城市轨道交通车站大客流承载能力研究

闫凯 王凌 古宏

摘 要：随着城市轨道交通网络化运营的深入，部分车站发生大客流冲击现象，特别是位于线网锚点位置的换乘站以及临近大型商圈、著名景区、会展中心、对外枢纽的部分车站，由于大客流组织压力日益加大，站内出现局部设施拥挤排队、乘客出行耗时增加等影响服务水平的现象，甚至存在拥挤踩踏的安全隐患。文章基于城市轨道交通车站客运设施的大客流通行能力研究，提出大客流承载能力的测算方式，并就如何提高车站的大客流承载能力提出建议。

关键词：城市轨道交通;车站;大客流;承载能力

中图分类号：U231+.92

1 背景

城市轨道交通大客流是指高峰时段的客流超过列车最大运载能力或车站客运设施的最大承载能力（包括车站的动态最大通行能力和静态最大容纳能力）。

因城市轨道交通列车和车站的承载能力不足，导致站内出现客流通行瓶颈和排队等候区域扩大，进而引发客流通行受阻、现场秩序混乱、出行耗时增加、乘客体验变差等问题。若不及时采取有效的分流疏导或安全管控措施，线路运输能力和车站通行效率会因大客流冲击而持续下降，进而使现场客流的拥堵现象加剧，严重时还可能诱发拥挤踩踏等突发性公共安全事故。

城市轨道交通车站的客流承载能力，主要表现为车站客运设施（包括出入口、安检设备、售票设备、检票设备、楼扶梯、换乘通道等）在客流集散过程中的动态通行能力和车站内排队区域（包括购票排队区域、安检排队区域、闸机排队区域、站台候车排队区域等）的静态容纳能力。

2 车站客运设施通行能力

2.1 客运设施的通行能力调查

基于对重庆市轨道交通车站客运设施持续排隊条件下的1 min通行量调查，部分客运设施的调查数据如图 1所示。由图可知，通道类设施（包括通道、楼梯）的通行量主要和通行速度与客流密度相关，而设备类设施（包括安检、闸机、电扶梯）的通行量与设施类别（如电梯速度、闸机类别、安检型号）和使用者熟悉程度相关度高。

GB 50157-2013《地铁设计规范》 [1]中规定了车站各类客运设施的1 h最大通行能力取值。车站客运设施1min最大通行能力的设计取值与现场实测值对比如表 1所示。通过对比发现重庆市轨道交通车站客运设施中，自动扶梯、通道、楼梯的1 min通行量与设计取值偏差较小，但人工售票机和自动售票机的售票速度明显低于设计取值。此外，因单程票回收增加了人机互动时间，出站闸机的最大通行能力略低于进站闸机，单程票使用率较高的车站（如临近火车站、机场的车站）该现象更加突出。

受各地城市轨道交通的票制票价、单程票使用率、售票设备功能和操作熟悉度等因素影响，不同城市甚至不同线路售票设备的售票能力存在较大差异。此外，随着扫码过闸、移动支付等功能在各城市轨道交通线路中陆续上线，单程票使用率迅速下降，售票设备的使用频率锐减，这对今后的售票设备通行能力和数量配置将产生重大影响。

2.2 通行能力的折减系数

2.2.1 不同主导客流车站的折减系数

通过对车站各类客运设施的通行能力进行现场实测，发现车站客运设施的通行能力受主导客流特征的影响很大，如携带行李物品的大小及数量、对车站环境的熟悉程度、平均走行速度、单程票使用率等[3]，尤其是与对外枢纽站（机场、铁路、长途汽车站等）衔接的城市轨道交通车站，在测算通道类设施的通行能力时需要进行一定的折减，折减系数如表2所示。

