西直门交通数据流模型.docx
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西直门交通数据流模型
西直门交通数据流模型
本文首先研究国内外地铁站的建设现状和理论研究水平，总结国际优秀经典
案例的经验教训；其次，根据调研统计，分析西直门地铁站的流线组织、标识系
统、室内环境等方面的现存问题并进行归纳和总结，研究乘客特征，探寻乘客的
行为特征、心理感受和情感需求；最后，着重从理论上分析影响西直门地铁站换
乘运作效率的主导因素，结合现状问题，从流线组织、空间形式与特色创造、标
识系统三个方面进行探讨，理论联系实际，结合《西直门交通枢纽空间改造设计》
项目，阐述西直门地铁站更新改造设计中，如何挖掘提炼西直门的地域文脉特色
和商业时代性，使之融入设计，展现地铁空间的人文关怀和个性化设计。
通过西
直门地铁站更新改造设计的研究，关注地铁空间的个性化、地域性、文化性以及
文脉特征的延续，注重地铁站的乘车环境和空间品味，满足乘客的心理情感需求，
提高站内整体交通运作效率。
本文将构造交通数据流，被将建立模型和解决交通数据流问题。
地理位置和建设背景
西直门交通枢纽在地理位置上，位于城市旧城的西
北角，枢纽用地东起西二环，西至高粱桥路，南起西直
门外大街，北至源自北京西北部西山山脉的南长河（在
此段为盖板河），规划总用地面积约5.99hm2。
西直门交通枢纽是进出北京旧城的门户。
北京二环
以内的旧城是历史文化名城保护的核心地区，也是人员
流量集中的区域。
该区域内有商业中心、行政办公设施、
历史文化旅游景点，同时旧城62.5km2以内还有大量的
居住人口。
到2010年，二环进出行总量将达到每日480
万人次的规模，占全市出行总量的21%。
城市交通需求
的满足是城市功能发挥的重要要素。
西直门历史上一直
是服务于城市西北地区的重要交通要地，随着中关村科
技园区的发展、轨道4号线的建设，西直门枢纽将成为
城市西北地区的重要换乘中心，也是国内第一个立项开
工建设的综合性大型客运交通枢纽。
每天将接待约30万
旅客，预计2010年每日客流量将达87万人次。
北京西直门枢纽将成为以轨道交通衔接换乘为主，
地面公交衔接换乘为辅的集多种交通体系和综合服务功
能为一体的综合性大型客运交通枢纽。
枢纽分为西、中、
东3区，主要交通设施将包括中区的城市轻轨铁路（地
铁13号线）西直门站、东区换乘广场、围绕换乘广场分
布的东区南部地下的地铁2号线和4号线西直门换乘站、
东区公交首末站、东区北部的国铁北京北站，以及相关
设施包括西区的商业开发（裙房部分）、办公建筑（塔楼
部分）和北侧与办公塔楼相连的城市铁路指挥中心等。
设计范围与分工
建设部建筑设计院（中国建筑设计研究院）和法国
AREP公司合作承担公共广场、公交车站、商业中心及地
下设施、办公塔楼的设计；北京市城建设计院承担城铁
车站和城铁指挥中心的设计；城铁车站的屋顶和立面设
计方案及城铁指挥中心的外立面设计方案由双方统筹协
调确定；城铁车站区域地下部分结构设计由城建院承
担；国铁北京北站另行立项建设。
除国铁北京北站外，
将西直门交通枢纽建筑面积分为5部分，包括办公建筑
面积、商业建筑面积、地下停车建筑面积、公交车站建
筑面积、绿化广场建筑面积，各部分指标见表1。
枢纽特点
在西直门综合交通枢纽及配套服务用房的设计中，
通过对空间剖析、论证、收集资料、走访相关建设、设
计单位和实地考察等方式，可以归纳交通枢纽建筑设计
