CN116443052A - 地铁既有线路与新建线路换乘结构与换乘方法 - Google Patents

地铁既有线路与新建线路换乘结构与换乘方法 Download PDF

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Abstract

一种地铁既有线路与新建线路换乘结构，包括既有线路以及新建线路，既有线路包括既有线路站厅以及既有线路站台。新建线路包括新建线路站厅、新建线路站台以及至少一层新建线路换乘转换层；既有线路站台通过单向与双向可控切换通行通道与新建线路换乘转换层相通，既有线路站厅与新建线路站厅相通，新建线路站台与新建线路换乘转换层通过换乘电梯连通，换乘电梯为单向通行与双向通行可控切换电梯。本发明还提供了一种换乘方法。本发明通过在既有线路与新建线路之间设置单向与双向可控切换通行通道以及单向通行与双向通行可控切换电梯，可以实现换乘客流的引导，实现了新建线路与既有站点之间换成结构的优化，实现了最优的客流组织。

Description

地铁既有线路与新建线路换乘结构与换乘方法
技术领域
本发明涉及轨道交通相关技术领域，更具体地说，特别涉及一种地铁既有线路与新建线路换乘结构以及一种地铁既有线路与新建线路换乘结构换乘方法。
背景技术
作为一种优化城市形态，改善城市人居环境，缓解人口增长压力的重要手段，城市轨道交通近年来受到了广泛的关注。城市轨道交通网络在趋向高密度复杂化的同时，也促使了城市发展的紧凑化、集约化。在以往，以增量为主导的城市发展模式下，城市轨道交通得到了快速扩张，轨道交通线路开始互相交织，站点网络出现众多双线换乘、三线换乘甚至更高线路数量的站点。相较于同时规划、完全新建的换乘站点，与既有线路换乘的站点会受到既有站点自身空间条件及周边建成环境的限制，并且原有站点由于新建线路带来的客流量提高、客流种类以及站点功能复杂化的问题，普遍也需要进行一定的改造以更好的衔接新建站点。但城市地下空间开发由于长期性，复杂性和不可逆性等因素带来了改造情况复杂、改造难度大等问题，要求在对其开展规划和建设前应进行全面的分析论证。
发明内容
(一)技术问题：
在实际的与既有线换乘的站点改造过程中，如何在尽量减小对既有站点的空间改造力度和客流影响的同时，实现新旧站点之间的良好衔接，并提升换乘客流的换乘体验，是衡量新建换乘方案质量的关键。而客流组织的最优解决方案是在保证可接受的安全性和舒适度的情况下快速的运输大多数乘客，即取得站点承载力与换乘效率的最佳平衡。随着未来各大城市新建换乘站点数量的不断增加，如何实现新建线路与既有站点之间换成结构的优化，以实现最优的客流组织，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。
(二)技术方案：
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
本发明提供了一种地铁既有线路与新建线路换乘结构，在本发明中，该地铁既有线路与新建线路换乘结构包括既有线路以及新建线路，其中，所述既有线路包括既有线路站厅以及既有线路站台。
所述新建线路包括新建线路站厅、新建线路站台以及至少一层新建线路换乘转换层；
所述既有线路站台通过单向与双向可控切换通行通道与所述新建线路换乘转换层相通，所述既有线路站厅与所述新建线路站厅相通，所述新建线路站台与所述新建线路换乘转换层通过换乘电梯连通，所述换乘电梯为单向通行与双向通行可控切换电梯。
优选地，在本发明所提供的地铁既有线路与新建线路换乘结构中，所述既有线路站厅与所述新建线路站厅通过接驳通道连通。
优选地，在本发明所提供的地铁既有线路与新建线路换乘结构中，所述既有线路站厅与所述既有线路站台之间设置有既有线路换乘转换层；所述既有线路站厅与所述线路换乘转换层通过换乘电梯连通，所述线路换乘转换层与所述既有线路站台通过换乘电梯连通；所述换乘电梯为单向通行与双向通行可控切换电梯。
优选地，在本发明所提供的地铁既有线路与新建线路换乘结构中，所述单向与双向可控切换通行通道位于所述既有线路站台的下层；所述单向通行通与所述既有线路站台通过换乘电梯连通；所述换乘电梯为单向通行与双向通行可控切换电梯。
