高速铁路综合交通

高速铁路综合交通枢纽地区规划建设研究

【摘要】阐述了高速铁路综合交通枢纽在城市发展中的重要性与功能，对国内外典型高速铁路综台交通枢纽的建设与运营特征进行了对比分析。针对高速铁路综合交通枢纽的结构复杂性与功能多样性，分析了枢纽旅客集散仿真手段在其建设运营决策支持中的作用及其基本原理，并对我国高铁综合交通枢纽的建设运营决策提出建议。

关键词：高速铁路；综合交通枢纽；建设运营模式；枢纽仿真

1 引言

高速铁路综合交通枢纽是大城市及其影响区域范围内重要的交通设施载体，是城市和区域交通活动最集中最活跃的核心地域，是城市和区域交通体系的神经中枢。

高速铁路综合交通枢纽无论对于铁路运输系统还是城市，无疑都具有重要的地位和作用。对于铁路运输系统而言，高速铁路综合交通枢纽是大型客流集散节点，在路网中往往具有举足轻重的地位，是铁路直接面向旅客的服务窗口，也是铁路生产力布局与运力资源配置的重要标志。然而，除了作为铁路运输方式的重要服务对象而外，高速铁路综合交通枢纽在其所在城市也具有重要的功能。首先，综合交通枢纽是城市对外联系的直接通道，是城市的形象标志；同时。基于城际与城市交通及其他运输方式的接驳需求，综合交通枢纽往往同时承担着城市交通集散中心的作用，形成了与公交、地铁、出租车等城市交通，以及航空、公路，水运等运输方式之间的换乘衔接；另外，综合交通枢纽因其集餐饮，购物、租车、酒店及旅行社预定等多样化服务于一身的特点，成为了实质上的“城市核心”，即不仅仅是供铁路旅客乘候车的场所，还通过服务延伸发展成为城市重要的生活中心。

2 国内外典型高速铁路综合交通枢纽建设运营特征

2.1国外典型高速铁路综合交通枢纽

国外典型的高速铁路综合枢纽是城市核心综合交通枢纽，即以轨道交通为基础的客运交通枢纽。从20世纪初开始，随着城市轨道交通的发展，国外一些大城市将城市轨道交通以地下或地上的立体方式与铁路客站衔接。以此为基础，20世纪90年代以来逐步将位于市中心的铁路车站改造为大型综合性换乘中心，强化其作为城市核心枢纽的地位，实现运输方式之间的高效接续。这样的城市核心综合交通枢纽的构建，为城市形成地上，地面和地下统一的多层次交通网络奠定了基础，同时，交通枢纽也逐渐向着多功能方向发展。例如美国纽约的Grand Central Terminsl、日本的东京站和德国的柏林Lehrter Bahnhof等都是比较典型的城市核心型大型综合客运交通枢纽。

美国纽约的G rand Cent ral Te rm lnal综合交通枢纽，位于曼哈顿第五大道街区，站台及站线全部建在地下，大致分为2层，上层距地面6m，为长途列车服务；下层距地面13.2m，为市郊列车及地铁列车服务。上下2层共有站台30个到发线67股，为尽头式车站，上下2层均设有回旋线，供车底取送和机车取送用。枢纽站每天除了接发大量的市郊列车和地铁列车外，还接发800列以上的长途列车和地区列车。铁路站线及站台设在地下，充分利用了地面空间，消除了铁路对城市街区的分割，优化了城际列车与市郊列车，地铁，以及轨道交通与地面交通的换乘条件，同时大大减少了车站周围区域地面的废气和噪声污染，改善了城市环境与形象。

日本的东京站综合交通枢纽是日本多条铁路线路的起点站，也是东京主要的大型车站之一。该枢纽为地上3层、地下5层的立体结构，有站台11个、到发线23股。地上为南北方向布置的高架站场，分普速站场和高速站场。该层站场在站台长度范围内占地面积约为76000m2，其中普速车场30000m2，高速车场46000m2。进入东京站的铁路线路包括5条普速

线及2条新干线，每天铁路到发列车共2677列，日上下客流量最高达160万人(其中70万人为中转客流)，高峰小时的客流量高达16万人。枢纽站内铁路与地铁的公共人流集散空间很大四面开放，具有每天百万人以上的客流集散能力。

