城市轨道交通自动扶梯与楼梯优化布置探讨

王小岑

(中铁第四勘察设计院集团有限公司　武汉　430063)

城市轨道交通自动扶梯与楼梯优化布置探讨

王小岑

(中铁第四勘察设计院集团有限公司武汉430063)

摘要城市轨道交通出入口自动扶梯与楼梯的相对布置对于乘客体验、车站美观程度，以及乘客安全具有重要影响。文中从影响机理出发，研究了自动扶梯与楼梯布置可能存在的问题，并通过量化的方式为自动扶梯与楼梯布置设计提供合理参数。

关键词城市轨道及交通自动扶梯楼梯相对位置优化布置

自动扶梯因其具有便捷、输送量大的特点，作为地铁乘客的首选乘降工具，广泛设置于地铁车站出入口及站厅至站台处。在城市轨道交通电扶梯系统设计过程中，在日益重视自动扶梯的安全性以外，扶梯乘坐舒适性以及车站美观性也逐渐成为设计关注的焦点。在城市轨道交通车站设计，特别是出入口设计中，自动扶梯与楼梯的相对位置关系对乘客体验、车站美观程度以及乘客安全具有重要影响。

本文结合厦门地铁2号线一期工程，针对地铁车站扶梯与楼梯相对位置关系进行分析研究，提出楼梯与扶梯相对位置设计的优化控制条件，并确定优化设计指标进行定量分析，为楼梯与扶梯位置优化设计提供参考。

1问题分析

在城市轨道交通设计中，目前通用做法是采用30°倾角自动扶梯，楼梯采用26°34′倾角。结合实际情况，楼梯间隔10～15级台阶设有休息平台，因而楼梯角度更为平缓，楼梯、扶梯之间存在角度差。在相同提升高度下，楼梯与扶梯并列设置时，也存在长度差，这在提升高度较大时尤为明显。由于角度差与长度差的存在，在工程实际中常常出现楼梯下部凸出、中部楼梯过高、上部扶梯外包板过高、扶梯出口处形成豁口等情况，见图1。

图1　扶梯与楼梯并行布置存在的问题

扶梯入口处楼梯踏步凸出扶梯过多会影响车站美观。楼梯踏步若高出扶梯扶手带，会出现楼梯上乘客的脚与扶梯上乘客的面部等高的情况，甚至高出乘客头部，会严重影响乘坐体验。随着提升高度的增大，扶梯上工作点处扶梯扶手带与楼梯踏步之间的高差也随之增大，对于两扶梯夹楼梯布置的出入口，特别是在出入口受用地限制较狭窄时，扶梯上部高出楼梯过多会造成极端的视觉压抑，同时会增加扶梯外包板的工程量，引起投资增加。由于扶梯长度短于楼梯，在扶梯出口处上平段形成豁口，存在乘客跌落的隐患。

2解决方案

为解决上述存在的问题，分析提出以下应对措施。

2.1　方案一：减小扶梯倾角

减小扶梯倾角，可从根本上减小扶梯与楼梯之间的角度差与长度差，减小不利因素的影响。

随着城市轨道交通线网完善，后期实施线路埋深较前期线路深，大提升高度扶梯越来越常见。为提高运营质量，保障乘客安全，13版《地铁设计规范》(GB50157-2013，以下简称规范)相比03版地铁设计规范对于扶梯角度的规定作出了调整。规范允许出入口采用小于30°倾角扶梯，站内采用30°倾角不变。两规范条文对比见表1。

表1　新旧地铁设计规范对比

目前市场上主要有3种角度规格的扶梯：23.2°，27.3°和30°[3]。为使并行布置的自动扶梯倾角与楼梯尽量接近，可采用27.3°倾角的自动扶梯。目前，武汉市轨道交通出入口大于9 m与楼梯并列的自动扶梯全部采用27.3°倾角。但是27.3°自动扶梯费用较倾角30°自动扶梯高出约10%，会造成投资的增加。由于站内必须采用30°扶梯，同一条线采用2种规格的扶梯会对供货周期造成影响。同时由于存在2种规格的自动扶梯，备品备件增加，对于后期运营维修和管理也存在影响。

