摘 要

随着我国经济水平的不断提高，城市汽车保有量也在不断增加，由此导致的交通拥堵等问题影响着城市居民通勤效率。城市轨道交通作为一种高效的出行方式得到了国家的大力支持，凭借着高效、准时、快速的优点渐渐成为城市居民出行首选的交通方式。

本文通过分析轨道交通站点拥挤成因与易发生拥挤点位，用科学的方法评价多种研究方法，选择合理的评价指标，结合多个统计样本数据通过熵权法计算各指标的权重，建立线性评价体系，并对计算结果进行分级，得到具有实时评价功能的模型。

最后，以具有换乘功能的江汉路站点实时数据，检验拥挤程度评价体系的可行性，取得较好的结果。并在最后结合多篇文献给出降低轨道交通站点拥挤水平的建议。

关键词：轨道交通站点；行人拥挤；评价；

Abstract

With the continuous improvement of China's economic level, urban car ownership is also increasing. Traffic congestion and other issues affect commuting efficiency of urban residents. As an efficient way of travel, urban rail transit has been strongly supported by the state. With the advantages of high efficiency, punctuality and rapidity, it has gradually become the preferred mode of transportation for urban residents to travel.

This paper analyses the causes of congestion at rail transit stations and congestion-prone locations. Evaluating various research methods with scientific methods. Choosing reasonable evaluation index. The weight of each index is calculated by the method of entropy weight combined with multiple statistical sample data. Establishing linear evaluation system and classify calculation results so I get a model with real-time evaluation function.

Finally, I test the feasibility of congestion degree evaluation system with real-time data of Jianghan Road Station witch with transfer function. Good results have been obtained.At last suggestions on reducing the congestion level of rail transit stations are given in combination with several literatures.

Key word: Rail Transit Station； pedestrian crowded； evaluate；

目 录

摘 要 I

Abstract II

1 绪论 1

1.1 研究背景和目的意义 1

1.2 国内外研究现状 1

1.3 基本内容和技术方案 3

1.3.1 研究的基本内容 3

1.3.2 研究的技术路线 4

2 城市轨道交通站点客流特性分析 5

2.1 城市轨道交通站点的概念 5

2.2 城市轨道交通站点特性 5

2.3 行人基本交通特性 6

2.3.1 步幅 6

2.3.2 步频 6

2.3.3 步速 6

2.4 轨道交通站点内主要设施对行人流的影响 7

2.4.1 通道处拥挤行人流影响 7

2.4.2 楼梯、扶梯处拥挤行人流分析 7

2.4.3 站台处拥挤行人流分析 8

2.5 拥挤原因及拥挤分布点 9

2.5.1 拥挤原因分析 9

2.5.2 拥挤分布点 10

2.6 小结 11

3 城市轨道交通站点拥挤水平评价指标选取原则及程度的划分 12

3.1 评价方法综述 12

3.2 评价指标选取原则 13

3.3 评价方法选择 14

3.4 评价指标选择 15

3.5 小结 15

4 轨道交通站点拥挤水平评价指标体系 16

4.1 熵权法 16

4.1.1熵权法的基本原理 16

4.1.2 算法代码 17

4.2 数据采集方法 18

4.3 线性评价方法 19

4.3.1 有换乘功能的轨道交通站点 19

4.3.2 无换乘功能的轨道交通站点 20

4.4 拥挤水平划分 21

4.5 小结 22

5 实例分析与拥挤调控手段 23

5.1 江汉路站实例分析 23

5.2 行人拥挤调控手段 23

5.2.1信息诱导手段 23

5.2.2行人流控制手段 24

5.2.3组织优化手段 24

5.2.4日常管理手段 24

5.3 小结 25

6 结论与展望 26

6.1 结论 26

6.2 展望 26

参考文献 27

致 谢 28

1 绪论

1.1 研究背景和目的意义

随着我国经济水平的不断提高，城市汽车保有量也在不断增加，由此导致的交通拥堵等问题严重影响着城市居民通勤效率，城市居民对于高效的出行方式的需求也在不断增加。城市公共交通作为一种解决城市交通拥堵问题的重要手段，被国内外许多城市所采用。根据世纪高通发布的《2018全年交通出行报告》^[19]可以发现，与2017年相比，全国整体拥堵状况有所缓解。其中，基础设施、道路建设竣工以及限行措施的实行发挥着重要作用。在武汉，城市轨道交通的建设有效的提高了公共交通运载能力，截止2019年2月，据湖北日报报道，武汉轨道交通日均客运量达到300万人次，最高日客运量达到380.43人次，客流强度1.5-1.8万人次/公里，占全市公共交通客运量比重、过江客流分担率均超过40%。与此同时，武汉轨道交通仍有9条线路在建，势必能在未来提供更优质的出行体验^[20]。

