普速铁路地下设站关键技术研究——以嘉兴站为例

吴美发

(同济大学建筑设计研究院(集团)有限公司,上海 200092)

1 研究背景

根据2020年交通运输行业发展统计公报，全年铁路完成客运量全社会营业性客运量比重达22.8%，较2019年增长2%，越来越多的旅客选择铁路出行。

铁路站房是铁路出行中最重要的交通转换节点，随着人们对出行环境要求的提高，对铁路站房的布置形式也越来越关注。

1.1 铁路站房一般布置

根据站房与场站的空间相对位置，铁路站房的一般布置形式有线侧式站房、线上式站房、线下式站房等。其中，线侧式站房又分为线侧平式站房和线侧下式站房。

线侧平式站房(图1)：站房和站台位于同一层，检票后只需要走过检票口大门，或是走过一个地道到对面的站台上即可上车，许多县级小站都这种情况，如江西南丰站。

图1 线侧平式车站布置

线侧下式站房(图2)：与车站广场毗连的一层地面高程低于站台面高程，而且其高差相差较大，车站拥有长长的天桥，一层候车厅基本就是1站台的候车厅，二层候车厅却是其余站台的候车厅，国内许多大中型车站采用的都是这种设计方案，如安徽六安站。

图2 线侧下式车站布置

线上式站房(图3)：就是站房建在铁路线之上，由于这种车站站台成为站房的一部分，候车室建在铁路线之上，也叫跨线式车站。很多大型车站采用的都是这种形式，如义乌高铁站即将改造为这种形式。

图3 线上式车站布置

线下式站房(图4)：候车室位于铁路线路下面。一般只有站台层是高架层的时候，才会做线下式站房。一般这种车站规模不会特别大，整个车站的进出流程相对简单，如昆山南站。

图4 线下式车站布置

对于普速铁路而言，一般均采用地面式或路堤式，大多采用线侧式和线上式站房，由于铁路线路不是高架，以往设站时，均不采用线下式。

1.2 地下设站研究的必要性

我国的城市化水平已经超过60%，处于城市加速阶段，“城市病”开始出现[1-2]。作为目前未被充分利用的自然资源，地下空间的开发利用为解决城市脆弱性问题提供了新的途径[3-4]。

位于中心城区的普速铁路，一般采用线侧式或线上式站房，占地面积较大，周边开发也比较成熟，随着铁路旅客发送量的增加，站房改扩建难度非常大[5]；若改造为地下站房，则可以扩大站房空间满足使用需求。因而，普速铁路地下设站值得进行深入研究和探讨[6]。

2 普速铁路地下设站的优缺点分析

普速铁路一般布置在地面层，常规采用线上式、线侧下式和线侧平式站房，接下来，就铁路布置在地面层时地下设站与上述3种情形进行比较分析。

2.1 乘客进出站分析

线上式一般采用上进下出；线侧下式第一站台采用平进，其余站台采用上进，均采用下出；线侧平式第一站台采用平进，其余站台通过地道下进，均采用下出；线下式(以下均指站台为地面时的线下式，并非站台为高架时的线下式)所有站台均采用下进下出。

从乘客进站的便利性来看，由于第一站台可以平进，线侧下式最优，线侧平式其次，而线下式与线上式相当。

2.2 交通到发分析

线上式和线侧下式靠近站房均有高架和地面两处车道边，一般高架为落客区，地面可布置公交或出租车接客区；线侧平式进站房只有一处车道边，为地面层，一般用于落客，接客需要在专用场地内完成；线下式通常也只有一处车道边，位于地下层，用于落客，接客需要在专用场地内完成[7]。

从交通到发便利性来说，线上式和线侧下式最优，线侧平式和线下式相当。

2.3 交通换乘分析

根据调查，对于铁路主导型综合客运枢纽，地铁是铁路出站客流选择最多的换乘交通方式，能承担30%以上的交通疏解量[8]。

地铁位于地下，无论是采用线上式还是线侧式，与地铁均需要错层换乘，换乘距离相对较远。而线下式进出站均位于地下，可与地铁形成无缝衔接[9]。

2.4 候车环境分析

与线上式和线侧式相比，线下式候车位于地下，候车环境相对较差，需妥善处理通风、采光等关系[10-12]。

2.5 与城市发展的关系

越来越多的城市患上了“城市病”，环境污染、交通拥堵、房价虚高、管理粗放、应急迟缓等问题越来越突出，这些“城市病”给市民工作和生活带来了许多不便，降低了人们的幸福感。

不管是线上式还是线侧式车站，其建筑体量和占地面积均较大，而线下式站房位于地下，高出地面的建筑几乎没有或体量很小，可以释放出大量的地面空间留给绿化，起到吸烟滞尘、净化空气和美化环境的作用[13]。因而，设置地下站房，进行城市地下空间综合开发利用是有效治理“城市病”的手段之一。

