李偉冬, 張　霞

(中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司， 四川成都 610031)

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大型客運(yùn)站站臺(tái)規(guī)模計(jì)算研究

李偉冬, 張霞

(中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司， 四川成都 610031)

【摘要】文章是在考慮目前我國(guó)客運(yùn)專線大規(guī)模建設(shè)的前提下，討論客運(yùn)專線引入大型客運(yùn)站后，站臺(tái)規(guī)模的確定問題。首先應(yīng)根據(jù)逃生需求確定站臺(tái)規(guī)模，其次，可基于站臺(tái)候車模式下利用排隊(duì)論的方法，計(jì)算基于乘客換乘量的需要站臺(tái)面積，用最小寬度作為演算指標(biāo)，最終得到合理的站臺(tái)尺寸規(guī)模。在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中，由于高峰小時(shí)發(fā)送量(PH)等基本指標(biāo)較為宏觀、粗糙，故乘客換乘量的需要站臺(tái)面積作為檢算指標(biāo)使用較為適宜。

【關(guān)鍵詞】客運(yùn)專線；客運(yùn)站；站臺(tái)規(guī)模

隨著我國(guó)鐵路客運(yùn)專線的大規(guī)模建設(shè)，許多大城市的鐵路客運(yùn)站越來越多?？瓦\(yùn)專線大型客運(yùn)站由于修建成本較高，故各項(xiàng)指標(biāo)設(shè)計(jì)極為重要。站臺(tái)面積和數(shù)量是車站設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮的指標(biāo)，該指標(biāo)對(duì)為滿足旅客乘降功能和減少工程投資具有重要意義。

1旅客站臺(tái)規(guī)模主要影響因素

旅客站臺(tái)規(guī)模，即旅客站臺(tái)的個(gè)數(shù)、長(zhǎng)度及寬度指標(biāo)。主要影響因素有：

(1)站臺(tái)最大聚集人數(shù)。站臺(tái)寬度應(yīng)滿足旅客一次乘降或同時(shí)進(jìn)站的最大聚集人數(shù)要求，其寬度應(yīng)根據(jù)客流密度確定。

(2)旅客地道數(shù)量及其在站臺(tái)上的出入口寬度。旅客進(jìn)出站地道的設(shè)置數(shù)量及通向各站臺(tái)的出入口，一般設(shè)置雙側(cè)出入口。對(duì)客運(yùn)專線的大、中型客運(yùn)站，一般設(shè)置有自動(dòng)扶梯，出入口寬度應(yīng)滿足設(shè)置自動(dòng)扶梯的寬度要求。

(3)建筑物邊緣至站臺(tái)邊緣的寬度。站臺(tái)邊緣至建筑物邊緣的距離應(yīng)保證工作人員作業(yè)和站臺(tái)上旅客的安全，以及有關(guān)車輛通行的寬度要求。

(4)建筑物的結(jié)構(gòu)寬度。站臺(tái)的寬度應(yīng)滿足站臺(tái)上設(shè)置的有關(guān)建筑物的結(jié)構(gòu)寬度要求。

(5)有關(guān)作業(yè)的要求。站臺(tái)上應(yīng)考慮消防車的通行及輪椅車的使用等要求。

2基于逃生需求的站臺(tái)規(guī)模計(jì)算

2.1旅客站臺(tái)長(zhǎng)度的確定

旅客站臺(tái)長(zhǎng)度是按列車長(zhǎng)度加前后富裕長(zhǎng)度確定的。由于客運(yùn)專線只考慮動(dòng)車組運(yùn)行，站臺(tái)長(zhǎng)度計(jì)算按動(dòng)車組16輛(CRH1型)編組計(jì)，車底長(zhǎng)度按430m考慮，并考慮動(dòng)車組前后各加10m的停車余量，確定旅客站臺(tái)長(zhǎng)度為450m。

2.2基本站臺(tái)寬度的確定

對(duì)于站房或行車室突出部分邊緣至站臺(tái)邊緣的距離，大型客運(yùn)站需考慮安排較大規(guī)模迎送活動(dòng)并與站房建筑景觀相協(xié)調(diào)，該距離采用20～25m。

2.3中間站臺(tái)寬度的確定

島式站臺(tái)、側(cè)式站臺(tái)寬度示意見圖1。

圖1　島式站臺(tái)、側(cè)式站臺(tái)寬度組成示意

(1)

式中：T為撤離或逃生的時(shí)間；Q為每個(gè)出入口需要疏散的總?cè)藬?shù)；A為人行樓梯通過能力，取70人/(min·m)；0.9m為人行樓梯寬度。

大型客運(yùn)站站臺(tái)上的旅客人數(shù)按島式站臺(tái)同時(shí)有兩列車?？浚苛邪? 200人計(jì)算，站臺(tái)上的工作人員及接送站的人員等合計(jì)按600人計(jì)算，總?cè)藬?shù)為3 000人。

