何震子 韓 寒 楊家文

(北京大學(xué)城市規(guī)劃與設(shè)計(jì)學(xué)院， 518055， 深圳∥第一作者， 碩士研究生)

國(guó)家鐵路(以下簡(jiǎn)稱“國(guó)鐵”)與其他交通工具的換乘是高速鐵路(以下簡(jiǎn)稱“高鐵”)車站可達(dá)性的重要影響因素，也是學(xué)者們研究的熱點(diǎn)。文獻(xiàn)[1]利用平穩(wěn)排隊(duì)論模型建立了高鐵站換乘便利性評(píng)價(jià)指標(biāo)；文獻(xiàn)[2]建立了反映旅客隨機(jī)喜好性的換乘銜接選擇模型，系統(tǒng)分析了旅客的個(gè)人特征、出行特征及換乘特征。更多的學(xué)者則從設(shè)施空間布局、站房設(shè)計(jì)等角度分析了現(xiàn)有高鐵站的不足，并提出改進(jìn)措施[3-4]。

目前，關(guān)于高鐵樞紐換乘效率的研究多集中關(guān)注高鐵站的建筑設(shè)計(jì)、換乘環(huán)境以及空間流線配置等方面。但是，對(duì)于已經(jīng)建成的高鐵站而言，其建筑設(shè)計(jì)及換乘環(huán)境方面的改進(jìn)空間較小，即使做出了改進(jìn)，在客流高峰期還是難以避免出現(xiàn)安檢等環(huán)節(jié)導(dǎo)致的長(zhǎng)時(shí)間排隊(duì)。為了進(jìn)一步提高客流高峰期的換乘效率，需要研究如何在現(xiàn)有的建筑設(shè)計(jì)和換乘環(huán)境下通過(guò)簡(jiǎn)化換乘流程來(lái)提高換乘效率。本文以深圳北站為例，利用排隊(duì)論仿真方法研究深圳北站國(guó)鐵與地鐵之間換乘效率的現(xiàn)狀，并探討通過(guò)免去換乘過(guò)程中的重復(fù)安檢而帶來(lái)效率提升的可能性。

1 國(guó)內(nèi)高鐵樞紐重復(fù)安檢現(xiàn)狀分析

安檢是高鐵站與配套地鐵站換乘過(guò)程中的主要耗時(shí)環(huán)節(jié)。2018年，國(guó)務(wù)院以文件形式[5]明確規(guī)定“依法對(duì)進(jìn)入城市軌道交通場(chǎng)站的人員、物品進(jìn)行安全檢查”。安檢有助于保障安全，但是會(huì)導(dǎo)致客流高峰期乘客緩行甚至客流積壓，造成出行效率的損失。與一般的地鐵站乘客不同，從高鐵站出站的乘客在出行的高鐵起始站已經(jīng)經(jīng)過(guò)了一道安檢，在地鐵站進(jìn)行再次安檢顯得重復(fù)。同理，經(jīng)由地鐵來(lái)到高鐵站的乘客也已經(jīng)過(guò)了地鐵進(jìn)站的安檢，這種情況下高鐵站的進(jìn)站安檢也顯得冗余。

目前，我國(guó)已有一批高鐵樞紐實(shí)現(xiàn)了地鐵安檢和國(guó)鐵安檢雙向互認(rèn)，取得了良好的效果。2019年10月，交通運(yùn)輸部印發(fā)的《城市軌道交通客運(yùn)組織與服務(wù)管理辦法》[6]中從國(guó)家層面對(duì)減少重復(fù)安檢提出了要求：“與火車站、長(zhǎng)途客運(yùn)站、機(jī)場(chǎng)等相銜接的車站，提供的安檢場(chǎng)地應(yīng)為安檢互認(rèn)提供便利，以減少重復(fù)安檢，提高通行效率和服務(wù)水平”。

重復(fù)安檢帶來(lái)的效率損失主要體現(xiàn)在排隊(duì)時(shí)間的增加，而客流高峰期乘客數(shù)量劇增，使得效率損失被放大數(shù)倍。因而，研究客流高峰期的換乘效率更有意義。本文著重研究客流高峰期國(guó)鐵與地鐵間的換乘效率。

2 研究區(qū)域與數(shù)據(jù)

2.1 深圳北站東廣場(chǎng)總體狀況

深圳北站是深圳大型交通樞紐之一，屬于國(guó)家級(jí)鐵路樞紐[7]。該站線路繁忙、車次密集，客流高峰期運(yùn)能緊張。與深圳北站接駁的地鐵線路有4號(hào)線、5號(hào)線和6號(hào)線，三線均在東廣場(chǎng)與國(guó)鐵進(jìn)行接駁。圖1是深圳北站東廣場(chǎng)及5號(hào)線站廳區(qū)域平面示意圖。

