楊長露 徐行方

(同濟(jì)大學(xué)交通運(yùn)輸工程學(xué)院,201804,上?！蔚谝蛔髡?碩士研究生)

城市軌道交通系統(tǒng)負(fù)荷評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)研究

楊長露 徐行方

(同濟(jì)大學(xué)交通運(yùn)輸工程學(xué)院,201804,上?！蔚谝蛔髡?碩士研究生)

我國城市軌道交通快速發(fā)展,對(duì)已投入運(yùn)營的線路定期進(jìn)行安全評(píng)價(jià)尤為重要。確定了系統(tǒng)負(fù)荷重要評(píng)價(jià)項(xiàng)指標(biāo)(線路負(fù)荷和站臺(tái)負(fù)荷)的計(jì)算參數(shù)取值。通過乘客上車后選座行為及狀態(tài)的分析,以車輛內(nèi)部的服務(wù)水平標(biāo)準(zhǔn)(即立席密度評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn))為參考依據(jù),分析得出線路負(fù)荷的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。分析了站臺(tái)乘客集結(jié)過程及分布規(guī)律,以站臺(tái)乘客排隊(duì)服務(wù)水平標(biāo)準(zhǔn)和地鐵站臺(tái)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù),研究得出站臺(tái)負(fù)荷的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。最后，以上海軌道交通10號(hào)線某日早高峰小時(shí)客流為樣本,計(jì)算出其系統(tǒng)負(fù)荷值,并進(jìn)行了評(píng)價(jià)。

城市軌道交通; 線路負(fù)荷; 站臺(tái)負(fù)荷; 評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

Author′s address College of Transportation Engineering,Tongji University,201804,Shanghai, China

近年來,我國城市軌道交通呈現(xiàn)了快速發(fā)展態(tài)勢(shì),隨著各條軌道交通線路相繼投入使用,其運(yùn)營安全問題也日益突出,因此,對(duì)運(yùn)營線路進(jìn)行安全評(píng)價(jià)十分重要。而評(píng)價(jià)體系中系統(tǒng)負(fù)荷評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)是十分關(guān)鍵的指標(biāo)。

系統(tǒng)負(fù)荷包括線路負(fù)荷和車站設(shè)施負(fù)荷。文獻(xiàn)[1]對(duì)線路負(fù)荷評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的論述較為簡(jiǎn)單模糊,對(duì)車站設(shè)施負(fù)荷評(píng)價(jià)缺少相應(yīng)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。相關(guān)研究(如文獻(xiàn)[2-7]等)多側(cè)重于負(fù)荷的計(jì)算方法,而對(duì)于負(fù)荷值評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的研究較少。本文針對(duì)線路負(fù)荷及站臺(tái)負(fù)荷評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行研究,為運(yùn)營安全評(píng)價(jià)、日常運(yùn)營管理提供合理的系統(tǒng)負(fù)荷評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

文獻(xiàn)[2]提出了運(yùn)營系統(tǒng)負(fù)荷的計(jì)算公式,以及線路和站臺(tái)負(fù)荷的計(jì)算方法。運(yùn)營系統(tǒng)負(fù)荷為高峰小時(shí)實(shí)際客流量與系統(tǒng)設(shè)計(jì)的最大能力之比,線路負(fù)荷和站臺(tái)負(fù)荷的算式分別為:

(1)

式中:

P實(shí)際斷——高峰小時(shí)實(shí)際斷面客流量,人次/h;

n1——高峰小時(shí)斷面列車通過能力，列/h;

m——列車編組輛數(shù);

a車——列車車輛定員。

(2)

式中：

ρ站臺(tái)——高峰小時(shí)站臺(tái)負(fù)荷,側(cè)式站臺(tái)時(shí)上下行站臺(tái)分別計(jì)算;

n2——高峰小時(shí)列車通過對(duì)數(shù),側(cè)式站臺(tái)時(shí)為單向“列/h”,島式站臺(tái)時(shí)數(shù)值相同但單位含義為“對(duì)/h”，當(dāng)上下行列對(duì)數(shù)不同時(shí)可取平均值進(jìn)行計(jì)算；

P集散——高峰小時(shí)實(shí)際集散客流量,包括換乘客流(換入+換出)與本站客流(進(jìn)站+出站)的總和；。

P設(shè)計(jì)——站臺(tái)設(shè)計(jì)集散能力,P設(shè)計(jì)=S有效·p,其中,S有效為站臺(tái)用于乘客候車的有效面積(不計(jì)樓梯、電梯、售貨亭、書報(bào)亭、站臺(tái)邊緣非安全區(qū)域等占用面積,也可用站臺(tái)總面積乘以有效系數(shù)求得)，p為設(shè)計(jì)平均單位面積人數(shù)。

