范圍，并計算出表1中午高峰時段的各區(qū)域的人數(shù)比例，錄入兩趟地鐵時段內(nèi)各路徑乘客的人數(shù)及行為進行仿真模擬.

通過乘客使用量與路徑分析對比（見圖7），現(xiàn)狀方案乘客在站廳層東側(cè)聚集現(xiàn)象明顯，流線在站內(nèi)東側(cè)出現(xiàn)過多交叉現(xiàn)象；優(yōu)化后，站廳層東西兩側(cè)的乘客使用量更為均衡，流線更為清晰，兩側(cè)乘客均可直接到達相應的乘車站臺，從而減少流線交叉的概率.通過在一定時間內(nèi)東西兩側(cè)非付費區(qū)的乘客數(shù)量曲線對比（見圖8），現(xiàn)狀方案非付費的東西兩側(cè)區(qū)域使用乘客數(shù)量相差過大，時段內(nèi)最大峰值差約為120人；優(yōu)化后，東西兩個區(qū)域使用乘客的數(shù)量較為接近，時段內(nèi)最大峰值差約為20人.

圖8 非付費各區(qū)域乘客數(shù)量曲線

4 結(jié)論

在對天津站進行充分現(xiàn)狀調(diào)研、流線分析的基礎(chǔ)上，發(fā)現(xiàn)天津站的流線問題，并進行流線優(yōu)化，最后利用模擬仿真軟件Pathfinder對優(yōu)化方案進行評價.經(jīng)過分析驗證，得出更均衡站內(nèi)設施分布和更清晰的乘客流線.通過本文的分析研究，以期能為天津站地鐵站流線改進提供參考，從而更有效提升天津站地鐵站的使用體驗，也為我國其他城市綜合交通樞紐站的流線設計及優(yōu)化提供一些借鑒.

參考文獻：

[1]李炳帆.城市中心區(qū)地鐵站型地下空間規(guī)劃研究[D].成都：西南交通大學，2009：4-5.

[2]劉玉琦，焦 瑩，李 竹，等.天津站交通樞紐總體規(guī)劃設計方案[J].城市軌道交通，2006（11）：26-27.

[3]萬 紅.兩節(jié)天津站客流將達400萬人次鐵路將加開列車[EB/OL].（2016-09-09）[2016-10-02].http：//news.enorth.com.cn/system/2016/09/09/031152944.shtml.

[4]張小春，李培謙，張 茜.地鐵天津站換乘方式探討[J].鐵路工程造價管理，2010（7）：27-29.

[5]史聰靈，鐘茂華，張 嵐，等.地鐵換乘車站客流疏運模擬及風險分析（2）：單通道換乘車站[J].中國安全生產(chǎn)科學技術(shù)，2011，8（8）：21-28.

[6]ZACHARIAS J，MUNAKATA J，許 玫.東京新宿車站地下和地面步行環(huán)境[J].國際城市規(guī)劃，2007，22（6）：35-40.

[7]史聰靈，鐘茂華，劉智成，等.與體育場館連接地鐵車站大客流疏運能力計算模擬分析[J].中國安全科學學報，2011，21（3）：34-41.

[8]焦 瑩，徐 源.天津站交通樞紐規(guī)劃設計方案綜述[J].市政公用建設，2006（6）：51-54.