目前行業內對于售檢票設施通行能力的相關研究主要以城市軌道交通為基礎。售檢票設施通行能力值主要是通過兩種方法計算與獲取：①根據已有的設計參考值進行設計；②通過實地調查和數據分析獲取。

參考《地鐵設計規范》確定的通行能力建議值，許多專家對城市軌道交通車站設施進行了分析和研究。王波等人建立換乘站設施的評價體系，并得出了相應的評價指標，對定量計算方法進行了分析。付婷探討了城市軌道交通車站瓶頸識別與疏散的理論與方法。考慮到乘客的特點，可將通過實際站點調查來獲取設施服務能力的方法分為兩類。

第一類，不考慮乘客特性的方法。這種方法即通過在特定時間段實地調查，對車站高峰時間段的最大客流進行統計，或者對乘客平均服務間隔進行統計，結合相關計算得到售檢票設施的平均服務能力。李三兵、周冠宇、邱華瑞等人通過實際調查和統計得到實際最大容量的地鐵檢票機（automatic gate machine，AGM）和安檢設施容量。陳鴻、張海麗、王子甲、陳峰、劉雙慶等人通過調查得到平均客流服務時間間隔，通過計算分析得到了節點設施的平均通行能力。

第二類，考慮乘客特性的方法。每個乘客都有自己獨特的行進喜好和路線，可根據乘客自身的行為偏好和特點對乘客進行分類，通過調查統計，得到不同類型的乘客所需要設施的平均服務間隔。例如，根據乘客的特點（如攜帶行李類型、票卡類型、操作熟悉度、年齡、性別等），覃松濤、翟向榮等對改進設施的能力進行了相關研究。

吳嬌蓉、馮建棟等人分析了自動售票機和乘客通過AGM的過程，并通過3種方式對乘客進行分類，即先檢查車票進站、同時檢查車票進站和通過閘機再檢票，分析出各類通行方式下的AGM通行能力。地鐵步行空間的相關研究絕大部分都在國內進行，國外John Zacharias等學者則更多進行了行人流線和路人路徑選擇的研究。

1 孝陵衛地鐵設施現狀

1.1 孝陵衛地鐵站概況

孝陵衛車站是南京地鐵2號線的車站，地下一層是商場和站廳層，地下二層是地鐵站臺層。車站總建筑面積為11330m2，設有3個出入口。站臺層共有3個出入口，樓梯和自動扶梯是站臺層與站廳層的連接設備。非付費區設有2個人工售票窗口、12個自動售票機和2個安全檢查設施，包括8個進站閘機、5個東側出站閘機和5個西側出站閘機。孝陵衛地鐵站原設施布局如圖1所示。

圖1 孝陵衛地鐵站原設施布局圖

1.2 相關沖突點

1）行人流線問題

地鐵站臺層人流密度較高，出現流線沖突點，主要表現為自動售票機乘客與進站乘客之間的流線沖突以及地鐵站的1、3號口進站乘客與出站乘客的流線沖突。在所有的設施布置中，自動售檢票系統（automatic fare collection，AFC）設備距行人流線距離近，導致進出站因空間不足而出現客流沖突現象。車站客流流線示意圖如圖2所示。

圖2 車站客流流線示意圖

2）設施分配問題

通過實地調查和統計，采用人工計數方式，統計了下午4:30—6:30三個進站口的人數以及通往東西兩側出站閘機的人數，見表1。

表1 高峰時期進出站閘機人數

由表1可以看出，東側的進出站人數遠大于西側進出站人數，但是兩側的閘機數目和售檢票數目卻是一致的，導致了東側壓力過大，而西側設備浪費，尤其在地鐵高峰期時，2min一班的地鐵高峰人流，往往使東側排隊嚴重，人流擁擠。

2 孝陵衛地鐵站售檢票設施布局優化方案

2.1 流線優化

根據以上調查中存在的問題，優化方案主要針對東側客流流線沖突，提出如下措施：

1）將收費區域改為北側不變、南側收費區與墻隔離。

2）在南側東向增設一個單向檢票服務設施。由此，直接避免了3號口進站行人流線和東側出口行人流線的交叉，并且有效緩解了北側東向進站檢票服務設施的壓力，加快了行人進出站速度，減少了旅客堆積。

3）西側出入口客流流量小，客流流線沖突問題不明顯，且基于節能環保理念，故無需增設或改進進站檢票服務設施，只需調節售檢票設施數量即可。流線優化后的孝陵衛地鐵站如圖3所示。

圖3 流線優化圖

2.2 售檢票設施數目優化

閘機數目的設定：可以通過排隊M/M/N系統來描述通過多個閘機的客流過程。其總數計算如下

公式（1）

式中：Qf為高峰小時進站客流量；Ai為站廳第i個入口所需配置的閘機數量；Kt為到達客流的超高峰小時系數；V為閘機通行能力；n為入口數量。

出站客流與入站客流相比具有特殊性，隨著列車的到達，出站客流具有短時間突增的特點，符合離散分布的特征，在短時間內會對出口閘機產生強烈影響。因此，出站閘機的計算方法略有不同。

