南昌轨道交通3号线绳金塔站局部线、站位方案研究
2015-03-28张文正
张文正,赵 狮
(1.广州地铁设计研究院有限公司,广东 广州 510010;2.南昌轨道交通集团有限公司,江西 南昌 330000)
0 引言
随着我国城市轨道交通的发展及轨道网络的增加,线路之间的交叉点越来越多,导致线网中的换乘枢纽不断增加,换乘车站的换乘型式呈现出多样化。特别是位于老城区的换乘车站,为考虑节省施工成本及减少施工难度,换乘线路及换乘型式受多种因素制约,例如旧城改造、房屋建筑物、立交桥和文物保护等,这些因素导致车站换乘方式的选择受限。目前国内学者的研究方向是车站有哪些换乘方式以及各换乘方式在使用过程中存在的问题及分析对策,没有对具体车站,特别是对位于老城区车站的换乘方式进行过研究。罗雁云等[1]介绍了我国城市轨道交通枢纽车站换乘的现状和存在问题,分析了问题产生的原因;姜晓明等[2]主要分析了上海市轨道交通的现状,并提出了解决当前上海市轨道交通换乘问题的建议;蒋永康[3]主要介绍了城市轨道交通线路之间的各种换乘方式,并分析了各自的优缺点;沙滨等[4]提出了在线网规划、可行性研究及设计的全过程中都应该把各线交叉衔接、站位的选择、换乘车站的研究设置和换乘方式的选择放在重要的位置加以妥善解决。结合南昌3,4号线老城区换乘车站绳金塔站,研究了绳金塔站换乘线路和换乘方式,确定并分析了绳金塔站站位及其优缺点,确定了南昌3,4号线绳金塔站局部线、站位方案,为线路平、纵断面设计打下了基础,以期为线路设计工作者关于老城区旧城改造范围内换乘线路及车站换乘方案的研究提供借鉴。
1 南昌绳金塔站工程概况
根据《南昌市轨道交通线网规划》及其优化调整报告,绳金塔站是3,4号线的换乘车站,两者呈双层上、下平行换乘[5-6]。绳金塔站位于十字街上,位于省级保护文物绳金塔西南方向,且属于老城区旧城改造范围内。绳金塔站区域线网图见图1。3,4号线平面图见图2。
图1 绳金塔站区域线网图Fig.1 Network of Nanchang rail transit system showing location of Shengjinta station
图2 南昌3,4号线绳金塔站平面示意图Fig.2 Plan sketch of Line 3 and Line 4 of Nanchang rail transit system showing location of Shengjinta station
绳金塔站站位由3,4号线换乘线路及换乘方式确定。3号线呈南北方向,依次经过十字街站、绳金塔站、南浦路站和八一馆站,其中八一馆站与1号线换乘,已经实施[7-8],因此3号线路受到极大限制,选择余地极小。4号线呈东西走向,依次经过桃苑中路站、绳金塔站、井冈山大道站和丁公路南站,其中丁公路南站与2号线换乘,已经实施[7-8],不过东西向路由除了建设规划路由之后,还有站前西路和洪城路路由,选择余地较大。
车站换乘方式有节点换乘、通道换乘、站台换乘和站厅换乘等。因此,根据沿线控制点分布情况,文章从3,4号线换乘线路路由和绳金塔站换乘方式2个层面进行分析和研究。
2 南昌3,4号线沿线控制点介绍
3号线局部线路走向为十字街—前进路—象山南路,沿线控制点为:旧城改造、王府井商业百货中心(规划)、锦都皇冠酒店、绳金塔及其商业特色街区、新四军军部旧址和八一馆站(已经实施)。
4号线局部线路走向为桃苑大街—下穿抚河—金塔西街—十字街—下穿地块—天佑路,沿线控制点为:海关桥、司马庙立交桥、十字街旧城改造、坛子口立交桥、老福山立交桥、绳金塔及其商业特色街区、重要交通走廊洪城路、南昌市二十七中、南昌市铁路小学、铁路二村小区、井冈山大道社区和丁公路南站(已经实施)。南昌3,4号线绳金塔站线网区域主要控制点如图3所示。
图3 绳金塔区域主要控制点示示意图Fig.3 Main control points in Shengjinta area
3 南昌3,4号线线位方案
3.1 区域线网介绍
