城市轨道交通换乘站站台宽度计算中客流取值的修正方法

都市快轨交通·第32卷 第1期 2019年2月
学术探讨
doi: 10.3969/j.issn.1672-6073.2019.01.012
城市轨道交通换乘站站台宽度 计算中客流取值的修正方法
郭福强，叶霞飞
（同济大学道路与交通工程教育部重点实验室，上海 201804）
摘要: 针对现有城市轨道交通换乘站站台宽度计算中客流取值存在的问题，基于换乘站客流冲击性特征，给出城市轨道交通换乘站的换乘客流冲击系数的定义。

在此基础上，根据换乘站的不同换乘线路行车间隔的差异性，提出城市轨道交通两线或多线换乘站的换乘客流冲击系数计算方法；并结合原始客流预测值，提出城市轨道交通换乘站站台宽度计算中客流取值的修正方法。

最后，以已运营换乘站为对象进行案例研究，说明修正方法的合理性。

关键词:城市轨道交通；换乘站；冲击系数；站台宽度计算；客流取值
中图分类号:U231 文献标志码: A 文章编号: 1672-6073(2019)01-0067-05
A Method to Correct Passenger Flow Values in Calculations of
Platform Width in Urban Rail Transit Transfer Stations
GUO Fuqiang, YE Xiafei
(Key Laboratory of Road and Traffic Engineering of the Ministry of Education,
Tongji University, Shanghai 201804)
Abstract: Given the existing questions on passenger flow values in current calculations of the platform width at urban rail transit transfer stations, the impact coefficient of passenger flow at these stations is defined based on its impact characteristics. The method of calculating the passenger flow impact coefficient of urban rail transit transfer stations is based on the differences in train operation intervals on different lines. The method to correct passenger flow values in calculations of platform width is combined with the predictive value of the original passenger flow. Finally, by analyzing cases of operational transfer stations, the rationality of the modified method is proved.
Keywords: urban rail transit; transfer station; impact coefficient; calculation of platform width; passenger flow value
随着城市轨道交通网络化的发展， 换乘站数量越来越多。

从实际运营情况来看，相比于中间站，换乘站站台的拥挤程度相对较高。

现有城市轨道交通换乘站站台宽度计算中的客流取值，采用的是远期或客流控制期超高峰小时的客流预测值[1]，其中的换乘客流量计算入上车客流量时存在一定的偏差，导致站台宽度计算值不尽合理。

现有的一些学者对城市轨道交通
收稿日期:2018-01-24修回日期:2018-03-14
第一作者: 郭福强，男，硕士研究生，从事城市轨道交通规划与设计的研究，752429401@；
导师简介: 叶霞飞，男，教授，博士生导师。

站台宽度计算的研究[2-6]，主要针对的是计算公式，未涉及换乘站站台宽度计算中客流取值的修正。

笔者将具体介绍现有的城市轨道交通换乘站站台宽度计算中客流取值存在的问题，并提出换乘站站台宽度计算中客流取值的修正方法。

1 存在的问题
换乘站客流特征之一为短时冲击性[7-10]，即轨道交通客流的到达并非连续均衡，而是随列车的到达呈现脉冲式的分布规律，也就是在短时间内，客流对换乘设施和站台会产生冲击作用。

在现有的城市轨道交通换乘站站台宽度计算中，
都市快轨交通·第32卷第1期 2019年2月
客流取值没有考虑换乘站的短时冲击性，所以站台宽度计算值偏小，导致站台客流拥挤。

在客流预测中，换乘站的上车客流，等于进站客流加上来自相邻换乘站的换乘上车客流；换乘站的下车客流，等于出站客流加上前往相邻换乘站的换乘下车客流。

在计算站台宽度时，每列车的设计客流量，是直接将高峰小时上行或下行的客流量乘以超高峰系数，再按该线的发车对数取平均。

因此，换乘站的上下车客流量所包含的换乘客流量，也是直接按该线的发车对数取平均。

当换乘站的两条线路行车间隔相同时，将换乘量取平均的方法是正确的；但是当换乘站的两条线路行车间隔不同时，由于换乘客流的冲击性，将换乘量取平均的方法在某些情况下会偏小。

例如：换乘站由B 线和A线相交，B线的行车间隔为3 min，A线的行车间隔为2 min，B线换乘到A线，由于B线的行车间隔大于A线的行车间隔，考虑最不利情况，可能导致A线相邻两趟的列车，一趟有换乘客流(来自B线，下同)，而相邻另一趟无换乘客流，或者一趟的换乘客流明显大于相邻另一趟的换乘客流，应该取换乘客流大的那趟列车的客流，即考虑换乘客流冲击性。

同理，当2 min行车间隔线路换乘到3 min行车间隔线路，4 min行车间隔线路换乘到2 min行车间隔线路时，按平均算法，都有误差；而2 min行车间隔线路换乘到4 min行车间隔线路，按平均算法则没有问题。

