高速铁路与城市轨道交通换乘系统研究

黄建祥

摘 要：本文首先分析高速铁路与城市轨道交通换乘系统问题研究的背景，然后指出研究的重要意义，接着分析高速铁路与城市轨道交通衔接换乘的原则，列举换乘模式，最后运用运能匹配度分析高速铁路换乘城市轨道交通的运能协调性，以期为相关学者的研究提供借鉴。

关键词：高速铁路;城市轨道交通;换乘;运能匹配度

中图分类号：U291.7;U293.1文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2018）32-0086-03

Study on Transfer System between High Speed

Railway and Urban Rail Transit

HUANG Jianxiang

（School of Traffic and Transportation， Lanzhou Jiaotong University，Lanzhou Gansu 730070）

Abstract： This paper first analyzed the background of the research on the transfer system between high-speed railway and urban rail transit， then pointed out the significance of the research. Secondly， it analysed the principle of transfer between high-speed railway and urban rail transit， enumerated the transfer modes， and finally used the capacity matching degree to analyze the coordination of high-speed railway to urban rail transit， with a view to providing reference for relevant scholars'research.

Keywords： high-speed railway;urban rail transit;transfer;capacity match

1 研究背景

在我国综合交通体系中，铁路运输一直起到不可替代的作用。国情表明，我国人口数量众多，铁路运输负荷较大。因此，近年来，我国政府大力发展高速铁路，以期能满足人民日益增长的运力需求。国家发改委发布《铁路“十三五”发展规划》，计划到2020年底，我国高速铁路网营业里程将达到3万km。

高速铁路的快速发展将不可避免地导致客流量以及换乘乘客数量的增长。因此，如何有效处理好乘客集散、缓解高速铁路综合交通枢纽的客流压力，以及如何实现乘客换乘的无缝衔接都是现在迫切需要解决的问题。目前，城市轨道交通发展迅速。与城市道路交通相比，城市轨道交通具有其他公共交通无法比拟的巨大优势。经过150多年的发展，城市轨道交通在公共交通系统中的地位越来越重要，所起的作用也越来越大，并且已经成为解决大城市交通拥堵的良药。同时，我国当前如火如荼的轨道交通建设形势也表明改善交通状况迫在眉睫。

截至2017年末，我国共有35个城市（内地31个，港台4个）开通城市轨道快速交通，共计157条线路（内地139条，港台18条），运营线路总长度达4 823.1km。城市轨道交通是大中城市公共交通的骨干，可以说，一个城市轨道交通的发展对维护社会稳定及提升人民群众获得感具有重要的意义。

2 高速铁路与城市轨道交通衔接换乘原则

为提高高速铁路客运枢纽换乘效率，保证换乘系统的整体协调性，换乘系统设计应遵循以下原则。

2.1 以人为本原则

高速铁路换乘城市轨道交通的首要原则是以人为本、全面协调。简单来说，换乘就是指乘客由于无法直达目的地而选择换乘其他交通方式的行为。当今社会，各大综合交通枢纽体现的“无缝銜接”“零换乘”等都是“以人为本”原则的体现[1]。合理的车站站型及空间结构布局能有效缩短换乘时间，提高换乘效率。

2.2 运能匹配原则

在整个换乘系统中，换乘工具尤为重要。各交通工具间（如高速铁路与城市轨道交通）运能大小是否匹配对乘客换乘的效率具有重要影响。能力不足会导致乘客滞留于车站，影响换乘效率;能力过剩则会造成大量经济资源浪费。

2.3 换乘最优原则

在整个换乘系统中，应满足不同乘客的换乘需求，并且保证乘客换乘总消耗最小，换乘线路最优，各运输工具之间的衔接性最优及换乘效率最高。

2.4 可持续发展原则

城市的不断发展同样影响交通的发展。为满足日益增长的高速铁路客流及城市轨道交通客流，综合枢纽的规划建设及各交通方式间的联系应相适应，从而实现人与自然和谐发展。此外，还要为未来的建设留有余地，做到近远期相结合的规划建设。

