基于生理负荷的城市轨道交通换乘距离研究

林 国 成

(中铁工程设计咨询集团有限公司,北京 100055)



基于生理负荷的城市轨道交通换乘距离研究

林 国 成

(中铁工程设计咨询集团有限公司,北京 100055)

从城市居民出行的生理特性出发，分析了出行者机体生理恢复的理想时间，根据人体恢复常态时间与连续出行时间、身体能量代谢的关系，得出衔接交通方式的理想换乘距离，最后总结了在城市轨道交通线网布局、客流预测以及车站设施设计的方法。

城市轨道交通，生理负荷，换乘距离，客流

0 引言

国内外大中城市交通发展模式基本呈现以城市轨道交通为骨干，以公交为主体，步行+自行车为终端衔接的公共交通体系。近年我国城市轨道交通发展迅速，为解决城市交通问题，做好城市轨道交通规划换乘衔接，对城市公共交通一体化建设具有重要意义。城市轨道交通衔接的主要出行方式为步行、自行车、公交三种方式，城市居民的换乘距离与出行者的身体生理负荷密切相关。本文通过分析出行者的生理特性，提出城市轨道交通衔接换乘的合理距离，为城市轨道交通线网规划布局以及轨道站点设置提供技术支撑。

1 生理恢复的理想时间

在城市居民出行过程中，出行者需要不断耗能，来实现出行目的。不同的出行方式出行者耗能是不同的，当出行者身体能耗达到一定程度时，身体就会表现出疲劳、不适症状，不愿完成出行目的。说明出行者选择方式与出行者的生理负荷情况密切相关，本文利用生理负荷强度来衡量城市居民出行过程中的身体能耗指标，采用出行者在不同出行方式单位时间平均总能耗表示。

文献[1]对城市居民出行者的个体行为生理特性进行了深入研究，得到不同出行方式下的出行者单位时间总能耗，如表1所示。

表1 不同出行方式单位时间平均总能耗 kJ/min

根据人体出行行为活动研究，当出行者身体表现出疲劳、不适症状时，出行者身体需要休息一段时间，来维持继续完成出行目的。人体机能需要一定时间来恢复常态，人体恢复时间与身体的活动量密切相关。出行者的活动量越大，也就需要更长的时间来恢复。

综合分析认为：人体机能在0 min～5 min休息时间能恢复常态是理想时间，在5 min～10 min休息时间能恢复常态是为可接受时间，在10 min～20 min休息时间能恢复常态是可容忍时间，在20 min以上休息时间能恢复常态为疲劳时间。

2 生理恢复的理想换乘距离

城市居民出行过程中，身体恢复正常状态所需时间与连续出行时间长短、身体能量代谢大小相关。

T=0.02(Y-3)1.2×(t)1.1

(1)

其中，T为机体疲劳恢复常态时间，min；Y为不同交通方式单位能耗，kJ/min；t为出行者连续出行时间，min。

为了保证城市居民出行过程中以正常状态继续进行出行活动，出行者休息时间应不小于机体疲劳恢复常态时间。

根据相关城市综合交通调查资料，成年人占比约80%、未成年人占比约20%；男性占比约65%、女性占比约35%；综合计算城市轨道交通衔接的步行、公交(站)、自行车三种方式平均能耗分别为14.64 kJ/min，14.22 kJ/min，17.15 kJ/min。

根据出行者机体的恢复常态的时间要求，采用不同交通方式的平均能耗指标，计算出行者不同交通方式的出行距离与机体恢复常态的时间的关系，如表2所示。

表2 不同机体恢复常态时间与出行距离对应关系

按照“以人为本”原则，出行者一次出行，需经过多次换乘，来实现出行目的。城市轨道交通作为综合交通大中城市的主骨架，势必要求轨道交通的衔接换乘距离应该满足出行者的身体生理负荷。本文认为出行者在生理恢复的理想时间内实现城市轨道交通与其他方式的换乘才是理想的换乘关系。出行者机体0 min～5 min恢复常态时间视为理想时间，则城市轨道交通衔接的三种方式换乘距离为理想换乘距离：理想步行换乘距离为0 m～800 m，理想自行车换乘距离为800 m～1 600m，理想公交(站)换乘距离为1 600 m～3 000 m。另外从轨道交通客流吸引角度分析，城市轨道交通第一层吸引范围为0 m～800 m，第二层吸引范围为800 m～1 600 m，第三层吸引范围为1 600 m～3 000 m。