优选地，在本发明所提供的地铁既有线路与新建线路换乘结构中，所述新建线路换乘转换层包括有三层，自所述新建线路站厅向下依次为第一缓冲新建线路换乘转换层、第二缓冲新建线路换乘转换层、第三缓冲新建线路换乘转换层以及所述新建线路站台；所述既有线路站台通过所述单向与双向可控切换通行通道与所述第三缓冲新建线路换乘转换层连通。
优选地，在本发明所提供的地铁既有线路与新建线路换乘结构中，所述新建线路站台通过单向换乘电梯与所述第三缓冲新建线路换乘转换层连通；所述既有线路站台、所述单向与双向可控切换通行通道、所述第三缓冲新建线路换乘转换层、所述单向换乘电梯以及所述新建线路站台形成既有线路向新架线路的单向换乘路径。
优选地，在本发明所提供的地铁既有线路与新建线路换乘结构中，所述新建线路站台与所述第二缓冲新建线路换乘转换层通过换乘电梯连通；所述换乘电梯为单向通行与双向通行可控切换电梯。
优选地，在本发明所提供的地铁既有线路与新建线路换乘结构中，所述第二缓冲新建线路换乘转换层与所述新建线路站厅通过换乘电梯连通；所述换乘电梯为单向通行与双向通行可控切换电梯。
本发明还提供了一种地铁既有线路与新建线路换乘结构换乘方法，在该地铁既有线路与新建线路换乘结构换乘方法中，本发明根据预期乘客流量对如上述的地铁既有线路与新建线路换乘结构中的新建线路进行设计以满足新建线路对预期乘客流量的承载要求；根据实际乘客流量与所述预期乘客流量的比例对地铁既有线路与新建线路换乘结构的通行方式进行切换。
优选地，在本发明所提供的地铁既有线路与新建线路换乘结构换乘方法中，实际乘客流量与预期乘客流量的比例小于0.8时，新建线路的通行路径与既有线路的通行路径均为双向通行；实际乘客流量与预期乘客流量的比例为0.8至1.35时，所述地铁既有线路与新建线路换乘结构的既有线路站台、单向与双向可控切换通行通道、第三缓冲新建线路换乘转换层、单向换乘电梯以及新建线路站台形成单向换乘路径；实际乘客流量与预期乘客流量的比例大于1.35时，采用单向通行方式并采用引导客流、限制早高峰客流量、增加交通服务设施的措施对客流进行疏散以降低换乘压力。
(三)有益效果：
本发明提供了一种地铁既有线路与新建线路换乘结构，在本发明中，该地铁既有线路与新建线路换乘结构包括既有线路以及新建线路，其中，既有线路包括既有线路站厅以及既有线路站台。新建线路包括新建线路站厅、新建线路站台以及至少一层新建线路换乘转换层；既有线路站台通过单向与双向可控切换通行通道与新建线路换乘转换层相通，既有线路站厅与新建线路站厅相通，新建线路站台与新建线路换乘转换层通过换乘电梯连通，换乘电梯为单向通行与双向通行可控切换电梯。本发明还提供了一种地铁既有线路与新建线路换乘结构换乘方法，在该换乘方法中，根据预期乘客流量对如上述的地铁既有线路与新建线路换乘结构中的新建线路进行设计以满足新建线路对预期乘客流量的承载要求；根据实际乘客流量与预期乘客流量的比例对地铁既有线路与新建线路换乘结构的通行方式进行切换。
通过上述结构设计，基于地铁既有线路与新建线路换乘结构对换乘客流进行远期预测，未来实际客流为预测客流的0.8倍及以下，可采用通道换乘方案以提升换乘体验，其平均换乘时间相较现有组合式减少了2分5秒，换乘效率提升了38.5％；0.8～1.35倍时现有组合式换乘方案可满足既有站台承载力要求；1.35倍及以上时需要通过一定的运营手段缓解承载压力。
本发明通过在既有线路与新建线路之间设置单向与双向可控切换通行通道以及单向通行与双向通行可控切换电梯，可以实现换乘客流的引导(单向通行绕行换乘或者双向换乘)，从而在地铁换乘设计过程中较好地平衡了安全性和高效性两个原则的矛盾，本发明实现了新建线路与既有站点之间换成结构的优化，实现了最优的客流组织。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。其中：
图1为本发明一种实施例中地铁既有线路与新建线路换乘结构的结构示意简图。
在图1中，部件名称与附图标记的对应关系为：