工程阶段不宜对线网规划进行大范围调整,且不能对已经实施的八一馆站和丁公路南站进行变动,因此经综合考虑,线网层面的重点研究范围为:3号线何坊西路站—八一馆站段,该段线路长约4.6 km,均为地下线;4号线灌婴路站—丁公路南站段,该段线路长约4.5 km,均为地下线。
3.2 南昌3号线线位方案
区内主要客流走廊示意图见图4。
图4 区内主要客流走廊示意图Fig.4 Diagram of passenger corridor in the region
由图4可知,3号线何坊西路站—八一馆站有3条路由方案:1)抚河南路方案;2)京山北路—十字街—前进路—象山南路方案;3)井冈山大道方案。由于八一馆站已经实施,且3号线有约9个车站位于迎宾大道上,从迎宾大道至八一馆站路由只有路由方案2)合适。因此,3号线工可阶段线位采用京山北路—十字街—前进路—象山南路方案。
3.3 南昌4号线线位方案
根据南昌市轨道交通第2轮建设规划,4号线是线网中一条东西向线路,4号线一期工程的主要走向为:沿江铃大道—恒望大道—学院南路—规划路—龙兴大街—过赣江—抚生路—桃苑大街—过抚河—金塔西街—天佑路—丁公路—省府东三路—贤士一路—青山路—民园路—火炬五路,止于京东大道,线路全长约38.2 km,如图5所示。
图5 南昌4号线一期工程线路示意图Fig.5 Sketch of route of Line 4 of Nanchang rail transit system
通过建设规划可知,4号线南端主要沿抚生路行进(7 km),该段线位较为稳定,不宜进行变动,北端丁公路南站已经实施。因此,4号线在绳金塔段附近区域可供选择的走廊总共有3条:路由4.1、路由4.2 (站前西路)和路由4.3(洪城路),如图6所示。
图6 南昌4号线绳金塔段线位比选示意图Fig.6 Different route schemes of Shengjinta section of Line 4 of Nanchang rail transit system
1)路由方案4.1。该路由方案中,4号线主要沿旧城改造区及绳金塔商业特色街区行进,避开了区内主要的控制点(洪城路、海关桥、司马庙立交桥、坛子口立交桥、老福山立交桥、洪城路和井冈山大道社区等)。本方案经过绳金塔文物及商业区,客流吸引效果较好。
2)路由方案4.2。该路由方案中,线路走向为:抚生路—桃苑大街—站前西路—丁公路。
相比方案4.1,本方案的最大特点是4号线的路由从旧城改造区向北调整到了站前西路,线路沿既有道路行进,规避了旧城改造区这个最大的不稳定风险源,同时站前西路商业客流量巨大,客流吸引效果好。但站前西路平时交通繁忙,地铁实施期间对交通有一定影响。此外,本方案距离海关桥较近,并且需要下穿老福山立交桥(通过线路优化可以平面避开立交的桥桩)。由于站前西路距离洛阳路较近,4号线向北以小半径转入丁公路时,丁公路南站的站位会向西北方向偏移300 m。
3)路由方案4.3。该路由方案中,线路走向为:抚生路—洪城路—天佑路—丁公路。
相比方案4.1,本方案的最大特点是4号线的路由从旧城改造区向南调整到了洪城路。此时,若只局部调整桃花中路站—丁公路南站段,则线型弯曲且下穿房屋较多,实施难度大且施工风险大,也不利于运营,因此本方案考虑将洪城路站—桃花中路站段线路也一并调整至洪城路。4号线沿既有道路行进,同样规避了旧城改造区这个最大的不稳定风险源,同时洪城路商圈客流量大,客流吸引效果好。但洪城路交通非常拥堵,地铁实施期间又会加重该路的交通压力,此外,本方案需要下穿司马庙立交桥和坛子口立交桥。
4)方案综合比较,见表1。
表1 南昌4号线绳金塔段线位方案综合比较表Table 1 Comparison and contrast among different route schemes of Shengjinta section of Line 4 of Nanchang rail transit system
通过综合比较,3个方案客流吸引水平相当,但路由方案4.1位于十字街旧城改造范围,地铁建设可与绳金塔商业特色街区工程相结合,征地拆迁量小,实施难度小,与旧城改造相结合,协调工作量小;且路由方案4.1避开了海关桥、司马庙立交桥、坛子口立交桥和老福山立交桥等重要控制点,减少对道路交通的影响。经综合考虑,路由方案4.1为推荐方案。
