1.本发明属于换乘站换乘能力计算
技术领域：
：，具体涉及一种城市轨道交通t型换乘站换乘能力计算方法。
背景技术：
：：2.城市轨道交通换乘站换乘能力定义为：在给定的设备设施布置形式和管理条件下，单位时间内某一换乘站各轨道交通线路之间的最大换乘人次，单位：人次/小时。3.由于站台换乘形式与站厅换乘形式在t型换乘站中广泛使用，且不同换乘形式下乘客换乘走行过程中经由的设施设备也较少重复，因此，t型换乘站的换乘能力通常按照采用站厅换乘形式和站台直接换乘形式的两部分换乘能力分别进行测算。目前，设计单位在t型换乘站设计过程中，大多采用基于静态计算方法的换乘能力测算方法，该方法的思路为：先分别计算两条线路之间换乘过程中经由的换乘设施总的通过能力，再减去本站进出站客流的能力值，进而得到t型换乘站的换乘能力。现有方法存在以下三方面的不足：①未考虑站厅换乘中使用两次部分设施：当前计算方法中对于站厅换乘路径的乘客，需使用换出线设施1次，再使用换入线设施1次，方可完成换乘，而现有计算中，仅计算一个乘客使用1次设施，未能体现运能折减工况，换乘能力计算结果偏大。②未考虑换乘设施实际通过能力的折减：由于t型换乘站客流分布不均衡，在部分区域客流较大或形成客流交织区，客流冲突严重，易形成人流交通瓶颈，导致换乘设施的实际通过能力一定程度下降，如采用《地铁设计规范》(gb50157-2013)的推荐值，会造成换乘能力计算值偏大，在实际运营中往往很难达到。③未考虑站台通过能力的折减：站台通过能力是车站换乘能力的重要组成部分，由于站台客流分布明显不均衡以及站台与部分楼扶梯相连接的区域乘客拥堵等问题，候车乘客阻塞站台流动区域，导致候车乘客与站台流动区乘客干扰严重，站台部分区域的可通行空间不足会造成站台通过能力下降，计算车站换乘能力时需要考虑到这些影响。技术实现要素：4.为了克服上述技术缺陷，本发明提供了一种城市轨道交通换乘站换乘能力计算方法，其能较为准确且系统地测算换乘站换乘能力。5.为了解决上述问题，本发明按以下技术方案予以实现的：6.一种城市轨道交通换乘站换乘能力计算方法，包括步骤：7.若为基于站台直接换乘的形式时，站台换乘能力为换乘楼梯通行能力与站台通道通过能力的最小值，且满足两线站台换乘量之和小于等于站台换乘能力的约束条件；8.若为基于站厅换乘的形式时，选取换乘行走过程中存在风险的关键设施节点，对两线换乘客流的进、离台能力依次进行核算，选取各关键设施节点能力的最小值作为控制值；9.若为基于站台换乘和基于站厅换乘综合的形式时，换乘站两线间的综合换乘能力等于两线站台、站厅换乘能力之和，且满足两线之间总换乘需求小于等于换乘能力。10.作为本发明的进一步改进，所述站台通道通过能力的最小值，具体为：11.堵塞区域上游为堵塞个分区集合的通过能力的最小值。12.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明结合换乘站的主要换乘形式及其换乘能力影响因素，按照不同的换乘形式对换乘能力计算方法作出改进，进一步提高换乘能力计算的精确度，为城市轨道交通换乘站的设计提供理论支撑和应用参考。附图说明13.下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，其中：14.图1为实施例1中站台可走行宽度示意图；15.图2为采用实施例1所述城市轨道交通t型换乘站换乘能力计算方法计算的不同分区站台通行能力；16.图3为另一采用实施例1所述城市轨道交通t型换乘站换乘能力计算方法计算的不同分区站台通行能力。具体实施方式17.以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。18.实施例119.