城市轨道交通重点车站建筑设计模式的反思与优化

高 佳

(安诚傲林规划设计顾问(上海)有限公司交通运输事业部， 200051， 上海)

改革开放以来，我国城市轨道交通取得了长足的发展，各类制式不断涌现，运营里程不断延长。城市轨道交通的发展不但为市民提供了便捷、准时的公共交通服务，还为城市经济的发展注入了不懈动力和源泉；不但可以提供无限商机，还会为城市带来改造提升的机遇。但城市轨道交通车站(尤其是结构复杂的重点车站)的各类基础服务经常面临各种各样的服务瓶颈，标准化的设计模式，难以满足不同城市、不同车站日益发展变化的个性化服务需求。

我国城市轨道交通相比于西方发达国家虽然起步较晚，但已经积累了几十年高速发展的经验和教训。各城市轨道交通在快速发展、不断拓展的背景下，面临着服务升级、需求多样化的压力。为此，有必要分析、反思我国各城市轨道交通传统的标准化设计模式的特点和既有问题，利用微观仿真技术及其配套的综合策划研究方法，反映各城市不同区域乘客的个性化服务需求和行为特征，以及城市轨道交通后期运营的各类服务要求，向设计反向提出更完善的发展模式和创新启示[1-3]。

1城市轨道交通车站设计特点分析及反思

城市轨道交通系统可以按照对乘客服务的状态划分为直接服务侧(直接面向乘客，主要包括车站内的站厅、站台、通道、商业夹层、楼扶梯，以及车厢内部等)和间接服务侧(间接服务乘客，处于服务后台，主要包括设备层、隧道区间、车辆段等)。因此，城市轨道交通的工程、地质等要求主要体现在间接服务侧；而对乘客服务需求的响应，以及与城市其它系统的整合、衔接要求则主要体现在直接服务侧。

现阶段城市轨道交通车站设计的主要思路是标准化模式，各城市、各区位、各车站的设计高度一致。设计中有许多问题需要反思、改进，尤其是涉及到车站直接服务侧的各项设计工作。具体包括：

(1) 个性化考虑不足。传统的设计规范采用统一的标准来指导全国各地的城市轨道交通各类设计(尤其是对于结构复杂的重点车站的设计)，必然会与各城市乘客的实际行为特征、服务需求产生较大的差距，导致最终的服务效果不尽人意。

(2) 前期设计与后期运营需求的互动不足。在传统的城市轨道交通设计中，主要的项目工作经历了从宏观到微观逐步细化的单向过程。各个设计阶段之间边界清晰、责任明确，但没有明显的反馈机制，导致对后期运营管理阶段的各类个性化运营服务需求响应不足。各设计阶段所积累的问题，以及设计与实际需求的不匹配，最终会在实际运营阶段“集中爆发”，但此时已错过了对设计工作的有效反馈，只能通过后期的运营管理工作勉强加以弥补。这可能导致长期消耗大量的人力、财力，并加大运营压力，埋下安全隐患。如图1所示，传统城市轨道交通设计程序向后单向承续，后期运营需求难以向前反馈。

图1 传统城市轨道交通设计程序

(3) 缺少融合各方服务需求的有效手段。“建轨道交通就是建城市”，城市轨道交通未来需要面对多种多样的服务需求，但传统的设计方法主要从工程技术角度考虑城市轨道交通的设计问题，缺少融合多种服务需求的技术手段和工作模式。应建立全新的工作模式：以运行服务阶段的各类需求和服务内容为主要评价依据，在各设计阶段预先通过仿真技术融入完整的综合开发[4]、商业物业[5]、空间环境、交通一体化、文化、安全等服务需求，对城市轨道交通的运行过程进行仿真评价，促使轨道交通的前期设计工作对后期的运营需求进行积极反馈，优化、完善前期的设计工作，充分反映不同城市、不同区域、不同车站的乘客服务需求特征。如图2所示，建设高质量的城市轨道交通，需要创新工作模式，建立将设计工作、专项策划工作、综合策划和仿真工作融为一体的循环对接和咨询机制。

(4) 对不同服务环节的精细化设计考虑不足。传统的城市轨道交通设计方法主要根据整个车站

图2 前后融合的综合策划

的客流预测需求，但车站内各服务环节均与客流需求“单向”联系，且各服务环节之间(服务环节上下游之间)缺少必要的协调、组合分析，以及相应的随机影响分析。此外，在不同的运营场景条件下，城市轨道交通的各种设计、布局、运营管理措施相差较大。例如，常态运营条件、列车同时到站条件、商业物业综合开发条件、雨雪大客流条件、散场大客流条件、应急疏散条件、不同运营时期(如在运营初期，乘客服务效率可能较低，而在运营近期、远期，乘客服务效率会明显提高；在运营初期，乘客的购票比例较高，而到了运营近期、远期，乘客的购票比例会明显降低)等，均会对城市轨道交通的设计、运营提出不同的要求。如图3所示。

