跨座式单轨交通高架换乘车站方案设计

岳文豪

(中铁工程设计咨询集团有限公司,北京 100055)

1 研究背景及方法

1.1 研究背景及意义

换乘车站作为轨道交通线网各条线路的交汇节点,是轨道交通系统的重要组成部分。随着城市轨道交通的逐步发展,换乘站发挥的中转换乘作用愈发重要,目前各大轨道交通成网的城市,换乘站客流占全网的50%以上[1]。换乘车站往往位于城市重要节点位置,周边环境复杂,人流量大,控制因素多。尤其对于高架设置的换乘车站,其庞大的建筑体量会对城市空间和道路景观造成较大影响。如何在满足车站日常使用功能的同时,体现人性化设计理念[2],提升旅客换乘体验,并优化车站景观效果,是高架换乘车站设计中需要解决的主要矛盾。

目前,关于轨道交通换乘车站的研究成果主要集中在传统钢轮钢轨制式领域,张丙昌对地下车站之间的换乘方案进行研究[3];陈小飞探讨了高架车站与地下车站之间的换乘关系[4];罗景华对高架车站与周边的建筑和环境的有效融合进行研究[5],刘宝对岛式与侧式车站换乘设计进行探讨[6]。然而,对于高架式换乘车站设计方案的系统性研究相对较少,亟待进行系统性总结。

1.2 研究方法及目标

在既有研究成果的基础上,从跨座式单轨制式的独有特点出发,结合近期的众多设计实践,以总结归纳和案例分析作为主要研究方法,对换乘车站的设置原则、制约因素、换乘方案、车站布局进行系统性研究,并对车站与城市空间的结合方式进行探索,以期达到跨座式换乘车站使用功能便捷化、车站体量轻量化、周边结合紧密化的设计目标[7-10]。

2 高架换乘车站影响因素分析

高架换乘车站设置于地面以上城市空间之中,其影响因素也有别于传统制式地下换乘车站,主要体现在如下几个方面。

2.1 线位方案

在工程设计中,轨道线路和换乘车站为“线”和“点”的关系。根据线路交汇方案不同,车站可分为平行式和垂直式两种,具体布置形式如图1、图2所示。

图1 双线平行式布置

图2 双线垂直式布置

当两线平行敷设时,两车站可在相同高度贴临或结合一体;当两线呈垂直交叉时,若线路存在高度跨越关系,两车站可分别独立设置于路口一侧,再通过换乘通道、连桥等形式连接。

2.2 建设时序

轨道交通工程建设投资大、周期长,普遍存在规划、建设分期实施的情况。对于建设时序不同的项目,应采取不同设计策略。同期建设的换乘车站,应优先考虑双线车站的一体化设计实施,从而最大程度方便旅客乘降及换乘。

对于不能同期实施的换乘车站,在考虑换乘便捷性的基础上,需要结合分期建设的建设时序、投资分匹、接口预留等因素综合考虑,因地制宜地选择换乘方案。

2.3 客流组织

换乘车站多位于城市重要节点,周边客流规模较大,容易造成拥堵。在车站内,对旅客通行影响较大的站台宽度、换乘通道宽度、进出站闸机数量、扶梯数量等指标,应按照远期高峰小时最大客流量进行测算,以满足旅客使用需求。

换乘车站内部各类人群相互汇集,在设计中应充分考虑不同类型人流走行路线的独立性,确保进出站流线,换乘流线,商业开发、工作人员流线均相互独立,以减少干扰。

2.4 周边环境及规划

换乘车站多数设置在城市核心区域,此类车站周边环境复杂,建筑密集,人流量大。车站设置应符合城市规划对周边地块的相关上位条件及指标,并满足车站与周边建筑的消防、节能、日照等相关距离要求。

换乘车站设站方案应与市政道路和周边环境统一考虑,并着重考虑车站及天桥与人行道、车行道、周边建构筑物的相对关系,出入口应尽量靠近周边主要客流集散点,以减少旅客进出站走行距离。条件允许时,车站主体及出入口应与周边地块综合开发有机结合,为旅客带来便捷乘降体验,以及为周边区域注入活力。

3 高架换乘车站的设计分类

结合上文所述,高架换乘车站的受控因素存在多样性。在设计过程中,对于不同的及边界条件,也应采取相应的换乘方案设计策略[11-13]。根据划分标准不同,高架换乘车站的换乘方案主要分为如下几类。

3.1 按照换乘部位分类

按换乘部位分类,换乘方案分为非付费区换乘和付费区换乘两种。非付费区换乘多用于不同制式及票制的轨道交通之间换乘,在同制式轨道交通中,多采用付费区换乘的形式。付费区换乘又细分为站台换乘、站厅换乘和通道换乘。