4 绳金塔站换乘型式及车站方案
4.1 方案1——上、下平行换乘
绳金塔站3,4号线平面图如图7所示,总平面如图8所示。
4.1.1 线路平面设计
3号线从十字街站出站后,向西北方向以R=350 m曲线转入十字街,在十字街与规划路口南侧设绳金塔站,与4号线实现双层平行换乘,该站为地下岛式2层车站;出站后,线路继续向西北向行走,以R=400 m曲线进入前进路,避开绳金塔的保护范围;线路穿越站前西路后进入象山南路并连续设置2组反向曲线以避开新四军军部旧址,在象山南路与三眼井街路口设南浦路站,该站为地下岛式2层车站,设于R=1 000 m的曲线上,车站北端设存车折返线,避开主要交通走廊孺子路。
4号线从桃苑中路站出站后,沿桃苑大街东南方向下穿抚河(平面避开海关桥),以R=300 m曲线进入金塔西街,然后以R=300 m曲线向东南拐入十字街,在十字街设绳金塔站,与3号线实现换乘,该站为地下岛式3层车站;线路出站后以R=350 m曲线向东下穿地块,在井冈山大道站西侧设井冈山大道站,该站为地下岛式2层车站;出站后,线路下穿跨线桥(避开桥桩)并以R=340 m(其中左线R=330 m)进入天佑路,穿越站前西路后在丁公路南站与2号线换乘。
本方案中,绳金塔站采用双层平行换乘,3号线位于地下2层车站,4号线位于地下3层车站,两者之间的换乘需要通过电扶梯和楼梯实现。
图7 方案1绳金塔站3,4号线平面图Fig.7 SchemeⅠof Shengjinta station:plan sketch of Line 3 andLine 4
图8 方案1绳金塔站总平面图Fig.8 SchemeⅠof Shengjinta station:general plan of Shengjinta station
4.1.2 线路纵断面设计
3,4号线线路纵断面设计如图9和图10所示。
3号线十字街站为地下岛式2层车站(有效站台中心里程轨面标高为8.735 m),线路出站后以5‰的坡度上坡,坡长为225 m;线路到达绳金塔(轨面标高为10.34 m),坡度为0,坡长为300 m;线路出站后,连续以24‰(坡段长260 m)和5.895‰(坡段长305 m)两单向坡下坡,之后再连续以5‰(坡段长375 m)和22‰(坡段长200 m)两单向坡上坡,到达南浦路站(有效站台中心里程轨面标高为8.319 m)。
南昌4号线桃苑中路站为地下2层车站(有效站台中心轨面标高为 7.5 m),出站后线路以23.515‰的坡度下坡,坡长为508.62 m;再以26‰的坡度上坡,坡长为250 m;线路到达绳金塔站地下3层站台(轨面标高为2.34 m),坡度为0,坡长为300 m;线路以 16.475‰的单向坡上坡,坡长为416.38 m;线路到达井冈山大道站(有效站台中心轨面标高为9.5 m)。
4.1.3 方案1的特点
1)3,4号线从平面上避开了海关桥、司马庙立交桥、坛子口立交桥、老福山立交桥、洪城路、学校和大量小区,工程实施难度小,施工风险小,可实施性大,且线路位于旧城改造区域,可与旧城改造工程同步建设,实施性好,成本小,避开了2条重要的交通走廊洪城路和站前西路。
2)3,4号线从纵断面上避开四线交叉和扭转的风险,减少了设计和施工风险。
3)该站位位于绳金塔商业特色街区,不仅客流吸引效果好,且地铁工程可与旧城改造工程同步建设,拆迁量小,协调工作量小。
4)乘客换乘只需要上下楼扶梯即可,换乘较为便捷。
4.2 方案2——同站台换乘
方案2平面图见图11。总平面图见图12。
4.2.1 线路平面设计
3号线从十字街出站后,以R=300 m曲线向西北方向转入十字街,在十字街中部设绳金塔站,与4号线实现同站台换乘;出站后,线路继续向西北向行走,以R=300 m曲线向西北向转入前进路,线路穿越站前西路后连续置2组反向曲线避开新四军军部旧址(国家级保护文物)的保护范围,线路在三眼井街与象山南路路口设置南浦路站,车站位于曲线范围内,曲线半径为1 000 m,该站为地下2层车站,车站北端设置存车折返线,避开孺子路。