在以下几方面不同于一般公路、铁路、客运站：
（1）建筑规模；
（2）旅客流量、流向、流速；（3）
平面布局的几种类型、剖面流线、形式，立面特点；（4）
商业配套设施的规模、服务方式、业态，站前广场的组
成、业态；（5）公共安全；（6）导向系统设计；（7）人
性化细节设计；（8）节能、环保；（9）可持续发展。
交通设计
枢纽内部交通空间及客流分析：
好的交通枢纽建筑设计是对上述内部空间的合理
控制。
空间过小，有可能意味着拥挤、条件恶劣；空
间过大，有可能造成换乘距离过大，换乘时间被增加，
同时浪费宝贵的城市空间。
枢纽内部空间的尺度是由
换乘人数决定的，换乘人数可由城市规划部门通过交
通分析得出。
表2为西直门交通枢纽多种交通工具间
的换乘人数，由中国城市规划设计研究院做出的分析
和预测。
表1西直门枢纽内部建筑指标
序号建筑类型建筑面积说明
（m2）
1商业面积92906.7包括商业裙房1－6层
及城铁地下1层以及东
区绿化广场地下1层商业
2办公面积89602.9包括T1、T2、T3、T4
3交通建筑66661.0包括城铁车站和城铁指挥
面积中心
4绿化广场14455.2东区绿化广场及地下2、3层
5其他841.0
合计264466.8
表2西直门交通枢纽客流分析表
2号线4号线13号线国铁地面公交步行自行车出租车小汽车合计
06820552722110065004464111610050134258
682050294289254500390697710050108091
5272229428045018000279069825050104388
11009254500900006754504500
650045001800090020000744018600059200
44643906279007440000018600
1116977698018600004650
100100250675000001125
50505045000000600
1342581080911043884500592001860046501125600435412
数据采集
交通数据采集
采集研究区域的出租车
ＧＰＳ数据、微波检测数据及视频数据，用于构建以及评价行程时间预测模型．（１）出租车ＧＰＳ数据出租车
ＧＰＳ数据样本量的大小直接影响着融合结果的精度
，目前主要采用数理统计抽样方法来确定可靠估计路段行程时间所需探测车辆的最低数量．该方法在允许相对误差和置信水平下探测车辆
的最低样本量
（２）微波检测数据
微波检测数据需经过处理才能得到行程时间．由于微波检测器检测的是道路断面平均车速，因此采用公式将其转化为区间速度。
３）视频数据
视频数据调查时，将两台摄像机分别置于实验路段起迄点，同时开始拍摄．调查后同时在计算机上两测点的录像，从起点视频中记下车型、
车牌、外廓、颜色等特征及车辆通过起点断面的时间，然后在终点视频中寻找该车，并同时记录车辆通过终点断面的播放时间，前后时间差即为该车通过调查路段的行程时间。
数据的时空匹配及方法
１）时间匹配
本文采集的出租车ＧＰＳ数据、微波数据及视频数据虽是同一天的交通流数据，但微波检测与视频数据采集的是早晚高峰时间段内的数据，而出租车ＧＰＳ数据都是全天候的交通流数据，所以有必要依据微波与视频数据的调查时间挑选出对应时段的出租车ＧＰＳ数据，这样多源数据反映的就是同一时间段的交通流信息．由于每条ＧＰＳ数据记录都有接收的时间
，通过ｅｘｃｅ筛选可以很方便进行时间匹配