既有线路站厅1、既有线路站台2、新建线路站厅3、新建线路站台4、新建线路换乘转换层5、单向与双向可控切换通行通道6、接驳通道7、既有线路换乘转换层8、电梯9。
具体实施方式
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。各个示例通过本发明的解释的方式提供而非限制本发明。实际上，本领域的技术人员将清楚，在不脱离本发明的范围或精神的情况下，可在本发明中进行修改和变型。例如，示为或描述为一个实施例的一部分的特征可用于另一个实施例，以产生又一个实施例。因此，所期望的是，本发明包含归入所附权利要求及其等同物的范围内的此类修改和变型。
在本发明的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。本发明中使用的术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间部件间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
请参考图1，图1为本发明一种实施例中地铁既有线路与新建线路换乘结构的结构示意简图。
本发明提供了一种地铁既有线路与新建线路换乘结构，该地铁既有线路与新建线路换乘结构(下面简称为换乘结构)实现了既有线路(已经建成并投入运行的地铁线路)与新建线路(在建或者已经建成并准备投入运行的地铁线路)的换乘。在本发明中，换乘结构包括既有线路以及新建线路，具体地，换乘结构视为一个独立的节点，其既是既有线路的组成部分，也是新建线路的组成部分。
具体地，既有线路包括既有线路站厅1(设置在地下一层)以及既有线路站台2(既有地铁线所在层，在本发明中为地下三层)。
具体地，新建线路包括新建线路站厅3(设置在地下一层，与既有线路站厅1位于同一层)、新建线路站台4(新建线路地铁线所在层，在本发明中为地下五层)以及至少一层新建线路换乘转换层5(位于新建线路站厅3与新建线路站台4之间，用于实现新建线路站厅3与新建线路站台4之间的连通以及与既有线路的连通，在本发明中，新建线路换乘转换层5共设置三层，为地下二层、地下三层、地下四层)。
既有线路站台2通过单向与双向可控切换通行通道6(该通道是一条地下通道，可以通过电子指示标的电子显示或者乘务员的现场指引，实现单向通行或者双向通行)与新建线路换乘转换层5相通。具体地，既有线路站台2通过单向与双向可控切换通行通道6与新建线路换乘转换层5连通，这样既有线路站台2与新建线路换乘转换层5之间可以根据实时乘客流量实现单向连通或者双向连通。
既有线路站厅1与新建线路站厅3相通(两个站厅可以在建设时连通，也可以在各自的站厅建成后，再建设通道实现既有线路站厅1与新建线路站厅3之间的相通)。新建线路站台4与新建线路换乘转换层5通过换乘电梯9连通，换乘电梯为单向通行与双向通行可控切换电梯。
具体地，单独对于新建线路而言，新建线路站台4(地下五层)与第二层的新建线路换乘转换层5(地下三层)通过电梯9(该电梯跨越地下四层)连通。
在本发明中，既有线路站厅1与新建线路站厅3通过接驳通道7(一条设置在地下一层的通道，用于实现既有线路站厅1与新建线路站厅3的连通)连通。
进一步地，既有线路站厅1与既有线路站台2之间设置有既有线路换乘转换层8；既有线路站厅1与线路换乘转换层通过换乘电梯9连通，线路换乘转换层与既有线路站台2通过换乘电梯9连通；换乘电梯9为单向通行与双向通行可控切换电梯。
具体地，单向与双向可控切换通行通道6位于既有线路站台2的下层；单向通行通与既有线路站台2通过换乘电梯连通；换乘电梯为单向通行与双向通行可控切换电梯。
在本发明的一个具体实施方式中，新建线路换乘转换层5包括有三层(地下二层、地下三层以及地下四层)，自新建线路站厅3(地下一层)向下依次为第一缓冲新建线路换乘转换层(地下二层)、第二缓冲新建线路换乘转换层(地下三层)、第三缓冲新建线路换乘转换层(地下四层)以及新建线路站台4(地下五层)。既有线路站台2通过单向与双向可控切换通行通道6与第三缓冲新建线路换乘转换层5连通。