2.2.2 出站和换乘路径设施的折减系数

对于出站或换乘路径上的疏散设施，客流分布特征与列车到站时刻相关性强，疏散设施的通行量在时间维度上呈锯齿形波动，因此客运设施无法持续保持在最大通行能力水平。若客运设施持续保持在最大通行能力水平，则楼扶梯口会产生大面积客流堆积，不利于站台的安全疏散。

通过对站台疏散楼扶梯的1 h实际通行客流量和理论最大通行能力（考虑高峰小时系数）对比，发现当实际客流与理论最大通行能力比值在2/3时，楼扶梯上客流无中断，但基本上在下一班车到达前可以完成大部分疏散，两班车或多班车之间楼扶梯口排队客流无明显堆积。随着疏散设施与站台的距离越远，这一比值越高。因此，对于出站和换乘路径上客运设施的通行能力，应结合设施与站台的远近距离，在列车运行间隔内考虑一定的折减，折减系数如表3所示。

3 车站客运设施容纳能力

3.1 站台候车区容纳能力

GB 50157-2013《地铁设计规范》中规定的站台候车区客流密度取值0.33～0.75m2 /人，设计单位一般选用0.5m2 /人，侧站台设计宽度规范中要求不低于2.5m，若站台按120 m长度计算，一般岛式站台的两侧站台600m2 候车区的容纳能力约为1 200人。

在实际运营阶段进行站台容纳能力测算时，不宜参照上述方式简化计算。站台实际可用面积（扣除安全门、站台楼扶梯组和两端设备房占用面积外）主要用于静态候车和动态集散。对于设置2个楼扶梯组的站台，根据运营经验，乘客动态集散区域（包括下车乘客疏散出站台的路径占用区域和经楼扶梯到达站台并找到对应车门候车的路径占用区域）占站台实际可用面积的比例不宜低于30%（比例越大越有利于站台客流的快进快出），否则容易产生客流交叉干扰影响站台集散效率;而设置3个及以上楼扶梯组的站台，乘客动态集散区域不宜低于站台实际可用面积的40%。此外，站台建筑布局、列车停靠位置（特别是不同编组套跑的站台）、局部隔离措施都会影响候车区容纳能力。

根据不同主导客流携带大件行李的比例不同，旅行类车站的候车区宜按0.75m2 /人的密度结合候车区面积测算容纳能力;休闲集会类车站宜按0.6m2 /人的密度结合候车区面积测算容纳能力;通勤类车站宜按0.5m2 /人的密度结合候车区面积测算容纳能力。

3.2 站厅排队区容纳能力

从“内紧外松”管控车站客流的角度考虑，站厅的排队密度宜小于站台。对于站厅进出闸机组、售票设备和安检设备的排队区域，在不造成各类客流交叉影响的前提下，各车站受站厅建筑空间、设施布局、客流流线设置等因素影响，区域面积各有差异。根据对运营现场的观察，旅行类车站的站厅排队区容纳能力宜按1.2m2 /人结合排队区面积测算;休闲集会类车站宜按1m2 /人测算;通勤类车站宜按0.8m2 /人计算。

4 车站大客流承载能力

根據城市轨道交通车站乘客走行时间函数的相关研究[4]，通道类客流在动态行进过程中，客流密度和客流速度函数是决定最大通行能力的关键[5]，当客流密度在

2.2人/ m2 （即0.45m2 /人）、平均步行速度在0.63m/s时，通道的通行能力达到峰值;而根据关于踩踏事故的研究[6]，结合运营车站现场观察，当同向步行人群的密度超过3.8人/ m2 （即0.26 m2 /人）后可能形成严重拥堵，此时一旦出现不可控的意外情况引发人群慌乱，人群会因没有足够的空间来躲避事故，继而引发多米诺骨牌效应，产生拥挤踩踏事故[7]。

从保障大客流组织安全角度，必须将车站通道、楼扶梯等客运设施的客流密度控制在3.8人/ m2这个安全红线内;从保障通行效率角度，车站的动态客流密度应不超出2.2人/ m2这个限界。当然客流组织的安全和效率的分界点对大客流发生时的现场实际指导意义有限，需要做更多的分析研究。

