面向未来高铁的智能铁路枢纽客站架构与设想研究.pdf

城市设施智慧化 面向未来高铁的智能铁路枢纽客站架构与设想研究陈春强（广东省铁路规划设计研究院有限公司）【摘要】未来高速铁路将对铁路枢纽客站的旅客输送能力带来挑战。文章对当代铁路枢纽客站中乘降效率不高、服务水平不足等问题进行了分析，总结了影响旅客出行效率的主要因素。基于智能物流方面技术理念，提出基于摆渡式乘降的智能铁路枢纽客站构架与设想，旨在构建具备更高效客流组织，精简空间布局的高度智能化铁路枢纽客站新模式，以期给未来铁路客运枢纽建设提供一种新思路。【关键词】铁路枢纽客站；未来高铁；架构设想；智能【基金项目】广东省铁路规划设计研究院有限公司科技研发项目，项目编号：铁四广研202303号中图分类号：U291.7 DOI：10.13655/ki.ibci.2024.01.045Research on the Framework and Conception of Intelligent Railway Hub Passenger Stations for Future High Speed RailwaysCHEN Chun-qiang（Guangdong Provincial Railway Planning and Design Institute Co.,Ltd.）【Abstract】The future high-speed railway will challenge the passenger transport capacity of railway terminal passenger stations.This paper studies the issues of low boarding and landing efficiency and insufficient service level in contemporary railway hub passenger stations,and summarizes the main factors affecting the passenger travel efficiency.Based on the technical concept of intelligent logistics,this paper puts forward the framework and idea of intelligent railway hub passenger station on ferry type boarding and landing,aiming to build a new model of highly intelligent railway hub passenger stations with more efficient passenger flow organization and simplified spatial layout,in order to provide a new idea for the future construction of railway passenger hubs.【Keywords】future high-speed rail;intelligence;railway hub passenger station;framework and conception1 引言效率是人类永恒追求的基本目标。未来高速铁路速度将高达600km/h1000km/h1，当前我国高铁日均发送旅客年均增长30.3%。未来高速铁路投入运营后，铁路出行人数将更多，对未来高铁的整体运输效率提出更高要求。我国铁路枢纽客站已发展至站城融合的第四代车站，能较好适应当前高铁300km/h350km/h运行速度需求，但也存在车站规模大、站内步行距离远等候时间长、乘降效率不高、列车停靠站台时间过长等问题2。在未来高铁线路输送能力极大提升后，有必要研究解决铁路枢纽客站与线路能力匹配问题。2 当前铁路枢纽客站问题剖析2.1 基本空间布局当前客站基本空间布局均可分为出站层、站台层、站厅层以及连接站厅与站台，站台与出站层的通道。以典型的枢纽客站广州南站为例，其站场规模为15台28线，站台长度550m，站台宽度12m15m，站台层尺寸约为 370m（垂轨向）200m（顺轨向）。车站规模宏大，旅客进站至上车，全程步行最远距离约为1300m，平均距离约825m。近年来，新建大型铁路客站建筑面积不断刷新，按客站最高聚集人数计算建筑面积指标也在不断提高，如中型站房建筑面积指标由5m2/人8m2/人提高至7m2/人15m2/人，特大型、大型站房建筑面积指标由8m2/人15m2/人提高至9m2/人20m2/人3，平均指标增幅达47.5%。2.2 旅客流线组织当前铁路客站客流组织以“通过式”流线为理念，但实际情况与这一假设存在较大反差。节假日期间大量高铁站客流“爆棚”。以出发流线为例，主要有：进站实名验票安全检查站厅148 城市设施智慧化 候车检票通过楼扶梯、天桥、地道等至站台站台上步行至车厢上车。整个流程以旅客步行为主，排队等候环节多，效率较低。以广州南站为例，见图 1。高峰期旅客平均排队等候时间高达38.6min，旅客全过程候车平均为59.17min4，是影响服务水平和出行效率的重要因素。图1 广州南站高峰期站厅实景2.3 站台乘降方式列车停靠站台后，站台上处于无序状态，上车旅客与到站旅客、换乘旅客方向相反，形成对流。高峰期时，车门处或楼扶梯口部等通过能力较弱部位极易发生事故。据统计，广州南站管内41个客站2018年全年共发生站台旅客侵入或掉入站台事件共42起4，安全风险很高。