进一步地，新建线路站台4通过单向换乘电梯与第三缓冲新建线路换乘转换层连通；既有线路站台2、单向与双向可控切换通行通道6、第三缓冲新建线路换乘转换层、单向换乘电梯以及新建线路站台4形成既有线路向新架线路的单向换乘路径。新建线路站台4与第二缓冲新建线路换乘转换层5通过换乘电梯连通；换乘电梯为单向通行与双向通行可控切换电梯。第二缓冲新建线路换乘转换层与新建线路站厅3通过换乘电梯连通；换乘电梯为单向通行与双向通行可控切换电梯。
基于上述的地铁既有线路与新建线路换乘结构，本发明还提出了一种地铁既有线路与新建线路换乘结构换乘方法。具体地，根据预期乘客流量对如上述的地铁既有线路与新建线路换乘结构中的新建线路进行设计以满足新建线路对预期乘客流量的承载要求；根据实际乘客流量与预期乘客流量的比例对地铁既有线路与新建线路换乘结构的通行方式进行切换。
具体地，实际乘客流量与预期乘客流量的比例小于0.8时，新建线路的通行路径与既有线路的通行路径均为双向通行；实际乘客流量与预期乘客流量的比例为0.8至1.35时，地铁既有线路与新建线路换乘结构的既有线路站台2、单向与双向可控切换通行通道6、第三缓冲新建线路换乘转换层、单向换乘电梯以及新建线路站台4形成单向换乘路径；实际乘客流量与预期乘客流量的比例大于1.35时，采用单向通行方式并采用引导客流、限制早高峰客流量、增加交通服务设施的措施对客流进行疏散以降低换乘压力。
以我国现有某既有线路与新建线路的换乘为例：某既有线路站点位于繁华商业路段并邻近车站，周边商业繁华，居民区密布，人流量大，该站于2009年建成运营时开通启用，之后新建线路，新建线路与上述既有线路于该站点实现换乘。在该站点范围内，新建线路轨道与既有线路轨道平行设置，两线线路实现平行换乘。由于早期既有站点站台层宽度约为10m，长度为103m，站台整体较为狭长紧凑，且未预留换乘节点，对未来的换乘方案造成了很大限制，再加上该站点接驳公交枢纽，周边交通路网密集完善，交通设施完善，周边建成环境复杂，因此该站点的换乘改造问题便具有一定的典型性。
针对地铁换乘车站的换乘方式，现今较为普遍的换乘方式有节点换乘式、通道式、站厅式、组合换乘式等几种。而根据项目早期评估，由于既有线路站台空间较为局限，新建线路开通后若采用单一通道或者站厅换乘方式，可能会对既有线路站台产生较大冲击，其(既有线路的换乘站点)承载力可能难以满足要求。因此，综合多方面因素，新建线路站点与既有线路站点的换乘方式采用单向通道式+站厅式的组合换乘方式：新建线路站点设计为地下五层站，车站埋深38.12m，地下一层为站厅层(新建线路站厅3)，地下二、三、四层为转换层(新建线路换乘转换层5)，其中地下一层与地下四层设置通道与既有线路站厅1及既有线路站台2换乘。
新建线路换乘既有线路如下：通过地下五层的楼扶梯(新建线路的地铁位于地下五层，因此乘客从新建线路换乘时是位于地下五层空间)上至地下三层，再由地下三层的楼扶梯上至站厅层(地下一层)，在站厅层通过指引到另外的扶梯下至地下三层候车(既有线路地铁位于地下三层)。
既有线路换乘新建线路：通过地下三层(既有线路地铁位于地下三层，因此乘客从既有线路换乘时是位于地下三层空间)的楼扶梯下至地下四层的单向与双向可控切换通行通道6，再由地下四层单向与双向可控切换通行通道6设置的楼扶梯下至地下五层候车。
通过既有线路站台2下设置的换乘通道(单向与双向可控切换通行通道6)，减缓换乘客流对既有线路的冲击，避免出现既有线路狭窄站台层承载能力崩溃的情况。但新建线路换既有线路的客流组织方式也一定程度上加大了其换乘路径距离，降低了乘客换乘体验。因此，本发明将基于不同的客流预测情况，通过仿真模拟定量研究并提出不同优化方案来匹配未来不同情况需要。
为阐明新旧线交互关系对换乘客流组织方案的影响，本发明所涉及技术方案可行性的论证采用了anyLogic对现有车站空间建模实现。
以新建线路开通后的预测客流(该数值是一个预测数值，并不代表新建线路开通后的实际客流量)为基础进行模拟，分析既有车站空间的客流承载力及易出现拥挤的瓶颈空间，量化新建线路开通后的客流对既有车站空间的影响；然后对现有换乘方案进行模拟，对比分析单向绕行的客流组织方式的通行能力和换乘效率，由此阐明新线开通后的客流及既有车站空间的综合影响下对换乘方案的影响；最后，通过进一步模拟分析不同客流组织方式下的客流承载力及换乘效率，探讨依据不同运营客流场景下的灵活换乘组织方式，以提升乘客换乘体验。