名词定义：城市轨道交通换乘站换乘能力定义为：在给定的设备设施布置形式和管理条件下，单位时间内某一换乘站各轨道交通线路之间的最大换乘人次，单位：人次/小时。20.由于t型换乘站换乘能力受多方面因素的影响，主要包括：①换乘设施通过能力影响：乘客换乘走行过程中，需要经由站台、站厅、楼扶梯、通道等换乘设施设备，这些换乘设施设备的实际通过能力对t型换乘站换乘能力影响较大。②站台客流分布不均衡影响：当站台客流分布明显不均衡时，会导致候车乘客与站台流动区乘客干扰严重，严重影响站台的实际通过能力，一定程度也影响到t型换乘站的换乘能力。③换乘设施选择不均衡影响：由于乘客在换乘过程中选择各换乘设施的比例不均衡，会造成部分换乘设施负荷过大，形成拥堵，降低了车站换乘能力。21.本实施例公开了一种城市轨道交通换乘站换乘能力计算方法，适用于与t型换乘站，结合影响因素对换乘能力计算方法作出改进，包括步骤：22.若为基于站台直接换乘的形式时，站台换乘能力为换乘楼梯通行能力与站台通道通过能力的最小值，且满足两线站台换乘量之和小于等于站台换乘能力的约束条件，表达式如下：[0023][0024][0025]式中：cα-βt、cβ-αt为两线站台换乘能力(人/h)；qα-βt、qβ-αt为两线站台换乘量(人/h)；czα、czβ为两线站台通道通过能力(人/h)，0.5a2bt换乘楼梯通行能力的计算公式，a2为楼梯的通过能力(人/h/m)，bt为换乘楼梯的宽度。[0026]若为基于站厅换乘的形式时，选取换乘行走过程中存在风险的关键设施节点，对两线换乘客流的进、离台能力依次进行核算，选取各关键设施节点能力的最小值作为控制值，表达式如下：[0027][0028][0029]式中：cα-βt、cβ-αt为两线站厅换乘能力(人/h)；qα-βt、qβ-αt为两线站厅换乘量(人/h)；nαout、nβout、nαin、nβin为两线离台扶梯数量及进台扶梯数量；bαout、bβout、bαin、bβin为两线离台楼梯宽度和进台楼梯宽度(m)，a1为扶梯通过能力(人/h/m)。[0030]若为基于站台换乘和基于站厅换乘综合的形式时，t型换乘站两线间的综合换乘能力等于两线站台、站厅换乘能力之和，且满足两线之间总换乘需求小于等于换乘能力，表达式如下：[0031][0032][0033]设乘客换乘走行过程中有n条路径，各自长度为li，路径i上不同设施j的走行距离为lij，该设施的走行速度为vij，对应时间为ti，选择该路径进行换乘的乘客数量为qi，则路径使用系数为ki，换乘距离和换乘时间则可以表示为：[0034][0035][0036]进一步地，站台通道通过能力的最小值为堵塞区域上游为堵塞个分区集合的通过能力的最小值，为获取该值，便需要对站台可通行宽度进行研究。[0037]受限于t型换乘站的结构，换入线路站台候车乘客极易堆积在两线连接端，进而出现明显的客流分布不均衡现象。换乘客流需要穿越部分站台，到达相应的候车位置，因此站台的可通行宽度对整个换乘能力的影响较大。[0038]本实施例以现有技术为基础，通过对不同阶段候车客流特性及设施特征进行分析，将站台通过楼扶梯和车站用房分为不同的区域i。将地铁站站台区域上下行排队队列与楼扶梯组、设备用房之间用于乘客流动的空间(见图1)，定义为站台可通行宽度li。可通行宽度与侧站台宽度lrc、对应流动区的宽度lfi、站台安全防护带宽度ba、以及站台排队长度lrqi相关。设ρ(z)为候车区客流分布函数；z为车门编号；qs为研究周期内，单方向上车客流量(人)；t为研究周期(min)；δt为研究周期内列车发车间隔(min)；k为候车乘客单排队列密度值(人/m)，则不同区域的可通行宽度可表示为：[0039][0040]通过实地观测，发现站台最小可通行宽度为0.3m。