旅客進(jìn)出站出入口邊墻厚度(b2)根據(jù)建筑設(shè)計(jì)要求，采用不銹鋼欄桿需要寬度按0.25m設(shè)計(jì)。

邊墻邊緣至站臺(tái)邊緣的距離(b3)主要根據(jù)旅客通過和候車的需要、殘疾人輪椅和消防車的通行要求等因素確定。目前使用的消防車型號(hào)較多，車寬一般為2.50m，再考慮0.5m的安全寬度，故邊墻邊緣至站臺(tái)邊緣需要的寬度為3.0m。殘疾人輪椅通行需要的寬度為1.40m，站臺(tái)邊緣至安全線的寬度為1.0m，考慮輪椅通過的同時(shí)仍能滿足一位行人通過的寬度0.6m，則殘疾人輪椅通行需要的寬度為3.0m。

按旅客站臺(tái)設(shè)置有關(guān)建筑物及設(shè)備所需要的島式中間站臺(tái)寬度為：5.0m+2×0.25m(邊墻厚度)+2×3.0m(邊墻邊緣至站臺(tái)邊緣的距離)=11.50m。

3基于站臺(tái)候車模式確定站臺(tái)規(guī)模

基于逃生需求確定的站臺(tái)規(guī)模是靜態(tài)的，也沒有與客運(yùn)站的總體規(guī)模、客運(yùn)站接發(fā)車能力相結(jié)合，故需要進(jìn)一步研究基于站臺(tái)候車模式的站臺(tái)規(guī)模。

3.1基于站臺(tái)候車模式的站臺(tái)規(guī)模影響因素

3.1.1乘客轉(zhuǎn)換量

乘客需要在站臺(tái)等候列車、下車離開站臺(tái)、在站臺(tái)換乘其他列車，如果站臺(tái)規(guī)模太小，乘客的舒適性嚴(yán)重受影響，且在站臺(tái)的轉(zhuǎn)換速度也會(huì)降低，直接增加列車在站停留時(shí)間及站臺(tái)延誤。相反，如果站臺(tái)規(guī)模太大，會(huì)浪費(fèi)成本和用地。

3.1.2客流分布特征

一般情況下，乘客是陸續(xù)進(jìn)入站臺(tái)，乘客分布逐漸由稀到密，當(dāng)列車未到時(shí)，大部分乘客會(huì)在各自所要乘坐的車廂的站位附近等候，考慮到部分乘客可能尋找合適的線路站位或避開擁擠的人群，這樣必然會(huì)有乘客進(jìn)行短距離的流動(dòng)，這種流動(dòng)最終促使站臺(tái)上站位附近的乘客的分布趨于均勻。

3.2基于乘客換乘量的站臺(tái)規(guī)模計(jì)算模型

基于站臺(tái)候車模式的乘客上下車服務(wù)過程可以描述為：

(1)乘客上車：乘客步行進(jìn)入站臺(tái)→在站臺(tái)等候車輛→車輛到達(dá)→上車離開；

(2)乘客下車：乘客下車進(jìn)入站臺(tái)→經(jīng)過一段距離離開站臺(tái)。

乘客的這種活動(dòng)是一種流的概念，可以描述為兩個(gè)方向的乘客流在站臺(tái)接受服務(wù)后按照一定的方式離開。那么此乘客上下車服務(wù)可以看作一個(gè)排隊(duì)過程，即可以用排隊(duì)論的理論進(jìn)行研究。

設(shè)站臺(tái)內(nèi)乘客自由流動(dòng)的最大容量為N，當(dāng)乘客數(shù)大于N時(shí)，后面的乘客就不會(huì)進(jìn)人車站，并且服務(wù)臺(tái)為1，那么該系統(tǒng)為容量有限的單通道排隊(duì)服務(wù)系統(tǒng)，抽象后的服務(wù)過程見圖2。

根據(jù)排隊(duì)論模型的分類，上車的排隊(duì)系統(tǒng)是M/D/1/N/∞/FCFS排隊(duì)系統(tǒng)，表示乘客到達(dá)服從泊松分布，服務(wù)時(shí)間為定長(zhǎng)服務(wù)，服務(wù)臺(tái)數(shù)量為1，系統(tǒng)容量為N，顧客數(shù)量無限，排隊(duì)規(guī)則為先到先服務(wù)的排隊(duì)系統(tǒng)。下車的排隊(duì)系統(tǒng)是M/D/1/N/∞/FCFS排隊(duì)系統(tǒng)，表示乘客到達(dá)服從泊松分布，服務(wù)時(shí)間為定長(zhǎng)分布，服務(wù)臺(tái)數(shù)量為1，系統(tǒng)容量為N，顧客數(shù)量無限，排隊(duì)規(guī)則為先到先服務(wù)的排隊(duì)系統(tǒng)。