站台换乘最为便捷,站厅换乘次之,在两线同期实施并满足其他外部条件的情况下,应优先考虑站台、站厅相结合的换乘方式。通道式换乘设置灵活,适用于两线车站站位距离较远或分期建设的情况,当采用通道换乘时,应合理布置换乘线路,避免流线过长引起旅客通行不便。

3.2 按照车站类型分类

根据车站相对关系不同,高架换乘可分为同车站换乘和通道式换乘两大类。根据线路高差关系、换乘方式、车站布置的差异,又可细分为如图3所示多种类型。

图3 换乘车站站型分类

4 同车站换乘方案比选

在两线同步实施,且周边环境及线路走向条件允许的情况下,应优先考虑双线并站的同车站换乘方案。车站合二为一能够最大程度方便乘客换乘,便于日常运营维护管理[14-15]。根据线路关系不同,该类车站又细分为一岛两侧车站、双岛车站和叠岛车站3种。

4.1 一岛两侧车站

当两条线路在同一高程,平行且不交叉敷设时,可采用一岛两侧车站形式。该站型设置1座岛式站台和2座侧式站台,站台下方设置共用站厅层。该站型换乘部位属于站厅与站台结合式,其中一个方向可实现同站台换乘,其他方向需通过站厅层进行换乘,剖面布置如图4所示。

图4 一岛两侧车站剖面示意

该站型多见于传统钢轮钢轨制式换乘车站设计中。主要优点为换乘流线较短,站厅集中设置,便于换乘、乘降和运营管理。车站两侧区间线路平顺无交叉,墩柱布置较为规整,景观效果较好,车站及两侧区间布置如图5所示。该方案不足之处在于车站宽度较大,需占用较多道路及路侧空间,且需根据市政道路宽度及线路敷设位置综合确定车站布局和柱位布置。

图5 一岛两侧车站鸟瞰示意

4.2 双岛车站

当两条线路在同一高程,平行且局部交叉敷设时,可采用双岛车站形式。该站型同高程设置2座岛式站台,站台下设置共用站厅层。该站型换乘部位属于站厅与站台结合式,其中2个方向可实现同站台换乘,其他方向需通过站厅层进行换乘,剖面布置如图6所示。

图6 双岛车站剖面示意

该站型换乘流线最短,乘客换乘与乘降最为便捷。然而,车站两侧区间线路存在交叉跨越,墩柱布置不规则,景观效果不佳;车站宽度相对较大且需占用较多道路及路侧空间(见图7)。

图7 双岛车站鸟瞰

4.3 叠岛车站

当道路宽度条件受限时,可充分利用跨座式单轨爬坡性能优良的特点,将两条线路在不同高程敷设,此时换乘车站采用叠岛车站形式。

该站型上下设置2座岛式站台,站台下设置共用站厅层。该站型换乘部位属于站厅与站台结合式,其中2个方向可实现同站台换乘,其他方向需楼扶梯及站厅层进行换乘,其剖面布置如图8所示。

图8 叠岛车站剖面示意

该站型能够有效减少车站宽度,占地面积较小,且换乘流线较短便于旅客乘降及换乘。然而由于站台上下布置,换乘流线与进出站流线相互交叉,容易造成楼扶梯处人流拥堵;且车站两侧区间在两个不同高程敷设,墩柱设置复杂,实施难度大,车站及区间效果如图9所示。

图9 叠岛车站鸟瞰

5 通道式换乘车站方案比选

虽然同车站换乘方案有诸多优点,但其受到外部条件制约因素较多,存在车站体量大,用地要求高、车站需同期实施等问题。当要求无法满足时,应考虑选择通道式换乘车站方案。

通道式换乘车站的优点是两换乘车站相互独立,互不干扰,车站通过付费区换乘天桥进行连接,从而实现换乘功能。在建设过程中,可先期实施近期车站,并预留换乘通道接入条件,可有效减少工程投资和建设规模。

根据线路关系不同,通道换乘车站分为双线平行通道换乘和双线垂直通道换乘两种类型,具体站型分类如下。

5.1 双线平行式通道换乘

双线平行式通道换乘车站主要适用于两条线路平行敷设的情况,根据两车站相对位置关系的差异,又分平行交错式通道换乘和平行并列式通道换乘。

(1)平行交错式通道换乘车站

该站型双线车站交错布置,通过端部换乘通道连接两车站付费区,从而实现站厅层换乘。平行交错式通道换乘车站常用于线路平行设置且道路条件较为狭窄的情况,可最大程度减少换乘站所占用的用地宽度。

图10为淮南轨道交通淮南站,为1号线/4号线换乘站。该站所在位置市政道路狭窄,红线宽度仅35m,周边建筑拆迁困难。为最大程度压缩所占道路宽度,车站采用平行交错式通道换乘方案,在两站站厅层端部的付费区通过换乘通道相互连接,从而实现换乘功能,换乘距离仅为15m,平面布置如图11所示。