3 高速铁路客运枢纽换乘模式分析

空间布局结构在很大程度上决定一个换乘系统效率的高低。随着国家城市轨道交通快速发展，城市轨道交通换乘方式趋于多元化。按照空间布局方式，可将国内各大枢纽站采用的换乘方式分为以下四种。

3.1 站前广场换乘

这种站外换乘方式是目前国内较为常见的，一般出现在早期建设的枢纽站[2]。因为其施工难度相对较小，并且对现有站房的影响程度较小，所以依然被一些城市广泛采用。但是，该换乘方式一般需要换乘乘客经过较长的行走距离才能到达换乘地点，乘坐高速铁路的乘客一般进行中长距离旅行，可能携带大件行李，致使换乘效率较低，且容易造成换乘客流冲突，影响安全性。

3.2 通道换乘

这种换乘方式是目前国内地铁换乘较为常见的一种模式。这种换乘模式将两个不相邻的站厅通过换乘通道相连接，有效减少了站前广场式的地面土地利用面积，为可持续发展的枢纽站换乘提供了有效保障。但是，距离较远的两站相连，使得乘客需要行走较长的距离，无法保证换乘效率，且造价相对较高。

3.3 换乘大厅换乘

该模式是指乘客需要通过站厅，再根据相关导向标志出站或到另一个站台继续乘车的模式。其优点是客流经过站厅实现再分配，及时有效地避免了人流冲突，有效减少了楼梯等其他垂直移动设施的数量，乘客换乘的效率得以提高。但是，乘客在换乘时必须进行垂直方向上的移动，这样会造成换乘线路增加。此外，需要提前设置好引导标识，做好充分合理的客流组织才能发挥站厅的作用。北京南站、成都东站等普遍采用这种换乘模式。

3.4 同站台换乘

同站台换乘是指高速铁路与城市轨道交通共同设站，共用一个站台。在越来越人性化的枢纽站建设中，这种模式就是人们常说的“无缝衔接”或“零换乘”。由于其不需要换乘乘客大量行走，因此这种换乘模式是最便捷、最快速、最大程度上为乘客换乘提供便利的方式。但是，由于其需要的站台面积过大，且我国高速铁路与城市轨道交通属于两个不同的运营系统，因此我国还未有先例。

4 高速铁路与城市轨道交通换乘系统构成

高速铁路客运枢纽站与城市轨道交通换乘系统由以下三种要素构成：换乘设施、换乘旅客及运载工具[3]。其中，换乘设施按照其功能又分为服务类设施、连接类设施及等候类设施。对于换乘旅客，主要对流量、流时和流向等特性进行分析，得出影响客流变化的主要因素，为后期客流预测提供依据。而本文主要分析换乘运载工具的车辆运能、运能协调性及时间可靠度，为以后的换乘系统优化提供理论支撑。换乘系统构成如图1所示。

5 高速铁路综合枢纽运能协调分析

研究各种交通方式的换乘，其中运能的协调匹配是极其重要的方面。高铁的换乘客流呈现出明显的脉冲与密集性，而轨道交通的疏散客流呈现出明显的连续性与均匀性，所以是否能协调两者之间的运能使其相互匹配是研究的重点。

5.1 运能协调概述

高速铁路综合枢纽换乘城市内交通方式由地铁、常规公交、出租车和私家车等组成[4]。所谓运能协调是指枢纽内各种交通方式提供的能力与旅客对换乘的需求达到均衡的情况。这种所谓的平衡状态并不是客流的供需绝对相等，而是留存一定的空間来应对枢纽内突发的客流增长。运能协调指标可以用来检验既有运能分配及适度条件下供给与需求的匹配程度，可以有效降低运营过程中运能供给量超出需要造成能力的浪费，也不会造成运能短缺。图2为运能协调四项原则。

