解决动态环境下地铁换乘方式优化问题的研究

□ 孙佩茹

(武汉科技大学， 湖北 武汉 430070)

近年来，我国经济保持高速发展，城市人口数量也在逐渐增多，给城市交通发展带来了一定的压力。优化城市交通成为解决交通问题的关键。

地铁车站是地铁线网中的重要枢纽，为乘客们提供升降乘坐、候车等待、换乘路线等服务，是地铁交通网络连接外界的枢纽，也是市民直接体验地铁服务的方式。地铁换乘站复杂程度相较于普通车站更高，换乘站一般是两条或多条路线交汇站点，站内客流量大，管理难度也较高，换乘车站的服务水平高低会影响地铁线网的运营水平。因此，对现有的换乘方式进行分析，在基于乘客满意度的条件下，对现有换乘方式进行优化是很有必要的。

1 国内现有换乘方式

城市轨道交通是市民出行的主要方式之一，其运营水平也是城市经济实力、市民生活水平、城市化发展状况的象征。根据地铁交通网络的规划路线，现有的地铁换乘方式主要是节点换乘、站厅换乘、通道换乘、平行换乘、同台换乘、出站换乘[1]。

1.1 节点换乘

节点换乘是地铁换乘中最常见的方式，其通过两个车站站台间的短楼梯引导乘客完成换乘。在实际地铁站设计中，多采用一字形、十字形、岛侧式或侧侧式站台组合的方式，这样可以使换乘距离与换乘时间较短。在这种换乘模式中，乘客在某地铁站点下车沿路线再进入另一条地铁线路，有效提高了换乘效率。但是在多数的地铁换乘站中，因为线路规划，两条地铁线并不是完全平行的，这时便需要乘客借助步梯或电梯完成换乘操作，这样的站点一般需要设计换乘站厅和路线指示牌，引导乘客快速完成换乘。

1.2 站厅换乘

站厅换乘是指多条地铁线路共用站厅，或两车站间相互连通形成统一的换乘大厅。出站与换乘的乘客都需要经过该站厅，然后根据相关导向标志引导出站或走到另一个站台继续乘车。这样的设计能提高乘客换乘的行进速度，减少换乘乘客滞留人数，避免了站内拥挤的情况。但是相应的也有不利的情况，这样的换乘方式因为线路规划较长，会增加乘客的换乘距离，不能合理地减少乘客的换乘时间，同时也会出现进出站乘客交叉干扰的情况[2]。

1.3 通道换乘

通道换乘一般适用于不相邻的两座或多座车站，在每个车站之间使用通道相连接，供乘客换乘[3]。连接通道的设计方式多样，通道宽度由车站客流量决定，通道长度一般不超过100米。通道换乘后期线路规划的灵活性较大，预留的规划空间也较大，适用于分期施工的线路规划。对于一线城市巨大的客流压力，这种换乘方式设计有利于分散换乘压力，降低车站管理难度。但是由于通道换乘距离较长，乘客换乘体验不佳，并且会增加相应的工程造价。

1.4 平行换乘

平行换乘可以通过不止一个换乘通道进行上下换乘，这种换乘方式可以承受更大的客流量。但是为了能构造这样的换乘形式，两条线路必须调整至平行位置，这样既占空间又致使本是在一条线上的线路必须绕路才能构造出这样的站台。综合来讲，这种换乘方式在中心城区并不推荐。

1.5 同台换乘

同站台换乘也称“零距离换乘”，是将两个轨道系统的四条线路分别两两合用一个岛式站台，使两条轨道系统的部分乘客实现同站台换乘。一些火车站对于时刻较近的列车也常采用同站台换乘或经过地下通道不出站换乘[4]。这种换乘方式十分方便，但是需要两条线路同期施工，工程项目量较大。

1.6 出站换乘

出站换乘是针对不具备物理连接收费通道的换乘车站而增加的一种特殊换乘方式，即持交通卡乘客在规定的时间间隔内，从规定站点出站并换乘同站另外一条地铁站线[5]。乘客不能在站内实现连续换乘，必须出站后再进行换乘。这需要乘客提前规划好出行路径，选择恰当的换乘地点完成换乘。

