大型轨道交通枢纽站流线组织与优化
——以天津站地铁站为例

王竞飞，周 庆

（天津城建大学 建筑学院，天津 300384）

地铁换乘枢纽与其他类型的地铁站相比是城市交通换乘和衔接系统中的重要节点，吸引各方向客流和车流，并结合地下公共空间形成城市中的重要节点[1].枢纽站的客流量远大于其他类型的地铁站，客流流线引导和疏散的问题尤为重要，天津站地铁站也不例外.天津站以满足自身枢纽交通功能为前提，与城市其他功能相协调，充分利用地下空间，在各功能分区间建立立体、循环衔接系统和静态交通设施[2].但随着城市规模的不断扩大和人流的急剧增加，站内的疏导压力逐渐凸显出来.

针对天津站地铁站的站内区域进行实地调研，通过问卷、行为观察和记录对天津站地铁站的换乘距离、换乘时间、换乘方式、乘客密度、乘客流线以及乘客换乘体验等方面进行调查.采用流线分析、方案优化、仿真模拟等研究方法，研究换乘站内客流量及客流流线问题、站内换乘流线的优化等内容，以期实现天津站地铁站站内流线的优化.

1 天津站地铁枢纽现状流线分析

天津站是立体化交通换乘（地铁3、2、9号线三站换乘）综合枢纽，负责输运天津对外的主要客流量，占全市总客流量的50%以上.仅2016年中秋、国庆两节期间，天津站客流量将达到400万人次，最大单日峰值约为14万人次[3].该站采用地下四层的布局结构，地下空间错综复杂.

1.1 天津站地铁站站内现状布局

天津站站内地下分为四层：地下一层为公共交通层，是地铁与火车、出租车以及公交车的换乘平台；地下二层为三条地铁的公共站厅层，并设置售票、检票闸机、安检等配套设施；地下三层为2号线与9号线的站台层，通过不同的站台形式进行组合；地下四层是地铁3号线的站台层[4].

1.2 天津站地铁站使用情况调查

笔者针对天津站地铁站（以下简称T站）乘客使用情况进行了抽样问卷调查，共发放200份问卷，其中有效问卷181份.统计后，分析可得出以下初步结论：首次使用T站的乘客占23.4%，使用T站5次以内的乘客占36.6%，使用T站大＞5次的乘客占63.4%；认为T站站内高峰期过于拥挤的乘客占72.2%，曾在T站内迷失方向的乘客占48.6%，认为T站站内有流线交叉情况的乘客占76.1%；其中少年（7＜A≤14）占10.6%，青年（14＜A≤35）占 42.3%，中年（35＜A≤60）占36.2%，老年（＞60）占10.9%，见图1.

图1 调查问卷群体年龄构成

1.3 天津站地铁站站内交通节点与客流现状

天津站地下一层通往地下二层的垂直交通节点共有4个（见图2），1号楼梯位于站厅层西北角，直接通向2号、10号出口；2号楼梯位于站厅层中部，主要供转乘公交、长途汽车的乘客使用；3号楼梯位于站厅层西南角，直接通向3号、4号出口以及南广场；4号楼梯位于站厅层东北角，主要供火车站北出口出站乘客使用.

通过实地观测调研，分别对一个工作日中两个上下班高峰时段及一个非高峰时段进行数据取样，获得各个交通节点的乘客流量及换乘乘客流量（见表1）.

图2 T站地下二层区域示意

表1 天津站地铁站交通节点客流流量调查表 人

通过表1得出：天津站各时段客流量较为相近，有持续的大客流现象，并不同于城市中心城区的高峰潮汐现象；并且换乘客流占总客流量的比例较大.

另外，通过客流分析及实地观测，得出天津站地铁站客流流线具备如下特点：

（1）进站乘客主要来自天津站北出口（铁路客运统），约占总进站客流量的62.8%；其次是来自南广的乘客（包括市民和游客），约占总进站客流量的9.8%；出站乘客比例相当.因此这两类乘客为T站的要乘客来源，并通过3号梯和4号梯到达站厅层，通往目的区域.

