北京南站等大型客运枢纽高架落客区车流组织优化研究

朱 亮

（中国铁路总公司 科技和信息化部，北京 100844)

随着经济社会的发展和设计建设技术的提升，我国涌现出北京南、南京南、上海虹桥站等为代表的一大批以“功能性、系统性、先进性、文化性、经济性”为建设理念的高速铁路综合交通枢纽[1]，普遍采用立体化布局、“上进下出”与“下进下出”相结合的客流流线[2]，并通过多种交通方式有机衔接，实现旅客高效换乘和集散。但是，近年来部分大型客运综合交通枢纽站的高架层小汽车落客环节，普遍出现较为严重的拥堵情况，直接延长旅客出行时间，影响其对高速铁路的全程快速体验，甚至引发站区附近交通的严重拥堵，影响城市“门户”形象。因此，研究综合枢纽落客区车流组织优化问题具有重要的现实意义。以北京南站为案例，剖析高架层落客区车流组织问题，并提出优化措施建议，为车站交通组织优化提供参考。

1 北京南站概况

北京南站是集普速铁路、高速铁路、地铁与公交车、出租车等市政交通设施于一体的大型综合交通枢纽站。北京南站采用 5 层立体化布局，由地上 2 层，地下 3 层建筑及高架环形车道组成，由上至下依次为：2 楼高架候车厅、1 楼站台轨道层、地下一层换乘大厅、地下二层北京地铁 4 号线站台、地下三层北京地铁 14 号线站台，单位时间站房设计最高聚集人数为 10 500 人[3]。北京南站在 2 楼高架层建有全长 2.8 km的高架环形车道，在东西两侧均设有进站口及落客区。乘坐出租车、私家车及社会车辆到达北京南站的旅客主要在地上二层高架落客区下车后，直接进入地上二层候车区，部分车辆可以通过匝道进入地下一层载客。

目前，北京南站承担京沪高速铁路 (北京南—上海虹桥)、京津城际铁路 (北京南—天津) 方向到发客流，根据客票统计数据 (2017年7月24日至30日)，每日有 2 个发送客流高峰时段，分别为上午 8 ∶ 00—9 ∶ 00 和下午 15 ∶ 00—16 ∶ 00。其中，上午高峰小时开行动车组列车频次为 18 列/h，工作日平均发送旅客 14 807 人次，周末上午平均发送旅客15 242 人次；下午高峰小时开行动车组列车频次为15 列/h，工作日平均发送旅客 14 697 人次，周末下午平均发送旅客 15 688 人次。北京南站二楼高架层东西两侧落客区对称布置，落客区雨棚檐外车道长度约 92 m，宽度约 20 m，檐内落客平台宽约 10 m。

北京南站站区高架匝道按 2 车道设置，落客区按 5 车道设置。以东落客平台为例，最左侧为应急车道，日常不通行；中间 3 车道为出租车、私家车及社会车辆通行车道；最右侧为专用车道，日常时出租车、私家车及社会车辆仍然可以通行，在有专运等特殊任务时临时封闭。落客区每个车道之间采用铁栅栏物理隔离，车道之间不能换道；在落客区中部，铁栅栏设有开口，旅客下车后通过人行通道至进站口。檐内落客平台采用隔离墩物理隔离，防止车辆进入落客平台区域。落客平台右侧设置 4 个进站口及 2 个贵宾室入口，为便于管理，日常开放其中 2 个进站口。

由于京沪、京津高速铁路发送客流旺盛、车流量较大，同时受落客区相关交通管制措施影响，在早晚高峰时段落客区及周边道路进站方向拥堵严重，排队长度超过 1 km，延误旅客进站时间 (根据调研，车辆从进站区到落客区通常需要 20 min 以上)。