为量化新建线路开通后的客流对既有车站的冲击影响，本发明基于客流仿真对车站内的乘客通行能力及通行效率进行分析。目前，针对行人交通模拟方面比较受认同和引用的模型有两种类型，包括微观模型和宏观模型。微观模型是将行人描述为粒子，并关注它们之间的相互作用，其中包括社会力模型，元胞自动机模型，多网格模型和基于代理的模型以及其他。综合地铁站客流仿真模拟的微观层面需求、行人相互作用力和已有研究经验等因素考虑。本发明采用社会力模型仿真软件ANYLOGIC来进行此次研究分析。软件采用了改进的社会力模型，用以负责行人心理上、物理上的受力分析，避让行为以及基于矢量的连续型运动计算等。通过社会力模型，可以体现行人对空间的需求、模拟加减速等运动规律，为评价设施指标等提供数据支持；另外，还解决了行人之间的路径冲突问题，模拟行人避让行为。行人交通流的建模分宏观、中观、微观3个层次。以Fruin服务水平评价为代表的评价体系能较好的对于微观层面的行人服务水平进行评价。如表一。
Fruin(服务水平等级) Space(乘客换乘速度) Density(每平米乘客数)
Level of Service (m2/ped) (ped/m2)
LoS A ≥3.24 ≤0.27
LoS B 2.32to 3.24 0.43to 0.31
LoS C 1.39to 2.32 0.72to 0.43
LoS D 0.93to 1.39 1.08to 0.72
LoS E 0.46to 0.93 2.17to 1.08
LoS F ≤0.46 >2.17
表一
其仿真方法如下：
将站台平面图导出ANYLOGIC软件中，并构建区域内的服务设施、建筑物，设置空间布局。采用ANYLOGIC行人库里模块，对行人分别构建行为逻辑流程，一般可大致划分为行人产生(Pedsource)、行人路径选择(Selelcteoutput)、行人行走(Pedgoto)、通过交通设施(Pedservice)、到达等待区域(Pedwait)、行人消失(Pedsink)等。建立好模型和行人逻辑流程模块后，需要对设备和行人参数进行调整。对于服务设施模块参数设置，本次仿真采用的计算参数按照《广州地铁新线建设标准》中的相关规定进行取值，再基于实际调研情况，确定各模块属性的行人参数。本次仿真采用远期新建线路客流高峰预测数据，例如对于新建线路位于该换乘站点的远期早高峰预测客流为16361人/小时，超高峰系数为1.3，早高峰设计最大客流量为21270人/小时，其中换乘比例约占21％，约4477人。
换乘结构内部服务设施参数设置如表二；换乘结构的远期客流预测值如表三。
表二
表三
本发明采用车站总体平均密度、换乘瓶颈空间平均密度、设施平均密度、服务水平占比、设施能力饱和度、平均客流疏解时间等指标对换乘站的现状及换乘方式适配性进行评价。对设施通行能力饱和度，局部扶梯换乘空间评估设施能力饱和度,对站台评估最大承载能力饱和度进行约束,以实现车站设施设备的最大压力测试及评估,其计算方法如下。
设施通行能力饱和度Si指设施的实际通行流量Qi与设施设计通行能力Wc的比例,计算公式为:
其中，C为设施单位通行能力，D为设施宽度，Si约束值应小于等于1。
局部扶梯换乘空间承载能力饱和度Si指局部扶梯换乘空间实际聚集人数Pi与设计承载人数Pc的比例,其计算公式为:
其中ρc为局部空间设计最大密度，具体取值依据将于后文分析给出，S为局部空间有效面积，Si约束值应小于等于1。
站台的承载能力饱和度Si′指站台总体实际聚集人数Pi′与设计承载人数Pc′的比例,其计算公式为:
其中ρc为站台设计密度，具体取值依据将于后文分析给出，S′为局部空间有效面积，Si′约束应小于等于1。
平均客流换乘时间指一股客流从出列车至到达换乘等候区域这一过程中的平均时间,体现站点换乘的效率，其计算公式为：
