洪 晨， 莊異凡， 景文麗， 陳 瑜， 常 穎

（上海工程技術(shù)大學(xué) 城市軌道交通學(xué)院， 上海 201620）

0 引 言

近年來，隨著城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的擴(kuò)大、線路的增設(shè)，軌道交通各線路承擔(dān)的客流量快速增長(zhǎng)［1］。 以上海為例：2019 年上海軌道交通全年日均客流達(dá)到1 063 萬人次。 在客流高峰時(shí)期，由于車站的集散能力趨于飽和，站內(nèi)乘客擁堵和滯留的現(xiàn)象頻發(fā)，對(duì)乘客出行造成極大影響［2］。 客流高峰時(shí)期，乘客在安檢機(jī)前方、閘機(jī)處、樓扶梯進(jìn)入口大量堵塞，導(dǎo)致乘候車秩序較差，夾人夾物的事件時(shí)有發(fā)生，客流擁擠現(xiàn)象的出現(xiàn)，不但影響乘客上下車效率，造成列車晚點(diǎn)事故，還存在較大的安全隱患。

地鐵運(yùn)力與運(yùn)量的矛盾日益突出，國(guó)內(nèi)部分城市主要線路列車的滿載率更是超過了100%，為了避免大客流對(duì)軌道交通站點(diǎn)的運(yùn)營(yíng)和整個(gè)軌道交通線路網(wǎng)造成過大的壓力，軌道交通運(yùn)營(yíng)管理部門在車站內(nèi)進(jìn)行限流設(shè)施的布設(shè)。 在現(xiàn)存限流設(shè)施通行能力尚且不足的現(xiàn)狀下，如何在大客流下確保乘客能夠快速安全的乘車成為社會(huì)日益關(guān)注的焦點(diǎn)問題。 因此高峰期限流已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)各大城市軌道交通車站的日常管控措施，如北京截至2019 年1 月常態(tài)限流車站已經(jīng)達(dá)到96 個(gè)，在大型活動(dòng)、慶典、特殊天氣等情況下，還會(huì)實(shí)行臨時(shí)限流措施［3］。 李建琳［4］分析了上海軌道交通6、8 號(hào)線在高峰時(shí)段已有限流措施的不足之處，并對(duì)實(shí)施限流措施的車站做出了調(diào)整。 限流設(shè)施是影響車站效率的主要因素，在運(yùn)營(yíng)情況下對(duì)車站固有設(shè)施大范圍改造存在難度，而根據(jù)客流狀態(tài)在瓶頸處進(jìn)行疏導(dǎo)更具有可實(shí)施性。 地鐵運(yùn)營(yíng)公司在瓶頸處常采用限流設(shè)施和人員引導(dǎo)等方式，但是，就目前的客流疏導(dǎo)來說，主要停留在定性分析層面，相對(duì)來說缺乏科學(xué)的數(shù)據(jù)支撐，加上每個(gè)車站的結(jié)構(gòu)和規(guī)模都有所差異，限流設(shè)施的布設(shè)實(shí)施上更是缺少參考理論，沒有較為明確的量化指標(biāo)，在設(shè)置形式和尺寸上難以掌握，各車站主要憑經(jīng)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)采取限流控制，因而難以評(píng)判限流設(shè)置的效果。

因此，本文通過VISSIM 軟件對(duì)某車站典型瓶頸區(qū)域（閘機(jī)口、扶梯口）客流運(yùn)動(dòng)過程進(jìn)行建模，考慮不同客流強(qiáng)度改變限流設(shè)施布設(shè)形式及尺寸設(shè)置，并根據(jù)仿真結(jié)果對(duì)限流設(shè)施進(jìn)行優(yōu)化，根據(jù)不同工況下的瓶頸處通行速度、流量來分析不同客流強(qiáng)度下瓶頸點(diǎn)限流設(shè)施的布設(shè)，將調(diào)查結(jié)果與仿真模型相結(jié)合，為實(shí)際中的限流方案設(shè)計(jì)提供可靠的理論依據(jù)。

1 地鐵車站限流設(shè)施現(xiàn)狀及主要問題

常見限流設(shè)施布設(shè)形式見表1。 目前，國(guó)內(nèi)一線城市的軌道交通車站普遍存在高峰期客流過載問題，只能通過限流來控制客流高峰時(shí)段的客流組織。但目前地鐵車站限流設(shè)施的設(shè)置主要存在以下問題：布設(shè)形式上，S 型欄桿一般占地很大，對(duì)布設(shè)區(qū)域的面積有一定要求，一般設(shè)置在進(jìn)站廣場(chǎng)區(qū)域。 通道型欄桿相對(duì)占地較少，但是通道處若聚集客流，也會(huì)造成嚴(yán)重?fù)矶隆?布設(shè)尺寸上，車站若通行設(shè)施通過的實(shí)際客流較小，而限流設(shè)施布設(shè)過長(zhǎng)、過寬，會(huì)導(dǎo)致乘客走行距離過長(zhǎng)而降低乘客滿意度。