圖2　站點(diǎn)服務(wù)過程示意

站臺(tái)中轉(zhuǎn)乘客量要滿足上下車客流量的要求，上車客流和下車客流分別考慮獨(dú)立同時(shí)進(jìn)行。上下車的總客流量應(yīng)該小于系統(tǒng)容量N，表示如下：

(2)

式中:Lq1為站臺(tái)上等待接受上車服務(wù)的乘客量；Lq2為站臺(tái)上等待接受下車服務(wù)的乘客量。

3.2.1上車乘客量的計(jì)算公式

進(jìn)站上車的客流服從泊松分布，服務(wù)時(shí)間T為定長(zhǎng)服務(wù)，λ1(人/h)表示單位時(shí)間內(nèi)平均到達(dá)的乘客數(shù)，等價(jià)于高峰小時(shí)發(fā)送量PH。

乘客上車站臺(tái)服務(wù)時(shí)間分為乘客步行進(jìn)入站臺(tái)的時(shí)間tb(min)和候車時(shí)間th(min)，設(shè)站臺(tái)長(zhǎng)度為L(zhǎng)(m)，則乘客步行進(jìn)站的距離平均為L(zhǎng)/2(m)，步行速度記為Vb(m/min)，發(fā)車間隔為f(min)。則：

(3)

(4)

所以站臺(tái)服務(wù)時(shí)間為：

(5)

所以

(6)

(7)

(8)

在乘客上下車過程中，只是等待服務(wù)的乘客占用站臺(tái)資源，因此只需求出在隊(duì)列中等待的平均乘客量即可。

乘客在站臺(tái)內(nèi)接受下車服務(wù)的乘客量Lq1計(jì)算公式如下：

(9)

3.2.2下車乘客量的計(jì)算公式

(10)

(11)

(12)

(13)

由此可以計(jì)算出站臺(tái)內(nèi)接受下車服務(wù)的乘客量Lq2：

(14)

根據(jù)上式建立的不等式可以計(jì)算出站臺(tái)容量N要滿足的關(guān)系式，即N≥M，其中M=Lq1+Lq2，該式與式(2)～式(13)聯(lián)合求解，其中令N=M，求得的M就是站臺(tái)所必需的最小站臺(tái)容量，由M即可計(jì)算出站臺(tái)所需的最小空間面積S。如：

S=Si·M

(15)

式中Si為一個(gè)乘客所需站臺(tái)面積。站臺(tái)上人均占有面積取0.33～0.75m2/人，考慮旅客攜帶行李，可取均值0.5m2/人。

3.2.3實(shí)例

本文以南昌樞紐新建南昌西站為例，南昌西客站建有12個(gè)站臺(tái)，22條到發(fā)線。站房高峰小時(shí)旅客發(fā)送量6 000人；預(yù)測(cè)近、遠(yuǎn)期年旅客發(fā)送量分別為1 600萬(wàn)人和2 400萬(wàn)人。南昌西客運(yùn)站主要辦理杭州、長(zhǎng)沙、贛州、福州方向的動(dòng)車始發(fā)、終到作業(yè)，同時(shí)辦理九江至贛州、九江至福州、九江至杭州、九江至長(zhǎng)沙、福州至長(zhǎng)沙、贛州至長(zhǎng)沙、杭州至長(zhǎng)沙的動(dòng)車通過作業(yè)。

λ1=λ2=高峰小時(shí)旅客發(fā)送量，步行速度記為Vb(m/min)=4.0(m/min)，高峰小時(shí)每條到發(fā)線辦理的列車對(duì)數(shù)為2.5對(duì)，扣除起停附加時(shí)分，發(fā)車間隔記為f(min)=15(min)，則：

上車乘客量：

下車乘客量：

S=Si·M=0.5×(45374.5+44999.5)=45187 m2

故所需要站臺(tái)個(gè)數(shù)=S/S1=11.64，取值12。

Si為一個(gè)450m×11.5m(長(zhǎng)×寬)站臺(tái)有效利用面積為450×11.5×75 %=3881.25m2

4結(jié)論

可見，客運(yùn)專線首先應(yīng)根據(jù)逃生需求確定站臺(tái)規(guī)模，其次，可基于站臺(tái)候車模式下利用排隊(duì)論的方法，計(jì)算基于乘客換乘量的需要站臺(tái)面積，本著以最小站臺(tái)面積和最小長(zhǎng)度來確定站臺(tái)寬度的思想，用最小寬度作為演算指標(biāo)，最終得到合理的站臺(tái)尺寸規(guī)模。在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中，由于高峰小時(shí)發(fā)送量(PH)等基本指標(biāo)較為宏觀、粗糙，故乘客換乘量的需要站臺(tái)面積作為檢算指標(biāo)使用較為適宜。

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[作者簡(jiǎn)介]李偉冬(1983～)，男，碩士, 工程師，從事站場(chǎng)設(shè)計(jì)；張霞(1985～)，女，碩士,工程師,從事站場(chǎng)設(shè)計(jì)。

【中圖分類號(hào)】U291.1

【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】B

[定稿日期]2016-05-16