２）空间匹配空间匹配是指多源交通流数据必须反映的是同一地点的交通流信息
，进行融合才有意义．空间匹配原则是以视频与微波数据的采集现场来筛选相应道路的出租车ＧＰＳ数据．首先确定视频与微波数据的采集路段的经纬度范围，然后用ｅｘｃｅｌ筛选出与采集路段相匹配的出租车
ＧＰＳ数据。
流线组织的重要性
目前，西直门地铁站由于换乘客流巨大、换乘设施不足、换乘路线过长等诸
多原因，导致西直门地铁站一直处于超饱和运营状态，尤其是在早晚高峰时段（见
表。
在既有换乘设施已定、乘客客流量巨大的情况下，优化乘客流线组织以
改善交通拥堵现状就变得非常重要，它是提高站内乘客通行效率的重要途径和手
段。
虽然本次改造设计受限于现有的建筑结构和换乘设施，但是通过流线组织的
改造设计可以实现引导和改善巨大客流情况下的交通拥挤和混乱状态。
乘客换乘路线的选择决定着换乘时间的长短。
要保证乘客换乘时间最短，最
重要的是，通过流线组织的设计使得乘客在车站内换乘的平均歩行距离最短。
换乘路线的组织还应满足换乘客流的功能需求，轨道交通不同的换乘客流需
要不同的换乘路线的组织与之相适应，这样才能便于客流的疏散，缓解交通压力，
从而提高换乘站的换乘效率。
换乘客流量和换乘流线组织是影响换乘效率的重要
因素，采用不当的换乘流线组织会造成换乘站的换乘压力过大，致使客流无法及
时疏散，导致乘客拥挤、堵塞，造成客流混乱，影响乘客的出行效率。
流线组织的优化原则
高效换乘的流线组织方便乘客快捷地通行、乘车、换乘，提高乘客出行率。
在地铁站的改造设计过程中，创造高效、方便、快捷的站内流线组织应遵循以下
三项基本原则：
调整客流流线组织，避免乘客流线交叉；缩短换乘步行距离和换
乘时间；引导客流单向组织，避免双向混行。
调整客流流线组织，避免乘客流线交叉
通过调整客流流线组织可以提高换乘的连续性和乘车过程的通畅性，保证乘
客乘车换乘效率。
乘客在地铁交通空间内部完成换乘，应该是一个完整的、连续的过程。
保证
换乘连续性是交通流线组织最基本的和条件要求。
交通枢纽的设置应为乘客的换
乘提供最佳交通工具和最佳交通线路选择的机会，这样才能保证出行的连续性和
畅通性，减少时间的延误。
西直门地铁站的站内换乘流线组织现状混乱，存在多条客流线路交叉混行现
象。
对西直门地铁站的流线组织的调研分析，号线南站厅多条客
流线路交叉汇集的交通节点
对策
各种交通方式在交通枢纽的有效组织和合理衔接是城市客运交通体系整体服务水平的体现。
由于我国对城市交通管理缺乏经验积累,相关研究起步
较晚,基础数据严重不足等原因,使得交通枢纽的规划建设不能很好地满足现实需要,加之管理部门的条块分割,很难实现交通枢纽集交通、商业、娱乐、社
区等于一体的综合性功能,甚至不同交通方式间的衔接也很困难。
随着城市化和机动化的进一步发展,为推进公交优先政策的落实,大型交通枢纽规模化建设将加快步伐。
为此,必须高度重视对交通枢纽性质、功能
及其在城市发展中的定位研究,为城市交通枢纽的规划与建设提供科学依据。
首先需要从宏观层面考虑城市发展的全局部署,协调相关部门的利益分配,统筹制定交通枢纽的建设规划,建立现代化的综合立体交通体系,同时要发挥地铁枢纽的区位优势,集聚多种功能,促进空间优化和地区繁荣。
其次,既要从合理组织枢纽内部交通流的角度,也要从协调交通枢纽与所在地区道路交通关系的角度,探讨实现不同交通方式间的有机衔接、提高乘客换乘的便利
性、避免车流与人流相互交叉的模式。