《公共交通通行能力和服务质量手册》（TCQSM）[8]和John J.Fruin博士提出公共交通设施的服务水平（Level of service，Los）相关理论[9]，以人均占用空间为衡量指标将服务水平划分为6个层级。英国伦敦地铁和我国香港地铁提出将正常情况下的设施服务水平控制在Los C以上，建筑改造或特殊事件时可降低服务水平至Los D或者Los E[10]。Los分级标准如表4所示。

GB 50157-2013《地铁设计规范》中规定的设施最大通行能力需要的步行空间在Los F级才能达到，站台排队密度的设计取值也在Los D级，对比来看我国现行设计标准的服务水平较低。而本文所提出城市轨道车站客运设施的动态通行能力和静态容纳能力，统筹考虑了客流时空分布特征和各类车站乘客属性，可确保车站各环节客流整体顺畅，乘客排队拥挤度可接受、运营组织安全可控，并预留一定幅度的安全冗余。

基于车站客运设施的1 min最大通行能力和站厅站台容纳能力，结合车站建筑布局、设施配置和流线设置，可以计算该站进站、出站和换乘路径上每个客运设施的通行能力和排队区域容纳能力，然后按照“木桶效应”找出每个路径上通行或容纳能力的短板或瓶颈，即为该站高峰期的大客流承载能力。

城市轨道交通车站的大客流承载能力不是一个具体量化的数值，而是基于“人、机、管、环”等变量因素，并结合安全、效率和服务水平的综合考量，还必须为火灾等应急疏散工况预留安全冗余。此外，车站客流承载能力与列车运能息息相关，原则上运能不足的问题应通过提高运能的方法来解决，否则车站即便有较大的承载能力也难以应对持续的大客流冲击。

5 提高车站大客流承载能力的建议

城市轨道交通运营车站发生大客流冲击导致车站客流承载能力不足，从城市轨道交通的建设和运营角度主要由以下3方面原因导致：①工程可行性研究阶段客流预测与运营实际客流产生量级差异导致车站规模偏小，不满足高峰期客流组织需求;②车站建筑设计标准和方法未体现客流特征，与运营实际有偏差;③车站客流组织方案有待优化，未能充分挖掘车站的大客流承载能力。可通过以下措施解决上述问题。

5.1 分级确定车站规模

工程可行性研究阶段的客流预测是基于规划线路、规划用地、采取四阶段法预测的成果，对列车制式选择、列车数量、车站建筑体量、设备数量等起决定性作用。现有的客流预测方式对线网客流分布研究不深，特别是换乘客流的量级易把握不准。且基于用地规划开展远期客流预测的方式，易受规划调整、建设时序变化等因素影响，具有很大的不确定性。因此现有模式下，很难通过提高规划设计阶段的客流预测精度，避免车站运营后遭受大客流冲击。

为减少因客流预测低导致车站建筑规模小、不能满足大客流组织需求这一现象，建议在工程可行性研究客流预测的基础上，按照分级原则（表5）确定城市轨道交通车站的建筑规模（表6）和换乘通道宽度（表7）。

按分级原则确定车站的规模体量，可在一定程度上保障车站运营后大客流组织的物理空间，也可以更好满足新时代乘客对车站服务水平的更高需求。根据重庆市轨道交通一、二轮线网车站的客流预测成果，一级车站占所有车站的比例约为4%，二级车站的比例约为16%，三、四级车站的比例各约40%。各城市轨道交通可基于本地化的客流属性调查和服务水平定位，编制适合本地情况的车站分级原则。

5.2 优化车站建筑设计

通过挖掘运营车站的客流特征，调查车站客运设施的通行量，研究车站的大客流承载能力，分析总结已运营车站出现的主要问题和经验教训，可以持续优化车站的建筑设计。车站建筑设计的优化措施包括以下几个方面。