3 启示和作用

1)为城市轨道交通线网布局规划提供理论支撑。

根据建标104—2008城市轨道交通工程项目建设标准，城市轨道交通在全封闭线路上，市中心的车站间距不宜小于1 km，市区外围的车站间距宜为2 km。本文根据人体生理恢复特征，市中心城市轨道交通车站设置首要满足车站周边居民的步行换乘至轨道交通的出行要求，其次是采用自行车换乘至轨道交通，分析认为市中心城市轨道交通车站理想间距宜为1.6 km～3.2 km。市区外围组团的车站应尽量满足公交换乘的出行需求，分析认为车站理想间距宜为3.2 km～6 km。与建标104—2008中车站分布提出车站间距宜为1 km～2 km的要求存在一定差距，分析认为以前大中城市轨道交通发展过程中未充分考虑自行车换乘因素，主要体现步行换乘，车站间距偏小。城市轨道交通具有大运量、快速、准时、舒适的特性，主要承担城市中远距离客流为主，车站设置不宜太密集。尤其在中小城市规划发展城市轨道交通过程中，要充分体现轨道交通作为城市综合交通系统的主骨架作用，本文依据人体生理恢复特征，得到的理想车站间距可作为城市轨道交通规划布局的重要参考依据，为城市轨道交通线网布局提供理论支撑。

2)为城市轨道交通客流预测分析，提供客流吸引划分依据。

城市居民作为城市轨道交通客流预测的主体，人体生理特征与客流预测密切相关。城市轨道交通的第一层吸引范围为步行换乘居民，距离为0 m～800 m，第二层吸引范围为自行车换乘，距离为800 m～1 600 m，第三层吸引范围为公交换乘，距离为1 600 m～3 000 m。目前，城市轨道交通客流预测过程中，一般按照第一层吸引轨道交通两侧750 m，第二层吸引轨道交通两侧3 000 m，缺少自行车换乘的研究。随着大中城市共享单车的发展，自行车成为介于步行和公交两种方式之间的绿色交通，成为城市轨道交通重要换乘方式，在城市轨道交通客流预测中，将占据重要地位。

3)轨道交通车站应设计人性化设施。

城市轨道交通车站内外应设置适量的休息座椅，供换乘者休息以恢复体力；换乘站应尽量减少上下楼梯换乘长度，减少出行者的能耗，提高换乘舒适度；换乘站应充分布设自行车换乘设施，实现绿色出行；公交换乘站宜设置成港湾式停车站，应尽可能靠近城市轨道交通出入口。

4 结语

本文按照“以人为本”的原则，从城市居民出行的生理特征出发，研究人体生理恢复常态时间与连续出行时间、身体能量代谢的关系，以出行者出行中的机体恢复理想时间为条件，对城市轨道交通换乘衔接距离进行了探讨，并提出了理论换乘距离，为轨道交通线网布局规划、客流预测以及车站的设备设施设计等方面提出了一定的理论支撑，为实现城市公共交通一体化建设及具有重要的意义。

[1] 郭寒英.基于出行者生理心理的城市客运交通出行行为研究[D].成都：西南交通大学,2007.

[2] 林国成.城市综合客运枢纽换乘衔接研究[D].西安：长安大学,2010.

[3] 彭 辉.综合交通运输系统理论分析[D].西安：长安大学,2006.

[4] 潘东来.城市轨道交通枢纽交通衔接研究[D].武汉：华中科技大学,2005.

[5] 葛 亮.王 炜.邓 卫,等.城市客运换乘枢纽规划及设计方法研究[J].规划师,2004(10)：53-55.

Study on transfer distance of urban rail transit based on physiological load

Lin Guocheng

(ChinaRailwayEngineeringConsultingGroupCo.,Beijing100055,China)

This paper starts from the physiological characteristics of urban residents’ travel, and analyzes the ideal time for the physical recovery of travelers. According to the body to restore the normal time and continuous travel time, the relationship between body energy metabolism, the convergence of transport mode to get the ideal transfer distance. Finally, this paper summarizes the method of urban rail transit network layout, passenger flow forecast and station facility design.

urban rail transit, physiological load, transfer distance, passenger flow

1009-6825(2017)09-0019-03

2017-01-18

林国成(1983- )，男，工程师

TU984.191

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