《北京交通发展纲要（2004-2020）》（以下简称为《纲要》）中提出“加快综合客运枢纽建设,组织和协调各种不同层次客运网络,为乘客提供集中换乘服务”,并且针对市域范围内客运网络衔接路线的改善,提出要建成西直门、东直门、四惠、一亩园、北苑及宋家庄等一批为中心城与郊区线路衔接换乘服务的公共客运枢纽站。
在西直门交通枢纽及其配套商业用房—西环广场的建设中,就已经借鉴了国际先进的“零换乘”理念,在多功能换乘大厅中通过水平和垂直轴线的设计,实现地铁与城铁、以及国铁、城铁、公交及社会机动车、自行车和行人等的换乘。
为更加充分地发挥西直门交通枢纽在区域交通中的重要作用,还需要针对本文中提到的问题,从以方面进一步改进:
第一,加强对轨道交通客流量的动态监测,根据不同时段客流量的变化,合理调整发车频率,加快疏散客流的速度,提高轨道交通的运行效率。
第二,掌握交通枢纽所在地区的人流总量和车流总量,通过
修建过街天桥或地下通道等方式,使人流与车流分离在不同层面上,达到减少人流与车流交叉的目的,保证交通安全,缓解交通压力。
第三,尽可能缩短不同交通方式间换乘的行走距离,或者通过设置垂直扶梯、水平自动步道的方式,提高换乘的舒适性,减少乘客的换乘疲劳。
第四,深入分析地面公交线路的进出站走向与停靠站台之间的对应关系,合理调整公交站台设置,缩短站台间的换乘距离,减少进出站交叉错车、排队候车的现象。
数据共享模型
总体设计
为了智能交通大数据的数据共享，这里将LinkedData技术、数据活化和IOD思想进行结合，
并根据国际标准化组织
ISO于1981年提出的OSI（OpenSystemInterconnection）开放性系统互连模型的7层结构，提出解决智能交通系统大数据共享处理的模型和技术路线。
将不同类型的数据从底向上的方式进行数据处理，由底层到高层逐渐实现数据共享。
如图1所示。
据存储层
数据存储层（DataStorageLayer）
针对大数据中结构化数据、半结构化数据、非结构化数据这三类数据进行存储。
结构化数据主要指各类数据库中的数据。
半结构化数据主要指无法直接使用数据库进行存储的数据，需要将其进行转化为结构化数据或图、树结构。
非结构化数据主要指非结构化文档、音频、视频等，需要采用检测、识别、标注等技术将其结构化进行存储。
由此可知，数据存储时数据最终形式都为结构化数据。
数据共享层
数据共享是智能交通系统的目标，为系统应用奠定基础。
它的主要任务是利用数据互联层中的数据为用户提供数据应用、服务、共享接口。
从用户角度分析，接口可分为管理类接口和应用类接口。
管理类接口主要提供给注册授权的用户和开发者，为数据互联和数据转换、数据标注服务。
应用类接口主要提供给公众日常所需及特殊领域。
智能交通大数据中数据包括道路数据、交通数据、路况数据、视频数据、音频数据等，这些分散、异构、海量的数据共享是ITS需解决的难题。
当前LinkedData，数据活化和IOD技术基础上，以OSI为启发根据结构化、半结构化、非结构化的不同类型的数据提出将其数据进行分层处理，依次由底向上进行数据存储、数据转换、数据互联、数据共享、数据应用，提高数据利用率和数据处能力，为解决智能交通大数据的数据共享难题提供参考，从而促进我国大数据时代下的智能交通系统的研发。
标识模型
标识设计的重要性地铁站建筑隶属于地下建筑的范围，在地面上它的建筑形态通常是不可见的，乘客不再像对待地面上的建筑物那样，对地铁站的整体建筑规模、范围、形态、走向及与邻近建筑环境间的相互关系可以有一个清晰的认识和了解。
