地铁平行换乘车站旅客行为及运能分析

2013-05-30邱蓉

铁道标准设计 2013年4期

邱蓉

(北京市市政工程设计研究总院，北京 100082)

1 概述

随着国民经济迅猛发展，城市轨道交通也进入网络化建设的时代。节点设置是否妥善合理，不仅直接影响换乘车站的有效性、便捷性，也会反映出轨道交通线网的整体效率和服务水平。在细节研究过程中发现，换乘形式、站台宽度，以及联络通道、楼扶梯等节点部位布设位置及其通过能力，直接影响着旅客的换乘行为、线网运行的服务水平。

北京地铁4号线国家图书馆站［1］(图1)在研究旅客行为时，进行了侧站台宽度、楼扶梯通行能力分析，同时充分考虑起终点(9号线)与中间站(4号线)接驳关系，分析大运量换乘带来的线路运能问题。

图1 国家图书馆站总平面

2 站址环境

国家图书馆站是北京地铁4号线、9号线两线换乘的枢纽车站，位于中关村南大街、国家图书馆东侧绿地内，呈南北走向。车站地处中关村大街南端，东侧为中国气象局、奥林匹克饭店、首都体育馆;西侧为中国空间技术研究院、国家图书馆和紫竹院公园;南侧有南长河及大型立交白石新桥。

中关村南大街规划红线宽度80 m，双向8车道;辅道宽7 m，路东侧人行道及绿地宽13 m，路西侧人行道及绿地宽25 m，机动车道与辅道间设2 m宽隔离带，现均已实现规划。中关村南大街为联系中关村高科技园区与城市中心区的主要道路，目前，高峰小时机动车流量达到6 100 pcu/h，非机动车流量达到6 400辆/h，处于超负荷状态。地铁车站设计时应考虑实施阶段对交通的影响。

站址附近市政管线众多，顺沿中关村南大街敷设的地下管线达15条之多。其中，道路东侧隔离带下4 400 mm×1 800 mm 热力沟、道路两侧各 1条φ1 800 mm雨水管、西侧绿地下2 000 mm×2 000 mm电力沟对方案设计提出了更高的要求。

3 换乘方式研究

4、9号线的列车编组均采用6节 B型车，车站有效站台长度为120 m。本站设计客流为47 242人次/h，其中，设计换乘客流为33 170人次/h，占设计客流的70%。所以，如何解决4、9号线的换乘方式是车站建筑设计的首要任务。

就轨道交通线网节点换乘而言，一般有平行换乘、交点换乘和通道换乘等基本形式。结合线位、站址的研究，交点换乘方式不适合本次研究，将主要从通道换乘、同站厅换乘和同站台换乘等几个方面进行方案设计。

3.1 通道换乘方案

在进行4号线国家图书馆站方案研究之初，主要考虑到9号线建设期不同步，以及9号线车辆、运营模式等等不定因素，按两站分设设计(图2)。即4号线车站先期建设，站位在中关村南大街偏西侧;9号线车站预留远期建设条件，站位位于中关村南大街偏东侧;采用厅到厅的双通道换乘方式，每条通道宽6 m、长31 m。4号线车站的东侧近期设临时出入口，远期与9号线车站共用出入口。

图2 通道换乘方案

3.2 车站合建方案

随着北京市城市轨道交通线网近期规划的不断完善，9号线的建设期日益明确。考虑到9号线也是服务市区的轨道交通运输系统，为近期规划线路，两线在换乘节点处同时修建，将有利于工程实施、有利于客流集散与换乘。

(1)同站厅换乘方案

4号线仍在道路偏西侧，9号线在道路偏东侧，但车站合建(图3)。本方案是通道换乘方案的深化，两站站台平行分设，旅客换乘将通过规模宏大的站厅实现，换乘垂直距离为2倍的站台～站厅提升高度。

(2)站台-站台垂直换乘方案

4号线在上、9号线在下(图4)，该方案需将车站设置成3层，地下一层为站厅层、地下二层、三层分别是2条线的站台层。因需分别设置从站厅直达两线站台的楼扶梯，因此站台宽度16 m才适合布置相应的楼扶梯。换乘通过中间2组楼扶梯实现站台～站台换乘，换乘垂直距离为1倍的站台～站台提升高度;南北两端均设置为1组4号线站台～站厅楼扶梯加1组9号线站台～站厅上下行自动扶梯，以解决4号线站台及9号线站台旅客分别直接与站厅联系的问题。