（1）不同主导客流的车站、不同路径的客运设施在通行能力设计时，应采取不同的折减系数。

（2）在设计侧站台乘降区宽度、站厅排队等候区面积时，依据不同主导客流类别车站携带大包行李旅客的比例差异，选用不同的客流密度指标，推荐指标见本文第3章车站客运设施容纳能力部分。

（3）换乘站涉及的线路在运能相对充足且运能匹配度较高的条件下，从提高乘客服务水平角度优先考虑同站台换乘，其次考虑节点换乘（包括十字型、T型、L 型换乘结构），最后考虑通道换乘，换乘通道长度不宜超过200 m。当换乘站涉及线路的运能存在不匹配时，特别是其中一条线路存在运能不足时，从保障大客流组织安全角度优先考虑通道换乘，其次考虑节点换乘，最后考虑同站台换乘。

（4）车站进站、出站、换乘路径上不同客运设施的通行能力应相对均衡，避免因单个客运设施通行能力不足导致出现通行瓶颈现象。

5.3 优化车站运营组织

运营阶段依据车站建筑结构和客运设施数量布局，结合人员物资配备和客流分布特征，科学制订并持续优化车站的客流组织方案，充分挖掘人员、设备、流程方面的潜力，确保车站客运设施的通过能力和容纳能力满足高峰客流需求。

当高峰客流在车站大客流承载能力范围内，可采取以下运营组织优化措施提高乘客服务水平：

（1）提高乘客对车站客运设施的操作熟练度，进而提高客运设施的最大通行能力;

（2）通过加强管理减少客运设备设施的故障率、缩短故障维修时间，减少因设备故障原因导致出现大客流冲击现象;

（3）科学合理的客流组织措施有助于避免客流交叉，提高车站集散效率;

（4）构建智慧城市轨道交通，深入挖掘、分析运维数据，提高客流预测水平，持续提高城市轨道交通的网络化运营效率;

（5）持续优化车站安检机的数量布局和设备选型，探索站外安检、安检互信（城市轨道交通车站认可火车站或机场的安检结果，不再重复安检），通过大数据分析建立乘客安全信用等级，对安全度高的乘客可执行免检或抽检。持续提高车站安检能力、减少安检排队耗时、避免站内客流交叉。

当高峰客流超出车站的大客流承载能力，应以保障现场大客流组织安全为红线、客流通行效率最大化为目的，采取客流管控措施保障运营安全，避免出现拥挤踩踏事件。若通过客流管控措施无法从根本上缓解大客流冲击，应通过增加站内客运设施或者实施车站建筑空间扩容改造，以进一步提高车站的大客流承载能力。

6 研究结论

研究城市轨道交通车站的大客流承载能力，需要结合运营实际分析客流属性，追溯车站与客流供需不匹配的原因，结合运营体会和经验教训对车站规划、设计和运营组织采取优化措施，探索提高车站大客流承载能力的方法。本文结合重庆市轨道交通车站大客流组织的实践，通过研究城市轨道交通车站各类客运设施的动态通行能力和静态容纳能力，按一定的服务水平和安全保障确定车站的大客流承载能力，并就提高城市轨道交通车站大客流承载能力提出建议。主要研究结论如下：

（1）各地城市轨道交通应基于本地化调查确定售检票和安检设施的最大通行能力;

（2）对不同类别车站和疏散路径上客运设施的最大通行能力应考虑一定的折减系数;

（3）站台、站厅排队区域的容纳能力，应根据空间使用情况和主导客流特征确定;

（4）车站大客流承载能力需要结合乘客服务水平、效率最大化和安全红线综合确定;

（5）基于高峰客流的量级确定车站建筑规模，并通过持续优化车站建筑设计和运营组织，提高车站的大客流承载能力，保障客流通行效率和乘客服务水平。

参考文献

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收稿日期 2020-06-23

责任编辑 胡姬