1 系統(tǒng)負(fù)荷評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

線路負(fù)荷決定著列車服務(wù)水平,也反映了車輛滿載程度。線路負(fù)荷越大,車內(nèi)越擁擠,運(yùn)能越緊張;反之,車內(nèi)乘客少,人均面積大,舒適度就高。車站負(fù)荷亦是如此。因此,可利用服務(wù)水平的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)制定系統(tǒng)負(fù)荷的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

1.1 線路負(fù)荷

1.1.1 席別人數(shù)變化規(guī)律

按照國際通用標(biāo)準(zhǔn),城市軌道交通車輛類型主要有A型車、B型車、C型車3種。其車體寬度分別為3 m、2.8 m及2.6m。車寬不同則定員不同。上海已運(yùn)營的14條軌道交通線路中，有11條線路采用A型車。本文選取A型車作為分析對(duì)象。

根據(jù)文獻(xiàn)[2]中車輛技術(shù)規(guī)格標(biāo)準(zhǔn),A型車座席數(shù)為56人,定員數(shù)為310人,超員數(shù)為432人。定員數(shù)和超員數(shù)的計(jì)算方法為座席數(shù)與有效空余地板站立人數(shù)之和。人數(shù)計(jì)算要點(diǎn)如下:

(1) 有效空余地板面積站立人數(shù),定員按6人/m2計(jì),超員按9人/m2計(jì)。

(2) 有效空余地板面積,指客室地板總面積減去座椅垂向投影面積和投影面積前250 mm內(nèi)高度不低于1 800 mm的面積。

(3) 每節(jié)車輛的有效空余地板面積約為42 m2。

乘客一般優(yōu)先選擇座席,無座席時(shí)選擇站立。當(dāng)車內(nèi)人數(shù)增加到一定數(shù)量后,如座位不可調(diào)節(jié)，則座席乘客數(shù)不變,而立席乘客數(shù)隨乘客數(shù)增加而不斷增加。乘客增加過程的乘客數(shù)變化如圖1所示。因此,車廂內(nèi)擁擠程度只取決于立席乘客數(shù)和立席乘客密度。

圖1 至超員數(shù)為432人時(shí)座席及立席乘客數(shù)變化

1.1.2 線路負(fù)荷評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

文獻(xiàn)[3]參照國內(nèi)經(jīng)驗(yàn)以及日本、俄羅斯地鐵車輛擁擠度標(biāo)準(zhǔn),提出了車廂內(nèi)立席密度評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)和推薦標(biāo)準(zhǔn)(如表1所示)。

文獻(xiàn)[3]指出,確定車內(nèi)有效面積時(shí),不僅減去了座椅面積還去除了座椅前寬為250 mm的面積。

表1 車廂內(nèi)立席密度評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

當(dāng)車內(nèi)較擁擠時(shí),座椅前的這部分面積會(huì)被立席乘客占用,使得實(shí)際的立席有效面積增加,從而導(dǎo)致計(jì)算得出的立席密度與實(shí)際密度有所偏差。

根據(jù)上述情況及表1可知,當(dāng)立席密度大于定員標(biāo)準(zhǔn)6人/m2時(shí)已屬相當(dāng)擁擠狀態(tài),大于超員標(biāo)準(zhǔn)9人/m2時(shí)處于極其擁擠狀態(tài)。本文將服務(wù)水平與列車負(fù)荷評(píng)價(jià)的關(guān)系總結(jié)如表2所示。

表2 車內(nèi)服務(wù)水平與列車負(fù)荷評(píng)價(jià)的關(guān)系

需要指出的是,滿載率與負(fù)荷是從不同角度反映列車?yán)贸潭?。前者是從充分利用設(shè)備的角度,是越大越好的正指標(biāo),單位為%;后者是從減輕設(shè)備壓力的角度,是越小越好的負(fù)指標(biāo)。本文將實(shí)際人數(shù)等于定員數(shù)時(shí)的負(fù)荷定義為1.0。據(jù)此可推算各服務(wù)水平對(duì)應(yīng)的列車負(fù)荷(見表3)。

表3 立席密度與列車負(fù)荷的關(guān)系

由于系統(tǒng)負(fù)荷通常是由高峰小時(shí)內(nèi)的均值表達(dá),因而小于高峰小時(shí)的瞬時(shí)高峰值。此外,高峰小時(shí)客流數(shù)據(jù)往往采集的是整點(diǎn)間(如8:00—9:00)客流數(shù)據(jù),而對(duì)于不同區(qū)間(車站),其實(shí)際高峰時(shí)段并非在整點(diǎn)范圍內(nèi)(如7:45—8:45)。由于這些因素,線路斷面高峰負(fù)荷往往小于相應(yīng)列車瞬時(shí)負(fù)荷值。