4号线出桃苑中路站后以R=300 m的曲线下穿抚河(平面避开海关桥)进入站前西路,以R=300 m曲线下穿地块并向南进入十字街,在十字街上设绳金塔站,与3号线同站台换乘;线路出站后下穿3号线并以R=350 m曲线向东进入规划路,在井冈山大道西侧设井冈山大道站;线路继续向东下穿跨线桥(区间避开桥桩),以R=350 m曲线向北转入天佑路,在丁公路南站与在建的2号线进行换乘。
该方案中,绳金塔站采用同站台平行换乘,主、次客流能直接在同站台实现换乘,3号线左线位于地下3层,右线位于地下2层;4号线左线位于地下3层,右线位于地下2层。
4.2.2 线路纵断面设计
方案2中,3号线十字街站为地下2层车站(站中心里程标高10.4 m),上行线(即右线)出站后以7.062‰的坡度下坡,坡长为485 m;线路到达绳金塔站,轨面标高为7.135 m,出站后以5‰的坡度下坡,坡长为200 m,再以28.498‰的坡度下坡,坡长为333 m;再以28.542‰的坡度上坡,到达南浦路站(该站为地下2层车站,站中心轨面标高8.319 m)。下行线(即左线)自十字街站出站后以24.02‰下坡,坡长为475.651 m;到达绳金塔站地下3层站台,轨面标高为-0.865 m,出站后以5‰的下坡,坡长为525 m;线路再以27.984‰的上坡到达南浦路站。3号线十字街站—南浦路站区间线路纵断面如图13所示。
图9 方案1南昌3号线十字街站—南浦路站区间纵断面图Fig.9 SchemeⅠof Shengjinta station:longitudinal profile of route from Shizijie station to Nanpulu station on Line 3 of Nanchang rail transit system
图10 方案1南昌4号线桃—井区间纵断面图Fig.10 SchemeⅠof Shengjinta station:longitudinal profile of route from Taoyuanzhonglu station to Jinggangshandadao station on Line 4 of Nanchang rail transit system
图11 方案2绳金塔站3,4号线平面图Fig.11 SchemeⅡ of Shengjinta station:plan sketch of Line 3 and Line 4
图12 方案2绳金塔站总平面图Fig.12 SchemeⅡ of Shengjinta station:general plan of Shengjinta station
图13 方案2南昌3号线十字街—南浦路区间线路纵断面图Fig.13 SchemeⅡof Shengjinta station:longitudinal profile of route from Shizijie station to Nanpulu station on Line 3 of Nanchang rail transit system
4号线桃苑中路站为地下2层车站(站中心轨面标高7.100 m),线路出站后,上行线以25.83‰的下坡,坡长为400 m;随后以27.718‰的上坡,坡长为365.352 m;到达绳金塔站地下2层有效站台,轨面标高为7.135 m,线路出站后以28.497‰下坡,坡长为333.648 m;随后以28.499‰的上坡,坡长为411 m;至井冈山大道站(该站为地下2层车站,站中心轨面标高9.600 m)。下行线出桃苑中路站后,以28.141‰下坡,坡长为362.712 m;随后以5.001‰的上坡,坡长为400.352 m;至绳金塔站地下3层有效站台,线路出绳金塔站后以5.148‰下坡,坡长为315.463 m;随后以28.164‰上坡,坡长为420 m;线路至井冈山大道站。4号线桃苑中路站—井冈山大道站区间纵断面如图14所示。