人们在地面下的地铁站内无法看到外界环境，也就失去了外界环境在视觉上的引导性作用，可以参照的外界环境没有了，失去参照物的乘客对地铁站内部空间的认知很容易失去方向感。
地下空间的无方向性易使人的定位能力变差，方向感变弱，导致人们对环境难以清楚了解，在封闭的地下空间活动时，由于与地面环境只能通过有限的洞口联系，容易引发对地下空间的无意识反应。
这种情况下导向标识系统
引导性作用就变得尤为突出，处于地下站内空间的乘客，缺少判别方向的外部参照物，只能依靠导向标识系统的引导来确定行走路线及方向，由此可见标识设计的重要性。
地铁站标识的设置应该结合乘客的实际信息需求情况进行合理设计。
清晰、明确、系统、合理的标识设计可以引导乘客方便、快捷、高效地通行，舒缓站内的拥堵滞留情况。
反之，标识设计内容不明确、设计不统一，甚至混乱放置，不
但使乘客难以分辨标识信息起不到引导作用，造成通行率下降和交通拥堵，而且还会破坏站内的整体空间环境。
标识系统的设计原则
我们总结出西直门地铁站标识系统的现状问题：
标识设计缺乏整体性和规范性；标识位置安放随意；标识的色彩识别性弱；标识设计缺少地域文脉特色；标识系统管理混乱。
在做导向标识系统的设计工作时，我们要避免以上问题的再出现，应充分考虑以下几点内容：
标准化、系统性原则；信息易获取性要求；视觉审美特性；地
域文化特色
系统化设计方法基本规律的体现
通过对西直门交通枢纽内部空间系统化及设计过程的研究，我们可以看出，无论是在初始设计阶段，还是在方案调整阶段，都体现出以下系统化设计方法的基本规律：
1.结构和功能
根据各种交通功能确定了内部空间系统的构架、尺度。
2.信息反馈
当内部空间系统方案确立后，相关各个设计单位、主管部门及公众会对方案提出意见、建议，并会使方案变更。
3.优化演化
在分别设计不同的内部空间系统时，每个内部空间系统都会得到优化，但最终的目的是整体优化。
西直门交通枢纽的反复修改过程，实际是在追求这一目标。
4.涨落有序
分析枢纽内部空间系统时，内部空间的主要研究目标为人及各种交通工具，都是动态的。
在不同的时间，人
数及各种交通工具的数量都不一样，枢纽内部空间必须
12具备动态调整的可能性。
5.竞争协同
交通枢纽的整体空间往往是固定的、有限的，比如用地面积、层数、层高等，所以在设计内部空间时，各系统要素之间存在竞争、协同关系。
城市空间环境与建筑设计
1.城市空间环境
西直门交通枢纽的总体布局在确保交通设施及换乘功能的要求得到充分满足的基础上，对枢纽及配套建筑与城市空间环境的关系做了周密的分析。
顺应城铁、地铁及国铁线路的走向布置城铁车站、换乘大厅和北京北站，并在城铁、地铁及国铁各站之间形成一个立体化的东区换乘广场，作为各种交通方式之间换乘的核心区域，而在其交通设施的西侧统一布置配套的商业中心和办公塔楼，东区的换乘广场在空间上也成为西直门立交桥西北区域一处重要的城市步行广场和景观节点。
由二环路西北角到北京展览馆尖塔之间，有一条斜向视线走廊，成一定角度通过用地北面。
因此，总体布局中将48m－60m的办公楼暨城铁指挥中心与南部的3幢100m塔楼之间与31m高度的裙房连接，保证了城市空间规划中视线走廊的畅通。
西直门交通枢纽群体建筑为北京提供了新的城市轮廓线，塔楼建筑的南北立面、屋顶形式，既有创新又暗示了北京传统的建筑屋顶形式。
夜间的灯光设计将使建筑物外表面呈半透明状，使3座塔楼看上去犹如3座魔幻般的灯塔映在北京的夜空中。
2.建筑设计
西直门交通枢纽建筑体形体现了建筑功能与形式的
统一，各种功能划分清晰，北京北站，城铁车站、换乘