文獻(xiàn)[8]規(guī)定地鐵超高峰小時(shí)系數(shù)應(yīng)為1.1～1.4,文獻(xiàn)[4]也驗(yàn)證了其取值范圍的合理性。本文超高峰小時(shí)系數(shù)取中間值1.25進(jìn)行計(jì)算,得到不同線路負(fù)荷值范圍對(duì)應(yīng)的運(yùn)能利用緊張程度(如表4所示)。

表4 不同線路負(fù)荷值范圍對(duì)應(yīng)的運(yùn)能利用緊張程度

1.2 站臺(tái)負(fù)荷

與車站負(fù)荷相關(guān)的設(shè)施設(shè)備有出入口、閘機(jī)、樓梯(含自動(dòng)扶梯)、通道及站臺(tái)等。由于來自不同方向的客流都將匯集于站臺(tái),且站臺(tái)擴(kuò)能的可能性很小；因此,本文將車站站臺(tái)作為分析對(duì)象。

1.2.1 站臺(tái)客流集散規(guī)律

站臺(tái)客流由候車上車乘客與到站下車乘客構(gòu)成。候車客流分布根據(jù)其候車行為隨時(shí)間推移劃分為自由等候階段、聚集等候階段及準(zhǔn)備上車階段[5]。

(1) 自由等候(T1)階段。一般為上一列車離開至本次列車到達(dá)前1 min左右的時(shí)間段。乘客等候站位相對(duì)稀松,乘客間距離較遠(yuǎn),無高密度聚集區(qū)。

(2) 聚集等候(T2)階段。一般在距列車到達(dá)前1 min左右開始至列車開門前15 s止。每個(gè)候車區(qū)形成兩列隊(duì)列,出現(xiàn)明顯的聚集現(xiàn)象,乘客相互間距離減少,占用空間降低。

(3) 準(zhǔn)備上車(T3)階段。為從列車進(jìn)入站臺(tái)至列車停穩(wěn)后打開車門和屏蔽門時(shí)的階段。受到盡快上車占據(jù)位置心理的驅(qū)使,乘客開始進(jìn)一步向列車車門靠攏,形成高密度的聚集。乘客間彼此距離達(dá)到最小。

假設(shè)：進(jìn)入站臺(tái)客流服從均勻分布;列車進(jìn)站后,乘客遵守先下后上的原則;站臺(tái)候車乘客全部上車不存在乘客滯留現(xiàn)象。則站臺(tái)乘客數(shù)變化規(guī)律如圖2所示。

圖2 周期內(nèi)站臺(tái)乘客數(shù)量變化過程

列車到達(dá)前,站臺(tái)人數(shù)不斷增加。列車到達(dá)后,下車乘客先下車,站臺(tái)人數(shù)達(dá)到最大值。隨后,上車乘客迅速上車,而下車的乘客離開站臺(tái)需要一定的時(shí)間。

1.2.2 站臺(tái)負(fù)荷評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

我國公共交通候車區(qū)域的服務(wù)水平標(biāo)準(zhǔn)通常參照文獻(xiàn)[6]中關(guān)于排隊(duì)及等候區(qū)的服務(wù)水平,尚無針對(duì)城市軌道交通站臺(tái)的服務(wù)水平標(biāo)準(zhǔn)。文獻(xiàn)[7]根據(jù)《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》、《城市軌道交通設(shè)計(jì)規(guī)范》等國內(nèi)設(shè)計(jì)規(guī)范中關(guān)于站臺(tái)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),結(jié)合上海地鐵調(diào)查數(shù)據(jù),在文獻(xiàn)[6]的基礎(chǔ)上,確定了城市軌道交通車站站臺(tái)空間服務(wù)水平指標(biāo)(見表5)。本文將其作為服務(wù)水平指標(biāo)的參照依據(jù)。

站臺(tái)允許的人均占有面積應(yīng)該以不發(fā)生危險(xiǎn)及集體性恐慌為原則。現(xiàn)國家標(biāo)準(zhǔn)使用的人均占有面積設(shè)計(jì)指標(biāo)為0.5 m2/人。文獻(xiàn)[1]規(guī)定站臺(tái)高峰小時(shí)集散量應(yīng)小于站臺(tái)設(shè)計(jì)的最大能力。綜上所述,本文將站臺(tái)負(fù)荷評(píng)價(jià)與其服務(wù)水平的關(guān)系總結(jié)如表6所示。

由于站臺(tái)負(fù)荷是指高峰小時(shí)站臺(tái)的平均負(fù)荷,而不是瞬時(shí)負(fù)荷;故其評(píng)價(jià)與線路負(fù)荷相似,取超高峰小時(shí)系數(shù)1.25。按照站臺(tái)人均占有面積標(biāo)準(zhǔn)為0.5 m2/人推算,式(2)中站臺(tái)設(shè)計(jì)集散人數(shù)中平均單位面積候車人數(shù)p的取值為2人/m2。以此計(jì)算出站臺(tái)運(yùn)能負(fù)荷評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)如表7所示。