表1 常見限流設(shè)施布設(shè)形式Tab.1 Common layout of flow restriction facilities

2 地鐵車站限流設(shè)施布設(shè)乘客態(tài)度調(diào)查

2.1 問卷設(shè)置

由于目前鮮有關(guān)于地鐵車站限流設(shè)施布設(shè)方案的研究，首先采取問卷法調(diào)查車站客流控制人員對(duì)限流設(shè)施布設(shè)方案的認(rèn)知，定性判斷3 個(gè)限流設(shè)施的關(guān)鍵要素（布設(shè)方法、長(zhǎng)度、寬度）對(duì)于限流效果的影響大小。 調(diào)查對(duì)象是本校城市軌道交通運(yùn)輸專業(yè)的20 名在校大四學(xué)生，均具有豐富的城市軌道交通車站站務(wù)人員實(shí)習(xí)經(jīng)驗(yàn)并且具有客流控制知識(shí)儲(chǔ)備。 調(diào)查時(shí)間為2021 年1 月，獲得有效問卷20 份，有效率100%。 部份問卷題目見表2。

表2 問卷部分題目Tab.2 Some questions of the questionnaire

2.2 問卷結(jié)果分析

被調(diào)查者的出行頻次越高，認(rèn)為其打分可信度越高。 因此將20 份問卷結(jié)合出行頻次百分比對(duì)3種形式限流效果分值進(jìn)行加和求比例，最終確定站務(wù)工作中對(duì)限流設(shè)施布設(shè)形式、長(zhǎng)度、寬度影響限流效果的認(rèn)知。 計(jì)算結(jié)果為：設(shè)施布設(shè)形式，43.18%、設(shè)施寬度，27.46%、設(shè)施長(zhǎng)度，29.36%。 因此調(diào)查顯示改變限流設(shè)施布設(shè)形式更能影響地鐵車站瓶頸處的限流效果。

3 地鐵車站限流設(shè)施布設(shè)及仿真研究

3.1 仿真軟件介紹

VISSIM 是一種交通仿真軟件，主要以城市交通和公共交通運(yùn)行為模型。 VISSIM 用2D 或3D 動(dòng)畫更加形象地為用戶展現(xiàn)出不同工況行人的走行路線和行為。 所以本文基于VISSIM 仿真軟件對(duì)地鐵站限流設(shè)施不同布設(shè)形式、長(zhǎng)度、寬度（方案）進(jìn)行模擬仿真。

3.2 限流設(shè)施不同工況設(shè)置方案

本文對(duì)于限流設(shè)施的研究選取了車站的2 個(gè)典型瓶頸區(qū)域：樓扶梯和閘機(jī)。 通過問卷可知被調(diào)查者認(rèn)為改變限流設(shè)施布設(shè)形式對(duì)于限流效果的改善最佳，所以就限流設(shè)施布設(shè)形式（直線型、L 型、S型）進(jìn)行工況的設(shè)置，再改變其設(shè)置的長(zhǎng)度、寬度，進(jìn)一步得出不同客流量情況下，不同布設(shè)形式及尺寸對(duì)行人通行的影響。 本次研究中，客流量輸入設(shè)置（人／h）：3 000、5 000、7 000；限流設(shè)施布設(shè)形式：無限流設(shè)施、直線型、L 型、S 型。

3.2.1 扶梯處限流設(shè)施布設(shè)

扶梯處限流設(shè)施布設(shè)方案見表3。

表3 扶梯處限流設(shè)施布設(shè)方案表Tab.3 Layout plans of flow restriction facilities at the escalator

方案中主要對(duì)扶梯處的限流設(shè)施做出了下列幾方面的調(diào)整：

（1）針對(duì)直線型限流措施，調(diào)整其寬度與長(zhǎng)度，將寬度以扶梯實(shí)際寬度為基礎(chǔ)進(jìn)行調(diào)整與修改。

（2）針對(duì)L 型限流措施，調(diào)整與扶梯相接處的寬度以及行人入口寬度。

（3）針對(duì)S 型限流措施，調(diào)整行人通過位置設(shè)施設(shè)備的寬度，其長(zhǎng)度根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。

3.2.2 閘機(jī)前限流設(shè)施布設(shè)

閘機(jī)前各限流設(shè)施布設(shè)方案見表4。

表4 閘機(jī)處限流設(shè)施布設(shè)方案Tab.4 Layout plans of flow restriction facilities at the automatic fare gates

3.3 不同限流設(shè)施方案仿真

3.3.1 樓扶梯處限流設(shè)施方案仿真

在本文的研究中，用VISSIM 軟件將上面39 種不同的限流設(shè)施布設(shè)工況進(jìn)行仿真，仿真圖如圖1所示。

圖1 扶梯處限流設(shè)施VISSIM 仿真圖Fig.1 VISSIM simulation sketches of the flow restriction facilities at the escalator

通過仿真得到通過扶梯的流量及行人速度，各仿真工況持續(xù)時(shí)間為600 s，并將測(cè)量結(jié)果與無限流設(shè)施進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果如圖2 所示。

