绿色铁路旅客站建筑设计探讨

盛晖 李传成

（1中铁第四勘察设计院集团有限公司 副总建筑师，湖北 武汉 430063；2武汉理工大学 副教授，湖北 武汉 430070）

绿色建筑是指在建筑的全寿命周期内，最大限度地节约资源(节能,节地,节水,节材)、保护环境和减少污染，为人们提供健康、适用和高效的使用空间，与自然和谐共生的建筑。绿色建筑在中国的兴起既顺应了世界经济增长方式转变潮流，又是我国建立创新型国家的必然组成部分，前景广阔。今天，中国已逐步成为全球建筑市场的领跑者，而铁路客站建设在其中扮演了极为重要的角色，如何建造更多更好的可持续发展的绿色铁路客站建筑，是摆在我们面前的一个课题。

1 绿色车站建筑的评价标准

我国在绿色建筑评价方面，还处于初期阶段。2006年颁布的《绿色建筑评价标准》，评估对象分类包涵“住宅建筑”与“公共建筑”两大类。虽然对于部分不同类型的公共建筑进行了选项的区分，但并未针对不同类型公共建筑细致制定相应评价标准，标准中涵盖的公共建筑类型也不够全面。如果以普通公共建筑绿色评价标准对铁路客站进行绿色建筑评估，既不合理也不现实。因此，出台专门针对铁路旅客站的“绿色铁路旅客车站评价标准”是具有其必要性的（图1）。

图1 绿色建筑指标体系

我们建议，通过对我国当前铁路客站的选址、规划、设计、材料选择、使用状况、能耗状况以及建筑主要特点进行分析总结，找出铁路客站建筑与其他公共建筑的主要不同点及其特性予以归纳总结；然后比较分析国内外主要绿色建筑评估标准，整理国外绿色建筑评估标准专门针对特殊建筑类型的细化评估指标，结合我国铁路客站建筑特点，修改、补充与完善我国绿色建筑评价标准，以形成一套适合我国铁路客站的“绿色铁路旅客车站评价标准”。以实施该标准为契机，严格规范铁路旅客站的设计、施工直至营运的全过程，达到降低铁路客站能耗，提高铁路客站使用效率，实现建造出真正的可持续发展的铁路旅客车站建筑的目的。

当前，在绿色客站量化标准尚未完善的情况下,我们则倡导在设计中运用概念手法积极推进绿色客站的探索和发展。

从概念上讲，绿色建筑主要包含了三点，一是节能、节地、节水、节材，主要强调的是减少各种资源的浪费；二是环保，强调的是减少环境污染，减少二氧化碳排放；三是满足人们使用上的要求，为人们提供“健康、适用、高效”的使用空间。

“环保、节能、舒适”已经成为建筑产业未来的发展趋势。铁路客站作为大型公共建筑，具有一定的特殊性，如空间高、人流量大，运营时间长，能源消耗大，人车密集，对城市规划及交通影响大等。针对其特点，我们认为“高效适用、节能节地、能充分利用环境自然资源、对环境无害、与城市规划发展和绿色交通相适应”可以作为当前绿色铁路车站建筑的主要目标。

2 绿色车站建筑的规划设计策略

2.1 高效适用是绿色车站的首要特征

绿色车站一定是规模适当的、环境舒适的和高效率的。

2.1.1 规模适当

站房的规模，由国家有关部门根据近远期经济运量调查数据及计算结果，结合各线各枢纽性质及实际需求，统筹规划，系统布局。但站房的规模往往也成为各地最为关心的和热衷于攀比的。

铁路旅客站并不是规模越大越好，规模不代表效率，也不等于先进。站房规模要适当控制，超出运量需求的站房规模，会导致设施的空置浪费、运营成本的提高。即便是有实际需求，运量太大时也宜根据具体情况适当分散设置车站，避免由于站房单体规模过于庞大而造成内部秩序混乱、效率下降，或者增加城市交通疏导难度。一些大城市往往规划有多个客站，多站布局，服务半径减少，居民出行更方便，与城市空间结合更紧密。如北京就有四主两辅六个客站，上海、武汉、深圳、成都等城市都有三个以上车站。而欧洲一些中心城市的铁路客站布局则更加细分，如巴黎（图2）、伦敦、莫斯科等。