（2）地铁2、3号线分别贯穿天津市区东西、南北轴向，9号线直接连通滨海新区，因此T站是天津市最主要的乘客转运中心，高峰期换乘乘客数量约占总客流量的43.21%（通过表1计算得知）.

1.4 天津站地铁站内流线组织

地铁2、9号线位于站域南半部，乘客通过闸机进入付费区后，通过站厅层内的垂直交通可直接到达站台区域；3号线位于站域北半部，在地下四层，其轨道线路与2、9号线相垂直，乘客首先须通过站域内的垂直交通到达地下三层2号线站台（去往曹庄方向），再通过地下三层2号线站台内的垂直交通到达3号线.

地铁2、9号线换乘方式为同台换乘，2号线南侧站台（开往滨海国际机场方向）乘客可直接进入9号线列车完成同台换乘；2号线北侧站台（开往曹庄方向）乘客须通过站厅层换乘9号线；2、9号线之间预留了换乘通道，暂缓开通；受管线的限制，2、9号线与3号线未能与该换乘通道连接；3号线与2、9号线的换乘须到达站厅层，通过站厅层完成.图3为T站站厅流线示意.

图3 T站站厅流线示意

1.5 天津站地铁站现状流线问题

1.5.1 各区域面积分配与客流量不符

T站站厅层非付费区被站厅分为A、B、C三个区域（见图2），但各区域面积分配不合理：C区面积过小，拥挤程度过高；A区面积远大于C区，客流量却远低于C区，造成A区乘客密度及设施使用效率过低.天津站站厅层主要包括3号线站厅、2号线和9号线站厅以及非付费区三部分.非付费B、C区域承担着主要客流，乘客进出站和换乘都需要经过站厅层南半部（2号线站厅），造成了该区域出现拥堵现象，是站域内的瓶颈区域；图2中乘客集中点为三条地铁换乘、A区通往2、9号线、B区通往3号线的必经之路，是站域内的最拥堵位置.

1.5.2 站厅南半部过度拥堵

站厅南半部受到多方向的持续客流冲击，客流流线过于混乱，多处出现了交叉流线和对冲流线，增大了流线摩擦力，严重影响行走速度.按照节点通行能力分析，地铁安全运行时，应控制人员进行方向的先前节点的通行能力大于后方节点的通行能力[5].以T站出站方向为例，2、9号线公共站厅的客流容量小于两线交通节点最大通行流量之和，因此造成了2、9号线站厅的拥堵现象.非付费C区的通行能力小于站厅的通行能力，进一步造成了瓶颈位置的拥堵.

1.5.3 部分设施使用率过低

T站站域位于天津站北部，且乘客来源过于集中.调研过程中发现，1、2号梯的客流量远低于3、4号梯，但对应1、2号梯的非付费A区设置自动售票机12部，闸机18部，与对应4号楼梯的B区数量相当，远多于对应3号楼梯的C区，使用率不足B区设施的20%.

1.5.4 导视信息过于集中

对于乘客的引导和分流，导视系统起着相当重要的作用，T站的导视系统过于集中，也是导致乘客密度不均匀的重要因素.站域内的空间划分常给人以心理暗示，应在被划分的不同区域分别设置独立的导视信息，分流乘客.

2 天津站地铁枢纽流线改进设计

2.1 天津站地铁站流线分流分析

日本新宿地铁站结合火车站和商业区，日客流量大于300万人次[6].新宿站解决站内拥堵混乱的手段主要是对区域进行划分，将不同站台和路线的乘客进行分流，这也是地铁站实现客流分流的主要方式.

2.1.1 天津站地铁站的换乘方式

在多种换乘方式中，十字换乘和同台换乘配合合理的列车到站时间，可快速转移乘客，适用于客流量较大的换乘站，如北京南站地铁站.T站的换乘方式为L型换乘.在岛式站台和侧式站台中，侧式站台更能承受大客流的冲击，上下行人流不交叉，利于乘客分流引导[7].T站2号线和9号线的站台形式为岛式站台与侧式站台结合，2号线为侧式站台，滨海国际机场方向站台与9号线北侧站台为岛式站台，3号线站台形式为岛式站台[8].9号线南侧站台为侧式站台（暂缓开通，备特殊时期使用），如图4所示.