圖2 樓扶梯處不同限流設(shè)施方案流量圖Fig.2 Flow-time diagrams of different flow restriction facilities layouts at the escalator

圖2 中，3 幅圖的第一行、第二行、第三行分別表示輸入人流量（人／h）為3 000、5 000、7 000 時(shí)的輸出結(jié)果。 對(duì)比限流設(shè)施布設(shè)方案的變化量發(fā)現(xiàn)，與無限流設(shè)施時(shí)相比，不論是哪種形式限流設(shè)施的布設(shè)都使得通過樓扶梯處的單位流量減少，起到了限流作用。此時(shí)通過瓶頸位置的乘客速度越快，可認(rèn)為限流設(shè)施的布設(shè)效果越好。 當(dāng)通過扶梯的客流量較少，如每小時(shí)通過3 000 人時(shí)，增設(shè)限流設(shè)施或更改限流設(shè)施的規(guī)模、尺寸、形狀等變量，速度提高率為0.2%～0.4%，對(duì)通行速度并無顯著影響。 當(dāng)通過扶梯的客流量適中，如每小時(shí)通過5 000 人，限流設(shè)施的效果則較為顯著，速度提高率為：直線型10%～17%、L 型12%～14%、S 型26%～28%。 所以若要加快扶梯通行效率，則可選擇設(shè)置S 型限流設(shè)施，且S 型布設(shè)形式下方案3（設(shè)施長(zhǎng)度：8 m、寬度：1.5 m）效果最佳，其速度提高率為54.62%。 當(dāng)通過扶梯的客流量較大，如每小時(shí)7 000 人時(shí)，限流設(shè)施的限流效果最為顯著，速度提高率為：直線型24%～35%、L 型16%～30%、S 型38%～40%。 其中，布設(shè)S 型限流設(shè)施的效果最佳，且設(shè)施尺寸的改變對(duì)限流效果影響不大。 綜上所述，當(dāng)樓扶梯入口處空間充足，且客流量較大時(shí)，布設(shè)合理尺寸的S 型限流設(shè)施既可以有效降低客流的進(jìn)入量，緩解扶梯壓力，又能促進(jìn)大規(guī)模人群的有序運(yùn)動(dòng)，提高乘客通行速度，因而限流效果較好。

3.3.2 閘機(jī)處限流設(shè)施方案仿真

在本文的研究中，用VISSIM 軟件將閘機(jī)前不同限流設(shè)施的布設(shè)工況仿真輸出，仿真過程如圖3所示。

圖3 閘機(jī)處限流設(shè)施VISSIM 仿真圖Fig.3 VISSIM simulation sketches of the flow restriction facilities at the automatic fare gates

通過仿真得到通過扶梯的流量及行人速度，改變不同工況，并將測(cè)量結(jié)果與無限流設(shè)施進(jìn)行對(duì)比，得到相關(guān)數(shù)據(jù)，如圖4 所示。

圖4 閘機(jī)處不同限流設(shè)施方案流量圖Fig.4 Flow-time diagrams of different flow restriction facilities layouts at the automatic fare gates

圖4 中，3 幅圖的第一行、第二行、第三行分別表示輸入人流量（人／h）為3 000、5 000、7 000 時(shí)的輸出結(jié)果。 對(duì)比限流設(shè)施布設(shè)方案的變化量發(fā)現(xiàn)，與無限流設(shè)施時(shí)相比，不論是哪種形式限流設(shè)施的布設(shè)都使得通過閘機(jī)處的單位流量減少，起到了限流的作用。 布設(shè)限流設(shè)施后，閘機(jī)處乘客速度并沒有得到提高，反而降低較大。 速度降低率為：直線型5.3%～21.3%、L 型4.75%～28.15%、 S 型10.15%～55.89%。原因可能是由于本次仿真工況中閘機(jī)入口前空間較小，布設(shè)不同形式的限流設(shè)施后雖然降低了客流進(jìn)入量，但也阻礙了乘客通行速度。 其中S型布設(shè)形式下，乘客的速度降低率最大，說明其不但沒有促進(jìn)乘客的有序運(yùn)動(dòng)，反而起到了障礙的作用，因而需要特別注意不適于在空間狹小的閘機(jī)前布設(shè)。

4 結(jié)束語

通過分析地鐵車站的限流設(shè)施現(xiàn)狀及主要存在的問題，研究了瓶頸處限流設(shè)施的優(yōu)化布設(shè)方案。通過VISSIM 軟件對(duì)某軌道交通車站典型瓶頸處安置不同限流設(shè)施的布設(shè)形式和尺寸下的客流運(yùn)動(dòng)進(jìn)行仿真研究，分析其對(duì)瓶頸處的通行流量和速度的影響，得出限流措施的優(yōu)化布設(shè)建議，從而為實(shí)際限流方案設(shè)計(jì)提供參考，對(duì)城市軌道交通車站的客流疏導(dǎo)起到一定的借鑒意義。