城市軌道交通自動(dòng)扶梯與樓梯優(yōu)化布置探討

王小岑

(中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司　武漢　430063)

城市軌道交通自動(dòng)扶梯與樓梯優(yōu)化布置探討

王小岑

(中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司武漢430063)

摘要城市軌道交通出入口自動(dòng)扶梯與樓梯的相對(duì)布置對(duì)于乘客體驗(yàn)、車站美觀程度，以及乘客安全具有重要影響。文中從影響機(jī)理出發(fā)，研究了自動(dòng)扶梯與樓梯布置可能存在的問(wèn)題，并通過(guò)量化的方式為自動(dòng)扶梯與樓梯布置設(shè)計(jì)提供合理參數(shù)。

關(guān)鍵詞城市軌道及交通自動(dòng)扶梯樓梯相對(duì)位置優(yōu)化布置

自動(dòng)扶梯因其具有便捷、輸送量大的特點(diǎn)，作為地鐵乘客的首選乘降工具，廣泛設(shè)置于地鐵車站出入口及站廳至站臺(tái)處。在城市軌道交通電扶梯系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中，在日益重視自動(dòng)扶梯的安全性以外，扶梯乘坐舒適性以及車站美觀性也逐漸成為設(shè)計(jì)關(guān)注的焦點(diǎn)。在城市軌道交通車站設(shè)計(jì)，特別是出入口設(shè)計(jì)中，自動(dòng)扶梯與樓梯的相對(duì)位置關(guān)系對(duì)乘客體驗(yàn)、車站美觀程度以及乘客安全具有重要影響。

本文結(jié)合廈門地鐵2號(hào)線一期工程，針對(duì)地鐵車站扶梯與樓梯相對(duì)位置關(guān)系進(jìn)行分析研究，提出樓梯與扶梯相對(duì)位置設(shè)計(jì)的優(yōu)化控制條件，并確定優(yōu)化設(shè)計(jì)指標(biāo)進(jìn)行定量分析，為樓梯與扶梯位置優(yōu)化設(shè)計(jì)提供參考。

1問(wèn)題分析

在城市軌道交通設(shè)計(jì)中，目前通用做法是采用30°傾角自動(dòng)扶梯，樓梯采用26°34′傾角。結(jié)合實(shí)際情況，樓梯間隔10～15級(jí)臺(tái)階設(shè)有休息平臺(tái)，因而樓梯角度更為平緩，樓梯、扶梯之間存在角度差。在相同提升高度下，樓梯與扶梯并列設(shè)置時(shí)，也存在長(zhǎng)度差，這在提升高度較大時(shí)尤為明顯。由于角度差與長(zhǎng)度差的存在，在工程實(shí)際中常常出現(xiàn)樓梯下部凸出、中部樓梯過(guò)高、上部扶梯外包板過(guò)高、扶梯出口處形成豁口等情況，見(jiàn)圖1。

圖1　扶梯與樓梯并行布置存在的問(wèn)題

扶梯入口處樓梯踏步凸出扶梯過(guò)多會(huì)影響車站美觀。樓梯踏步若高出扶梯扶手帶，會(huì)出現(xiàn)樓梯上乘客的腳與扶梯上乘客的面部等高的情況，甚至高出乘客頭部，會(huì)嚴(yán)重影響乘坐體驗(yàn)。隨著提升高度的增大，扶梯上工作點(diǎn)處扶梯扶手帶與樓梯踏步之間的高差也隨之增大，對(duì)于兩扶梯夾樓梯布置的出入口，特別是在出入口受用地限制較狹窄時(shí)，扶梯上部高出樓梯過(guò)多會(huì)造成極端的視覺(jué)壓抑，同時(shí)會(huì)增加扶梯外包板的工程量，引起投資增加。由于扶梯長(zhǎng)度短于樓梯，在扶梯出口處上平段形成豁口，存在乘客跌落的隱患。

2解決方案

為解決上述存在的問(wèn)題，分析提出以下應(yīng)對(duì)措施。

2.1　方案一：減小扶梯傾角

減小扶梯傾角，可從根本上減小扶梯與樓梯之間的角度差與長(zhǎng)度差，減小不利因素的影響。

隨著城市軌道交通線網(wǎng)完善，后期實(shí)施線路埋深較前期線路深，大提升高度扶梯越來(lái)越常見(jiàn)。為提高運(yùn)營(yíng)質(zhì)量，保障乘客安全，13版《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50157-2013，以下簡(jiǎn)稱規(guī)范)相比03版地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)于扶梯角度的規(guī)定作出了調(diào)整。規(guī)范允許出入口采用小于30°傾角扶梯，站內(nèi)采用30°傾角不變。兩規(guī)范條文對(duì)比見(jiàn)表1。

表1　新舊地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)比

目前市場(chǎng)上主要有3種角度規(guī)格的扶梯：23.2°，27.3°和30°[3]。為使并行布置的自動(dòng)扶梯傾角與樓梯盡量接近，可采用27.3°傾角的自動(dòng)扶梯。目前，武漢市軌道交通出入口大于9 m與樓梯并列的自動(dòng)扶梯全部采用27.3°傾角。但是27.3°自動(dòng)扶梯費(fèi)用較傾角30°自動(dòng)扶梯高出約10%，會(huì)造成投資的增加。由于站內(nèi)必須采用30°扶梯，同一條線采用2種規(guī)格的扶梯會(huì)對(duì)供貨周期造成影響。同時(shí)由于存在2種規(guī)格的自動(dòng)扶梯，備品備件增加，對(duì)于后期運(yùn)營(yíng)維修和管理也存在影響。