图4 地铁2、9号线站台示意

2.1.2 天津站地铁站分流模拟

为了便于T站乘客分流，模拟的换乘方式和站台形式均采用便于分流的形式.地铁3号线站台选用侧式站台，3号线与2、9号线的换乘方式采用十字换乘式（见图5）.

图5 分流模拟轴测图

3号线在两侧站台的两端以及中部分别设置垂直交通节点，分别连接2、9号线各部分站台：北端交通节点连接2号线通往曹庄方向的侧式站台；中部交通节点连接2号线通往滨海国际机场方向与9号线的站台；南端交通节点连接9号线南侧站台.9号线中间站台则为乘车站台，直接连接站厅层，北侧站台为下车站台.

去往2、9号线的乘客通过站台层到达相应站台乘车；去往3号线的乘客先到达2、9号线站台，再通过2、9号线与3号线的垂直交通到达3号线.2号线曹庄方向站台对应3号线站台较多部分，为连接3号线的主要站台，面积设置较大，起缓冲作用；换乘乘客直接通过连接3号线与2、9号线的垂直交通进行换乘，3号线的侧式站台兼顾着换乘通道的作用，弥补了侧式站台空间浪费的缺点.

该换乘方式可将乘客在不到达站厅层的情况下直接换乘，避免换乘客流对站厅层造成压力.在2、9号线站台层，乘客分为两部分，一部分直接换乘，另一部分通过站厅层完成出站；3号线进出站的乘客被分散在了2、9号线的多个站台上，再通过所在站台的楼梯间到达站厅层，并在站厅层形成以南北向为轴的平行分布状态.

站厅层非付费A区和C区合并，中和A区使用不足和C区拥堵的现象.去往9号线和2号线滨海方向的乘客从站厅南侧引入，去往2、3号线的乘客从站厅北侧引入，达到分流的同时又避免了与出站客流的交叉.

2.1.3 分流模拟特点

模拟方案中，对流线进行了分流-汇合-分流处理.利用2、9号线站台位于站厅层与3号线楼层之间，并具有多站台的特点，将其作为换乘方案中的中转平台.在出站方向，对来自3号线的换乘乘客和出站乘客进行分流，乘客到达2、9号线站台后，再将3号线出站乘客和2、9号线出站乘客进行汇合，统一引入站厅层，与进站乘客进行分流，避免交叉混乱；反向同理.

在结构分流的同时，合理运用导视系统和地铁设施进行分流.通过闸机的单向性和导视系统的灵活性对流线进行单向分流及引导；自动售票机位置顺应进站流线布置，自动售票机、进站闸机位置结合出站闸机、垂直交通节点设置，将站台非付费区分为入站乘客区域和出站乘客区域，避免流线交叉，增加空间及利用率.

2.2 天津站地铁站优化方案

2.2.1 天津站地铁站优化原则

通过对客流的模拟与分析，总结出以下优化原则：①平均利用T站资源，减少乘客聚集现象；②减少

图6 T站站厅改造平面功能及流线示意

在该方案中，以南北向流线为主流线，减少了原有的东西向流线，进站、换乘等行为均通过主流线两侧的分支完成.

3号线：进站乘客从站厅北侧进站，以Z1作为主要进站楼梯，Z2则是换乘主要使用楼梯；

换乘乘客：从Z1、Z2梯南行至2、9号线站域进行换乘，去往2号线曹庄方向乘客可从地下三层进行换乘；

2、9号线：乘客从A1与C区进站闸机进站，顺应换乘流线和出站流线形成交汇流线，到达对应站台，流线的冲突与交叉，增加交汇流线的可能性；③流线的循环，合理安排进站闸机和出站闸机的关系，串联进站—乘车—换乘—出站的关系；④利用2号线曹庄方向站台与3号线换乘楼梯同站台的关系，尽早将乘客引入地下三层，减缓站厅的压力.