图3 传统车站设计方法特点

(5) 缺少客流动态影响分析。传统车站设计方法以静态流线分析设计为主，忽略了不同流线之间的随机干扰；对乘客的行为模式进行了理想化假设，针对每个服务环节的交通功能进行静态设计，忽略了不同乘客群体的多样化选择以及城市轨道交通运行过程的动态变化，进而导致标准化的设计方案在实际应用中可能出现服务瓶颈和拥堵节点。因此，标准化的空间设计、设备布局方案仍有优化、提升空间。如图4所示，典型的城市轨道交通客流服务链存在明显的随机交叉影响，并非理想的静态流线，这必然会对实际运营服务带来重要影响，而静态流线法缺少对这种动态影响的考虑。

图4 城市轨道交通乘客服务环节链[6]

2 城市轨道交通车站运营管理压力分析

城市轨道交通车站在规划、设计、建设等阶段所积累的各类潜在问题，最终会在漫长的运营管理阶段集中爆发，进而影响运营服务水平，增加运营管理工作的压力和难度。主要包括以下几个方面：

(1) 客运压力越来越大。我国各城市轨道交通系统大多面临着早晚高峰客流压力过大的问题，运营管理方不但要保证基本的运营安全，还要提高运输效率和乘客服务水平，其在既有线路和车站硬件设施等设计能力的情况下所承受的压力普遍越来越大[7]。这主要是因为随着我国城市化进程的逐步推进，各大城市集中了越来越多的人口；而城市轨道交通沿线无序的综合开发，导致城市轨道交通的客流需求远远超过规划、设计阶段的客流预测数据。

(2) 承担着前期规划、设计、建设的各类后果。各地城市轨道交通的实际运营特征和服务需求千差万别，运营管理部门需要综合权衡乘客、企业、社会公益，提供差别化的运营管理服务，但前期的规划、设计工作主要根据各种统一的规范、标准来完成，缺少针对各地实际运营特征、服务需求的响应，这导致运营管理部门面临着长期、巨大的工作压力，影响了服务质量。

(3) 运营安全压力大。在客流压力过大的情况下，城市轨道交通还经常面临各类可预知以及不可预知的应急事件的影响，可预知的各类大客流事件(节假日大客流、散场大客流、大型活动大客流、雨雪大客流等)，以及不可预知的突发事件(设备故障、纵火、停电等)，导致运营设施/设备超负荷运转，运营组织难度增大，增大了安全隐患。这些服务问题一般由运营管理部门单独应对，造成了巨大的运营管理压力。如果前期的车站设计能够充分考虑可能面临的各类特殊服务问题，尽可能在前期设计中预留接口条件，则可极大缓解长期的服务压力和投入成本。

因此，传统的以工程实施为导向的标准化的城市轨道交通车站设计模式，不可避免地会造成后期运营管理阶段的各类服务问题和能力不足，尤其是对于结构复杂的重点车站。不同城市、不同区域、不同车站的乘客服务需求不尽相同，相应的运营管理服务要求也不尽相同，如果在前期设计阶段能通过仿真技术将各类服务需求和运营管理要求融入到车站方案设计优化之中，不但可以提升车站的服务水平，还能有效减少车站运营管理部门的长期服务压力，使客流在少量监控状态下即可享有一定的服务水平和基本的安全保障，减少运营后的改扩建。

3 案例分析

以乌鲁木齐轨道交通2号线车站为例进行仿真评估与优化分析。乌鲁木齐轨道交通集团公司充分意识到传统的标准化设计不能完全满足本地特殊的行人行为习惯和服务需求，故通过调查构建了未来乌鲁木齐市乘客的行为参数和服务需求体系，并将其通过行人仿真模型，与车站初步设计方案互动分析。通过设置初、近、远期不同分析场景和服务效率进行各车站的服务仿真评价，进而从设计、运营管理两方面对乌鲁木齐轨道交通2号线的车站设计提出优化建议。

3.1乌鲁木齐市行人行为数据和服务需求调研

采用问卷、访谈、视频调研等模式，对乌鲁木齐市行人及类似城市(西安)的地铁行人进行了不同条件下(常态、商业、应急等场景)的行人行为/需求调研。具体包括宏观层行为调查、中观层行为调查和微观层行为调查三个层次。其中，宏观层行为主要是指行人的出行规划内容；中观层行为主要是指行人出行的选择偏好；微观层行为主要是指由行人的生理、潜意识决定的各类行为效率。通过三个层次行人行为的调查，成功刻画了乌鲁木齐市行人未来在地铁车站内的各种行为参数和需求体系，如图5所示。