2 北京南站二层高架落客区交通拥堵分析

2.1 高峰小时落客能力不足

根据客票统计数据，目前工作日早高峰和下午高峰小时发送客流规模约 15 000 人次，周末发送规模约 16 000 人次。按照《北京南站建筑设计实施方案》小汽车到站交通分担率 20% 估算[4]，工作日高峰小时 3 000 人次、周末高峰小时 3 200 人次乘客乘坐小汽车到达北京南站。按照车均载客量 1.5 人/标准车计算，到站车流量分别为 2 000 辆、2 133 辆，其中绝大部分在东、西落客区落客，小部分车辆在地下停车场泊车后再到二层候乘 (未正式现场调研统计，暂忽略不计)。假设东、西两侧落客区交通量均衡分担，则在客流高峰小时分别承担 1 000～1 067辆小汽车到站落客的任务。根据《城市道路设计规范》，在不受交叉口影响的情况下，不同设计车速的每车道通行能力推荐值如表1 所示[5]。

根据前期现场调研[6]，在北京南站西侧高架匝道采集小汽车在无阻挡条件下车速数据样本 127 个，速度分布区间为 [22.86，44.72]，平均车速为31.68 km/h，按照匝道设计时速 30 km/h 取值计算，根据规范提供的能力参考值，南三环、开阳路、幸福南路、马家堡东路 4 个方向双车道匝道，每小时可以为北京南站东西落客区输送 12 400 pcu 以上，匝道通行能力非常充足。但是，通过匝道的车流汇集到落客区后，每个载客车辆需要停车落客。目前落客组织方式是小汽车在 4 条车道 (应急车道除外)靠近铁栅栏开口位置就近停车落客，落客完毕后驶离清空泊位，后方车辆继续驶入泊位落客，循环复始。泊位占用周期时间=小汽车驶入泊位时间+停车时间+驶出清空泊位时间。根据前期现场调研，在北京南站西进口落客区采集出租车落客停车时间数据样本 65 个，停车时间分布区间为 [4.8，60.6]，平均停车时间为 29.7 s，按照小汽车驶入泊位时间10 s、停车时间 30 s、驶出清空泊位时间 5 s估算，泊位清空周期时间为 45 s[6]。据此估算，单侧落客区 4 条车道泊位的落客服务能力为 320 辆小汽车，双侧落客区服务能力仅为 640 pcu/h，远小于匝道输送能力 12 400 pcu/h，也小于小汽车高峰小时流量1 000～1 067 pcu。因此，在“快进慢出”的格局下形成了以落客区车道铁栅栏开口处为基点的拥堵点，逐渐向后方匝道排队积累，形成整个高架车道拥堵的局面。

表1 不同设计车速的每车道通行能力推荐值Tab.1 Recommended capacity per lane for different design speeds

2.2 物理隔离设施割裂功能区影响整体功能发挥

由于落客区车道之间采用铁栅栏，将落客整体功能区物理割裂成 5 条车道，车道与车道之间无法变道，每条车道上的前后车落客过程属于“串行”关系，前车在栅栏开口位置落客时阻挡后车，后车必须等待直到前车落客完毕驶离，才轮到后车行驶至开口位置落客。落客区最多同时 4 辆小汽车落客，落客效率较低。如果取消铁栅栏，车辆在车道之间可以灵活变道，即使前车停留时间较长，后车也不用等待，可以转向其他车道驶出并落客，落客效率能够大幅提升。同时，檐下落客平台采用大理石隔离墩隔离车辆，宽度约 10 m，如果取消或内移隔离墩，能够进一步增加落客区车道宽度，有利于车辆借道落客、提高效率，但也可能带来安全及防恐隐患，需进一步深入论证。

3 北京南站二层高架落客区交通优化方案

为缓解北京南站二层高架落客区交通拥堵问题，从优化落客区服务能力的角度出发，将物理隔离的落客车道优化布置为斜列式落客泊位，避免后车受前车阻挡等待，实现多服务台并行服务，有效提高落客区服务效率和能力，达到优化站区交通疏解组织的目标。

3.1 斜列式落客泊位布局

（1）斜列式落客泊位布局。斜列式落客泊位布局分为驶入通道、小汽车斜置泊位和驶离通道，在落客区尽头设置大客车落客泊位，斜列式落客泊位布置示意图如图1 所示。

斜列式落客泊位布局的优点是驶入通道、驶离通道和落客泊位功能清晰，能够将泊位“串行”服务关系变为“并行”服务关系，泊位中的车不再对后车形成阻挡关系，多泊位互不干扰同时服务，大幅增加服务能力；待落客司机能够一目了然地观察到泊位占用情况，快速做出反应，驶入空闲区域的停车位，无泊车通过车辆可以快速通过；泊位规范化，泊车区域与车辆行驶区域划分明确，车辆行驶方向固定，有利于保证乘客及车辆的安全；车辆停放后车尾朝向进站口方向，方便有行李乘客从后备箱取出行李后进站。