大型枢纽客站的列车停靠站台时间一般为15min20min，出行高峰期时，时有列车延误情况发生，影响客站通过能力。2.4 智能化服务水平当前铁路客站旅客智能化服务内容，主要体现在旅客进出站与验票的智能化服务，如旅客购票、进出站、候车、检票等过程，提供刷卡、刷脸等无纸质票验证服务，此外针对旅客站内获取信息方面，提供了动静标示指引系统、站内机器人与导航、Wi-Fi和手机交互信息等方面服务。但应对客流量高峰，不可能无限制投入客运设备来满足需求。文献4指出大部分高铁车站投入营业后，需经常对其动静态标识指引系统进行改造加强，但仍旧难以满足旅客实现高效快捷乘降需求。3 研究解决思路总体来说，当代铁路枢纽客站较传统客站模式强调了站城融合，但基本空间布局、流线组织及站台乘降方式并未发生本质改变，尽管采用了“通过式”流线模式，但仍存在旅客拥挤环节，等候时间长，智能化服务水平不高等情况，旅客作为独立个体在规模巨大、人群密集的枢纽客站中显得较为被动，旅客出行效率及舒适度有待提升。总结主要影响旅客出行效率因素如下。车站空间规模体量大，占地面积大，造成旅客步行距离过长。旅客进入车站后，等候环节多，步行距离长，需经过多个通行能力薄弱部位，缺乏有组织行为。车站智能化服务对旅客而言属于被动式接受，主动满足旅客出行需求能力不足。当前大量智能化技术在物流行业得到成功应用，如自动驾驶汽车、无人集装箱码头、无人物流货仓等。在智能物流应用场景中，都具有对物体高度智能化有组织、高效率的运送特征，其运送物体的概念与铁路客站中乘客乘降列车的方式有很强一致性。未来高效的智能化铁路枢纽客站，重点在于打造高效组织流程，优化空间布局和高度智能化的旅客乘降模式，实现人站车完美结合。4 智能铁路枢纽客站架构与设想基于智能物流技术与机场摆渡运送旅客理念，在智能铁路枢纽客站构架与设想中，提出通过运用高度智能化的摆渡车，为每个旅客提供全过程的登车服务，其理念为旅客坐上摆渡车可视为登上列车。概念原理见图2。图2 智能铁路枢纽客站概念原理图4.1 高效客流组织旅客抵达车站，即可凭有效身份信息乘坐智能化摆渡车，摆渡车为自动驾驶模式，通过读取旅客信息，自动完成实名制验票及安检。摆渡车自动行驶至指定摆渡集结区，按对应车次车厢及座位编号，在集结区自动集结编组为车组。该车次旅客集结完毕后，摆渡车组自动行驶至出发通道轮候，等待列车进站。当列车停靠站台后，由自动化设备将摆渡车组运至站台层，旅客从对应车厢一侧车门快速上车，同时下车旅客从另一侧车门进入摆渡车组，5min内即可实现旅客全部登车，减少列车停靠站台10min15min。149 城市设施智慧化 摆渡车组确认下车旅客信息后，由自动化设备运至到达通道或换乘通道。换乘旅客乘坐摆渡车，经由换乘通道，行驶至摆渡区进行集结编组，实现换乘。出站旅客由摆渡车组运至出站通道，抵达到达区后下车，或由摆渡车运至市内交通接驳口。4.2 高度智能化服务智能摆渡车是实现智能铁路枢纽客站的关键因素，通过摆渡车实现高效快速准确地运送旅客登车，是解决旅客长距离站内步行，多环节排队等候问题的重要设备。本文主要对智能摆渡车的功能特征提出设想，其主要功能特征有：能确认旅客出行信息、实名制验票、安检等重要信息，能随车运送行李。集成各种信息终端，实现人站车的信息即时交互。能结合车站内总体情况及旅客情况，自动规划匹配旅客最优摆渡路线。集成高精度定位及探测技术，实现高安全可靠性的自动行驶。能根据旅客信息自动集结与编组，实现摆渡车组和旅客与对应车次车厢无缝对接。下车旅客，通过摆渡车能实现高效出站，或快速接驳至市内交通。4.3 优化的空间布局根据客流组织及乘降设想，优化后的站房空间布局包含有：旅客出发层。含摆渡车站台、集结区、出发通道；取消当前客站中的安检区、检票区，缩减等候区等空间。旅客到达层。含摆渡车出站通道及到达区。摆渡车运输通道，可实现摆渡车在出发层站台层到达层之间通行。优化站台宽度与站场平面规模。站台宽度按满足摆渡车组宽度及两侧基本通行进行优化，见图3所示。假设编组后的摆渡车组宽度同列车宽度3.5m，两侧通行宽度各2m，站台总宽度为8m，较目前站台宽度12优化幅度达30%，如广州南站站场为15台，站场总宽度可减少约60m。取消检票口及楼扶梯设施，无集中通行薄弱部位。站内旅客基本无须步行，无排队等候环节，智能摆渡车将进站、候车、乘车、出站、换乘等全过程实现无缝衔接，有助于降低最高聚集人数，可进一步优化车站规模。以行驶速度10km/h估算，旅客全程登车时间缩短至15min之内。图3 站台宽度优化后剖面（单位：mm）4.4 主要技术指标优化应用基于摆渡式乘降理念的智能铁路枢纽客站，预计主要技术指标优化见表1。表1 主要技术指标优化指标项目旅客站内步行距离高峰安检时间高峰期总候车时间列车始发停靠时间站台宽度传统客站平均825m38.6min59.17min15min20min12m15m智能客站可实现0m登车即完成，约10min25min5min8m5 总结与展望本文提出的基于摆渡式乘降的智能铁路枢纽客站构架与设想，旨在利用自动化与智能化等方面技术，实现高效便捷的组织流程，精简的空间布局，高度智能化的铁路枢纽客站新模式。本文所提的构架与设想是一种理想化的概念模型，对当前铁路枢纽客站各个方面都需作出很大调整，也会带来新问题，例如消防安全、系统可靠性等问题，还需做更深研究。参考文献1 翟婉明，赵春发.现代轨道交通工程科技前沿与挑战J.西南交通大学学报，2016，51（2）：209-226.2 武赞.铁路客站规模适应性研究J.铁道标准设计，2021，65（8）：129-133.3 国家铁路局发布铁路旅客车站设计规范局部修订公告J.铁道技术标准（中英文），2023，5（1）：120-123.4 谢雨宏.大型高铁客站站房使用后评价D.广东：华南理工大学，2019.150