则站台对应i分区的通过能力czi可表示为可通行宽度li与单位宽度通道通过能力a3(人/h/m)之积：[0041][0042]整个站台的通过能力可表示为各分区通过能力的最小值；考虑到部分站台分区由于候车乘客过多可能导致堵塞，即czi＝0，则整个站台的通过能力cz表示为堵塞区域上游未堵塞各分区集合n的通过能力的最小值：[0043][0044]接下来以郑州地铁南五里堡站为例，分别应用现有方法和本实施例提出的方法进行计算。该站为2号线和5号线换乘站，2号线远期高峰进出站量分别为8210和8416人/h，设置上行扶梯2台，下行扶梯1台，混行楼梯6m(计5.5m)；5号线远期早高峰进出站量分别为6085和2751人/h，设置上行扶梯3台，下行扶梯2台，混行楼梯3.6m(计3.3m)；2号线与5号线站台连接处设置4.2m宽双向换乘楼梯(计3.85m)。远期高峰小时2号线换入5号线客流需求量为10354人/h，5号线换入2号线客流需求量为11667人/h。[0045]现有方法中，楼梯、扶梯和通道的通过能力分别采用3200、6720和4000人/h/m[1]；本文方法中，根据实测值分别取3520、6300和3980人/h/m。[0046]采用本文提出方法首先对两线站台各分区通过能力进行测算，结果见图2和图3。[0047]2号线换乘5号线的站台通过能力为6135人/h(图2)；5号线换乘2号线的站台通过能力为10631人/h(图3)。[0048]进一步计算2号线和5号线之间基于站台直接换乘和站厅换乘的换乘能力，并与现有方法计算值进行对比，结果如表1所示。[0049]表1现有方法与本实施例对比[0050]table.1comparisonbetweentheexistingmethodsandthemethodsinthispaper[0051][0052]可以看到，现有方法计算换乘能力时，存在较大的误差，其中5号线换乘2号线的误差高达173.63％，这与现有方法未能对不同线路进行分别分析，以及未考虑站台实际换乘能力折减密切相关。本文提出的方法有效降低换乘能力的误差，将换乘能力分析误差降低到5％以下。[0053]进一步对远期预测高峰小时换乘客流需求进行约束校核，发现2号线换乘5号线的换乘能力为需求的1.78倍，5号线换乘2号线的换乘能力为需求的1.25倍，均可满足高峰时段的客流需求。[0054]t型换乘站存在较明显的换乘距离和时间不均衡的特征，该站各条路径的最大换乘距离为121.4m，最短换乘距离为19.6m，换乘距离为44.45m；最长换乘时间为116.84s，最短换乘时间为42.35s，换乘时间为89.00s。[0055]由于现有的城市轨道交通t型换乘站换乘能力计算方法未能体现出瓶颈阻塞、设施利用率不均等问题，导致换乘能力计算值不尽合理。本实施例基于城市轨道交通t型换乘站结构特征，给出了换乘能力的定义，在分析t型换乘站主要换乘形式及其换乘能力影响因素的基础上，探讨了现有方法存在的问题，针对换乘设施实际通过能力折减及站台可通行宽度限制等问题，在计算站台可通行宽度和站台通过能力的基础上，提出了t型换乘站换乘能力测算的新方法。最后，以郑州地铁南五里堡站为对象进行案例研究，说明了新方法的合理性。研究结论可为进一步完善城市轨道交通t型换乘站设计提供理论支撑和应用参考。[0056]实施例2[0057]本实施例提供了另一种城市轨道交通换乘站换乘能力计算方法，其适用于除同站台平行换乘车站外的其他类型换乘车站换乘能力验算，包括l型车站，十字型车站等，对于无台台换乘路径的通道换乘车站及厅台换乘平行车站，站台可通行宽度取0，其具体实施过程请参见实施例1，在此不再一一赘述。[0058]以上仅为本技术的较佳实施例，并不用以限制本技术，凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。当前第1页12当前第1页12
技术领域：