2 换乘方式的优化思路

本研究对乘客出行特征这一动态因素进行讨论分析，提出有针对性的优化交通换乘方式的设计意见。下面分别从时间、换乘次数和换乘衔接方式三个方面进行优化。

2.1 减少出行时间的换乘方式优化配置

伴随着城市地铁建设规模的扩大和运营线路网的增加，乘客出行过程中在不同地铁线路之间换乘将变得十分普遍，面对客流量增大的难题，地铁线路固定原始发车频率远远不能满足乘客要求。所以将地铁各条线路连接起来，系统规划配合乘客出行特征的发车频率，是很有必要的。

地铁发车时刻表优化可从节能优化、协同优化、同步优化等方向入手，基于大数据模型对地铁乘客客流进行分配。地铁发车时刻表的优化变量是地铁的区间运行时间，其他因素如停站时间、地铁发车间隔和数量也需要考虑到设计模型中[5]。根据统计得到的信息数据，对地铁发车采取更加科学高效的管控方式，根据不同站点的乘客数据分布情况，在相应客流高峰期尽可能地提高地铁发车频率，有效减少乘客的候车等待时间，提高乘客的换乘效率，进而缓解高峰期的巨大客流量给车站带来的管理压力。

在单线条件下，地铁运营计划通常依据线路的客流特征而定。不同时间段的断面客流决定了不同时间段的发车间隔，高峰时期的最大通过能力由地铁高峰期的断面客流决定[6]。在多线条件下，地铁运行线路编制较为复杂，需要考虑换乘车站，尤其是大型换乘枢纽的运营计划[6]。特别需要说的是，在地铁客流量较大时，车站发车时间编制需要考虑避开上下两列线路的发车时刻，避免在站台出现多方向线路地铁同时到站的情况，以减少乘客在站内的停留时间。

2.2 减少换乘次数的换乘方式优化配置

在出站换乘中，由于换乘设施的不连续性需要乘客进行连续换乘。在大型地铁线路换乘节点处，车站售检票系统的合理布局也是保证车站顺利运营、客流快速疏散的重要手段之一。在车站售检票设备布局时需要考虑到多种因素的影响。

①乘客便利型。乘客是车站运营中的主要服务对象，设计满足乘客出行便利的售检票系统，不仅能使车站人流通畅、在最短时间完成疏散操作，而且能提高系统的运营效率。基于疏散客流的目的，设备的布局还要满足不同乘客的出行特征，减少不同客流类型在进出站处出现交叉拥挤的情况。

②管理便捷型。地铁大型换乘节点处也是地铁运营管理的重要考虑对象。售检票设备的布局不应太过于分散或者集中，太过分散不利于形成车站网络式管理，增加人力资源的浪费，反之则不利于有效的客流疏通。

③资源友好型。对于长远角度的轨道交通规划来说，地铁换乘站的规模较大，需要考虑到周边设施环境、各个出站口客流量和乘客时间分布走向。一般来讲，进站设备与售票设备不应相隔太远，对于大规模的站厅换乘，需要系统地考虑设备布局，而不是选择独立地进行设施配备。

2.3 考虑换乘衔接方式的优化配置

在分析乘客换乘次数时需要考虑到乘客的“衔接换乘”[7]。衔接换乘是指轨道交通与其他出行方式之间相连接的换乘方式。乘客的衔接换乘行为与地铁站的种类有关。根据地铁站周边环境，将其分为商业型、居民型、商住混合型、景点型、其他型几大类，分别就几种不同环境类型的地铁站对乘客衔接换乘方式进行分析。

2.3.1 商业型地铁站

地铁站点周围建筑以商务办公区域和购物中心为主，一般位于城市中心地带。从整体出行角度来看，地铁进出站乘客一般以购物休闲为主，在上下班时间点会有通勤乘客通过。商业型地铁站的乘客更多是出于便捷出行的需要，倾向选择高效省时的出行方式，通常不会驾驶私人出行工具出门。

2.3.2 居民型地铁站

居民型地铁站周围以居民区为主，地铁出行人流大多以居民为主，这类地铁站点服务性较强，需要满足各类乘客对于出行的要求，并且站点设计更富生活气息，彰显城市风貌。居民型地铁站乘客出行相较于其他类型乘客更具灵活性，他们根据不同的出行特征选择出行方式。

2.3.3 商住混合型地铁站

商住混合型地铁站即融合商业型和居民型两种地铁站的特征，既满足购物休闲需求和上班通勤，又满足居民平时出行的需要。这种地铁站的换乘设计需要综合考虑影响因素，系统地提出相应的优化方式。