图10 平行交错式通道换乘车站鸟瞰

图11 平行交错式通道换乘车站平面示意

(2)平行并列式通道换乘车站

平行并列式通道换乘车站常用于线路平行设置且两线间距较大的情况。该站型两线车站并列布置,通过换乘通道将两车站站厅层付费区相连,从而实现站厅换乘。此种布置方式在保证两车站的相互独立性同时,又将换乘距离压缩至较短的范围内,如图12、图13所示。

图12 平行并列式通道换乘车站鸟瞰

图13 平行并列式通道换乘车站平面示意

5.2 双线垂直式通道换乘

当线路交叉布置时,可采用双线垂直式通道换乘。为满足线路互相跨越时的高差要求,需将2个车站的轨道梁和站台设置在不同的高度上,根据车站相对位置及轨道梁高度不同,可细分为三、四层车站通道换乘;站厅站台上下交错式通道换乘;二、三层车站通道换乘等三种形式。

(1)路中三、四层车站通道换乘

跨座式单轨路中高架车站一般为三层布局,即架空层、站厅层及站台层,当两线路交叉时,可通过增加换乘层的方法抬升其中一座车站,从而满足线路的高差要求,形成三、四层车站通道换乘。

以淮南轨道交通洞山路换乘站为例,2号线车站为路中高架三层站,由下至上为架空层、站厅层、站台层,1号线车站为路中高架四层站,由下至上分别为架空层、换乘层、站厅层、站台层。付费区换乘通道连接1号线换乘层和2号线站厅层,1号线换乘乘客需经站台下至换乘层后再经由换乘通道行至2号线站厅层,如图14、图15所示。

图14 路中三、四层站通道换乘方案剖面

图15 三、四层站通道换乘方案

此换乘方案的换乘通道可实现无高差设置,换乘相对便捷,然而,换乘层的设置会导致车站体量增大,高度提高,投资也相应增加。

(2)路中厅台交错式车站通道换乘

当换乘车站设置在路中时,为避免车站高度过高,也可通过站厅层与站台层倒置的方法来满足线路高差要求,即站厅站台上下交错式通道换乘。

仍以洞山路换乘站为例,1号线/2号线洞山路站均为路中高架三层车站,其中,1号线车站站厅层位于二层,站台层位于三层;2号线车站站台层位于二层,站厅层位于三层。两车站站厅层通过付费区换乘通道连接,通道高差为7m,具体布置如图16所示。

图16 站厅站台上下交错式通道换乘方案剖面

该换乘方案两个车站建筑体量与标准站一致,建筑高度统一。但2号线车站站厅站台倒置,容易造成旅客流线迂回曲折,不利于日常使用及紧急疏散。且换乘通道存在高差需额外加设楼扶梯,会对乘客换乘带来不便。

(3)二、三层车站通道换乘

当通道换乘车站的其中一座有条件设置于路侧空地时,可采用二、三层通道换乘方案,并考虑与周边地块综合开发进行结合,在缩短换乘距离的同时为路侧地块引入活力。

以德州轨道交通恒大站为例,1号线为路中高架三层站, 3号车站为路侧高架二层站。两车站站厅层通过付费区换乘通道相连,从而实现换乘,剖面布置如图17所示。其中3号线车站与地块内的商业综合体结合设计,并设置连桥相连接,从而最大程度地提升地块的经济价值,周边开发效果如图18所示。

图17 二、三层车站通道换乘方案剖面

图18 二、三层车站通道换乘方案鸟瞰

6 结论

跨座式单轨具有爬坡能力强,转弯半径小,车站体量小等特点,故跨座式高架换乘车站布置方案相较于传统钢轮钢轨制式有更高的灵活性和适应性。当换乘车站并站统一设置时,可结合周边城市空间和道路条件,灵活地选择一岛两侧、双岛或叠岛换乘方案。当换乘车站分站设置或分期实施时,应综合考虑上文所述限制因素及工程实际条件,选择最匹配的通道换乘方案。

在跨座式高架换乘车站深化设计过程中,应遵循如下原则。

(1)车站方案设计应着重考虑缩短旅客换乘走行距离,减少换乘高差,条件允许时应优先采用同车站换乘方式。

(2)换乘旅客流线应与进、出站旅客流线分开设置,避免相互交叉干扰。

(3)车站需分期实施时,应在满足近期车站使用需求及远期加建可实施性的基础上,尽量缩小近期建设规模和投资。

(4)车站方案设计应与周边规划、市政道路紧密结合,合理确定出入口及换乘通道的布置。

(5)条件允许情况下,应优先考虑将换乘车站与周边综合开发结合设置,为周边城市空间注入活力。