图2 巴黎市铁路车站布局

根据国情，车站有相当的体量要求是可以理解的。如何既尊重当地的城市规划、发挥社会各界参与铁路客站建设的积极性，又避免站房盲目贪多求大，造成设施闲置浪费或全局系统性的不适应？一个思路是:明确建立一个新的“车站建筑”的概念，只反映建筑工程的规模，与运量不直接相关，用以区别常用的与车站规模的运营基础参数有直接对应关系的“站房”的概念。交通需求以外的体量等需求，可以通过增设或合并站房以外的辅助服务设施规模另行解决。事实上，目前已经有一些类似的操作，只是概念还有待厘清。

2.1.2 环境舒适

绿色建筑对室内环境质量的品质具有明确而严格的要求。建筑是为人服务的，建筑室内环境的优劣将会对身处建筑内部的使用者产生直接而迅速的影响，所以绿色建筑评估中有专门的选项对室内环境质量进行评估。

铁路客站作为大型公共建筑，具有人流量大，高峰时段人流密集，运营时间长等特点。车站内部室内环境质量是铁路客站设计中必须重视的设计要素之一。铁路客站设计要做到“以人为本”，其室内环境设计需要重点考虑人的心理感受和生理感受，提高车站使用的舒适性。

室内光环境对人的心理感受会起到直接的影响。铁路客站建筑使用中长时间容纳大量旅客人流，自然光的引入对于消除旅客的压抑感与紧张感能起到直接而积极的作用。铁路旅客站设计应注重室内光环境的改善，更多地引入自然光线辅助室内照明，创造内部通透的视觉感受，强调建筑灰空间与室内空间的过渡[1]。

铁路客站内部密集的人流必然会带来室内热环境的恶化，对于保持铁路客站内部秩序的安定与和谐是不稳定因素之一。因此，自然通风策略的引入、空调系统的应用，对于改变铁路客站室内热环境是极其必要的。在车站聚集人数变化的情况下，保持车站温度能适应不同情况进行智能调节，稳定在满足人体舒适度的范围之内，对于车站的使用与管理都能起到积极的促进作用[1]。

铁路客站室内声环境的模拟与设计是不可或缺的设计环节之一。铁路旅客站的运营，火车与铁轨的撞击会给铁路旅客站的室内带来巨大的噪声。室内各种声音的混响等一系列的声污染如不加以防范，都可能会给身处铁路旅客站内部的旅客带来巨大的影响，甚至可能是身体上的创伤。所以，需进行必要的吸声装置的安装，同时要根据不同功能空间进行专项的混响模拟设计，降低声污染的危害，保护旅客的安全，提高旅客使用的舒适性。另外，目前我们在控制室内混响时间方面重视不够,一些车站室内空间只从外观效果和坚固易清洁等角度出发,饰面材料过多地运用磨光石材和铝板、玻璃,造成反射过度,室内混响时间过长,车站信息广播声音不清晰。

美国南加州的橘子郡火车站，它不仅仅是交通的枢纽，还是一个可以聚会、用餐、购物，甚至就呆在那里看人来人往的地方。该火车站按美国绿色建筑协会LEED白金认证的标准设计，整个穹顶都采用太阳能板覆盖，以此发电，同时还有太阳能热水系统产生热水。这个建筑本身的结构是ETFE（聚氟乙烯）膜，尽管只有玻璃的十分之一厚，却可以完美地隔绝热量传递，就好像水立方外面所用的材料[2]（图 3）。

图3 橘子郡火车站规划效果图

建筑节能及可持续设计包括：日光照射、降低热岛效应、高隔热玻璃、节约用水及灌溉、高效能源、替代燃料、循环再造、本地及低污染物料、反射性屋面薄膜，以及施工废料循环再造。

2.1.3 高效运营

交通建筑要强调运营效率。现代铁路旅客车站要求“以人为本、以流为主”。随着城际铁路和客运专线的发展，铁路车站从等候式向通过式过渡，这和过去我国常见的几十年不变的客货共线铁路的“慢候车站”有很大不同。铁路出现了高速铁路、客运专线、公交化的城际铁路等新形式，而城市轨道交通则在策划跨市郊跨区域甚至联系周边城市群的较长线路。铁路与城市地铁之间的区别日益模糊化，运营效率也会越来越高。