：，具体涉及一种城市轨道交通t型换乘站换乘能力计算方法。
背景技术：
：：2.城市轨道交通换乘站换乘能力定义为：在给定的设备设施布置形式和管理条件下，单位时间内某一换乘站各轨道交通线路之间的最大换乘人次，单位：人次/小时。3.由于站台换乘形式与站厅换乘形式在t型换乘站中广泛使用，且不同换乘形式下乘客换乘走行过程中经由的设施设备也较少重复，因此，t型换乘站的换乘能力通常按照采用站厅换乘形式和站台直接换乘形式的两部分换乘能力分别进行测算。目前，设计单位在t型换乘站设计过程中，大多采用基于静态计算方法的换乘能力测算方法，该方法的思路为：先分别计算两条线路之间换乘过程中经由的换乘设施总的通过能力，再减去本站进出站客流的能力值，进而得到t型换乘站的换乘能力。现有方法存在以下三方面的不足：①未考虑站厅换乘中使用两次部分设施：当前计算方法中对于站厅换乘路径的乘客，需使用换出线设施1次，再使用换入线设施1次，方可完成换乘，而现有计算中，仅计算一个乘客使用1次设施，未能体现运能折减工况，换乘能力计算结果偏大。②未考虑换乘设施实际通过能力的折减：由于t型换乘站客流分布不均衡，在部分区域客流较大或形成客流交织区，客流冲突严重，易形成人流交通瓶颈，导致换乘设施的实际通过能力一定程度下降，如采用《地铁设计规范》(gb50157-2013)的推荐值，会造成换乘能力计算值偏大，在实际运营中往往很难达到。③未考虑站台通过能力的折减：站台通过能力是车站换乘能力的重要组成部分，由于站台客流分布明显不均衡以及站台与部分楼扶梯相连接的区域乘客拥堵等问题，候车乘客阻塞站台流动区域，导致候车乘客与站台流动区乘客干扰严重，站台部分区域的可通行空间不足会造成站台通过能力下降，计算车站换乘能力时需要考虑到这些影响。技术实现要素：4.为了克服上述技术缺陷，本发明提供了一种城市轨道交通换乘站换乘能力计算方法，其能较为准确且系统地测算换乘站换乘能力。5.为了解决上述问题，本发明按以下技术方案予以实现的：6.一种城市轨道交通换乘站换乘能力计算方法，包括步骤：7.若为基于站台直接换乘的形式时，站台换乘能力为换乘楼梯通行能力与站台通道通过能力的最小值，且满足两线站台换乘量之和小于等于站台换乘能力的约束条件；8.若为基于站厅换乘的形式时，选取换乘行走过程中存在风险的关键设施节点，对两线换乘客流的进、离台能力依次进行核算，选取各关键设施节点能力的最小值作为控制值；9.若为基于站台换乘和基于站厅换乘综合的形式时，换乘站两线间的综合换乘能力等于两线站台、站厅换乘能力之和，且满足两线之间总换乘需求小于等于换乘能力。10.作为本发明的进一步改进，所述站台通道通过能力的最小值，具体为：11.堵塞区域上游为堵塞个分区集合的通过能力的最小值。12.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明结合换乘站的主要换乘形式及其换乘能力影响因素，按照不同的换乘形式对换乘能力计算方法作出改进，进一步提高换乘能力计算的精确度，为城市轨道交通换乘站的设计提供理论支撑和应用参考。附图说明13.下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，其中：14.图1为实施例1中站台可走行宽度示意图；15.图2为采用实施例1所述城市轨道交通t型换乘站换乘能力计算方法计算的不同分区站台通行能力；16.图3为另一采用实施例1所述城市轨道交通t型换乘站换乘能力计算方法计算的不同分区站台通行能力。具体实施方式17.以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。18.实施例119.名词定义：城市轨道交通换乘站换乘能力定义为：在给定的设备设施布置形式和管理条件下，单位时间内某一换乘站各轨道交通线路之间的最大换乘人次，单位：人次/小时。