轨道车辆侧门通过能力计算

轨道车辆 侧门通过 能力计 算

陈振华

中车唐山机车车辆有限公司 产品研发中心

摘要：近年来随着城市化发展，投入使用的地铁、城际列车和高速列车越来越多。为便于乘客便捷、快速、高效出行，侧门作为乘客上下车的通道，使用频率非常高，侧门通过能力是否满足乘客快速乘降的需求，是轨道车辆在设计时必须考虑的方面。

关键词语：侧门通过、快速乘降、轨道车辆

1.前言

单开的侧门常用于列车停站间隔远，乘客上下车较少车辆或高速列车，通常设置的侧门通过宽度是800 m和900 mm，已经可以满足乘客快速乘降的需求，同时也应根据客室内部的布局，通过仿真或计算确定。常用的双开侧门的通过宽度是1100 mm到1600 mm不等，多用于地铁或城际车辆，由于停站时间短，客流量大，更需要通过计算来确定侧门的通过宽度是否满足需求。

2. 计算方法

列车停站会只打开靠近站台一侧的车门，上车和下车都从这侧的侧门通过。所有需要上、下车人站立的面积除以乘客步行通过侧门的面积可以大概估算出乘客通过侧门的时间。一般一辆列车的长度约25米，宽度约3米，通过计算侧门的通过能力来考虑车辆侧墙的强度，内部布局，最后确定每侧门的个数和通过宽度。

乘客通过侧门的时间计算如下：

N－流动的人数

E－车门开度，单位m

T=（T_停车+T_开关门）－停站时间，单位s(开关门时间一共是7 s,停站时间按30 s计算)

S－每个人的占地面积，单位m²（假定列车中每个人占有的横向单位长度相当于一个成年人的肩宽，中国成年人最大肩宽489 mm^[1],取值500 mm；纵向站立面积考虑进出门时候人员错落分布和乘客所带行李的影响，前后人间距取0.8 m,则每个人站立面积S=0.4 m²）。

V－人的步行速度，单位m/s，一般为1.03～1.28 m/s，取v＝1.2 m/s

图1 门口处示意图

2. 计算条件

假设需要计算25%的乘客上下车，50%的乘客上下车，100%的乘客上下车的侧门通过能力。参数都可以根据停站的时间和客流量调整。如果计算后侧门的通过宽度过大或者每侧布置的侧门在打开后，车辆的长度已经不满足设计要求，就需要考虑加大车内空间或增加编组车辆，然后重新计算。

假设要满足在停车30 秒内，列车超员状态下，50%旅客上下车的需要。

2. 计算工况

考虑列车只有坐席、满载和超员的情况，来确认车辆的运载人数。市郊客车按坐位总数及每平方米自由面积（坐者足部所占面积，其宽度自座位边缘按200mm计）站立7人计算^[2]；也有标准规定最大立席（超员）人数按8人/m²计，站立面积为除去座椅及前缘100mm外的客室面积，额定立席人数按6人/m²计^[3]；国外标准也有站席按照4人/m^{2 [4]}计算的情况。

考虑舒适性通常满载的站席按照4人/m²，超员的站席按照6人/m² 计算。

AW1工况为只有坐席；

AW2工况为既有坐席又有站席，且站席按照4人/m² 计算(满载）；

AW3工况为既有坐席又有站席，且站席按照6人/m² 计算（超员）。

2. 计算举例

以某城际列车为例。

根据车辆内部布置，由于车端贯通道（端门）开度较小，且车俩端部侧门基本为四角门布置方式。因此，本车人员上下车主要使用本车侧门，而不会选择其他车辆的侧门，选取人数较多通过最慢的车辆来计算侧门通过能力:

AW1：62人（座席）

AW2：62人（座席）+80人（站席）（地板实际面积约18m²，按照4人/m²）

AW3：62人（座席）+120人（站席）（地板实际面积约18m²，按照6人/m²）

5.1 AW3工况下，25%的乘客上下车

假设每站有25%的AW3载客量乘客上车和下车,上下车的人数等同，单侧仅设置1个侧门：

N－流动的人数，N=182x0.25x2=91人

根据计算理论上侧门通过宽度宽度约1m就可以满足要求。为了更方便乘客上下车，可以考虑侧门的通过宽度满足两人并排通行，成年人肩宽约500mm，门的通过宽度取值1300mm。通常地铁车辆每侧都是2到3套侧门，从美观或其车内设施布局考虑，每侧2套侧门，布置在靠近车辆的两端。假设乘客等额分别从两端的侧门上下车，计算通过时间为：