图1 斜列式落客泊位布置示意图Fig.1 Layout diagram of indented train drop-off berth

（2）斜列式落客泊位尺寸。根据停车位设计规范[7]，小汽车停车位尺寸M的取值范围为 2.5～ 2.7 m，N的取值范围为 5～6 m，考虑到旅客取行李的情况较为普遍，停车位尺寸取大值，长度M按照6 m，宽度N按照 2.7 m 设置，斜列式停车位尺寸示意图如图2 所示。

图2 斜列式停车位尺寸示意图Fig.2 Indented row parking space size diagram

假设停车位与道路夹角为θ，则斜列式停车位占用道路宽度H为Msinθ+Ncosθ，斜列式停车位占用道路长度L为N/ sinθ。如果取夹角θ= 45°，则单个停车位将占有道路宽度H为 6.2 m，长度L为3.8 m。

根据北京南站设计实施方案及斜列式停车位尺寸，北京南站二层落客区雨棚檐外车道长度约92 m，可以布置 24 个斜列式小汽车停车位，并在落客区尽头设置大客车停车位 2 个；檐外道路宽度约 20 m，按照驶入和驶离车道宽度 4 m 设置，则车道可以按应急车道 2.5 m (或停车带) + 驶离车道 4 m +停车位 6.8 m + 驶入车道 4 m + 专用车道 3.5 m 布置，总宽度约 20.8 m (超出檐外道路宽度 0.8，可以将进站口隔离墩内移 0.8 m)，北京南站二层落客区路面布置示意图 (方案一) 如图3 所示。

如果小汽车落客需求进一步增长，可以布置 2 个斜列式停车区。考虑到车道宽度受限，可以将夹角θ取小，假设θ= 30°，则单个停车位将占有道路宽度H为 5.3 m，长度L为 5.4 m。每个斜列式停车区可以布置 17 个小汽车斜列式停车位，总计设置 34 个斜列式停车位，并在落客区尽头设置大客车停车位3 个。车道布置为驶离车道 4 m + 斜列式停车区 5.3 m +驶入驶离车道 4 m + 斜列式停车区 5.3 m + 驶入车道4 m，总宽度约 22.6 m (超出檐外道路宽度 2.6 m，可以将进站口隔离墩内移 2.6 m)，北京南站二层落客区路面布置示意图 (方案二) 如图4 所示。

3.2 斜列式停车区落客能力仿真分析

采用 VISSIM 软件作为仿真手段，对斜列式停车区落客能力进行仿真评估。VISSIM 软件是一款基于时间间隔和驾驶行为的微观交通仿真建模工具，可以分析各种交通条件下城市交通和公共交通的运行状况，是评价交通工程设计和城市规划方案的有效工具，在同类交通仿真软件中处于领先地位。

3.2.1 基本参数标定

VISSIM 为国外软件，在仿真模型中车辆尺寸、道路宽度等车辆及设施的基本参数，国内外差异不大，可以采用默认参数；但对于涉及驾驶人行为的参数，因国内外驾驶习惯及行驶规则差异等影响，参数的不同对仿真结果的影响相当显著。因此，需对驾驶行为模型参数进行准确标定。驾驶行为模型主要涉及的 4 类影响因素：①车道变换、等待时间参数；②车道或路径变换加减速度最大值及可接受值参数；③横向特性参数；④跟车行为参数。根据实际应用经验，前 3 个参数使用软件推荐的默认值基本能满足使用要求，而车辆跟车行为的设定对仿真结果起到关键影响[8]。