20.由于t型换乘站换乘能力受多方面因素的影响，主要包括：①换乘设施通过能力影响：乘客换乘走行过程中，需要经由站台、站厅、楼扶梯、通道等换乘设施设备，这些换乘设施设备的实际通过能力对t型换乘站换乘能力影响较大。②站台客流分布不均衡影响：当站台客流分布明显不均衡时，会导致候车乘客与站台流动区乘客干扰严重，严重影响站台的实际通过能力，一定程度也影响到t型换乘站的换乘能力。③换乘设施选择不均衡影响：由于乘客在换乘过程中选择各换乘设施的比例不均衡，会造成部分换乘设施负荷过大，形成拥堵，降低了车站换乘能力。21.本实施例公开了一种城市轨道交通换乘站换乘能力计算方法，适用于与t型换乘站，结合影响因素对换乘能力计算方法作出改进，包括步骤：22.若为基于站台直接换乘的形式时，站台换乘能力为换乘楼梯通行能力与站台通道通过能力的最小值，且满足两线站台换乘量之和小于等于站台换乘能力的约束条件，表达式如下：[0023][0024][0025]式中：cα-βt、cβ-αt为两线站台换乘能力(人/h)；qα-βt、qβ-αt为两线站台换乘量(人/h)；czα、czβ为两线站台通道通过能力(人/h)，0.5a2bt换乘楼梯通行能力的计算公式，a2为楼梯的通过能力(人/h/m)，bt为换乘楼梯的宽度。[0026]若为基于站厅换乘的形式时，选取换乘行走过程中存在风险的关键设施节点，对两线换乘客流的进、离台能力依次进行核算，选取各关键设施节点能力的最小值作为控制值，表达式如下：[0027][0028][0029]式中：cα-βt、cβ-αt为两线站厅换乘能力(人/h)；qα-βt、qβ-αt为两线站厅换乘量(人/h)；nαout、nβout、nαin、nβin为两线离台扶梯数量及进台扶梯数量；bαout、bβout、bαin、bβin为两线离台楼梯宽度和进台楼梯宽度(m)，a1为扶梯通过能力(人/h/m)。[0030]若为基于站台换乘和基于站厅换乘综合的形式时，t型换乘站两线间的综合换乘能力等于两线站台、站厅换乘能力之和，且满足两线之间总换乘需求小于等于换乘能力，表达式如下：[0031][0032][0033]设乘客换乘走行过程中有n条路径，各自长度为li，路径i上不同设施j的走行距离为lij，该设施的走行速度为vij，对应时间为ti，选择该路径进行换乘的乘客数量为qi，则路径使用系数为ki，换乘距离和换乘时间则可以表示为：[0034][0035][0036]进一步地，站台通道通过能力的最小值为堵塞区域上游为堵塞个分区集合的通过能力的最小值，为获取该值，便需要对站台可通行宽度进行研究。[0037]受限于t型换乘站的结构，换入线路站台候车乘客极易堆积在两线连接端，进而出现明显的客流分布不均衡现象。换乘客流需要穿越部分站台，到达相应的候车位置，因此站台的可通行宽度对整个换乘能力的影响较大。[0038]本实施例以现有技术为基础，通过对不同阶段候车客流特性及设施特征进行分析，将站台通过楼扶梯和车站用房分为不同的区域i。将地铁站站台区域上下行排队队列与楼扶梯组、设备用房之间用于乘客流动的空间(见图1)，定义为站台可通行宽度li。可通行宽度与侧站台宽度lrc、对应流动区的宽度lfi、站台安全防护带宽度ba、以及站台排队长度lrqi相关。设ρ(z)为候车区客流分布函数；z为车门编号；qs为研究周期内，单方向上车客流量(人)；t为研究周期(min)；δt为研究周期内列车发车间隔(min)；k为候车乘客单排队列密度值(人/m)，则不同区域的可通行宽度可表示为：[0039][0040]通过实地观测，发现站台最小可通行宽度为0.3m。