其中Ti为某位乘客平均换乘时间，n为一段时间内的换乘乘客总数量，平均客流换乘时间体现了乘客的换乘效率，应在保证站台承载力的前提下，尽可能的减少平均换乘时间值，提升乘客换乘体验。
为验证现行换乘方案的合理性，本发明首先将新建线路开通后产生的换乘客流直接加到现有既有线路车站空间，以检验新建线客流对既有线路车站空间的冲击影响。
具体地，通过仿真假设使用通道换乘方式，即既有线路、新建线路双线换乘客流直接通过地下四层站台层至既有线路下沉双向扶梯直接换乘(也就是乘客从新建线路站台4直接通过单向与双向可控切换通行通道6换乘至既有线路站台2)，使既有站点直接受到新线换乘客流的冲击，从而进行初步的新线客流影响验证。通过仿真模型模拟，结果如下：通过基于换乘客流量的仿真模拟，结果初步显示在新增新建线路客流的直接相互冲击下，既有线路站台2层内部不同方向的多股客流直接对冲造成人流的交叉、拥挤、停滞，部分服务设施处于超负荷状态。导出人群数据显示：新建线路换乘客流换乘至既有线路的平均换乘时间为3分20秒，既有线路站台2早高峰平均客流密度为1.28人/m2，服务水平评价为E级。换乘扶梯口局部平均密度为2.26人/m2，超高峰时期数值平均突破4-6人/m2，最大瞬时密度达到8人/m2。
在公共空间疏散中，较大数量人群在一定时间内高密度聚集流动，经过瓶颈空间时人群相互推挤、停滞，直至造成公共空间安全事故。而地铁站台空间由于狭窄紧凑且需要瞬时疏散大量客流的特点，极易在疏散设施等处出现高密度人群停滞的现象，从而造成安全隐患。而针对瓶颈空间疏散的研究中，已有学者定量研究了不同人群密度情况下的人群心理感受、人群前进速度以及试图针对城市轨道交通存在的安全问题，为保障乘客安全，提高地铁车站运营效率，而提出了一种拥堵风险评估与防范方法。既有研究发现行人前行速度与人群密度总体呈现反比例的趋势，并且在2～4人/m2时行人的身体时常接触，但不发生碰撞，人群速度明显受限。在4～6人/m2时身体接触，难以回避，人群迟缓。而当人群密度大于6人/m2时行人身体挤压，人群接近停滞。
通过以上研究发现，在新建线路客流直接冲击下，早高峰时段既有线路站台2整体服务水平大致处于E级水平，超高峰时期接近F级水平，总体勉强满足客流承载力需求。但在局部换乘扶梯处平均人群密度大于2人/m2，超高峰时期平均处于4～6人/m2的区间，并且最高值远远高于6人/m2的人群密度临界值，存在安全隐患。因此，在高峰期不应采用直接通道连接的双向换乘方式，而需要通过一定的组织方式延长部分换乘流线，以达到疏散换乘客流的目的。
基于新建线路客流对既有车站的冲击影响，现行换乘方案采用单向通道换乘+站厅换乘的组合式换乘方案，通过加长新建线路乘客换乘流线以减小客流冲突程度，即：单向与双向可控切换通行通道6为由既有线路站台2向新建线路站台4换乘单向通行，新建线路站台4向既有线路站台2换乘则需要通过新建线路换乘转换层5以及接驳通道7进行绕行。在同样的客流及参数下改变仿真客流组织方向，通过仿真结果初步显示：既有线路站台层的换乘扶梯组由双向换乘改为既有线路至新建线路的单向换乘后，换乘客流疏散能力得到了极大提高，客流流线变得更加简洁，站台整体承载压力得到一定缓解。导出人群数据显示：新建线路换乘客流换乘至既有线路的换乘时间平均为5分25秒，相对通道式换乘方案平均换乘时间增加2分5秒。早高峰平均客流密度为1.22人/m2，服务水平评价为E级。换乘扶梯口局部平均密度为0.9人/m2，在超高峰时期数值平均数值为2人/m2左右，最大瞬时密度为4.3人/m2。结果显示，组合式换乘方式能够有效减少换乘客流对既有线路的冲击，并且在尽可能少的对既有站点进行空间改造的同时，提高其自身承载能力。但此方案的缺点也同样存在，即新建线路换乘既有线路的换乘客流需要从新建线路站台4层乘坐扶梯至站厅层再前行到既有线路站台2层进行换乘，客流流线极长，平均换乘时间增加2分5秒，降低了新建线路乘客的换乘体验。
由于远期实际运营客流量会与当前预测客流量存在一定的误差，因此拟以预测客流数据为基础，分别乘以不同的系数，预设不同的运营客流场景，通过仿真得出不同客流情况下的车站服务水平，综合上述站台及瓶颈空间评价指标来得出不同方案的客流量承载极值，从而为运营后的客流组织优化提供一定依据。