假设换乘站H由两条线路A和B相交，当A线和B线都达到远期，且两线路在H站的行车间隔都达到系统能力时，则两条线路行车间隔相同或接近。

下面分析两线行车间隔不同的3种典型情况：
1) 当A线存在大小交路，而B线只有一个交路，且H站位于A线小交路外的区段上时，此时A线H 站的行车间隔在远期也无法达到系统能力，而B线H 站的行车间隔在远期达到系统能力，那么两线的行车间隔存在差异，该情况的站台宽度远期设计客流应该考虑换乘客流冲击作用。

2) 当A线存在主、支线且H站位于A线的支线上时，情况与1)类似。

3) 当运营阶段两线的建成通车时间不同时，两线的行车间隔可能存在差异，例如：当A线H站还在设计年限的近期，而B线H站已经达到远期时，近期行车间隔还未达到系统能力而远期行车间隔达到系统能力，近期高峰时段发车次数通常小于远期，此时可能A线H站的近期每列车超高峰小时客流在考虑了换乘客流冲击之后，超过了该站远期每列车超高峰小时客流，那么A线H站的站台宽度计算中的客流取值，不应该是远期客流，需要改为考虑换乘客流冲击的近期客流。

该情况的实际案例为：根据《上海市轨道交通13号线工程可行性研究报告》[11]的13号线长寿路站和武宁路站的近期、远期客流数据，计算得出这两个站的站台宽度计算中的客流取值，都需要从远期客流改为考虑换乘客流冲击的近期客流。

因此，上述3种典型情况在站台宽度计算时均应考虑换乘客流冲击作用。

2 换乘客流冲击系数计算方法
2.1 换乘客流冲击系数
城市轨道交通换乘站的站台客流随列车的到达呈现脉冲式的分布规律，对A线H站而言，在超高峰时段的某些发车时间间隔内，单个行车间隔内换入该站的冲击换乘客流Qμ大于按超高峰时段A线发车对数来平均计算的换乘客流Q h。

因此，将在A线单个行车间隔内，冲击换乘客流Qμ与平均换乘客流Q h的比值，定义为A线H站所承受的换乘客流冲击系数μAB。

2.2 两线换乘站的换乘客流冲击系数计算方法2.2.1 行车间隔相同
当换乘站的两条线路行车间隔相同时，换乘客流可以按照客流预测值的平均算法来计算，此时换乘客流冲击系数μAB=1。

2.2.2 行车间隔不同、且时间间隔为整数倍
当换乘站的两条线路行车间隔不同、且时间间隔为整数倍时，分为以下两种情况：
1) 行车间隔大的线路换乘到行车间隔小的线路。

例如：B线为4 min行车间隔线路，换乘到A线2 min 行车间隔线路，此时，换乘客流会存在波动性，考虑最不利情况，即B线某趟列车的换乘下车客流由一趟A线列车全部接收，则A线的相邻两趟列车，其中一趟列车有来自B线的换乘客流，相邻趟列车无来自B 线的换乘客流。

设H站为B线和A线相交的两线换乘站，B线为行车间隔大(b min)的线路，A线为行车间隔小(a min)的线路，b为a的整数倍，B线换乘到A线，如图1所示，则A线H站的换乘客流冲击系数为
AB
b
a
μ=
城市轨道交通换乘站站台宽度计算中客流取值的修正方法
图1 B 线H 站换乘A 线H 站(b >a )
Fig. 1 Station H in Line B transfers to Station H in Line A(b > a )
2) 行车间隔小的线路换乘到行车间隔大的线路。

换乘客流可以按照客流预测值的平均算法来计算，此时换乘客流冲击系数μAB =1。

例如：2 min 行车间隔线路换乘到4 min 行车间隔线路。

2.2.3 行车间隔不同、且时间间隔不为整数倍
当换乘站的两条线路行车间隔不同、且时间间隔不为整数倍时，分为以下两种情况：
1) 行车间隔大的线路换乘到行车间隔小的线路。

例如：B 线为3 min 行车间隔线路，换乘到A 线2 min 行车间隔线路，考虑最不利情况，即B 线某趟列车的换乘下车客流由一趟A 线列车全部接收。

设H 站为B 线和A 线相交的两线换乘站，B 线为行车间隔大(b min)的线路，A 线为行车间隔小(a min)的线路，B 线换乘到A 线，如图2所示，则A 线H 站的换乘客流冲击系数为
AB b a
μ=
图2 B 线H 站换乘A 线H 站(b >a )
Fig. 2 Station H in Line B transfers to Station H in Line A(b >a )
2) 行车间隔小的线路换乘到行车间隔大的线路。