德国的柏林Lehrter Bahnhof综合交通枢纽，是集高速铁路、普通铁路 s—Bahn(市域快速轨道交通)、u— Bahn(地铁)等道路交通于一体的综合交通枢纽。该枢纽为5层立体结构，地上二层为轨道交通站台层，有3个岛式站台(2个用于s—Bahn，1个用作高速铁路)；地上一层为售票以及换乘大厅；地面层为路面交通及停车场；地下一层为地铁及铁路的售票换乘大厅；地下二层为轨道交通站台层，有5个岛式站台，分别为普通铁路高速铁路及地铁服务。

2.2北京新南站综合交通枢纽

北京新南站是北京铁路枢纽四主两辅客运布局中的主要客运站之一，选址于北京市崇文区与丰台区的交界处。北京南站是集铁路、地铁、公交、出租，市郊铁路于一体的功能齐全的大型综合交通枢纽，总建筑面积309388m2。北京南站的交通功能区域分为5层，其中地下一层为换乘区，建筑面积119940m2，设置了穿越整个车场的地下进出站通廊，形成了车站的交通换乘空间。

北京新南站交通枢纽在总体规划上采用了引入城市轨道交通，综合多种公共交通方式的思路。换乘大厅的设计方便乘客快速集散，分层次的交通功能区域设置保证乘客，车辆流线清晰。在旅客服务方面充分结合铁路客运专线高速度，高密度、大客流的特点，采用先进的客运服务信息系统，贯彻“以人为本，着眼未来”的设计思想，为旅客提供人性化、高标准的服务。同时，北京新南站在建设设计理念上采用先进的节能环保技术，如太阳能光电板、热电冷三联供和污水热泵技术等，实现了构建“绿色车站”的理念与技术创新。

2.3国内外典型高速铁路综合交通枢纽建设运营特征

国内外典型高铁综合交通枢纽在规划建设方面的主要特点包括：

(1)突出综合交通枢纽规划作为城市总体规划的重要部分，在布局安辩、土地利用、景观协调及建筑风格方面均与城市规划相适应：

(2）重视与城市交通网络系统的融合，整合各类交通资源，形成多种交通方式综合协调，一体化换乘的枢纽结构模式；

(3)在满足当前经济社会发展对客运需求的同时，为适应未来发展预留充分的空间；

(4)考虑利用现有设施资源，避免过度用地和节约建设投资。

在运营管理层面，国外的综合枢纽大多采用“主辅分离”的管理模式，即对于枢纽的主体业务功能——交通功能，应用先进的技术保障体系如行车指挥综合调度系统，检售票管理系统、旅客向导服务管理信息系统换乘设施保障系统，安全应急监控系统，计划管理系统和办公管理系统等实行一体化管理；对于枢纽的辅助业务一一商业开发功能则依据具体情况实行市场化管理。

同时，国外普遍注重枢纽的安全运营管理，致力于公共安全保障应急系统的研究与开发。国外大部分大型现代化综合客运枢纽都具有自动化程度较高的安全监控系统和紧急救援预案实施系统，如美国的国家安全集成应急体系，英国的重大突发事件的安全应急控制系统。日本则结合其本土自然灾害频发的特征开展灾害控制体制的专项研究。

3 旅客集散仿真在高速铁路综合交通枢纽建设运营中的作用

3.1高速铁路综合交通枢纽建设运营急需科学手段的支持

高速铁路综合交通枢纽作为城市核心枢纽的地位不断提升，由于其整合的交通资源不断丰富，交通功能不断拓展，其空间结构随之呈现复杂化特征，对其运营效率，车站服务、管理水平等方面的要求均较传统客运站有较大提升。同时大型综合交通枢纽作为公共交通集散的重要场所，其运营管理的稳定性和安全应急能力水平直接影响和决定了城市和区域整体的

公共交通安全状况。随着对枢纽安全性与高效性的要求越来越高，迫切的需要科学合理的理论和技术方法对枢纽的建设运营予以有力支持。

鉴于高速铁路综合枢纽在空间结构和客流特征方面的复杂性，依靠传统经验的手段往往无法有效地解决复杂环境下枢纽运营的再现与评估问题，而基于计算机仿真的技术手段则能够为综合交通枢纽的建设运营决策提供有力的支持。通过计算机仿真，模拟大客流在复杂的枢纽环境中的群集运动和活动行为，获得有关客流集散效率和枢纽设施利用等方面实用可靠的结果，从而为合理安排枢纽设施，科学制定客流组织方案和应急疏散预案提供可靠的技术手段和丰富的决策支持。