通过对上述Fruin服务水平评价体系、《地铁设计规范》(GB 50157-2003)和瓶颈空间人群密度评价体系进行综合考虑后，本发明拟以站台超高峰平均密度水平为F级，即ρc′＜2.17人/m2，换乘扶梯瓶颈空间平均密度ρc1<2人/m2，超高峰平均密度ρc2<2人/m2，最高密度ρc3<2人/m2左右为站台局部和总体的承载力极值指标。基于乘以系数后的客流量的仿真运行结果数据，若超过上述极值指标，则视为该方案不能满足客流承载力要求。通过研究发现，双向通道换乘方案的承载力大致在0.75～0.8倍于远期预测客流量时达到极限，初步得出双向通道换乘方案的承载力极值为现有远期客流预测的0.75～0.8倍系数的结论。即远期早高峰实际运行客流量为现有预测客流量的0.8倍及以下时，可以将既有线路与新建线路之间的换乘单向扶梯改为双向，由现有组合式站厅换乘方式改为通道换乘方式，从而在满足既有线路站台2承载力的基础上尽可能减小换乘流线距离、提升换乘体验。组合式换乘方案的承载力极值为现有远期预测客流的1.30～1.35倍系数，即远期早高峰实际运行客流量如果为现有预测客流量的1.35倍及以上时，现今运行的组合式换乘方案将达到承载力极限。届时需要通过在早高峰时期增加交通服务设置引导客流流线组织、限制早高峰入站客流量、增加重要瓶颈空间的工作人员数量指挥引导客流等方式来缓解极限客流量下的站台承载压力，从而避免人群高度密集等带来的拥堵停滞甚至公共安全事件。
基于以上不同客流系数的换乘方案承载力验证，可以初步总结得出以下结论：1.当早高峰实际运营客流量为远期预测客流量的0.8倍系数及以下时，可以将既有线路站台2与新建线路之间的单向换乘扶梯改为双向，并适当拓宽换乘通道，从而在满足既有线路站台2承载力的同时减小新建线路换乘客流的换乘距离，提高了乘客的换乘体验。如平均换乘时间相较组合式方案减少2分5秒，提升了38.5％的换乘效率；2.当早高峰实际运营客流量为远期预测客流量的0.8倍系数～1.35倍系数时，组合式换乘方案可以较好的满足既有线路站台2承载力需求，避免因客流承载力过压而造成的公共安全事件发生。3.当早高峰实际运营客流量超过远期预测客流量的1.35倍系数以上时，现有组合式换乘方案也难以承载客流压力，届时需要通过引导客流、限制早高峰客流量、增加交通服务设施等一系列举措来应对客流疏散、换乘压力。
由上述可知，本发明提供了一种地铁既有线路与新建线路换乘结构，在本发明中，该地铁既有线路与新建线路换乘结构包括既有线路以及新建线路，其中，既有线路包括既有线路站厅以及既有线路站台。新建线路包括新建线路站厅、新建线路站台以及至少一层新建线路换乘转换层；既有线路站台通过单向与双向可控切换通行通道与新建线路换乘转换层相通，既有线路站厅与新建线路站厅相通，新建线路站台与新建线路换乘转换层通过换乘电梯连通，换乘电梯为单向通行与双向通行可控切换电梯。本发明还提供了一种地铁既有线路与新建线路换乘结构换乘方法，在该换乘方法中，根据预期乘客流量对如上述的地铁既有线路与新建线路换乘结构中的新建线路进行设计以满足新建线路对预期乘客流量的承载要求；根据实际乘客流量与预期乘客流量的比例对地铁既有线路与新建线路换乘结构的通行方式进行切换。
轨道交通既有站点(是指已经建成并投入使用的站点)作为新建换乘线路的重要组成部分，会在新线开通后承载大量换乘客流，而既有站点受制于建成环境，早期设计承载力极值可能难以满足后续换乘改造需要。因此，量化新线产生的换乘客流对既有线车站造成影响，并在满足既有站点承载力的同时提升换乘效率，是衡量新建换乘方案的关键。
通过上述结构设计，本发明通过仿真软件定量分析了新建线对既有站点的客流影响，对不同客流组织方案的客流承载力进行演算，从而验证了当前设计方案的合理性，并且依据未来不同的实际运营客流量，提出了客流组织优化方案。研究结果表明，未来实际客流为预测客流的0.8倍及以下，可采用通道换乘方案以提升换乘体验，其平均换乘时间相较现有组合式减少了2分5秒，换乘效率提升了38.5％；0.8～1.35倍时现有组合式换乘方案可满足既有站台承载力要求；1.35倍及以上时需要通过一定的运营手段缓解承载压力。本发明通过在既有线路与新建线路之间设置单向与双向可控切换通行通道以及单向通行与双向通行可控切换电梯，可以实现换乘客流的引导(单向通行绕行换乘或者双向换乘)，从而在地铁换乘设计过程中较好地平衡了安全性和高效性两个原则的矛盾，本发明实现了新建线路与既有站点之间换成结构的优化，实现了最优的客流组织。