表5 站臺(tái)服務(wù)水平標(biāo)準(zhǔn)

表6 站臺(tái)負(fù)荷評(píng)價(jià)與服務(wù)水平的關(guān)系

表7 站臺(tái)負(fù)荷評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

從運(yùn)營實(shí)踐看,城市軌道交通客流承載力的警戒線一般定在設(shè)計(jì)客流能力的60%～70%。當(dāng)車站實(shí)際客流達(dá)到設(shè)計(jì)能力的60%～70%時(shí)，即應(yīng)采取限流措施?？梢?將站臺(tái)負(fù)荷值大于0.67定為嚴(yán)重緊張級(jí)別是符合實(shí)際的。

2 案例分析

由于早高峰負(fù)荷普遍大于晚高峰,故本文選取上海軌道交通10號(hào)線龍溪路站—新江灣城站區(qū)段2015年7月21日早高峰客流數(shù)據(jù)為樣本。線路斷面負(fù)荷及站臺(tái)運(yùn)能負(fù)荷計(jì)算結(jié)果分別見表8及表9。

表8 上海軌道交通10號(hào)線各區(qū)間斷面滿載率及其評(píng)價(jià)

由表9可知,上海軌道交通10號(hào)線的老西門站及海倫路站運(yùn)能較緊張,南京東路站運(yùn)能緊張,其余各站運(yùn)能均不緊張。

3 結(jié)語

由于城市軌道交通車站站臺(tái)區(qū)域由墻體封閉圍成,而墻體附近的站臺(tái)空間一般利用率較低,因此，在計(jì)算有效面積時(shí)并沒有考慮這方面的因素。此外站臺(tái)乘客分布極不均勻,越靠近車門其乘客密度越大,遠(yuǎn)離車門的區(qū)域密度會(huì)很低,而站臺(tái)負(fù)荷的計(jì)算結(jié)果為站臺(tái)空間的平均值,故實(shí)際可能出現(xiàn)局部區(qū)域密度遠(yuǎn)大于平均值的情況,進(jìn)而需要車站工作人員進(jìn)行控制。

表9 上海軌道交通10號(hào)線各站臺(tái)負(fù)荷

[1] 中華人民共和國建設(shè)部.地鐵運(yùn)營安全評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn):GB/T 50438—2007[S].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2008:16.

[2] 徐行方,李旭輝,蒲琪,等.上海軌道交通1號(hào)線運(yùn)營負(fù)荷分析與評(píng)價(jià)[J].城市軌道交通研究,2014(10):42-46.

[3] 沈景炎.關(guān)于車輛定員與擁擠度的探析[J].都市快軌交通,2007(5):14-18.

[4] 何潔.城市軌道交通自動(dòng)檢票機(jī)配置數(shù)量的研究[J].鐵道通信信號(hào),2008(10):14-17.

[5] 馮真勇.城市軌道交通車站乘客在站行為研究[D].上海:同濟(jì)大學(xué)交通運(yùn)輸工程學(xué)院,2009.

[6] 美國交通運(yùn)輸研究委員會(huì).公共交通通行能力和服務(wù)質(zhì)量手冊(cè)(原著第二版)[M].楊曉光,滕靖,譯.北京:中國建筑工業(yè)出版社,2010:398.

[7] 畢艷祥,蔣順章.城市軌道交通車站站臺(tái)空間服務(wù)水平指標(biāo)體系探討[J].城市軌道交通研究,2013(10):7-10.

[8] 中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范:GB 50157—2013[S].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2013:17,60.

[9] 許陽.城市軌道交通車站站臺(tái)候車乘客分布規(guī)律研究[D].北京:北京交通大學(xué),2015.

Evaluation Standards of System Load for Urban Rail Transit

YANG Changlu, XU Xingfang

In recent years, urban rail transit in China has experienced a rapid development,it is essential to undertake safety evaluation of the operating lines regularly. The calculation parameter value of important system load evaluation indexes: line load and platform load are determined. By analyzing the seat selection behavior of passengers on board and the standing density index, the line load is obtained. By analyzing the aggregation process and distribution law of passengers on the platform, and based on the queuing service level and metro platform design standards, the platform load is calculated. Finally, taking a regular early peak passenger flow of Shanghai metro Line 10 as an example, the system load of rail transit is calculated and evaluated.

urban rail transit; line load; platform load; evaluation standard

U 29-39

10.16037/j.1007-869x.2017.03.023

2015-11-02)