2.2　方案二：調(diào)整樓梯與扶梯平面布置

若不改變扶梯角度，則需要對(duì)樓梯與扶梯的相對(duì)位置進(jìn)行優(yōu)化，通過(guò)調(diào)整樓梯與扶梯位置減小不利因素造成的影響。通過(guò)優(yōu)化樓梯與扶梯相對(duì)位置，調(diào)節(jié)樓梯下端第一級(jí)踏步距扶梯下工作點(diǎn)之間的距離，可以保證扶梯下工作點(diǎn)處扶手不低于并行樓梯踏步，避免樓梯凸出和樓梯踏步過(guò)高的問(wèn)題。但由于扶梯和樓梯斜段長(zhǎng)度不一致，在消除入口處樓梯影響的同時(shí)，相應(yīng)地又造成了扶梯出口處外包板與樓梯踏步高度差加大、扶梯出口處擴(kuò)口延長(zhǎng)等問(wèn)題。因此，樓梯與扶梯相對(duì)位置優(yōu)化需統(tǒng)籌考慮以上問(wèn)題，以得到最優(yōu)方案。

廈門市軌道交通2號(hào)線一期工程，扶梯提升高度分布[4]見(jiàn)表2和圖2。

表2　廈門2號(hào)線出入口扶梯分布表

圖2　出入口扶梯提升高度分布圖

由表2、圖2可見(jiàn)，本工程出入口扶梯提升高度主要集中在13 m以下，9~11 m提升高度的扶梯最多，占出入口扶梯的50%以上。針對(duì)以上工程特點(diǎn)，考慮采用多種角度扶梯會(huì)造成投資增加，帶來(lái)運(yùn)營(yíng)管理和維護(hù)的不便，推薦采用優(yōu)化樓梯與扶梯平面位置關(guān)系的方式來(lái)解決前述問(wèn)題。

3優(yōu)化方案

3.1　數(shù)值分析

城市軌道交通車站內(nèi)的樓梯一般采用300 mm×150 mm的梯級(jí)。在提升高度一定的情況下，樓梯總梯級(jí)數(shù)量和中間休息平臺(tái)的個(gè)數(shù)是固定的。對(duì)于相同提升高度的自動(dòng)扶梯，若傾角確定，其外形尺寸也相應(yīng)確定。因此，有條件對(duì)樓梯與扶梯相對(duì)位置關(guān)系進(jìn)行數(shù)學(xué)描述，通過(guò)數(shù)值計(jì)算得到關(guān)鍵控制因素的指標(biāo)，指導(dǎo)樓梯與扶梯相對(duì)位置關(guān)系的優(yōu)化設(shè)計(jì)。

3.2　關(guān)鍵指標(biāo)確定

通過(guò)建立三維模型分析發(fā)現(xiàn)，樓梯是否凸出可采用下工作點(diǎn)處樓梯與該處扶梯扶手的高差量化。若控制下工作點(diǎn)處樓梯梯級(jí)不超過(guò)扶梯扶手帶高度，則樓梯中部梯級(jí)過(guò)高的問(wèn)題可以得到有效控制。因此可以選取該處高差作為主要控制因素，記為H1。同樣，上工作點(diǎn)處樓梯踏步與扶梯扶手帶的高差可作為扶梯外包板是否過(guò)高的有效反映。當(dāng)該處高差得到有效控制時(shí)，樓梯與扶梯上部形成的豁口也得到有效控制。因此，同樣選取該處高差值作為主要控制因素，記為H2。

3.3　模型描述

樓梯與扶梯位置優(yōu)化布置模型可表達(dá)為：

目標(biāo)函數(shù)：f(x)=H2(x)+H1(x)

式中：H1為扶梯下工作點(diǎn)處樓梯踏步與該處扶梯扶手的高差；H2為扶梯上工作點(diǎn)處樓梯踏步與扶梯扶手帶的高差；x為扶梯下工作點(diǎn)距樓梯第一級(jí)踏步的距離，記右為正。

3.4　分析結(jié)果

采用30°扶梯，樓梯采用150 mm×300 mm梯級(jí)時(shí)，通過(guò)計(jì)算，各提升高度樓梯第一級(jí)臺(tái)階與扶梯下工作點(diǎn)位置推薦值見(jiàn)表3。

表3　樓梯與扶梯相對(duì)布置推薦表

4結(jié)語(yǔ)

通過(guò)分析樓梯與扶梯相對(duì)位置關(guān)系，優(yōu)化樓梯與扶梯相對(duì)布置對(duì)于提高乘客舒適性，增加車站美觀性以及節(jié)約工程投資具有重要意義。本文針對(duì)城市軌道交通車站樓梯與扶梯相對(duì)位置關(guān)系進(jìn)行定性分析，得到了樓梯與扶梯布置需控制的關(guān)鍵指標(biāo)，并通過(guò)量化分析，得到了不同提升高度情況下的樓梯與扶梯推薦布置方案，對(duì)于地鐵車站樓梯與扶梯設(shè)計(jì)具有借鑒意義。

參考文獻(xiàn)

[1]GB50157-2003地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范[S]. 北京：中國(guó)計(jì)劃出版社,2003.

[2]GB50157-2013地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范[S]. 北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2013.

[3]GB16899-2011自動(dòng)扶梯和自動(dòng)人行道的制造與安裝安全規(guī)范[S]. 北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,2011.

[4]中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司.廈門地鐵2號(hào)線一期初步設(shè)計(jì)文件[Z].武漢：中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司,2014.

收稿日期：2015-04-26

DOI 10.3963/j.issn.1671-7570.2015.03.047