本方案中,3号线在十字街站—绳金塔站区间穿越4号线,线路纵断面设计的重难点是确定3号线下穿还是上跨,以及穿越点处两相交线路的竖向净距能否满足穿越条件。
3号线与4号线穿越点有A和B 2个点,这2点是3号与4号线最先相交的点,同时也是下穿最不利的2个点。下面就这2个穿越点作详细分析,如图15所示。
图14 方案2南昌4号线桃—井区间线路纵断面图Fig.14 SchemeⅡof Shengjinta station:longitudinal profile of route from Taoyuanzhonglu station to Jinggangshandadao station on Line 4 of Nanchang rail transit system
图15 穿越处线路平面图示意图Fig.15 Plan sketch of Line 3 and Line 4 near the crossing points
4.2.2.1 3号线上跨4号线
1)穿越点A。4号线右线穿越3号线左线,4号线里程为YAK25+870.0341,轨面标高为-0.257 m;3号线左线里程为 YAK20+443.2748,轨面标高为8.009 m,两轨面高程相差8.266 m,净距为2.266 m。
2)穿越点B。4号线左线穿越3号线左线,4号线里程为YAK25+841.9761,轨面标高为-1.645 m;3号线左线里程为 YAK20+482.2093,轨面标高为7.092 m,两轨面高程相差8.737 m,净距为2.737 m。
若3号线上跨4号线,则两线之间最小的竖向净距分别为2.266 m和2.737 m,在采取加固措施的情况下,盾构施工技术是可行的。
4.2.2.2 3号线下穿4号线
若3号线下穿4号线,则将3号线与4号线轨面标高对调进行简单验算,局部纵断面示意图如图16所示。
图16 南昌3号线穿越处局部纵断面示意图Fig.16 Local longitudinal profile of Line 3 near the crossing points
1)3号线穿越点A处的轨面标高为-1.645 m,穿越点A距离临近十字街站变坡点的长度为108.3 m。若十字街站仍然保留2层站的话,该变坡点的轨面标高为10.56 m,则穿越点A与该变坡点连线的坡度为:(10.560+1.645)/108.3=112.696‰,超过规范对最大坡度(30‰)的规定[9]。若穿越点A与该变坡点连线用足最大坡度,则十字街站轨面标高约为:108.3×30‰-1.645=1.604 m;而十字街站现状地面标高为24.760 m,轨面高程至地面的埋深为: 24.760-1.604=23.156 m,则该十字街站至少要做地下3层车站。
2)3号线穿越点B处的轨面标高为-0.257 m,穿越点A距离十字街站最近变坡点的长度为147.21 m,若十字街站位2层站,则穿越点B与距离临近车站变坡点连线的坡度为:(10.56+0.257)/147.21= 73.480‰,不符合规范对最大坡度(30‰)的规定[9]。若穿越点B与该变坡点连线用足最大坡度,则十字街站轨面高程约为:147.21×30‰-0.257=4.159 m;而十字街站地面现状标高为24.760 m,轨面高程至地面埋深为:24.760-4.159=20.601 m,则该十字街站要做地下3层车站才能满足穿越条件。
若同时满足穿越点A和B的条件,则十字街站做地下3层岛式车站,车站在原来基础上再往下压8.436 m以上,且车站北端设单渡线,车站开挖长度大,若车站开挖深度加大,则施工成本增多,对于一个普通标准站来说不经济。
经综合分析,3号线在交叉处上跨4号线。
4.2.3 方案2的特点
1)该换乘方案能够实现最大换乘客流方向和次换乘客流方向之间的换乘,换乘功能和效果最好。
2)该站位于十字街北街旧城改造范围,位于绳金塔商业特色街区的中心,客流吸引效果最好,且地铁工程可与旧城改造工程同步实施,拆迁量小,协调工作量小。