图5 行人行为三层次调查方案

3.2 车站设计优化的配套方法及流程

仿真技术是车站优化的主要手段，但仿真技术优化分析的服务需求和改进内容需要依赖其它专业的分析与策划成果。例如，以运营服务需求为导向的乌鲁木齐轨道交通综合策划模式[1-3]，全面分析了未来乌鲁木齐轨道交通运营服务的各类需求，为车站仿真提供了全面的评价依据和优化内容(见图6)。

图6 以运营服务需求为导向的综合策划模式

上述综合策划中，多个专题的策划成果(例如行人行为、安全、商业、交通衔接等专题的建筑设计调整、运营管理优化等建议)均需要通过车站仿真技术的评估、测试，才能落实下去。其中，各类策划与仿真分析之间的交互流程如图7所示。

3.3 乌鲁木齐轨道交通车站微观仿真场景方案

乌鲁木齐轨道交通在未来运营过程中可能会遇到各种服务场景，有必要基于乌鲁木齐行人的行为参数，设置不同的分析场景，以检验城市轨道交通车站设计和运营管理措施在不同场景条件下的服务水平，发现潜在问题，尽早予以优化或预防。结合乌鲁木齐轨道交通的服务需求，设置了以下9类场景(见表1)予以检验。

图7 以运营服务需求为导向的策划交互模式略图

表1 车站仿真9类场景设置

3.4 乌鲁木齐轨道交通车站微观仿真评估>

采用Legion仿真平台构建各个车站、各类场景的仿真模型，通过分析发现问题并提出相应的优化措施。如图8所示，第一阶段，首先对各个车站的初步设计图进行连接处理，在此过程中如果发现设计问题，可直接建议设计进行修正；第二阶段，在正确的设计图基础上开展相应的仿真模型和场景构建；第三阶段，开展各个场景的仿真分析，并提出相应的设计优化建议和管理优化建议。其中，设计优化建议和管理优化建议是相互依存的关系。相同的优化内容，设计方面如果能够优化调整，则会对未来长期的运营管理产生积极影响；设计方面如果不方便优化调整，为缓解相同的服务问题，运营管理方可采取相应的预防措施。设计优化建议和管理优化建议只有互相协调、配合，才能实现车站运行服务效果的最优化。

图8 仿真优化各阶段成果

3.5 乌鲁木齐轨道交通车站的设计优化

通过对乌鲁木齐轨道交通2号线各车站的仿真分析，提出以下优化建议,如图9所示。首先，通过空间建模分析不同平面设计图之间的连接模式与基本设计问题；然后，在修正设计问题的基础上，进行基于车站仿真的设计优化，希望将未来可能面临的各类服务问题通过早期的设计优化一次性解决，使乘客在少量监管的条件下满足一定的服务水平并保证基本的运行安全；最后，如果某些设计优化建议因为工程、地质、投资等原因导致不能直接落实推进，则建议通过后期运营管理措施予以预防，加强引导。图10所示为乌鲁木齐轨道交通2号线高铁站的仿真优化分析，包含地面层4个出入口和地下一层、二层、三层、四层的高峰时刻客流密度分析示意图(包括相应的评估指标图例)，以及展示车站整体服务人数、服务水平的时间堆类图。堆类图随列车运营周期变化而处于波峰波谷的稳定交替状态，说明通过优化该车站服务已达到稳定状态。

图9 乌鲁木齐轨道交通2号线各阶段优化成果

乌鲁木齐轨道交通车站优化建议的推进落实离不开业主方、规划方、设计方、运营方、政府相关部门乃至广大市民的积极参与。具体建议的最终落实经历了提出、对接、反馈、修正、再提出等一系列过程，后期还要对实际运营效果进行持续跟踪，以保证城市轨道交通车站服务的提升与改善。

4 结语

针对不同城市、不同车站的乘客服务需求和行为特征进行相应的个性化车站设计，是未来城市轨道交通服务提升的重要内容。基于运行服务需求的微观仿真技术及其配套的综合策划研究方法，可以通过不同的场景仿真对车站设计方案进行预先分析、评价、优化，从而促使轨道交通车站的前期设计工作对后期运营需求进行积极反馈，减轻长期的运营管理压力。本文通过乌鲁木齐轨道交通2号线车站仿真评估与优化的实际案例，提出了城市轨道交通车站服务优化的具体方法。该方法不但可以对设计方案提出具体的优化建议，还可以提出相应的配套运营管理建议，以期为未来的城市轨道交通车站设计和管理优化提供借鉴和参考。

图10 乌鲁木齐轨道交通2号线高铁站仿真优化示例