大量的客流也会带来许多安全上的问题，轨道交通站点在早晚出行高峰时段以及节假日等其内部乘客密集度高，流动性大，在换乘与进出站的通道中有明显的拥堵状况，当遇见突发状况时易产生踩踏事故等状况。因此，能够通过一些方式来及时的监控、评价轨道交通站点内部的人群状态，进行有效的疏散与预防措施，能够提高客流的安全性，保证其换乘及进出站效率并缓解轨道交通站点的运行及组织压力。

1.2 国内外研究现状

目前国外对于综合交通枢纽内部的行人特性以及客流状态的评价研究内容较少，多是针对于行人交通特性、换乘交通流线组织和枢纽内不同交通方式的协调、综合交通枢纽的运营服务水平评价研究等。国内学者为了使枢纽的服务状态达到较高的水平，在行人特性分析、拥堵机理以及站点安全评判上进行了很多研究，卓有成效。

在行人特性方面，国外Helbing(2000)等人在研究行人客流交互过程中的自组织现象，构造出微观行人交通模型，能够得出在不同的交通环境、交通基础设施下的行人交通特性。Fruin(1971),Older(1968),Sarkar(1997)等学者对不同场所内的不同行人类型所展示的速度、流量、密度关系进行研究，最终通过HCM2000^[1]发表的行人流特性的成果成为国外综合交通枢纽内行人交通流特性研究的参考依据。而Haodong Y（2016）^[2]对由于突发事件或其他原因致使站点封闭时的乘客行为进行分析，为站点的疏散引导措施提出建议。

而在国内，史建港(2007)通过实测数据和仿真数据对不同交通设施的行人特性进行分析，并指出国外学者研究构造的行人交通流模型及服务水平等级划分不太适用于中国。陈旭（2018）^[3]与郝晓青（2014）^[4]分析了国内枢纽的行人交通行为。陈旭在对行人交通行为建模后，结合行人流体力学特性，构建力学模型，开发枢纽客流集散仿真系统。而郝晓青对枢纽内不同设施处行人流行为进行分析，建立综合模糊评价模型和线性加权模型从而得到客流拥挤指数。

在拥堵评价及客流监管方面，李金武（2018）^[5]提出对枢纽内进行划片控制、分级引导。陈艳艳（2012）^[6]构建出适用于评价综合交通枢纽行人拥挤状态的评价指标。王会会（2011）^[7]研究枢纽内部的客流拥堵机理，分析了客流拥堵的形成特点，提出了枢纽拥堵程度的判断方法与步骤。左忠义（2013）^[8]分析城市轨道交通枢纽区域范围内的交通特性与拥堵机理，提出优化理论与改善措施。魏玉聪（2018）^[9]结合大数据技术的发展，通过多种监控方法收集数据，运用大数据进行整合预测，实现实时客流检测，预警拥堵情况。

枢纽的换乘情况也影响着枢纽内部的人流密度，Winnie Daamen(2004)^[10]在对行人的步行路线选择的分析研究中，得出行人步行路线的不同选择对于枢纽内部的换乘效率有重要的影响作用，并通过分析大量数据建立了相关的行人模型。国内的赵岩（2008）^[11]分析多种影响换乘的因素，并提出针对性对策。康力（2014）^[12]根据重要程度将枢纽中的标志类型进行分类，提出布设意见，从而提高标识布设效果。

在枢纽内部安全评价方面，Zuo Cheng,Zhang（2014）^[13]对轨道交通站点安全性进行了研究。黄洪超（2011）^[14]从客流安全状态等级的划分对客流安全进行量化分析。田西柱(2013)^[15]利用已有的社会力模型对于高密度人群的行人行为分析，得出出现严重事故的临界条件。

在服务水平方面，郭丽丽（2016）^[16]通过分析乘客对枢纽的服务水平评价标准的变化来针对性的为枢纽提出改进意见。Cyatskiv（2017）^[17]分析了多式联运枢纽的可达性对客流的影响。