以上仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种地铁既有线路与新建线路换乘结构，其特征在于，
包括既有线路以及新建线路；
所述既有线路包括既有线路站厅(1)以及既有线路站台(2)；
所述新建线路包括新建线路站厅(3)、新建线路站台(4)以及至少一层新建线路换乘转换层(5)；
所述既有线路站台通过单向与双向可控切换通行通道(6)与所述新建线路换乘转换层相通，所述既有线路站厅与所述新建线路站厅相通，所述新建线路站台与所述新建线路换乘转换层通过换乘电梯连通，所述换乘电梯为单向通行与双向通行可控切换电梯。
2.根据权利要求1所述的地铁既有线路与新建线路换乘结构，其特征在于，
所述既有线路站厅与所述新建线路站厅通过接驳通道(7)连通。
3.根据权利要求1所述的地铁既有线路与新建线路换乘结构，其特征在于，
所述既有线路站厅与所述既有线路站台之间设置有既有线路换乘转换层(8)；
所述既有线路站厅与所述线路换乘转换层通过换乘电梯连通，所述线路换乘转换层与所述既有线路站台通过换乘电梯连通；
所述换乘电梯为单向通行与双向通行可控切换电梯。
4.根据权利要求2所述的地铁既有线路与新建线路换乘结构，其特征在于，
所述单向与双向可控切换通行通道位于所述既有线路站台的下层；
所述单向通行通与所述既有线路站台通过换乘电梯连通；
所述换乘电梯为单向通行与双向通行可控切换电梯。
5.根据权利要求1所述的地铁既有线路与新建线路换乘结构，其特征在于，
所述新建线路换乘转换层包括有三层，自所述新建线路站厅向下依次为第一缓冲新建线路换乘转换层、第二缓冲新建线路换乘转换层、第三缓冲新建线路换乘转换层以及所述新建线路站台；
所述既有线路站台通过所述单向与双向可控切换通行通道与所述第三缓冲新建线路换乘转换层连通。
6.根据权利要求5所述的地铁既有线路与新建线路换乘结构，其特征在于，
所述新建线路站台通过单向换乘电梯与所述第三缓冲新建线路换乘转换层连通；
所述既有线路站台、所述单向与双向可控切换通行通道、所述第三缓冲新建线路换乘转换层、所述单向换乘电梯以及所述新建线路站台形成既有线路向新架线路的单向换乘路径。
7.根据权利要求6所述的地铁既有线路与新建线路换乘结构，其特征在于，
所述新建线路站台与所述第二缓冲新建线路换乘转换层通过换乘电梯连通；
所述换乘电梯为单向通行与双向通行可控切换电梯。
8.根据权利要求5所述的地铁既有线路与新建线路换乘结构，其特征在于，
所述第二缓冲新建线路换乘转换层与所述新建线路站厅通过换乘电梯连通；
所述换乘电梯为单向通行与双向通行可控切换电梯。
9.一种地铁既有线路与新建线路换乘结构换乘方法，其特征在于，
根据预期乘客流量对如权利要求1至8任一项所述的地铁既有线路与新建线路换乘结构中的新建线路进行设计以满足新建线路对预期乘客流量的承载要求；
根据实际乘客流量与所述预期乘客流量的比例对地铁既有线路与新建线路换乘结构的通行方式进行切换。
10.根据权利要求9所述的地铁既有线路与新建线路换乘结构换乘方法，其特征在于，
实际乘客流量与预期乘客流量的比例小于0.8时，新建线路的通行路径与既有线路的通行路径均为双向通行；
实际乘客流量与预期乘客流量的比例为0.8至1.35时，所述地铁既有线路与新建线路换乘结构的既有线路站台、单向与双向可控切换通行通道、第三缓冲新建线路换乘转换层、单向换乘电梯以及新建线路站台形成单向换乘路径；
实际乘客流量与预期乘客流量的比例大于1.35时，采用单向通行方式并采用引导客流、限制早高峰客流量、增加交通服务设施的措施对客流进行疏散以降低换乘压力。
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