注：Q為國(guó)鐵東進(jìn)站口；P為國(guó)鐵A2出站口對(duì)應(yīng)的地鐵5號(hào)線進(jìn)站區(qū)。

與國(guó)內(nèi)大多數(shù)“上進(jìn)下出”結(jié)構(gòu)的高鐵站不同，深圳北站的進(jìn)站口、出站口以及售票處均位于同一層(標(biāo)高為+90 m)，地鐵5號(hào)線位于進(jìn)站口和出站口層的下方(標(biāo)高為+78 m)，樓層間有多個(gè)電扶梯和垂直電梯相連。本文以國(guó)鐵與地鐵5號(hào)線之間的換乘作為研究對(duì)象。

2.2 地鐵進(jìn)站區(qū)狀況

國(guó)鐵A2出站口對(duì)應(yīng)的地鐵5號(hào)線進(jìn)站區(qū)(圖1中P點(diǎn))共有3臺(tái)安檢機(jī)，但安檢后的排隊(duì)流線只有1條，且不設(shè)工作人員進(jìn)行控制。3臺(tái)安檢機(jī)的安檢效率相同。圖2是客流高峰期P點(diǎn)排隊(duì)流線示意圖。

圖2 A2出口對(duì)應(yīng)的5號(hào)線安檢排隊(duì)流線示意圖

本文選擇某周日晚上為觀測(cè)時(shí)間段，安排2名調(diào)研人員分別在乘客進(jìn)入安檢區(qū)域處和安檢機(jī)的末端對(duì)客流進(jìn)行實(shí)測(cè)。測(cè)試時(shí)選擇隊(duì)伍流暢、安檢機(jī)存在空閑的時(shí)刻為起始時(shí)刻，利用秒表分別記錄乘客的到達(dá)時(shí)間序列和1臺(tái)安檢機(jī)上乘客完成安檢的時(shí)間序列；觀測(cè)期間出現(xiàn)了較大客流、隊(duì)伍積壓的情況；觀測(cè)持續(xù)到隊(duì)伍幾乎清空、安檢機(jī)再次出現(xiàn)空閑為止，累計(jì)觀測(cè)時(shí)間90 min(20：00—21：30)。

2.3 國(guó)鐵進(jìn)站區(qū)狀況

國(guó)鐵東進(jìn)站口(圖1中Q點(diǎn))位于地面1層中部，此處設(shè)了10組安檢機(jī)和安檢通道，并在每個(gè)安檢機(jī)后設(shè)置了客流流線。到達(dá)安檢處的乘客自行分流至各個(gè)安檢機(jī)進(jìn)行安檢后進(jìn)入排隊(duì)流線。每個(gè)流線由1名工作人員(稱為疏導(dǎo)員)控制。疏導(dǎo)員平均每次放行約10人，待其中的最后一名乘客到達(dá)安檢機(jī)旁放下行李后再放行后續(xù)一批乘客，以保證安檢過(guò)程穩(wěn)定、有序。

為研究客流高峰期國(guó)鐵安檢的排隊(duì)時(shí)間，本文選擇某周六上午作為觀測(cè)時(shí)間段，安排調(diào)研人員在東進(jìn)站口對(duì)某一安檢機(jī)乘客到達(dá)和完成安檢的時(shí)間序列實(shí)施觀測(cè)。觀測(cè)時(shí)間約為60 min(9：00—10：00)，期間進(jìn)站乘客源源不斷，驗(yàn)證口和安檢口未出現(xiàn)空閑。

3 換乘效率分析

3.1 描述性分析

根據(jù)調(diào)研人員實(shí)測(cè)，在各通道暢通的情況下，由國(guó)鐵換乘至地鐵5號(hào)線約需要7 min，由5號(hào)線換乘至國(guó)鐵約需要11 min(考慮了國(guó)鐵提前5min停止檢票的時(shí)間要求)。

在P點(diǎn)的觀測(cè)情況如下：20：00剛開始時(shí)區(qū)域空閑，流線設(shè)置也較為簡(jiǎn)單；隨后安檢區(qū)域迎來(lái)了較大客流，排隊(duì)人數(shù)不斷增加，20：35等候隊(duì)伍最長(zhǎng)，排隊(duì)等待安檢的乘客占滿了整個(gè)排隊(duì)區(qū)；此后隨著乘客的到達(dá)率減小，等候隊(duì)長(zhǎng)緩慢減小，21：30流線恢復(fù)完全暢通，安檢機(jī)再次出現(xiàn)空閑。

在此期間國(guó)鐵安檢區(qū)內(nèi)每臺(tái)安檢機(jī)后的隊(duì)長(zhǎng)基本一致，安檢隊(duì)長(zhǎng)基本保持穩(wěn)定。