则站台对应i分区的通过能力czi可表示为可通行宽度li与单位宽度通道通过能力a3(人/h/m)之积：[0041][0042]整个站台的通过能力可表示为各分区通过能力的最小值；考虑到部分站台分区由于候车乘客过多可能导致堵塞，即czi＝0，则整个站台的通过能力cz表示为堵塞区域上游未堵塞各分区集合n的通过能力的最小值：[0043][0044]接下来以郑州地铁南五里堡站为例，分别应用现有方法和本实施例提出的方法进行计算。该站为2号线和5号线换乘站，2号线远期高峰进出站量分别为8210和8416人/h，设置上行扶梯2台，下行扶梯1台，混行楼梯6m(计5.5m)；5号线远期早高峰进出站量分别为6085和2751人/h，设置上行扶梯3台，下行扶梯2台，混行楼梯3.6m(计3.3m)；2号线与5号线站台连接处设置4.2m宽双向换乘楼梯(计3.85m)。远期高峰小时2号线换入5号线客流需求量为10354人/h，5号线换入2号线客流需求量为11667人/h。[0045]现有方法中，楼梯、扶梯和通道的通过能力分别采用3200、6720和4000人/h/m[1]；本文方法中，根据实测值分别取3520、6300和3980人/h/m。[0046]采用本文提出方法首先对两线站台各分区通过能力进行测算，结果见图2和图3。[0047]2号线换乘5号线的站台通过能力为6135人/h(图2)；5号线换乘2号线的站台通过能力为10631人/h(图3)。[0048]进一步计算2号线和5号线之间基于站台直接换乘和站厅换乘的换乘能力，并与现有方法计算值进行对比，结果如表1所示。[0049]表1现有方法与本实施例对比[0050]table.1comparisonbetweentheexistingmethodsandthemethodsinthispaper[0051][0052]可以看到，现有方法计算换乘能力时，存在较大的误差，其中5号线换乘2号线的误差高达173.63％，这与现有方法未能对不同线路进行分别分析，以及未考虑站台实际换乘能力折减密切相关。本文提出的方法有效降低换乘能力的误差，将换乘能力分析误差降低到5％以下。[0053]进一步对远期预测高峰小时换乘客流需求进行约束校核，发现2号线换乘5号线的换乘能力为需求的1.78倍，5号线换乘2号线的换乘能力为需求的1.25倍，均可满足高峰时段的客流需求。[0054]t型换乘站存在较明显的换乘距离和时间不均衡的特征，该站各条路径的最大换乘距离为121.4m，最短换乘距离为19.6m，换乘距离为44.45m；最长换乘时间为116.84s，最短换乘时间为42.35s，换乘时间为89.00s。[0055]由于现有的城市轨道交通t型换乘站换乘能力计算方法未能体现出瓶颈阻塞、设施利用率不均等问题，导致换乘能力计算值不尽合理。本实施例基于城市轨道交通t型换乘站结构特征，给出了换乘能力的定义，在分析t型换乘站主要换乘形式及其换乘能力影响因素的基础上，探讨了现有方法存在的问题，针对换乘设施实际通过能力折减及站台可通行宽度限制等问题，在计算站台可通行宽度和站台通过能力的基础上，提出了t型换乘站换乘能力测算的新方法。最后，以郑州地铁南五里堡站为对象进行案例研究，说明了新方法的合理性。研究结论可为进一步完善城市轨道交通t型换乘站设计提供理论支撑和应用参考。[0056]实施例2[0057]本实施例提供了另一种城市轨道交通换乘站换乘能力计算方法，其适用于除同站台平行换乘车站外的其他类型换乘车站换乘能力验算，包括l型车站，十字型车站等，对于无台台换乘路径的通道换乘车站及厅台换乘平行车站，站台可通行宽度取0，其具体实施过程请参见实施例1，在此不再一一赘述。[0058]以上仅为本技术的较佳实施例，并不用以限制本技术，凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。当前第1页12当前第1页12
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