公式（2）

式中：Qo為高峰小時出站客流量；Ai為站廳第i個出口所需配置的閘機數量；Kd為列車到站客流的超高峰小時系數；V為閘機通行能力；λf為間斷流修正系數。

再根據調查中存在的問題，結合對孝陵衛車站數據的實際分析，通過相關公式計算以及仿真驗證，盡可能對車站進行了合理的優化。根據公式計算結果與優化后的方案對孝陵衛地鐵站進行以下優化，優化方案主要針對售檢票服務設施和車站布局等，其設施布局優化圖如圖4所示。具體措施如下。

圖4 孝陵衛地鐵站設施布局優化圖

1）將原來的布局進行調整，如圖4所示，將進站閘機分別設在南北兩側，將出站閘機分別設在東西兩側，這在一定程度上解決了之前流線沖突問題。

2）根據上述計算結果可知，應設置東側出站閘機3臺、西側出站閘機1臺、北側進站閘機1臺、南側進站閘機2臺。在滿足客流實際需求的情況下，此數量的配置在一定程度上提高了設備的使用率。

3）根據對流線的分析和實際場地的調查以及上述公式計算可知，應在2號口配置1臺售票機，在節假日時可以根據臨時客流的變化再增加1臺。1號口和3號口客流在節假日和工作日相對穩定，可分別配置1臺和3臺。

4）根據調查的數據和滿足客流需求與舒適度的情況下，決定在北進口安置2臺安檢設備，南進口設置1臺安檢設備。

5）在對孝陵衛地鐵站布局重新設置的過程中，按照圖4所示增加相應的隔離裝置，以便于車站的管理和乘客的安全疏導。

3 孝陵衛站售檢票設施布局優化方案與仿真評價

3.1 優化方案的仿真建立

地鐵車站樓層模型的建立主要是在Anylogic仿真軟件行人庫中應用模塊進行構建。本方案使用行人生成模塊、行人步行模塊、行人終端模塊、行人基本設置模塊、行人服務模塊和行人選擇模塊等。①將地鐵車站大廳的CAD圖繪制到Anylogic仿真軟件中，然后根據實際設施分布進行修改，主要增加墻壁、護欄、安檢設備、自動售票機、人工售票廳和檢票設施等；②不同設施之間的邏輯關系連接模塊并進行調試。

通過對地鐵車站大廳高峰時段設施的觀測，設置了以下參數：安全檢查設施時間為5～7s，檢票設施時間為2～4s，自動售票機的占用時間為10～15s，人工售票廳為15～30s。每個入口的行人數量根據實際統計的高峰小時量輸入，在實際觀測中建立仿真環境，然后設置自動售票機和人工售票窗口的比例。

3.2 優化方案評價

1）優化前評價指標分析

利用軟件仿真得到的優化前行人密度圖如圖5所示。

圖5 優化前行人密度圖

根據實地調查統計得到的數據，同時利用前文所述式（1）和式（2），可繪出如圖6所示的優化前各側入口的人流密度圖，計算出如表2所示的相應參數。

圖6 優化前各側入口的人流密度圖

表2 優化前最大、最小及一般平均走行時間

2）優化后評價指標分析

利用軟件仿真得到的優化后行人密度圖如圖7所示。根據實地調查統計得到的數據，同時利用前文所述式（1）和式（2），可繪出如圖8所示的優化后各側入口的人流密度圖，計算出如表3所示的相應參數。

圖7 優化后行人密度圖

圖8 優化后各側入口的人流密度圖

表3 優化后最大、最小及一般平均走行時間

通過比較優化前后的效果圖和人流密度圖可以發現，經過優化后的地鐵不再存在很多的擁堵區，排隊系統更加流暢，人流密度大大降低，滿足了客流高峰的需要。合理地增加設施可以減少服務時間，加快乘客進出站的速度，減少疏散時間，減輕擁塞造成的“瓶頸”現象。

可以看出，東側安全檢查站的最大流量密度降至3.1人/m2；東側入口閘機前人流密度下降到3.0人/m2，這是由于將西側的部分進出站閘機搬到了東側，舒緩了東側的客流壓力；雖然西側安檢設施和進出站閘機的最大客流密度都略有上升，但是仍然低于東側，仍可以為乘客提供順暢的進出站服務。入口的各類進入時間分別減少了25%、5%和29%。

這表明，東側進站閘機的排隊是暢通的，降低了系統的擁擠程度，縮短了整體排隊時間，減少了行人流線交織點，設施布局趨于合理，同時西側行人仍能保持流暢的進站體驗。

4 結論

本文對于出站乘客的研究僅針對于出站閘機這一區域，對于站內設施對乘客的影響研究較少，不能系統地分析整個地鐵站內所有設施的相互作用，故該研究仍具有一定的局限性。并且受仿真軟件的局限，不能以離散模型輸出乘客，出站乘客對閘機的沖擊力也不夠直觀，雖然可以判斷出行人流線的交織，但是對于出站閘機通行能力的最大承受值估測仍存有誤差。

在今后的研究中，計劃將地鐵緊急疏散作為一個重要參考依據，同時考慮到地鐵樓梯、自動扶梯等內部行人流線設施，不光優化地鐵系統的上層，而是將上下兩層相結合，系統地進行優化，同時在設備方面更加細分化，將不同的閘機種類和不同的售檢票設施結合使用，以期得到一個更好的地鐵售檢票系統的布局優化方案。同時結合仿真軟件，將乘客排隊時間也作為一個參考依據，更加全面地對地鐵售檢票設施布局進行優化。