3.2 排隊(duì)過(guò)程仿真方法

為了更準(zhǔn)確地刻畫高峰期排隊(duì)情況的變化規(guī)律，計(jì)算客流高峰期各環(huán)節(jié)的平均排隊(duì)時(shí)間與最長(zhǎng)排隊(duì)時(shí)間，需要在實(shí)測(cè)的基礎(chǔ)上進(jìn)行模擬仿真。本文利用python軟件對(duì)2個(gè)排隊(duì)過(guò)程分別進(jìn)行仿真。根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，結(jié)合實(shí)際情況，利用相應(yīng)的隨機(jī)數(shù)方法模擬乘客到達(dá)和接受服務(wù)的時(shí)間序列，并對(duì)多次的模擬數(shù)據(jù)進(jìn)行取均值、去除偶然誤差等處理，從而估算每1個(gè)排隊(duì)過(guò)程的排隊(duì)時(shí)間。

3.3 排隊(duì)過(guò)程仿真結(jié)果

3.3.1 地鐵5號(hào)線安檢排隊(duì)仿真

地鐵5號(hào)線安檢的服務(wù)率會(huì)因?yàn)榕抨?duì)情況的變化而有所波動(dòng)。本文設(shè)定P點(diǎn)處3臺(tái)安檢機(jī)的服務(wù)率相等，將到達(dá)客流平均分配到這3臺(tái)安檢機(jī)后，針對(duì)其中1臺(tái)安檢機(jī)進(jìn)行觀測(cè)和研究。將整個(gè)觀測(cè)過(guò)程按每10 min 1個(gè)單元進(jìn)行劃分，每個(gè)時(shí)間單元內(nèi)乘客到達(dá)的時(shí)間間隔和接受安檢的時(shí)間間隔按相應(yīng)參數(shù)的指數(shù)分布進(jìn)行模擬，乘客到達(dá)率和安檢服務(wù)率如表1所示。

根據(jù)先到先服務(wù)原則累加得到按到達(dá)次序排列的每位乘客的到達(dá)時(shí)刻(將觀測(cè)起始的20：00記為0 s)和接受安檢時(shí)刻，二者的時(shí)間差即為每位乘客的排隊(duì)時(shí)間；為減少偶然誤差帶來(lái)的影響，將這樣的仿真重復(fù)10次并取均值，從而得出該觀測(cè)時(shí)段

表1 地鐵5號(hào)線乘客到達(dá)率及安檢服務(wù)率的分布

乘客的平均安檢完成時(shí)刻(即“離開時(shí)刻”)與到達(dá)時(shí)刻的關(guān)系。如圖3所示，將實(shí)際有排隊(duì)的情形與通道暢通時(shí)的理想狀態(tài)一同畫出，同時(shí)計(jì)算出所有乘客的平均排隊(duì)時(shí)間。

圖3 地鐵安檢排隊(duì)乘客到達(dá)和離開時(shí)刻的仿真結(jié)果

根據(jù)仿真計(jì)算，該觀測(cè)時(shí)段在A2出站口出站前往地鐵5號(hào)線的乘客在地鐵進(jìn)站口P處的平均排隊(duì)時(shí)間為4 min 25 s，有約50%乘客的排隊(duì)時(shí)間超過(guò)5 min，排隊(duì)時(shí)間最長(zhǎng)達(dá)10 min。

3.3.2 國(guó)鐵安檢排隊(duì)仿真

觀測(cè)期內(nèi)經(jīng)過(guò)所觀測(cè)安檢機(jī)的乘客，其到達(dá)時(shí)間序列相對(duì)穩(wěn)定。測(cè)得同一批次放行的乘客通過(guò)安檢門的平均時(shí)間為3.22 s，且通過(guò)時(shí)間保持穩(wěn)定。此外，仿真時(shí)考慮了可能有乘客安檢時(shí)被攔截，導(dǎo)致與上一位乘客接受安檢時(shí)間間隔有所拉長(zhǎng)的情況。由此模擬并累加后可得到1臺(tái)安檢機(jī)的服務(wù)時(shí)間序列。仿真結(jié)果表明，1次高峰過(guò)程開始時(shí)，安檢隊(duì)長(zhǎng)會(huì)迅速增加，經(jīng)過(guò)一小段時(shí)間后將趨于穩(wěn)定；達(dá)到穩(wěn)定后乘客平均排隊(duì)等待安檢時(shí)間為1 min 40 s，其標(biāo)準(zhǔn)差為15 s。另外，行李通過(guò)安檢機(jī)還需要約20 s。