3)4号线路由变动很大,从桃苑大街—站前西路—前进路—十字街—下穿地块—天佑路多位于规划改造范围内(未明确拆迁),站前西路沿线房屋征迁难度较大,同时南侧会下穿多栋6~8层临街建筑。
4)3,4号线纵断面四线交叉,设计及施工都存在较大的风险,且对运营极为不利。
5)3号线绳金塔站—南浦路站区间和4号线绳金塔站前后2个区间左、右线最低点不在同一里程,且2个最低点相距较远,左、右线需各设1个废水泵房。
4.3 方案3——L型换乘
方案3绳金塔站3,4号线平面图见图17。
图17 方案3绳金塔站3,4号线平面图Fig.17 SchemeⅢ of Shengjinta station:plan sketch of Line 3 and Line 4
4.3.1 线路平面设计
3号线线路在十字街与洪城路南侧设十字街站,该站为地下岛式2层车站,车站北端跨洪城路设单渡线,增加列车运行的灵活性;线路出站后以R=350 m曲线向西北方向拐入十字街,在十字街与规划路口设绳金塔站,该站为地下岛式2层车站,与4号线呈“L”型换乘;线路出站后,向北以R=400 m曲线进入前进路,穿越站前西路后进入象山南路,连续设置2组“S”型反向曲线以避开新四军军部旧址保护范围,在三眼井街与象山南路路口设南浦路站,该站为地下岛式2层车站,位于R=1 000 m的曲线上,北端设置存车折返线,避开孺子路。
4号线在桃苑大街与条苑中路路口设置桃苑中路站,该站为地下岛式2层车站;出站后,线路往东南方向下穿抚河后以R=300 m曲线向东拐入金塔西街,在前进路与金塔西街路口设置绳金塔站,该站为地下岛式3层车站,与3号线实现“L”型换乘;出站后,线路向东穿越地块后进入某规划路,在规划路与井冈山大道路口西侧设置井冈山大道站,避开老福山立交桥桩,该站为地下岛式2层车站;出站后,线路以R=300 m曲线下穿老福山立交桥(避开桩基)并拐入丁公路,在丁公路与洛阳路路口东侧设丁公路南站,该站为地下岛式3层车站,与2号线换乘。
绳金塔站是3号线与4号线的换乘车站,为“L”型换乘;其中,3号线绳金塔站呈南北向布设,4号线呈东西向布设。
4.3.2 方案3的特点
1)该站位位于绳金塔改造工程区域中心,客流吸引效果好。
2)避开司马庙、坛子口和海关桥等主要控制点。
3)该站部分不在绳金塔改造范围内,车站开挖面积大,征地拆迁量大,成本高。
4)“L”型换乘客流不均匀,进出站客流和换乘客流相互干扰,2条线换乘客流集中在车站端头,容易出现客流拥挤。
4.4 综合比较结果
见表2。
表2 绳金塔站换乘型式的比较Table 2 Comparison and contrast among different schemes of Shengjinta station
由表2可知:方案1中3,4号线绳金塔站及其前后2个区间下穿区域基本位于旧城改造区域,下穿房屋数量最少;方案2中3,4号线绳金塔站及其前后2个区间下穿区域部分位于旧城改造区域,下穿房屋建筑物数量较多;方案3中4号线下穿区域多为规划改造(而非拆迁)范围,下穿房屋建筑物数量最多,若由地铁进行征迁,施工风险和实施难度相对较大。此外方案1中绳金塔站的换乘型式也十分便捷,换乘功能较好,因此工可阶段推荐采用方案1。
5 结论与体会
在城市轨道交通交通线路设计中,线、站位方案研究是线路设计的基础[10],特别是换乘车站有关换乘线路和换乘型式的研究,不仅关系到本条线路的线、站位研究,还关系到换乘线路局部线、站位研究;特别是周边条件复杂的车站,换乘线路和换乘型式的选择还关系到线网中换乘枢纽的功能和客流服务效果。文章对南昌轨道交通3,4号线在不同线路方案和换乘型式的情况下,对位于老城区旧城改造范围内的车站绳金塔站局部线、站位方案进行了分析和研究,确定了推荐方案,为后续工作者对线、站位方案的研究起到借鉴和参考作用,具有一定的指导意义。但本文未对4号线路由4.2和路由4.3的情况下绳金塔站换乘型式和站位以及4号线路由4.1情况下绳金塔站单层同站台换乘方案及站位进行明确的分析,因此本文的研究内容还存在一定的局限性。
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