地铁站的换乘模式与设施设计研究

周 阳

(湖南高速铁路职业技术学院，湖南 衡阳 421001)

0 引言

就地铁站而言，是城市交通的主要设施，随着人们对交通出行的选择多样性，地铁出行越来越被居民认可，高速高效节能环保，地铁站人流量不断增加，导致地铁客运组织的管理以及控制的压力出现了增加，政府为了良性处理这种情况，需要新建一些地铁站，本文就新建地铁站和原有地铁站能够高效换乘，运用了以下几种方法。

1 客流仿真理论

客流规模将直接影响到车站建设。宏观随机连续的社会力模型是研究本文相关问题的重要模型。首先，将使用Pathfinder软件的steering功能进行建模，使用A*算法以及导航网格对乘客的出口路径进行规划，使用string pulling对出口路径进行平滑处理。其中，steering模块属于逆转向行为，利用路径规划的方式与碰撞处理的方式优化乘客流动的轨迹。如果乘客之间的间距以及到出口的距离超过设定的范围，则会对路径进行重新规划。在静态网格中，A*算法是在计算换乘最优路线的过程中，较为适宜的一种方法。该理论的方程式如下所示：

其中，α,β均为车站中的乘客；b为车站空间的界限；i为路径目的地；f为随机矢量；Fα(t)为车站乘客的社会力合力。

在运用上式计算后，还需要利用下列估价函数：

f(n)=g(n)+h(n)。

其中，g(n)为初始点前进到n点时的实际代价；h(n)为节点n到目标点的预估代价。

2 换乘站仿真模型

本文选取了国内某地铁线路中的新建车站A作为案例研究的对象。A车站的走向呈东西向，地下层数为3层，结构为双柱岛式，A车站下穿既有地铁站，其站台设置于-3层，-1层设置候车厅，-2层是A车站的运行设备间。A车站所属线路由8辆B型列车运营。既有站为地下2层的岛式结构，同样由B型列车运营，列数为6辆。在发车情况方面，A车站客流高峰时顺时针运营列车26对，逆时针运行列车24对。既有站发车对数为27对。A车站与既有站的交叉位置关系如图1所示。A车站与既有站的周边情况如图2所示。A车站与既有站的相对位置关系如图3所示。

地铁站不同线路之间的换乘功能的实现要能够保障远期最大流量高峰的客观需求。以现有客流流量为依托，预测未来30年内的客流流量。30年后的进出站乘客数量和换乘乘客数量详见表1，表2。

表1 30年进出站乘客数量情况表(每小时)

表2 30年换乘乘客数量情况表(每小时)

3 换乘方式

依托案例中地铁运行和周边区域的实际情况，增设线路和已有线路之间的换乘方案有以下三种：第一，通道连接二站台，实现双向混行换乘。该方案的优点为乘客步行的线路较短，可以有效减少换乘所需时间。缺点为在客流高峰期时，站内空间较为紧张，极容易产生拥挤情况。第二，新建线路与既有线路共用站台，实现双向混行换乘。该方案的优点在于站台地板无需进行开孔作业，简便了施工流程，且较为安全。缺点在于既有站台的通行能力会长时间处于短缺状态，可能在客流高峰时造成拥堵。第三，在换乘空间内设置站厅以及站台通道，利用上述两个通道实现换乘，即单向循环模式。该方案的优点在于换乘过程采用了单向循环的方式，换乘与进站客流之间不会出现相互影响的情况，各类设施的使用率较为均衡。但是，该方案在施工过程中会产生较大的工作量。

4 换乘通道及设施的建设方案

在本案例仿真分析的过程中，对以下数值进行了设定：男性乘客和女性乘客的行走速度分别为1.3 m/s和1.1 m/s，男性乘客和女性乘客的最大宽度分别为45 cm和40 cm，地铁站内的传送梯运行效率为0.65 m/s。

4.1 新建线换乘既有线路

根据案例线路的实际情况，在对列车进行调度时要避免双向列车共同进站，避免站内空间不足的状况出现。站内楼梯的设置情况将对换乘时间产生重大影响，楼梯建设越多，所需时间越短。列车进站方式以及楼扶梯设置状况与所需时间之间的关系详见图4。在楼扶梯布置方面，乘客较多时应当采用一顺布置，乘客较少时应当采用双八字布置。

4.2 既有站换乘新建线

在单纯考虑换乘效率时，可以通过增加换乘通道空间的方式减少换乘时间。但是，换乘乘客会受到出站客流的影响，因此，该通道的宽度应当大于2.4 m，底板换乘通道的宽度控制在2 m较为适宜。除此之外，设置分隔带将有利于缩短换乘过程的所需时间。

5 结语

新建地铁站和原有地铁站的科学性和合理性，直接决定了地铁线路的运行效率。地铁中的换乘乘客将在站内进行较长距离的移动，是否能够及时疏导换乘乘客直接影响站内空间的使用效率。本文基于对新建地铁站提出的优化思路，希望可以对国内地铁车站建设与优化实践提供一定的借鉴和参考。