目前，国内外学者研究内容多以大型综合性交通枢纽站点为对象，并且有显著的研究成果，但在面对城市轨道交通站点时缺乏针对性，轨道交通站点的管理者在运用以上研究成果的时候缺少目的性，易出现无从下手的情况，不能满足城市轨道交通站点的指挥、运营管理等需求。

综上所述，通过对城市轨道交通站点客流拥挤水平评价方法的研究，用客观的方法对轨道交通站点内的客流状况进行科学的评估并通过实时动态信息的发布和诱导，能够保障乘客安全，提高城市轨道交通站点的服务水平，为轨道交通管理者和出行者提供参考。

1.3 基本内容和技术方案

1.3.1 研究的基本内容

（1）通过查阅轨道交通客流状态相关研究文献了解目前的研究现状，通过分析找到针对城市轨道交通站点客流研究的不足之处，确立研究考察评价的具体对象。

（2）分析国内现有的综合交通枢纽拥挤程度评价监测方法，找出不同方法的侧重点与优缺点，结合武汉轨道交通站点具体详情，确认合适的研究对象。

（3）实地考察，分析导致客流拥堵的原因与类型，并结合相关文献中评价方法收集数据进行核验检查，找到缺少的评价点，得到本课题评价研究所需的具体参数。

（4）结合实际数据，构建能够反映轨道交通站点整体或局部拥挤程度的参数模型。

（5）收集多个不同类型的轨道交通站点的实际运营客流数据，核验模型匹配程度，寻找不足之处并修改。

（6）结合以上研究成果，建立能够应对不同情况下的城市轨道交通站点客流拥挤水平评价模型，并给出对应的方案建议。

1.3.2 研究的技术路线

图1.1 技术路线图

2 城市轨道交通站点客流特性分析

2.1 城市轨道交通站点的概念

城市轨道交通站点作为城市轨道交通系统运行的主要辅助设施,为乘客提供了购票、乘车、换乘的场所。为了保证旅客能够方便、安全、迅速地进出站同时保障轨道交通的安全运行，轨道交通站点也具有足够的设备设施和运营管理系统;轨道交通站点具有良好的通风照明功能，优良的卫生条件，充足的安全保障措施,为旅客提供了一个舒适卫生的乘车环境。部分站点还具有购物、餐饮等商业设施。由于城市轨道交通运载量巨大，其站点的选址布置和规模等影响着轨道交通的运营效益效率,也对城市景观有一定影响。

2.2 城市轨道交通站点特性

乘客是利用轨道交通站点进行交通活动的主体，并通过城市轨道交通站点进行周转，通常一个站点会具有大量的进出站客流，部分站点还具有换乘客流。城市轨道交通站点相比于常规交通设施例如人行天桥等，具有封闭性、串联性、设施复杂、大客流量等特点。其特殊性表现为^[4][12]:

（1）流量大而发散

城市轨道交通站点是处在一条或多条轨道交通线路的交叉点上，具有大客流量的特点。而乘客通过不同交通方式抵达站点也具有不同的特性，因此客流在时间分布上是分散的。但由于通勤需要，客流会在个别时间段出现峰值。

（2）客流脉冲性

轨道交通站点主要受轨道列车开行抵达时间的影响，当列车到达站点时，站点内突然呈现大量客流的集聚现象，乘客通过多种方式疏散后，站点内部的拥挤程度又会下降。在每一班次列车抵达后，站内的主要服务设施，如换乘通道、楼扶梯、检票闸机等会反复出现这种脉冲现象。

（3）自组织现象

每一个乘客都是独立的个体，具有不同的行为方式，在不受标识限制的情况下，随着行人流的运行，乘客间的相互作用可能会产生瓶颈现象以及自动渠化。

（4）受周围环境影响

虽然乘客有着独立的行为方式与习惯，但在轨道交通站点内部这一封闭的设施中，会受到其他乘客与环境的影响，出现聚集行为。

2.3 行人基本交通特性

行人交通行为会受到环境变化与心理因素变化影响，具有明显的导向特征。行人会根据行进过程中环境的变化展现出不同的行进特征。通过对行人活动数据的处理，我们可以发现行人行为具有普遍性^[11]：