分析这些类型车站的运营效率的区别，主要体现在“通过性”或高峰时段运输人数的能力的不同。无论是 “通过式”、“等候式”还是二者相结合的车站，我们建议同时采用“最高聚集人数”和“高峰小时发送量”这两个基础参数指标：以“最高聚集人数”计算候车室、厕所等服务设施的规模，以“高峰小时发送量”检算公共区通道、楼扶梯的通过能力，计算售、检票闸机等设施的数量。

为适应客运专线公交化的高效运转，武汉站设计了一种“可选式候车”的高效的进站模式，和各站台出站口直接对应出站广场和各种换乘设施的叠合出站模式，强调旅客进出站的直接性,弱化等候空间和漫长通道序列。这种立体系统体现综合交通枢纽的零距离换乘与土地集约节能模式。这些措施都提高了车站运营效率，节约了大量的土地（图4）。

图4 武汉站立体系统图

2.2 与城市交通规划相适应是绿色车站的重要环节

铁路客站建筑体量大，空间布置灵活，形体限制较少。从建筑的体形、空间、围护结构方面着手，一方面充分利用气候优势减少能耗需求，另一方面提高整个系统的能耗效率，具有广阔的节能环保前景。车站广场大量的绿化、水体空间需要满足自身广场舒适度的要求，同时作为城市中的大型广场，也能改善城市热岛效应。充分利用铁路旅客站广场的绿化、水体、铺地材质，能调节旅客站建筑所在微气候环境。

绿色交通是一个全新的理念，它与解决环境污染问题的可持续性发展概念一脉相承。它强调的是城市交通的“绿色性”，即减轻交通拥挤，减少环境污染，促进社会公平，合理利用资源。其本质是建立维持城市可持续发展的交通体系，以满足人们的交通需求，以最少的社会成本实现最大的交通效率。例如，武汉站站区线与公共交通结合，体现“精明增长”交通策略。地铁引入车站下与车站“零距离换乘”。从交通方式来看，绿色交通体系包括步行交通、自行车交通、常规公共交通和轨道交通。绿色交通还包括各种电气化交通工具，如无轨电车、有轨电车、轻轨、地铁等。

铁路本身就是一种服务大众的安全、舒适、高运力、低能耗低污染的交通方式，重要的是铁路和客站建筑的规划建设要研究城市的开发强度与交通容量和环境容量的关系，使土地使用和轨道交通系统两者协调发展。

同时，在交通枢纽型客站设计中，不应片面强调与小车道的联系方便和零距离换乘，更重要的是考虑与公交、地铁的换乘关系，并应考虑和鼓励步行与骑自行车人群的需求。

2.3 节能环保是绿色车站的主要标准

2.3.1 基于低技术的绿色车站建筑设计

绿色生态型建筑在技术层面上可以划分为低技术和高技术。低技术手段是通过精确的技术分析，结合传统技术，不用或用很少的现代技术手段来达到建筑生态化的目的；而高技术手段则积极地运用当代最新的“高技术”来提高建筑的能源使用效率，营造舒适宜人的建筑环境，以更有效地保护生态环境[3]。

我们认为，在绿色车站建筑设计中，应充分重视和采用基于低技术的传统建筑设计理论和技术措施。实际上,当人们对自然还存在敬畏之心时,从原始的简单遮蔽物到庭院深深的深宅大屋,都或多或少地蕴藏着朴素的生态思想[4]。“天人合一”就是我国较早的“生态伦理”观念的体现。绿色生态建筑研究可以从传统建筑中吸取有益的经验,尤其可以学习传统建筑中对自然资源充分利用的各种处理方式。

2.3.1.1 顺应场地的整体规划策略

国内铁路客站由地段较开阔的站区和繁华的站前区组成，广场是旅客集散的重要场所，总体关系应利用站前广场采取多种策略提高车站舒适度。广场绿化和水体规划设计的基本原则是通过引导夏季通风、阻挡冬季寒风和夏季遮阳三方面来改善广场和建筑的微环境。

