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1地鐵客流特征分析
近年來針對地鐵設計的客流分析主要以仿真設計為主,依據預測的設計客流以及客流特點模擬顯示情況,并對已完成設計的車站進行校核。但由于該方法并不能從設計之初作為設計依據納入設計文件中,且不能作為設計依據,實際效果有限。根據地鐵車站功能特點,客流主要分為進站客流、出站客流、換乘上車客流以及換乘下車客流4類(后兩類客流僅在換乘車站內出現)。上述4種客流表現出不同的行為特征。進站客流路徑依次為:出入口—非付費區—進站閘機—付費區—下站臺樓扶梯—站臺候車,特點為均勻進入車站,對車站內的各個空間沒有沖擊效應,可視為靜態客流進行分析(應按照人均0.5m2考慮)。出站客流路徑與進站客流路徑反向,特點為集中離開車站,會對站臺、樓扶梯、出站閘機產生沖擊,形成局部人流聚集,可視為動態客流進行分析(應按照動態客流的特點對其所需動態空間進行定義)。換乘上車客流根據不同的換乘形式,客流路徑不同,特點類似于出站客流,會對其通過的設施產生沖擊效應,但由于換乘客流的引導特性強于出站客流,因此其對車站的沖擊一方面要考慮換乘客流占上下行客流的比例,另一方面要考慮換乘方式。這里筆者認為能夠及時吸納列車運輸能力的車站可視為靜態客流,否則應按照動態客流進行考慮。詳見圖1、圖2。之所以將客流分為靜態客流和動態客流,主要在于靜態客流對于空間的需求是恒定的,而動態客流其所需的疏散能力與空間成拋物線的關系,且其對空間有連續流動空間的要求。客流密度是以上無法形成有效的動態客流,即車站出現擁堵,疏散存在問題。
2靜態側站臺和動態側站臺
(1)地鐵站臺寬度計算在地鐵規范中,關于客流特征反映矛盾最突出的地方主要集中在車站站臺寬度計算上,也就是車站規模的控制方面。根據現行的地鐵設計規范,站臺寬度計算公式為島式站臺寬度:Bd=2b+nz+t側式站臺寬度:Bc=b+z+t按此計算公式,2.5m站臺寬度,遠期30對車,6列編組,1.25的超高峰系數,高峰小時A型車可解決單側上下行約16800人/h,B型車可解決單側上下行約14400人/h。根據目前已經開通運營的地鐵站的實際調研結果,顯然在此客流規模下,地鐵站是無法正常工作的。(2)地鐵乘客行為特點分類根據地鐵規范對于站臺寬度解釋條文中的說法,乘客在站臺上存在兩種工況,列車未進站之前,上車等候乘客只能站立在安全帶之內,此時側站臺計算寬度是上車乘客站立候車所需的寬度加上安全帶寬度。列車進站停靠后,上下車乘客進行交換中,安全帶的寬度已被利用。該條文對于站臺公式的計算原理為乘客按照0.33~0.75m2/人在站臺上均勻分布,客流特點按靜態客流考慮。并未考慮下車客流快速離開站臺在遠離站臺一側形成通路,對站臺上車客流產生的沖擊。實際運營中,除均勻上車客流可按照靜態客流考慮外,下車客流以及換乘客流均應按照動態客流考慮。由于動態客流對于空間的占用較靜態客流具有優先性,也就是說會在站臺上下客流瞬間形成無人區,因此車站站臺寬度計算應按照靜態客流寬度和動態客流寬度進行考慮。動態客流寬度分為出站動態客流以及換乘動態客流兩類,由于換乘動態客流與出站動態客流的通行路徑存在重合和非重合兩部分,因此應該分別按照靜態客流站臺區和動態客流站臺區兩個區域進行劃分。詳見圖3、圖4。(3)地鐵站臺柱子寬度對于車站站臺寬度的影響根據前面的動態客流理論,靜態客流靠近站臺邊緣,動態客流靠近站臺公共區內側,對于側站臺設有柱子的車站,柱子會影響客流疏散(地鐵規范對此沒有明文解釋,暫可理解為儲備空間)。