中心、办公塔楼、商业中心等，不同功能的使用空间集
中设置在较为简洁的几何体内。
3栋100m塔楼标准层
设计为大型开放式办公空间，平面采用中间走廊，南北
两侧布置办公空间的形式，垂直交通体布置在东西两
侧，顶层为大空间多功能会议室，可俯瞰北京城市景观。
公共空间的设计确保本工程与城市交通网很好地连接，
室内空间设计尽可能争取室内有大量的自然光，在裙房
内设有大型中庭，从而使日光可以直接照射到商业中心
6层各空间。
建筑不同部位的立面材料及构造都进行了精心设
计：
商业中心及3座塔楼的基座，即裙房部分，其立面
装饰为体量厚重的干挂黑色花岗石板外墙，所有玻璃窗
立樘位于厚重的墙体内侧，以便造成较强烈的光影变
化。
玻璃窗选用低吸热加工的双层玻璃和深黑色抗氧化
镀膜铝合金窗框；塔楼的立面为轻巧细致的玻璃幕墙，
与下部厚实凝重的裙房石材墙面形成视觉上鲜明的对比
效果。
玻璃幕墙采用金属钢结构外覆双层玻璃的作法，T
形垂直金属构件设在玻璃外侧，其轴线间距为1.40m，
垂直方向组件设在两层楼板边缘，跨度为3.75m，双层
玻璃分成1.40m×1.25m的单元格，每楼层间设3组玻
璃窗，其中间窗扇可开启，便于自然通风。
塔楼南侧立
面从其屋顶至裙房屋顶（6层）高度间设有遮阳装置，每
个遮阳板由7根铝合金管组成，铝合金管内穿有金属骨
架，上千个这样的单元为通透的玻璃幕墙挂上了一道
“珠帘”，构成了建筑的第2层外墙装饰。
这种遮阳装置
的材质、形状、尺度是从中国古建筑屋顶琉璃筒瓦获得
的启发，外观既现代，又能使人产生对传统北京建筑屋
顶的回忆。
塔楼西立面玻璃幕墙一直落地，并沿高粱桥
路设置了入口大厅；塔楼建筑主体混凝土结构体系在21
层进行转换，在塔楼顶部22层与23层的主体结构形成
弧形的钢结构。
在这里玻璃幕墙既是外墙面，又是屋顶。
玻璃幕墙通过钢缆等与金属拱顶连接。
玻璃板、双层玻
璃和非标准板件的断面均为弧形。
塔楼的维修擦窗系统：
每栋塔楼的北立面设有4组
可沿轨道自由上下的水平支架吊篮；在南立面各层遮阳
板内侧设有维修通道；塔楼的东西立面各设有一个可在
滑轨上自由滑动的水平铰轮吊篮，塔楼屋顶部分设有一
个服务滑梯用来维修顶层幕墙。
小结
西直门综合交通枢纽的设计工作开始于2000年，
是当时国内最大的综合交通枢纽之一，它是以地铁、城
铁的换乘为主的交通枢纽。
由于其功能的复杂性，涉及
众多的设计单位。
中国建筑设计研究院负责总体及商业
开发、换乘广场的设计，国铁北京北站由中铁二局设计
院设计，城铁车站及指挥中心由北京城建设计院设计，
地铁4号线由北京铁路专业设计院设计，外部道路及公
交车总站由北京市政设计研究总院设计，交通评估由中
国城市规划设计研究院及北京市规划设计院分别完成，
此外，还有夜景照明、标识设计等专业设计工作。
设计
过程中，各设计单位同甘共苦，精诚合作。
通过对西直
门综合交通枢纽工程的分析研究，可以总结出该工程内
部空间设计的成功来自几个方面：
（1）较好的交通枢纽内部空间设计，首先源于正确
的决策。
决策的基础是城市规划部门的客流分析结果。
（2）交通枢纽内部空间设计要在系统化的设计指导
思路下进行各项单体设计，才能形成较完整的、高效的
交通枢纽内部空间，丰富完善城市空间。
（3）参与工程设计的各单位必须紧密结合、互相交
流，使系统化设计的目标和要点始终得以贯彻。
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