2.2.2 天津站地铁站流线重新布置

优化过程中，依据客流情况及站域设施情况，重新规划流线.多次尝试，选取以下方案（见图6），方案主要对隔离护栏进行改动，对站厅空间重新划分.对付费区和非付费区重新划分，将使用不足的A区分为两部分（A1和A2），并与C、B区合并，共享设施资源，减缓B、C区使用压力；将C区进站闸机向北移动，设置于3号线楼梯（Z1、Z2）之间，与A1区闸机合并，供A1区和C区的进站乘客使用；A2区变为B区的辅助区，主要供2号梯和B区乘坐3号线的进站乘客使用，B区去往2、9号线的乘客依然从B区进站闸机进站；出站闸机一处设置于2号梯附近，一处设置于C区进站闸机北侧，其余闸机均设于站厅南侧.或从A2、B区进站乘客从B区进站闸机进站，北侧即为2、9号线进站楼梯；

出站乘客行至站厅南部，从左右出站闸机出站.

该方案中有三处导视重点区域（见图6），重点2处主要导视3号线和2、9号线进站闸机的位置，重点1和重点3处应主要导视2号线曹庄方向站台亦为3号线换乘站台，遵循尽早将乘客引入地下三层，减缓站厅压力的原则；若部分去往3号线的乘客从B区进站闸机进站，亦从重点3处引导至地下三层.

3 Pathfinder仿真模拟

Pathfinder是一款用于模拟人行为路径的仿真软件，为了验证优化方案的可行性，将T站现状方案和优化方案平面图导入软件中，在软件中建模，并录入调研的天津站信息，从而进行模拟分析验证.

图7 乘客使用量与路径分析

按照图1中乘客年龄比例在软件中创建乘客群体框架，分别生成不同群体的移动速度和范围，并计算出表1中午高峰时段的各区域的人数比例，录入两趟地铁时段内各路径乘客的人数及行为进行仿真模拟.

通过乘客使用量与路径分析对比（见图7），现状方案乘客在站厅层东侧聚集现象明显，流线在站内东侧出现过多交叉现象；优化后，站厅层东西两侧的乘客使用量更为均衡，流线更为清晰，两侧乘客均可直接到达相应的乘车站台，从而减少流线交叉的概率.通过在一定时间内东西两侧非付费区的乘客数量曲线对比（见图8），现状方案非付费的东西两侧区域使用乘客数量相差过大，时段内最大峰值差约为120人；优化后，东西两个区域使用乘客的数量较为接近，时段内最大峰值差约为20人.

图8 非付费各区域乘客数量曲线

4 结论

在对天津站进行充分现状调研、流线分析的基础上，发现天津站的流线问题，并进行流线优化，最后利用模拟仿真软件Pathfinder对优化方案进行评价.经过分析验证，得出更均衡站内设施分布和更清晰的乘客流线.通过本文的分析研究，以期能为天津站地铁站流线改进提供参考，从而更有效提升天津站地铁站的使用体验，也为我国其他城市综合交通枢纽站的流线设计及优化提供一些借鉴.

参考文献：

[1]李炳帆.城市中心区地铁站型地下空间规划研究[D].成都：西南交通大学，2009：4-5.

[2]刘玉琦，焦 莹，李 竹，等.天津站交通枢纽总体规划设计方案[J].城市轨道交通，2006（11）：26-27.

[3]万 红.两节天津站客流将达400万人次铁路将加开列车[EB/OL].（2016-09-09）[2016-10-02].http：//news.enorth.com.cn/system/2016/09/09/031152944.shtml.

[4]张小春，李培谦，张 茜.地铁天津站换乘方式探讨[J].铁路工程造价管理，2010（7）：27-29.

[5]史聪灵，钟茂华，张 岚，等.地铁换乘车站客流疏运模拟及风险分析（2）：单通道换乘车站[J].中国安全生产科学技术，2011，8（8）：21-28.

[6]ZACHARIAS J，MUNAKATA J，许 玫.东京新宿车站地下和地面步行环境[J].国际城市规划，2007，22（6）：35-40.

[7]史聪灵，钟茂华，刘智成，等.与体育场馆连接地铁车站大客流疏运能力计算模拟分析[J].中国安全科学学报，2011，21（3）：34-41.

[8]焦 莹，徐 源.天津站交通枢纽规划设计方案综述[J].市政公用建设，2006（6）：51-54.