例如：B 线为2 min 行车间隔线路，换乘到A 线3 min 行车间隔线路，考虑最不利情况，即B 线两趟列车的换乘下车客流由一趟A 线列车全部接收。

设H 站为B 线和A 线相交的两线换乘站，B 线为行车间隔小(b min)的线路，A 线为行车间隔大(a min)的线路，B 线换乘到A 线，此时，考虑最不利情况，有n 趟B 线列车换乘客流由一趟A 线列车全部接收，
满足a <nb <2a ，其中n 为大于1的正整数，如图3所示，则A 线H 站的换乘客流冲击系数为
AB nb a
μ=
图3 B 线H 站换乘A 线H 站(a <nb <2a )(图中n =2) Fig. 3 Station H in Line B transfers to Station H in Line
A(a <nb <2a )(n =2 in the figure)
在该情况下，当a 与b 的比值a /b 较大时，考虑最不利情况，有两趟或n 趟B 线列车换乘客流由一趟A 线列车全部接收，按照上述冲击系数计算公式计算是合理的。

但是当a /b 较小时，两趟B 线列车换乘客流由一趟A 线列车全部接收这种最不利情况发生的概率较小，a /b 越接近1时，这种最不利情况发生的概率越小。

因此，当a /b 较小时，如1<a /b <1.2时，虽然A 线H 站的换乘客流冲击系数μAB 的理论范围是1<μAB <2b /a ，但是μAB 建议取小值，如取1.1~1.3。

2.3 多线换乘站的换乘客流冲击系数计算方法
设M 站为多线相交的换乘站，相交线路为A 线、B 线、C 线、D 线……，以计算A 线H 站的换乘客流冲击系数为例。

A 线换入的总客流，包括其他各线换乘到A 线的客流，而其他各线换乘到A 线的客流，各占A 线换入总客流的一定比例，所以多线换乘站的换乘客流冲击系数就分解为计算两两线路的换乘客流冲击系数，即计算其他各线各自换乘到A 线的换乘客流冲击系数，方法与2.2节一样。

3 站台宽度计算中客流取值修正方法
3.1 两线换乘站的修正方法
设H 站为B 线和A 线相交的两线换乘站，B 线换乘到A 线，则可以由2.2节的方法计算得出A 线H 站的换乘客流冲击系数μAB 。

假设在客流预测中，A 线H 站在远期超高峰时段每列车的原始站台宽度设计客流值为：上行上车客流量为Q ss ；下行上车客流量为Q xs ；上行下车客流量为Q sx ；下行下车客流量为Q xx ；上行上车客流量Q ss ，包括进站上行客流Q ssd 以及B 线换乘到该线的上行客流
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Q ssh ，即Q ss =Q ssd +Q ssh ；同理，Q xs =Q xsd +Q xsh ；Q sx =Q sxd + Q sxh ；Q xx =Q xxd +Q xxh 。

A 线H 站站台宽度计算中的客流取值修正如下：
上行上车客流量修正为ss
ssd AB ssh =Q Q Q μ'+⋅； 下行上车客流量修正为xs
xsd AB xsh =Q Q Q μ'+⋅； 上行下车客流量和下行下车客流量无需修正。

3.2 多线换乘站的修正方法
设M 站为多线相交的换乘站，相交线路为A 线、B 线、C 线、D 线…，可以由2.3节的方法分别计算得出B 线、C 线、D 线…各自换乘到A 线的换乘冲击系数μAB 、μAC 、μAD …。

Q ss =Q ssd +Q ssh ；而Q ssh 又包括B 线、C 线、D 线…各自换乘到A 线的上行客流Q sshAB 、Q sshAC 、Q sshAD …。

所以Q ss =Q ssd +Q sshAB +Q sshAC + Q sshAD +…；同理，可以分解Q xs 、Q sx 、Q xx (略)。

A 线M 站站台宽度计算中的客流取值修正如下：
上行上车客流量修正为ss
ssd AB sshAB =Q Q Q μ'+⋅+ AC sshAC AD sshAD +Q Q μμ⋅+⋅…
下行上车客流量修正为xs
xsd AB xshAB =Q Q Q μ'+⋅+ AC xshAC AD xshAD +Q Q μμ⋅+⋅…
上行下车客流量和下行下车客流量无需修正。

4 案例研究
选取上海轨道交通2号线的人民广场站作为案例研究对象。

人民广场站为2号线、1号线和8号线相交的三线换乘站，位于市中心，高峰时期客流量很大。

2号线人民广场站为双柱三跨岛式站台，设置4组楼扶梯，双排立柱设置在楼扶梯组两侧，列车为8A 编组。

站台宽度计算所用客流量采用实际运营客流量，实际运营客流量对应实际站台宽度，可以表现出直观的拥挤度情况。

4.1、4.2节分别用未考虑换乘客流冲击的客流量和修正后的考虑换乘客流冲击的客流量来计算站台宽度，将计算得出的站台宽度与实际站台宽度比较，以说明修正方法的合理性。