武汉站西南临磨山东湖，站区有杨春湖，西侧为站前新区，东侧临武钢厂区，是自然要素、城市要素、热导地段的典型汇集区。夏季导风可通过“绿化导风”[5]，利用植被产生的空气压差，可以改变风速和气流方向，能起到导风作用。这种导风作用对铁路旅客站建筑尤为重要，因为旅客站建筑的朝向和位置由铁路线路和城市道路规划确定，建筑朝向与主导风向角度往往不利于通风。冬季则需要“绿化防风”[5]来阻挡冬季寒风，防风林的设置能降低风速，保护广场的开敞空间免受寒风侵袭。同时，利用种植在建筑北面和西北面的茂密常绿树木和灌木能有效减少建筑因冷风而损失的热量，减少冬季采暖系统的能耗。（图5—7）

图5 武汉站区域图

图6 武汉站场地日照分析图

图7 武汉站场地风向分析图

柏林新火车站，充分考虑了河流与绿化公园结合，打造生态地区（图8）。

图8 柏林新火车站规划图

2.3.1.2 遵循微气候的形体空间策略

通常基于节能构思的建筑形体主要考虑的是建筑的体型系数与节能，车站建筑自身的遮阳，及车站建筑室内空间组织与通风、采光关系等[5]。

武汉站建筑的几何造型设计能够较好地利用自然气流调节内部环境。通过式车站的布局，使列车在进出站时“活塞运动”形成风压，也会促进空气循环。新鲜空气从下部进入建筑内部，大厅中上部太阳辐射引起的空气温差变化，使空气流动由屋面高窗排出室外。

武汉站中庭空间内部的空气由于受到顶部太阳辐射作用，始终保持上热下冷，因而产生浮力驱动的上升流，能加强热压通风，还能成为共享空间和视觉中心（图9）。

图9 武汉站室内效果图

2.3.1.3 多重适应的表皮设计策略

铁路客站建筑主要的使用空间为旅客候车室，为了满足旅客心理和视线的需求，这部分空间通常开窗面积大，空间高大宽阔，且对室内环境要求较高，是车站建筑中能耗最高的部分。这部分空间的表皮主要关注自然气候优势的发挥、开窗和玻璃幕墙的热工性能、遮阳。另外，候车厅大空间的屋面也是表皮节能设计的重点。表皮策略有屋顶的通风和采光、墙面的开窗通风、幕墙的遮阳防辐射。屋顶的起伏起到导风作用，将顶部开场的自然风引入室内[6]（图 10）。

图10 屋顶的粗糙程度与通风关系分析

武汉站主体建筑与雨棚合为一体，屋面面积庞大。铁路客站建筑的大面积屋顶造型灵活，既可以作为采光通道，也能利用屋面开窗加强通风。车站层高较高、温度分层明显，有利于组织热压通风。车站灰空间具有导风作用，将室外空气引入室内，形成风压通风（图11—12）。

图11 武汉站效果图

图12 武汉站北候车厅剖面及热压通风图

深圳站屋顶设计充分考虑通风和采光。屋顶顶棚采光通风设计将直射阳光过滤为温和的光线，改善进站、候车、休息等空间光环境质量。屋檐出挑遮阳和屋面斜度可最大限度地增大压差，并产生大的气流，加强自然通风（图13）。

图13 深圳站屋顶设计图

武汉站车站建筑外围护结构大面积的玻璃幕墙和开窗，在炎热季节会使室内因太阳直射而过热，也容易形成强烈眩光。利用适当角度的遮阳手段能控制室内所得的热辐射量。站场高架桥下面积大、进深大采光不足，武汉站在站台中间设置采光带，通过开敞中庭将透过自然光引入地面。下层的中央大厅、候车大厅、站台甚至地面层引入自然的光线，节约大量人工照明所需电能。填有吸声材料的穿孔金属管孔帘吊顶，可以散射屋顶摄入的光线，有效改善建筑室内的光学效果（图14）。

图14 中庭影响的地面层采光模拟分析图

2.3.2 可再生能源利用

我国作为资源较匮乏的国家，提倡环境保护，减少非可再生能源的使用，实现可持续发展是我国现今发展的重要原则。我国铁路旅客站不仅数量多，而且能源消耗巨大。针对铁路旅客站进行可再生能源利用的专项设计既是紧迫的，同时又是极其必要的，具有重要的现实意义（图15）。