5.2 运能匹配度

为考核运能协调的效果，选用运能匹配度来表示高速铁路与市内各交通方式自身的输送能力、铁路列车乘降旅客中换乘市内交通的总人数、铁路到达客流依据自身情况选择疏散方式从而引起方式选择比例等因素有关，铁路与城市内各交通方式之间的运能匹配程度计算公式如式（1）所示：

[B=Cr×αCx]                               （1）

其中，[α]为铁路乘客换乘某种疏解方式的客流比例;[Cr]为由铁路疏解到城市中的交通流量;[Cx]为某种衔接方式可以提供的运能。运能匹配度指标是铁路到站客流与市内各交通方式之间客运供求关系的数量反映，反映出两者运输能力衔接的协调状况[5]。运能匹配度指标分级见表1。

运能匹配度指标在0.86～0.90最为经济且合理，表明该种运输的疏散能力略大于铁路的到达客流中换乘该种运输方式的客流，这时两者的能力匹配状况为最优。此时，既能提供良好的运输服务，有效安全平稳地疏散客流，也不会造成交通资源的浪费，能获得换乘系统最佳的经济效益[6]。

5.3 高速铁路终到列车下车客流量[Ch]

[Ch=60FsJhBhηhKmI]                         （2）

其中：[Ch]表示高速列车下车客流量[（人·次/）h];[Km]表示客运量月度波动系数;[Fs]表示考虑运行调整、能力储备等因素的能力使用系数;[Fs]表示列车追踪运行时的间隔时间;[Jh]表示列车编组辆数;[Bh]表示每列列车定员;[ηh]表示列车满载率。

5.4 轨道交通集散能力

轨道交通运输能力的大小是由很多因素共同决定的，如轨道列车每节车辆定员、途经与始发的轨道交通线路数、满载率、编组辆数、平均发车间隔等。

[Cm=60BmMmtJmtηmr-Jmtηmt/Imt+MmsJmsηms/Ims] （3）

其中：[Cm]表示轨道交通集散能力[（人·次/）h];[Bm]表示每节轨道车辆定员;[Mmt]和[Mms]表示某轨道交通站所在轨交通网络途经和始发的线路数;[Jmt]和[Jms]表示途经和始发的轨道列车编组辆数;[ηmt]、[ηmr]和[ηms]表示轨道列车途经轨道交通站时满载率、理论极限满载率、始发满载率（%）;[Imt]和[Ims]表示高速铁路列车密集到达时，轨道交通途经站和始发站轨道列车的平均发车间隔（min）[7]。

若[Imt=Ims=Im]，则

[Cm=60BmMmtJmtηmr-Jmtηmt+MmsJmsηmsIm]            （4）

6 结语

本文对高速铁路与城市轨道交通换乘系统运能匹配性进行了较为详细的介绍，并对高速铁路与城市轨道交通衔接换乘原则与其系统构成进行了较为详细的分析，最后给出了运能匹配度的定义和计算方法。

参考文献：

[1]贺玉姣.高速铁路地铁枢纽换乘客流的控制：以成都东站高速铁路换乘地铁为例[D].成都：西南交通大学，2018.

[2]吴欢.关于国铁与城市轨道衔接问题的探讨[J].黑龙江交通科技，2013（4）：172-174.

[3]代希腾.高速铁路铁路与城市轨道交通换乘设施通行能力研究：以西安北客站为例[D].西安：长安大学，2016.

[4]南天伟.铁路综合客运枢纽衔接方式运营匹配性评价及优化[D].北京：北京交通大学，2015.

[5]石萍，荆涛.城市轨道交通概论[M].北京：中央广播电视大学出版社，2012.

[6]赵晓婷.铁路客运与城市轨道交通换乘模型及优化方法[D].兰州：兰州交通大学，2015.

[7]王国辉.铁路客运枢纽站与城市交通的衔接与协调研究[D].成都：西南交通大学，2007.