对2017年1月16日2号线人民广场站早晚高峰的站台录像视频进行分析，由视频里上下行部分车门的平均上下车客流量，得出上下行上下车客流比例，再由站台4个楼扶梯组的进出站台的客流量，并结合该站闸机的进出站数据，得出具体的上下行上下车客流量(此客流量为未考虑换乘客流冲击的客流量)。

2号线人民广场站站台宽度控制客流为早高峰，该站早高峰上客量大于下客量；地面出入口的进站量很小，上客量绝大部分都是换乘客流量；而地面出入
口的出站量大，下客量超过一半是出站量。

早高峰小时客流量如下(未修正)：上行上客量为13 596人/h(其中换乘上客量12 947人/h ，进站上客量649人/h)；上行下客量为5 821人/h(其中换乘下客量2 009人/h ，出站量3 812人/h)；下行上客量为8 730人/h(其中换乘上客量8 314人/h ，进站上客量416人/h)；下行下客量为7 656人/h(其中换乘下客量2 643人/h ，出站量5 013人/h)；2号线人民广场站的高峰小时开行对数为20对/h ；超高峰系数取1.2。

实地测量2号线人民广场站，柱宽z =0.85 m ，楼扶梯组宽度t =5.3 m ，实际侧站台宽度b sj =3.5 m ，实际站台宽度B sj =14 m 。

计算站台宽度的公式采用《地铁设计规范》(GB 50157—2013)[1]的公式，取站台人流密度ρ=0.5 m 2/人，站台边缘至站台门立柱内侧距离M =0.25 m ，站台计算长度L =186 m 。

4.1 用未考虑换乘客流冲击的客流量计算站台
宽度
2号线人民广场站的站台宽度控制客流为早高峰上行，计算该站的侧站台宽度。

ss sx sj
13596582()=
=
() 1.20.50.2520186
=3.381m <Q Q Q b M M
L L b ρ
ρ
+++⨯⨯+⨯+=上，下
站台宽度
sj =2=2 3.38+20.85+5.3=13.76m<B b nz t B ++⨯⨯
4.2 用修正后的考虑换乘客流冲击的客流量计
算站台宽度
早高峰人民广场站2号线、1号线和8号线的高峰小时开行对数分别为20对/h 、22对/h 和26对/h ，最小行车间隔分别为3 min 、2 min 44 s 和2 min 22 s 。

3线的行车间隔不同，所以用修正方法来修正。

1号线和8号线换乘2号线为行车间隔小的线路换乘到行车间隔大的线路，时间间隔不为整数倍。

由于2号线人民广场站所换入的换乘客流中来自1号线和来自8号线的比例未知，且由2.2.3节的分析知，其中2号线和1号线的行车间隔比值较小，所以在本案例中，该站1号线和8号线各自换乘2号线的两个换乘客流冲击系数都取保守的小值1.3。

因此，2号线人民广场站的早高峰时段上行每列车换乘上客量修正为12 947×1.3/20=842人，上行的其
城市轨道交通换乘站站台宽度计算中客流取值的修正方法
余客流量无需修正。

计算该站的侧站台宽度
ss sx sj 12947 1.364920093812()==() 1.20.5
0.2520186
=4.01m = (0.51)m Q Q Q b M M
L L
b ρ
ρ
⨯+++'+++⨯⨯=+⨯+上，下
站台宽度
sj =2=15.02m=( 1.02)m B b nz t B +++
实际情况该站早高峰站台拥挤，用未考虑换乘客流冲击的客流量计算得出的侧站台宽度和站台宽度，分别小于实际侧站台宽度和站台宽度，不尽合理；而用修正后的考虑换乘客流冲击的客流量计算得出的侧站台宽度和站台宽度，相比于用未考虑换乘客流冲击的计算值都有一定的提升，分别大于实际侧站台宽度和站台宽度，案例中换乘客流冲击系数仅取保守的小值，若该值取更大，则侧站台宽度和站台宽度都会有更大的提升。

因此，用修正后的考虑换乘客流冲击的客流量来计算站台宽度，能更好地适应该站早高峰站台的大客流，说明本文修正方法是相对合理的。

5 结语
现有的城市轨道交通换乘站站台宽度计算中客流取值存在问题，导致站台宽度计算值不尽合理。

基于换乘站客流冲击性特征，给出了城市轨道交通换乘站的换乘客流冲击系数的定义，提出了城市轨道交通两线或多线换乘站的换乘客流冲击系数计算方法，以及换乘站站台宽度计算中客流取值的修正方法。

最后，以已运营换乘站为对象进行案例研究，说明了修正方法的合理性。

研究结论可为进一步完善我国城市轨道交通换乘站站台宽度计算提供理论支撑和实用参考。

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