图15 可再生资源组成与利用图

2.3.2.1 太阳能利用

铁路客站作为大型公共建筑，能耗大。针对这一特点，利用太阳能进行辅助发电，既能满足铁路旅客站实际使用的需求，又能达到减少非可再生资源消耗的目的，符合国家倡导的可持续发展的指导精神。太阳能的利用可结合铁路客站站房形式的特点。铁路客站多采用大屋顶形式，屋顶面积巨大，将太阳能光伏电池板作为屋面材料的一部分与大屋顶有效地结合在一起，可形成车站自身的光伏发电系统，其产生电量可向铁路旅客站部分用电负荷供电，节约电能（图 16）。

图16 太阳能的利用图

武汉站屋面上大量设置了太阳能光伏电池板，形成太阳能光伏发电系统，向武汉站部分用电负荷供电。

2.3.2.2 地热能利用

地能热泵是目前世界上较为先进的绿色空调系统，它是一种清洁的可再生能源，这种系统不需要锅炉房和冷却塔，能够在提高城市环境质量的同时缓解能源紧张问题。这一系列的优势使得铁路客站的空调系统选择使用地能热泵与空调系统相结合，能有效减少车站能耗，使铁路旅客站不再是奢侈的能耗消耗大户。

武汉站空调系统采用地源热泵。

2.3.2.3 其他可再生能源利用

铁路客站还应注重其他可再生能源的利用，如风能的利用。可通过铁路客站形式的优化，将风能引入车站之中，以实现一定的改善车站内部微环境的效果，达到推后铁路客站空调使用开始时间的目的，减少空调系统的使用，降低车站整体能耗。

2.3.3 绿色照明

绿色照明是美国国家环保局于上个世纪90年代初提出的概念。完整的绿色照明内涵包含高效节能、环保、安全、舒适等4项指标，不可或缺。高效节能意味着以消耗较少的电能获得足够的照明，从而明显减少电厂大气污染物的排放，达到环保的目的。安全、舒适指的是光照清晰、柔和及不产生紫外线、眩光等有害光照，不产生光污染。

从其宗旨可看出，绿色照明涉及照明领域的各方面问题，内容广泛而全面，内涵深刻。在车站设计中至少应注重以下几个问题。1）从保护环境的高度理解绿色照明；2）在提高照明质量的条件下实施节能；3）绿色照明远不只是推广应用某一种节能光源；4）重视照明工程设计和运行维护管理。

3 结语

我国绿色建筑起步晚，基础差，理论研究不足，工程实践少。建设部虽已先后颁布针对三个气候区的节能标准，初步形成完善的民用建筑节能标准，但工业建筑节能标准尚未出台，公共建筑的节能标准也刚刚颁布。而关于建筑节能、节地、节水、节材和环境保护的综合性标准体系，还没建立。我国的绿色建筑评价标准和技术导则尚处于研究阶段。我们在制定标准时要考虑到中国的实际情况，不能照搬国外的形式。需要尽快建立、完善适应中国国情的绿色建筑标准和政策。

在生态环境日益受关注的今天，对各种建筑类型实行绿色规划和设计非常重要。同时，在未来的很长一段时间里，铁路客站大量建设，做好铁路客站的绿色规划和设计，对中国交通发展和城市化有重大影响，对实行整体高效绿色环保有积极意义。

[1][美]G·Z·布朗，马克·德凯.太阳辐射·风·自然光建筑设计策略[M].常志刚，刘毅军，朱宏涛译.北京：中国建筑工业出版社,2008.

[2]Sophia and Stefan Behling.建筑与太阳能——可持续建筑的发展演变[M].上海现代建筑设计（集团）有限公司译.大连：大连理工大学出版社,2008.

[3]李东华，鲁英男，陈慧，鲁英灿.高技术生态建筑[M].天津：天津大学出版社，2002.

[4][英]大卫·劳埃德·琼斯.建筑与环境——生态气候学建筑设计[M].王茹，贾红博，贾国果译.北京：中国建筑工业出版社,2005.

[5]刘加平，谭良斌，何泉.建筑创作中的节能设计[M].北京:中国建筑工业出版社，2009.

[6]高绍凤，陈万隆，朱超群，等.应用气候学[M].北京：气象出版社,2001.