VISSIM 城市交通仿真采用的跟车模型是Wiedemann 74 驾驶行为模型。该模型的基本思路是：一旦后车驾驶员认为他与前车之间的距离小于其心理 (安全) 距离时，后车驾驶员开始减速。由于后车驾驶员无法准确判断前车车速，后车车速会在一段时间内低于前车车速，直到前后车间的距离达到另一个心理 (安全) 距离时，后车驾驶员开始缓慢地加速，由此周而复始，形成一个加速、减速的循环过程。Wiedemann 74 跟车模型反映跟车行为关键参数的关系可以表示为

式中：d为车辆跟驰间距，m ；ax为车辆静止时的平均停车间距，具有 ±1 m 的变化，m ；bx为车辆期望安全间距，m ；bx_add为车辆期望安全距离的附加项；bx_mult为车辆期望安全距离的倍数项；z为介于 [0，1] 的系数，正常分布值为 0.5，具有 0.15的标准差；v为车辆速度，m /s。

图3 北京南站二层落客区路面布置示意图 (方案一)Fig.3 Schematic diagram of pavement layout of second fl oor drop-off area of Beijing south railway station ( scheme 1)

图4 北京南站二层落客区路面布置示意图(方案二)Fig.4 Schematic diagram of pavement layout of second fl oor drop-off area of Beijing south railway station ( scheme 2)

根据现场调研，平均停车间距为 1.5 m，饱和车流车头时距均值 2.01 s。bx_add与bx_mult参数以现场实际车流特征进行拟合。采用二分法逐渐逼近，调整安全距离的倍数部分与安全距离的附加部分的取值，考察仿真车流与现实车流的特征，最终选取两者吻合情况的参数bx_add为 2.47，bx_mult为 4.47。

3.2.2 落客区能力仿真结果

经仿真得到：方案一共设置斜列式小汽车泊位 24 个、大客车泊位 2 个，单位时间服务能力1 187 pcu/h，车辆平均车速为 [5，10] km/h，通过能力较现状计算能力 (320 pcu/h) 提升 371%。方案二共设置斜列式小汽车泊位 34 个、大客车泊位 3 个，单位时间服务能力 1 466 pcu/h，车辆平均车速为[5，10] km/h，通过能力较现状计算能力 (320 pcu/h)提升 458%。由此可见，采用斜列式泊位能够大幅增加落客区服务能力，改善北京南站二层落客区交通拥堵情况。

根据测算，目前北京南站客流高峰小时到站小汽车流量工作日和周末分别为 2 000 pcu/h、2 133 pcu/h，按照东、西落客区均摊，分别承担 1 000～1 067 pcu/h到站落客的任务，采用方案一即可满足现状车流落客需求。远期随着客流量进一步增长，则可考虑采用方案二，进一步扩大落客服务能力。

3.3 社会及经济效益评价

通过高架落客区车流组织优化，可以加快车辆通过、减少排队等待，直接节省旅客出行时间，避免车辆由于频繁起步和低速行驶导致的高油耗。从节省时间价值来看，按照北京南站客流高峰小时落客客流 3 000 人次，人均节省排队时间 20 min，单位时间 GDP 26.9 元/h 估算，通过方案优化，每日早晚2 个高峰小时将节省落客乘客时间价值约 5.4 万元，全年节省近 2 000 万元。

从节省油耗来看，按照北京南站客流高峰小时落客车流 2 000 辆小汽车，排队行驶路程 1 km，排队低速行驶增加油耗 5 L/百公里估算，每日早晚 2 个高峰小时将节省燃油消耗 200 L，全年节省燃油消耗约 73 000 L，大幅改善乘客对高速铁路的快速体验，有利于强化我国高速铁路形象。

4 结束语

目前我国铁路综合客运枢纽逐步从平铺式向功能空间立体集约化方向发展[9]，由于市政与铁路规划设计未统筹对接，北京南站等大型高速铁路枢纽站高架层落客区常出现拥堵排队现象，成为旅客出行链中的薄弱环节。通过设置斜列式停车区等措施，能够有效提升泊位服务能力，经仿真验证可以大幅缓解站区交通拥堵。但是，由于落客区交通归市政交通部门管理，需要中国铁路总公司运营部门与北京市市政交通部门沟通协调，共同优化落客区交通组织，保障站区交通疏解顺畅。