（1）当时间充裕时，乘客的步行速度取决于个人习惯；

（2）行人通常与其他人以及行进路线边界保持一定的距离；

（3）行人的步幅步速会随着行人流密度的变化而增减；

（4）受从众心理的影响，行人会出现聚集现象，形成群体。

由于国内外行人交通特性有较大差异，国外的行人特性参数不能直接用在国内轨道交通站点，需要结合国内研究，从而对轨道交通站点行人流运行的状态进行正确评价。

个体行人交通参数包括：步频、步幅、步速、行人空间。

2.3.1 步幅

步幅是指行人在行走过程中两脚同时着地，两脚之间（脚跟至脚跟或脚尖至脚尖）的距离，通常以米表示。步幅受到个体的身体条件、年龄等影响，保持在一个稳定的数值。HCM2000^[1]指出行人的平均步幅为0.673m，但由于身体条件的差异，国外的研究报告在国内并不适用。国内研究人员通过统计分析大量的实测数据，由《交通工程手册》^[21]给出我国男性的平均步幅为0.666m，女性的平均步幅为0.606m，我国行人的平均步幅为0.637m。行人的步幅大小会随拥挤程度变化而改变。

2.3.2 步频

步频是指行人在单位时间内行走时行人两脚同时着地的次数，单位是步每分钟。我国《交通工程手册》^[21]指出行人每分钟的步数在80-150次范围内，平均值为120次每分钟。行人的步频会受到步行环境条件、负载大小、时间目的等因素的影响。

2.3.3 步速

步速由步频和步幅共同决定，其大小为行人步幅和步频的乘积。HCM2000^[1]指出人行道行人自由速度为1.52m/s。《交通工程手册》^[21]根据我国行人特性，指出行人流平均步速为0.7-1.7m/s，水平路段自由步行速度1-1.2m/s，上下台阶步行速度0.5-0.8m/s。步速会受到步行环境条件、负载大小、个人身体情况、出行时间目的等因素影响。

2.4 轨道交通站点内主要设施对行人流的影响

综合交通枢纽站内设施包括：出入口通道、换乘通道、楼扶梯、站台、站厅及检售票等。这些区域的运行状态影响着站点的运行状态，因此，评价出入口通道、换乘通道、楼扶梯、站台、站厅及检售票处的行人运行状态具有重意义。

2.4.1 通道处拥挤行人流影响

就功能来看，城市轨道交通站点通道通常具有出入口通道、换乘通道两种。换乘通道是供乘客进行多条线路多个站台之间移动的通道；出入口通道即为乘客从车站外部进入站点内部的通道。不同功能的通道的行人流特性也有所不同。

水平通道的数量通常和轨道交通站点出入口的数量相当，而其几何特征需要根据远期客流需求预测结果以及疏散需求预测结果来确定。在水平通道中行人的行进速度会受到进、出站客流间的冲突影响导致降低，特别在各个高峰时段，容易出现高密度客流群体并造成行人流拥堵；相比于水平通道，具有隔离带的换乘通道中的客流具有单向性，可以忽略不同向客流的影响；不具有隔离功能的换乘通道通常宽度足够且行人会自发的沿某一侧行走，即使客流量较大也能保证一定的行进速率。换乘通道的几何特征对行人流的速度与密度有直接影响，换乘通道越宽越长，行人流密度越小，行进速度干扰也越小。而换乘通道宽度有限的情况下，行人流受通道通行能力的限制，行进速度较慢，容易在换乘通道的尾端出现局部高密度行人流，影响通行效率。

在通道的空间设计中，尽量减少突变点是关键。突变点处的行人流易出现聚集，形成局部高密度行人流流，造成通行缓慢，如果将通道突变处设计成连贯变窄，即漏斗形状，可以提升通行效率。从整体上看，行人的通行效率受到通道的连贯性、通道的设计长度和有效宽度的影响。因此对于各个功能的通道在设计时应当考虑减少对向行人间的冲突点，增大通行速率和降低通行时间这几点来进行。

2.4.2 楼梯、扶梯处拥挤行人流分析

双向混行的楼梯和单向运行的自动扶梯的合称为楼扶梯，由于所在位置的不同以及功能上的差异可以分为出入口楼扶梯、换乘楼扶梯和站台与站厅间的楼扶梯。受楼扶梯通行能力的影响，行人通常会在扶梯入口前聚集，形成局部高密度行人流，在高峰时段尤为明显，楼梯会受到不同向行人的干扰，因此表现出拥挤时间延长特征，但通常走楼梯的行人较少。