2.3.4 景点型地铁站

景点型地铁站周边以景区观光点为主，此类地铁站在节假日的人流量比工作日多得多，满足了乘客对于出行休闲的需要。

2.3.5 其他型地铁站

其他型地铁站指不属于上述四类地铁站分类方式的地铁站类型，此类地铁站一般受众相对较少，乘客出行换乘量较小，可以点对点有针对性地解决乘客换乘问题。

3 地铁换乘方式的改善措施

基于乘客满意度[9]的条件下，站内换乘站的管理组织以满足乘客安全、高效、便捷换乘的需求为目的。根据聚集人群特点[9]考虑换乘方式的优化，从聚集人群的主体特征和客体特征等角度，对乘客在时间、空间、信息交互三个因素进行分析，了解不同情况下乘客的不同需求，以期分析并设置合理的换乘设施，提高乘客的出行换乘效率。

地铁换乘方式优化满足了站城空间一体化、高效性、高效益和集约化的需要[10]。对地铁网络式线网规划和换乘方式优化需要结合空间组织形式、客流量和车站换乘比例等客观条件。本文将从以下几个方面讨论关于地铁换乘方案的优化设计。

3.1 换乘空间组织优化方案

考虑到现有的车站换乘通道都是与换乘站点相对而建的，不是呈对称式分布在同一侧。这样的设计安排虽然在理想条件下减少了换乘乘客的换乘时间，但是考虑到地铁换乘时人群的复杂流动性，面向换乘站口与非换乘站口之间形成了多条路线交汇的情况，在客流量较大时，车站人流并不易快速疏通。

针对此类换乘站点与站厅步行区域出现人流交互影响的问题，可以选择改变换乘通道的面向方向，避免和其他进出站口的路线规划产生冲突，通过减少人群的交汇点优化换乘方案。

3.2 站厅空间区域划分优化方案

将地铁换乘枢纽按照拥挤区域划分为排队区和集散区[11]。对比城市不同换乘枢纽站点的空间设计，部分站点将站厅集散区阻隔成多块区域线，并且换乘乘客流动路线规划较为单一，当车站换乘站点较少时，未与换乘站点相连接的集散区人群需要步行较长线路才能完成换乘，这样容易形成人流阻塞。

针对这种由于集散区空间隔断造成单一换乘站口客流压力较大的情况，可以考虑将车站集散区连通。因为换乘通道的长度无法改变，所以考虑在站厅集散区采用多样化连通方式，解决换乘人流分布在站厅一侧，形成出口堵塞的情况。

3.3 换乘通道优化方案

上文提到的换乘路线与其他客流行进路线产生交汇的情况，可以考虑将换乘通道从同平台路线中提取出来，设置升降式换乘的独立通道，避免客流路线出现过多交叉点，同时解决车站设施资源配比不均衡的问题。换乘通道是站内换乘的必经通道，换乘通道内的环境和设计长度直接影响了乘客换乘时的体验感。受换乘空间中封闭环境和人流密集的影响，乘客容易出现一定的心理压力。在封闭空间内可运用有特点的导向标识和符号引导乘客顺利快速完成乘车和进出站，这些设计标识对于外来人员和老年人尤为重要，即运用合适的视觉传达设计优化地铁换乘中的导向设计[12]。

3.4 车站管理优化设计

车站运营方需要清楚各个站点和不同时间段的客流情况，对于客流量较大的站点和时间重点观察管控，在空间允许的条件下增加自助服务设备，降低乘客的换乘等待时间；基于不同乘客的需求，设置满足客流量的高效通道；在站厅和站台处安排工作人员分散引导上下车的乘客，避免出现交叉拥堵，确保客流安全有序流动。

4 结论

本文从国内现有换乘方式入手，分析现有的换乘方式的优缺点，基于乘客满意度的条件下，提出几点优化换乘思路，并讨论不同情况下车站优化换乘设计方案。随着城市轨道交通从单一化向网络化发展扩大，大型换乘站点的综合运营情况和站内设施布局合理度逐渐成为地铁运营商关注的重要问题。地铁换乘运营受到地铁发车时间、乘客出行特征、地铁线路分布情况、地铁实际行使情况等多种因素影响，换乘方式优化的难度也随之增大。在后续的研究过程中，这些不定向变化因素都应该成为换乘优化的讨论对象。