图3 同站厅换乘方案

图4 上下叠落式合建车站纵横剖面

(3)同站台换乘方案

4、9号线站台在同一平面内平行设置，4号线在两侧、9号线在中间(图5)。基于9号线在本站为终点站，有4个方向的换乘客流，其中同方向的2股换乘客流在同一站台内完成;另外2个方向的换乘客流需通过站厅完成换乘;换乘做到同方向同站台换乘。

(4)明暗挖结合方案

鉴于站址附近市政管线众多，还在同站台换乘方案的基础上提出了明暗挖结合方案(图6)，以期提高工程实施的可操作性。中间为三层两跨箱形结构，地下一层为设备层、地下二层为站厅层、地下三层为9号线站台层，4号线站台采用单洞的方式分设两侧。4、9号线均采用侧式站台，两线侧站台之间设置有若干条横向联络通道，将2个侧站台联系起来;4、9号线站厅与站台的联系均通过设置在9号线侧站台的楼扶梯实现;4、9号线的同方向的换乘客流直接通过横向通道完成，另外2个方向的换乘客流则需通过站厅实现。

4 方案比选

在研究国家图书馆站换乘方式的过程中，经过了两站分设到两站合建较大思维形式的变迁，即便是同车站换乘，也有站厅换乘、站台-站台垂直换乘、同站台换乘以及明暗结合方案等多种可能。为此，进行了如下分析。

图6 明暗挖结合方案

(1)换乘客流流线(图7)

图7 换乘客流流线

从图7中可知，站厅换乘需要将所有客流集中到站厅层，楼扶梯负荷较大，换乘距离在上述图示中最长;站台～站台垂直换乘完全通过换乘楼梯实现，楼梯负荷较大，换乘距离为站台～站台的提升高度比较适宜;同站台换乘方案中，2个方向的换乘在同一站台解决，另2个方向的换乘需经站厅;明暗结合方案似乎与同站台换乘方案类似，但4号线进出站客流与换乘客流均需经联络通道完成。相比之下，同站台换乘方案更优。

(2)站厅层

站厅换乘、站台～站台垂直换乘与同站台换乘3个方案，站厅层处在地下一层。在站厅层布置上有较大的共性，付费区中心设置，非付费区南北连通，公共区空间通透;设备及管理用房分设两端，使用方便。考虑到主体结构横向展宽与市政管线的矛盾，旅客进出站提升高度略有区别，在9.5～11 m之间。

明暗结合方案的地下二层为站厅层，由于对应的是侧式站台，付费区设在公共区的中心，将非付费区南北联系阻断;两端布设少量的设备与管理用房，同时设置地下一层(设备层)与地下三层(站台层)的设备吊装及管线通道。旅客进出站提升高度为14.8 m。

(3)站台层与站后配线

站厅换乘方案的站台层在地下二层，双岛式站台。4号线的右线与9号线左线毗邻，便于实现联络线;9号线为岛式站台站后交叉渡线、折返线实施有一定难度。

站台～站台垂直换乘方案4号线站台在地下二层、9号线站台层在地下三层，站台宽度较其他方案宽。由于4、9号线在车站附近处在不同平面，临近区域设联络线比较困难，站后交叉渡线、折返线实施难度也比较大。

同站台换乘方案的站台层在地下二层，双岛式站台。9号线左右线线间距为5 m，易于设置交叉渡线，并可将交叉渡线纳入车站一并实施;4、9号线在车站附近处在同一平面内，可结合站后折返及存车的要求统筹考虑设置联络线。

明暗结合方案站台层在地下三层，4号线侧站台通过联络通道与9号线侧站台联系，9号线侧站台将承受全部进出站客流和大量换乘客流。站后交叉渡线、折返线及存车线的设置与同站台换乘方案类似。

(4)工程实施难度分析

鉴于中关村南大街交通拥堵现象严重，各设计方案充分利用道路红线较宽的优势，施工期间均可通过绿地进行交通疏导;首都体育馆附近，区间采用盾构法修建，以策安全。

市政管线改移则根据各自方案的特点，对现状管线进行临时或永久处理;由于同站厅换乘方案结构横向尺度较大，除需对现状管线全部进行改移外，尚应增加覆土厚度，以利重力流管线改移顺畅。站台～站台垂直换乘与同站台换乘方案减少了1条大型热力沟的改移;明暗结合方案除不改移热力沟外，又减少了1条大型电力沟的改移。

作为传统的盖挖两层地下车站，结构底板均在地下水水位之上，同站厅换乘与同站台换乘方案工程建设风险一般。地下三层的站台～站台垂直换乘方案，采用盖挖逆作法实施难度较大，地下水水位也高于结构底板。明暗结合方案不仅需解决盖挖逆作三层结构的难度，还有在地下水水位以下进行暗挖4号线车行隧道的困难。4种方案工法比选见表1。