每套侧门上下人数为：182x0.25x2x0.5=45.5人，每套侧门通过46人：

N－流动的人数，N=46人

E－当车门开度为1.3m时，E=1.3m

由以上计算可知，当开度为1.3m时，每个门通过46人需耗时约12s。

开门时间T_开关门=7s（开门时间3 s，关门时间3.5 s，0.5 s为网络传输及车门响应时间），则超员载客AW3时,乘客上下车完成的时间T：

T=T_停车+ T_开关门=12+7=19 s满足在停车30 秒内，列车超员状态下，50%旅客上下车的需要。

5.2 AW3工况下，50%的乘客上下车

假设每站有50%的AW3载客量乘客上车和下车,上下车的人数等同，单侧仅设置1个侧门：

N－流动的人数，N=182x0.5x2=182人

单个侧门通过宽度需要约2m已经超过了常用的侧门宽度。如果新设计2 m以上的大开度侧门，技术难度很高。门口两侧过道宽度同时可以满足两人并排进入侧门区域。如果侧门的通过宽度大于客室内部两侧过道的宽度时，侧门通过宽度再大就没有意义，已经足够乘客进出。

为了更方便乘客可以并排上下车，门的通过宽度仍然取值1300 mm，每侧设置2套侧门，布置在靠近车辆的两端。假设乘客等额分别从两端的侧门下车，计算通过时间为：

每套侧门上下客数位：182x0.5x2x0.5=91人，每套侧门通过91人：

N－流动的人数，N=91人

E－当车门开度为1.3 m时，E=1.3 m

由以上计算可知，当开度为1.3m时，每个门通过91人需耗时23.3 s。

开门时间T开关门=7 s（开门时间3 s，关门时间3.5 s，0.5 s为网络传输及车门响应时间），则超员载客AW3时,乘客上下车完成的时间T：

T=T_停车+ T_开关门 =23.3+7=30.3 s

由于计算结果有些靠近临界值，需要考虑每侧设置3套侧门，分别布置在靠近车辆的两端和中间位置。

每套侧门上下客数位：182x0.5x2x0.33=60.6人，每套侧门通过61人：

N－流动的人数，N=61人

E－当车门开度为1.3m时，E=1.3m

由以上计算可知，当开度为1.3m时，每个门通过61人需耗时15.6 s。

开门时间T开关门=7s（开门时间3 s，关门时间3.5 s，0.5 s为网络传输及车门响应时间），则超员载客AW3时,乘客上下车完成的时间T：

T=T_停车+ T_开关门 =15.6+7=23.6 s满足假设需求。

5.3 AW3工况下，100%的乘客上下车

同样计算方法，列车每侧设置3套1.3m通过宽度的侧门，到站后乘客全部下车，并且新上车的乘客人数达到AW3超员状态，这是一个特别极限的情况。如无特别要求，不做考虑。

T=T_停车+T_开关门=30.8+7=37.8 s

由以上计算可知，这种状态每侧需要4套侧门。考虑单个侧门打开后所占用宽度2.6 m,每侧侧门一共需要占用的宽度为10.4 m,会严重影响车窗和车体结构的设计，通常会考虑增加车辆编组或延长停站时间。

2. 结论

在人员密度较高的情况下，尽量采用双扇侧门，侧门通过宽度越大，乘客上下车时间减少越显著，但是侧门的人员通过率应小于门口两侧过道的通过率。侧门的通过能力除了与客每侧室侧门的布置密切相关，还与侧门的通过宽度、车内过道的宽度有着直接的关系。

2. 参考文献

1. GB 10000－1988 中国成年人人体尺寸[S].

2. TB/T 1335－1996.铁道车辆强度设计及试验鉴定规范[S].

3. GB/T 7928－2003.地铁车辆通用技术条件[S].

4. UIC 566:1990.Loading of coach bodies and their components[S].

7