3.4 總體換乘效率估算

根據(jù)實(shí)測(cè)，由國(guó)鐵換乘至地鐵5號(hào)線，在各通道均空閑的情況下至少需要7 min。而在客流高峰期，地鐵進(jìn)站安檢平均需要4.5 min、極端情況可能需要10 min以上，乘客往往會(huì)因?yàn)榕抨?duì)安檢而錯(cuò)過(guò)2～3趟車。因此，客流高峰期從國(guó)鐵換乘至5號(hào)線最長(zhǎng)需要17 min，這與廣州—深圳間的高鐵運(yùn)行時(shí)間相當(dāng)。事實(shí)上，客流高峰期的安檢排隊(duì)不僅導(dǎo)致效率的損失，更因?yàn)榘矙z區(qū)域空間狹小、人流擁擠而大大降低乘客換乘的舒適度。對(duì)于攜帶嬰兒車或大件行李的乘客，以及老弱病殘?jiān)械忍厥獬丝?，過(guò)長(zhǎng)的排隊(duì)及擁擠的空間會(huì)帶來(lái)更多的不便。

由地鐵5號(hào)線換乘至國(guó)鐵，在各通道均空閑的情況下至少需要11 min。而在客流高峰期，受實(shí)名驗(yàn)證和安檢排隊(duì)影響，由地鐵5號(hào)線換乘至國(guó)鐵需要預(yù)留16 min甚至更長(zhǎng)的時(shí)間，這同樣與往來(lái)廣深的高鐵耗時(shí)相當(dāng)。因而，本文認(rèn)為深圳北站的換乘接駁效率有待提高。

4 安檢互認(rèn)的可能性分析

安全檢查系統(tǒng)應(yīng)能探測(cè)出國(guó)家、地方及相關(guān)部門制定的《危險(xiǎn)物品目錄》所列的危險(xiǎn)物品[8]。地鐵和國(guó)鐵雖在安檢規(guī)定的細(xì)則上略有出入，但二者對(duì)危險(xiǎn)品的限制原則總體上是一致的。

如何提高大型交通樞紐的換乘效率，一直是當(dāng)代交通樞紐設(shè)計(jì)者思考的重要問題之一。事實(shí)上，深圳北站在空間的設(shè)計(jì)上相比大多數(shù)同等級(jí)的交通樞紐有較大的創(chuàng)新，雙向換乘在空間上極為便利。但是，重復(fù)安檢導(dǎo)致了乘客在客流高峰期較長(zhǎng)時(shí)間的排隊(duì)。

深圳北站的特殊布局導(dǎo)致其與地鐵間實(shí)施安檢互認(rèn)有一定的難度。以地鐵5號(hào)線為例，為實(shí)施由國(guó)鐵轉(zhuǎn)乘地鐵乘客的安檢互認(rèn)，一種可能的方案是設(shè)立獨(dú)立的安檢互認(rèn)通道，但是安檢互認(rèn)通道會(huì)將東廣場(chǎng)切割成不聯(lián)通的區(qū)域，從而導(dǎo)致其他乘客的不便。另一種可能的方案是整個(gè)深圳北站東廣場(chǎng)以及地鐵站廳統(tǒng)一設(shè)置安檢區(qū)域，但深圳北站東廣場(chǎng)屬于露天區(qū)域，此方案的實(shí)施可能涉及比較高的工程改造成本。目前，深圳北站僅在涉及春運(yùn)、國(guó)慶等節(jié)假日特大客流高峰期實(shí)施了由國(guó)鐵A2出站口向地鐵5號(hào)線換乘的單向免重復(fù)安檢。而對(duì)于多數(shù)大型高鐵站，建議可依據(jù)實(shí)際情況實(shí)施國(guó)鐵與地鐵的常態(tài)化安檢互認(rèn)。

5 結(jié)語(yǔ)

高鐵時(shí)代鐵路對(duì)于人們出行的意義已與過(guò)往大不相同，人們很少再會(huì)因?yàn)橼s乘高鐵而花半天時(shí)間在路上，也希望從高鐵下車后可以很便捷地前往城市的任何區(qū)域。以廣州—深圳間出行為例，高鐵通道已很高效，提升空間有限，若能提高市內(nèi)各交通方式與高鐵的接駁效率，取消一些影響效率的不必要的設(shè)置，則可以使高鐵在提高效率方面發(fā)揮更大的作用。重要交通樞紐的安檢互認(rèn)，目前已在國(guó)內(nèi)一些大城市逐漸達(dá)成共識(shí)。

安檢互認(rèn)涉及地鐵及國(guó)鐵雙方的責(zé)任與利益，一般須由上級(jí)管理部門牽頭協(xié)調(diào)，商討確定解決方案；另外，不同結(jié)構(gòu)的高鐵站在實(shí)施安檢互認(rèn)時(shí)的改造成本會(huì)有所不同，通過(guò)成本效益分析確定改造的必要性和優(yōu)先度也是一個(gè)值得探討的話題。這些均可作為重大樞紐安檢互認(rèn)今后進(jìn)一步研究的方向。