2.2　方案二：调整楼梯与扶梯平面布置

若不改变扶梯角度，则需要对楼梯与扶梯的相对位置进行优化，通过调整楼梯与扶梯位置减小不利因素造成的影响。通过优化楼梯与扶梯相对位置，调节楼梯下端第一级踏步距扶梯下工作点之间的距离，可以保证扶梯下工作点处扶手不低于并行楼梯踏步，避免楼梯凸出和楼梯踏步过高的问题。但由于扶梯和楼梯斜段长度不一致，在消除入口处楼梯影响的同时，相应地又造成了扶梯出口处外包板与楼梯踏步高度差加大、扶梯出口处扩口延长等问题。因此，楼梯与扶梯相对位置优化需统筹考虑以上问题，以得到最优方案。

厦门市轨道交通2号线一期工程，扶梯提升高度分布[4]见表2和图2。

表2　厦门2号线出入口扶梯分布表

图2　出入口扶梯提升高度分布图

由表2、图2可见，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。针对以上工程特点，考虑采用多种角度扶梯会造成投资增加，带来运营管理和维护的不便，推荐采用优化楼梯与扶梯平面位置关系的方式来解决前述问题。

3优化方案

3.1　数值分析

城市轨道交通车站内的楼梯一般采用300 mm×150 mm的梯级。在提升高度一定的情况下，楼梯总梯级数量和中间休息平台的个数是固定的。对于相同提升高度的自动扶梯，若倾角确定，其外形尺寸也相应确定。因此，有条件对楼梯与扶梯相对位置关系进行数学描述，通过数值计算得到关键控制因素的指标，指导楼梯与扶梯相对位置关系的优化设计。

3.2　关键指标确定

通过建立三维模型分析发现，楼梯是否凸出可采用下工作点处楼梯与该处扶梯扶手的高差量化。若控制下工作点处楼梯梯级不超过扶梯扶手带高度，则楼梯中部梯级过高的问题可以得到有效控制。因此可以选取该处高差作为主要控制因素，记为H1。同样，上工作点处楼梯踏步与扶梯扶手带的高差可作为扶梯外包板是否过高的有效反映。当该处高差得到有效控制时，楼梯与扶梯上部形成的豁口也得到有效控制。因此，同样选取该处高差值作为主要控制因素，记为H2。

3.3　模型描述

楼梯与扶梯位置优化布置模型可表达为：

目标函数：f(x)=H2(x)+H1(x)

式中：H1为扶梯下工作点处楼梯踏步与该处扶梯扶手的高差；H2为扶梯上工作点处楼梯踏步与扶梯扶手带的高差；x为扶梯下工作点距楼梯第一级踏步的距离，记右为正。

3.4　分析结果

采用30°扶梯，楼梯采用150 mm×300 mm梯级时，通过计算，各提升高度楼梯第一级台阶与扶梯下工作点位置推荐值见表3。

表3　楼梯与扶梯相对布置推荐表

4结语

通过分析楼梯与扶梯相对位置关系，优化楼梯与扶梯相对布置对于提高乘客舒适性，增加车站美观性以及节约工程投资具有重要意义。本文针对城市轨道交通车站楼梯与扶梯相对位置关系进行定性分析，得到了楼梯与扶梯布置需控制的关键指标，并通过量化分析，得到了不同提升高度情况下的楼梯与扶梯推荐布置方案，对于地铁车站楼梯与扶梯设计具有借鉴意义。

参考文献

[1]GB50157-2003地铁设计规范[S]. 北京：中国计划出版社,2003.

[2]GB50157-2013地铁设计规范[S]. 北京：中国建筑工业出版社,2013.

[3]GB16899-2011自动扶梯和自动人行道的制造与安装安全规范[S]. 北京：中国标准出版社,2011.

[4]中铁第四勘察设计院集团有限公司.厦门地铁2号线一期初步设计文件[Z].武汉：中铁第四勘察设计院集团有限公司,2014.

收稿日期：2015-04-26

DOI 10.3963/j.issn.1671-7570.2015.03.047