因此必須對柱子寬度在站臺計算中的作用影響進行分類說明。根據一股客流疏散寬度為550mm的最小尺寸,通過對柱子的位置選擇有如下幾種情況。①如果柱子與樓扶梯間距<550mm(一股客流寬度),客流無法有效通過,該空間計入柱子寬度。此時柱子以外為側站臺寬度。這種布置情況多出現在客流較小或中等客流的車站。見圖5。②如果柱子與樓扶梯的間距≥550mm,則柱子與樓扶梯之間的空間可進行有效的動態客流疏散,此時柱子寬度可不計入側站臺寬度計算。這種布置情況出現于客流密集的大型車站,見圖6。上述兩種柱子布置情況需要對車站站臺寬度計算與站臺柱子布置方案合理性進行雙向復核。
3推薦地鐵車站站臺寬度計算公式
Q上、下———遠期高峰小時單側上、下車預測客流量×高峰小時系數÷高峰小時發車次數;Q下———遠期高峰小時單側下車預測客流量×高峰小時系數÷高峰小時發車次數;ρ———站臺上人流密度按0.33~0.75m2/人;L———站臺計算長度,m;M———站臺邊緣至屏蔽門立柱內側的距離,m;t———每組人行梯與自動扶梯寬度之和,m;z———橫向柱寬(根據柱子與樓扶梯間距確定是否考慮柱子間距),m。
4實例測算(以北京地鐵霍營站
、深圳地鐵西麗站[3-4]為例)(1)北京地鐵霍營站為地鐵8號線地下兩層島式站臺車站與城鐵13號線的換乘車站,客流均需統一匯到站廳再通過換乘通道進行換乘。設計客流詳見表1。設計客流的超高峰系數為1.3,遠期列車對數24對,站臺人流密度采用0.5m2/人;屏蔽門有效候車區長度113m;站臺門體立柱內側至站臺邊緣的距離250mm。根據北京市軌道交通建設指揮部會議紀要(北京市交通委員會辦公室)(2007年11月26日)規定,地鐵新線一般島式站臺寬度不小于12m規定,本站采用12m島式站臺。(2)深圳地鐵西麗站是地鐵5、7、15號線三線換乘車站,呈“T”形交叉布置,5號線為地下三層側式站臺車站;7、5號線為雙層12m雙島四線車站,與5號線形成島側換乘關系。5號線側式站臺車站除進出站客流外重點是通過側站臺與地下二層的7、15號線島式站臺的換乘,因此本次重點重新測算原側站臺的寬度是否滿足要求。詳見圖7。①深圳地鐵5號線西麗站原站臺寬度計算如下:根據地鐵設計規范的站臺計算原則,換乘客流僅用于進行換乘樓扶梯的運行能力的核算,不計入站臺寬度計算,因此Q上、下選取東行方向總客流較大的上下客流進行計算。側站臺寬度取3m,本站為側式臺站車站,經過平面優化不設結構柱,樓扶梯寬度按一樓一扶4m考慮,滿足疏散要求,因此側式站臺寬度:②根據推薦公式站臺寬度計算如下:站臺寬度除受上下車客流的影響,換乘客流對站臺寬度的影響也很重要,因此Q上、下需對東行和西行方向分別計算,并選取較大值。4.2m(本站側站臺邊無柱,但樓扶距離側墻約0.5m孔邊梁距離可按柱子計入站臺寬度)樓扶梯總寬度按照t=4.0m進行計算(滿足疏散要求)側式車站站臺寬度為:臺寬度取8.2m,方能滿足客流正常使用的要求。目前車站站臺寬度為7.0m,存在1.2m的疏散缺口,不滿足遠期高峰期客流的實際疏散要求。
5結語
通過對站臺客流特征分析以及對于地鐵站臺寬度計算公式的分析,針對計算寬度與實際需求寬度脫節的問題,提出動態客流站臺寬度的理論,可以在現有車站站臺計算公式基礎上,合理地增加車站實際運行中需要的空間。
作者:劉立軍朱文辰單位:中鐵工程設計咨詢集團有限公司城市軌道交通設計研究院