3.2高速铁路综合交通枢纽旅客集散仿真的基本原理

高速铁路综合交通枢纽旅客集散仿真的实质是在一定的枢纽空间结构和作业安排下，再现旅客行为及其集散规律，从而完成对枢纽设施利用、作业安排、客运组织等方面的综合评估和优化。

(1)前处理，

前处理包括枢纽空间模型数字化、客流流线结构化和控制事件离散化。枢纽空间模型数字化是在CAD模型的基础上将枢纽设施划分为具有一定属性的实体，将几何空间划分为结构化的网格，使枢纽物理设施具有与旅客模型进行交互的能力。流线结构化指以通用、快速、有效的数据结构表达及调整作业流程和旅客流线。控制事件离散化是对枢纽中列车出发与到达、客流的产生与消散、设备的开启与关闭等事件进行建模，并离散到仿真时钟的粒度范围内。

(2)仿真控制。

仿真控制包括对枢纽内各种事件和旅客活动控制，后者是旅客集散微观仿真的核心问题。与列车，车辆、设备和服务有关的事件具有同较确定的特性，对它们的状态控制基本都是通过列车时刻表、作业计划及排队规则等指令性文件完成。而对旅客活动的控制则具有动态性，旅客活动控制的目的是既要保证具有同一类目的的旅客能够在指定的枢纽位置完成必要活动，还要体现由于自身属性和状态不同而产生的选择性活动，既能够体现个体旅客行为特征，也能够反映旅客群和旅客流的整体特性。

(3)后处理。

后处理包括结果输出和数据统计分析。利用仿真得到的结果，分析评价枢纽设计和运营的效果，预测枢纽中的客流聚集能力和分布规律，为枢纽设计和运营优化调整做决策支持。

3.3高速铁路综合交通枢纽旅客集散仿真的作用

应用旅客集散仿真将能够在如下方面实现对综合交通枢纽建设运营决策的支持：

(1)既有枢纽运营效果评价及改进方案预评。

通过再现既有枢纽的乘客集散效果，量化评估枢纽在特定的设施配置与组织方式条件下，对乘客提供的服务水平(包括各类设施的利用情况，功能区的密度水平等)；分析影响枢纽运营效率的制约因素，包括导致乘客疏解瓶颈或疏解延误的设施属性与组织策略；调整相关环境参数，实现对改进条件下枢纽集散效果的预测与评估

(2)新建枢纽设计比选方案评价

通过预测新建枢纽不同设计方案的集散效果，分析各设计方案的优缺点，根据比选的具体要求提供推荐方案的确定标准与评估结果。

随着客运专线的大规模建设，我国一批新的现代化大型铁路客运站正在逐步建成和开通运营。既有研究表明，旅客集散行为具有十分突出的地域性和非线性动力特性，因此，我国的综合枢纽乘客集散仿真不能直接套用国外的模型和方法，而是应当结合当地旅客特征应用合适的模型与平台。

4 高铁路综合交通枢纽建设运营决策建议

我国的大型高速铁路综合交通枢纽正处于一个快速发展的建设时期，如北京、上海、广州、武汉等大城市的综合交通枢纽都相继完成规划并进入建设运营阶段。对于高铁综合交通枢纽的规划、建设与运营管理，尽管在理念方面可以借鉴国外已有大型城市综合交通枢纽站和大型民航港站的部分模式，然而由于我国的高铁综合交通枢纽具备独有的特征，在运营管理体制，运输组织方式、安全作业标准，客运服务要求，以及应急管理水平等方面与国外存在差别，尤其是面临超大规模复杂流线的客流组织问题的挑战，我国的高铁综合交通枢纽的建设运营不应照搬国外模式，而是应当充分结合实际需求，寻求科学合理的方法，计算机仿真技术的发展为综合交通枢纽客流集散的大规模再现与预测提供了可能，通过构建适合国民行为特征的仿真模型，将能够为枢纽的建设与运营管理决策提供有力的支持。

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