2.6 综合对比

结合上述分析，线下式在乘客进出站、交通到发、候车环境三方面，较常规的线侧式和线上式差，但是交通换乘比较便利，地下空间利用程度高，与城市发展的趋势也吻合，见表1。

表1 不同站房综合对比

因此，线下式适用于火车站位于城市中心区，周边开发比较成熟，无扩建空间，对生态环境、景观及风貌要求较高的情形，但同时要处理好几个关键问题：地下设站带来的交通组织困难、改善地下空间环境等。

3 案例分析

3.1 项目背景

3.1.1 嘉兴站历史

嘉兴站位于嘉兴市主城核心区，人民公园对面，距中共一大会议闭幕地南湖仅2 km；始建于1909年(清宣统元年)，是1921年中共一大代表在嘉兴的第一站；当年代表们从上海乘坐火车到嘉兴，在嘉兴站下车，经宣公弄步行至渡口，然后乘船到南湖，开启了中国革命红船扬帆起航之路。

抗战初期全站建筑毁于日军炮火；1940年在日本占领下重建了嘉兴站；1997年，在城东路与勤俭路交叉口新建嘉兴站，1940年建的嘉兴站目前改做公安派出所。

3.1.2 嘉兴站现状

嘉兴站经过二十多年的运营，存在以下突出问题。

(1)站房容量不足

嘉兴站为沪杭线上客运站，是上海铁路局管辖的二等站，现状站房面积4 000 m2，为线侧平式站房，旅客进出站流线为“下进下出”。既有站场规模为3台5线，2018年嘉兴站旅客发送量343万人次，根据预测，2035年嘉兴站旅客发送量为656万人次，现有站房容量无法满足不断增长的客流需求。

(2)交通集散空间不足

现状嘉兴站仅有北广场，在不到9 000 m2的空间内，布置了22条线路的公交首末站、出租车候车区、社会车辆及非机动车停车场；各种交通方式用地面积不足，相互干扰，见图5。

图5 现状嘉兴站前广场布置

(3)交通疏解通道不够

站前唯一的疏散道路为城东路，交通进出集中，枢纽交通与通过性的交通相互干扰。

(4)区域风貌杂乱

火车站区域既包含了20世纪初的老火车站、部分民居，也包含了近20年新建的办公楼、商业设施，风貌杂乱，亟需整合提升。

3.1.3 项目改造目标

(1)传承历史、提升风貌：重走一大路嘉兴段的起点，提升区域整体风貌。

(2)满足使用功能：站场及站房满足远期需求。

(3)改善交通条件：扩大交通设施容量，改善交通秩序，便捷换乘。

3.2 项目改造思路及演变

3.2.1 场景恢复

以轨距1.435 m为基准，通过不同历史照片比对，推算出老站房的尺寸为宽25.2 m，高9.3 m，为了最大程度还原1921年时期历史场景，决定对老站房采用1∶1复建，见图6。

图6 经考证后的老站房(单位：m)

3.2.2 新老站房建筑关系

原尺寸复建的老站房，只能当作展览，旅游之类的使用。为了满足使用需求，新建功能性的站房必然远远过这一尺寸，新老站房建筑之间如何协调统一，如何减少扩建对周边的影响，是设计要重点解决的问题，研究过程中的方案见图7。

图7 研究过程中的方案

3.2.3 地下站房方案的提出

无论采用线上式还是线侧式站房，都会带来两个问题：一是新老站房的比例难以协调；二是占地面积需进一步扩大，进而需要占用人民公园的用地，减少城市绿化面积，有必要开展采用线下式站房方案研究。既有嘉兴站的轨道是布置在地面层的，若采用地下式站房方案，新老站房的协调以及车站占地面积扩大问题都可得到解决。

3.3 整体设计理念及布局

3.3.1 设计理念

嘉兴站正对着有着百年历史的人民公园，目前的嘉兴站是1997年利用人民公园的用地修建而成，站前城东路的出现，将嘉兴站与人民公园完全割裂开来。

结合地下设站的构想，再进一步，将站前市政路下穿广场，使车行交通从广场前剥离，人民公园就与嘉兴站连为一体，在北广场上布置榉树树阵，最终实现项目目标，打造森林中的火车站，见图8。在增加城市绿地面积的前提下，实现火车站功能提升。

图8 森林中火车站构想图

3.3.2 整体布局

除了保留的高层建筑外，整个火车站区域分为四大功能区(图9)。

图9 嘉兴站区域总体布局

(1)北广场及人民公园：连为一个整体，塑造为开放式的城市休闲公园。

(2)宣公弄片区：集红色教育、旅游休闲等功能于一体的特色文化街区。

(3)站场及站房：地面复古站房供展览、旅游等使用，具体功能位于地下新站房。

(4)南广场：公园里的商业综合体，换乘便捷的TOD片区。

3.4 地下车站交通组织

3.4.1 设计难点

嘉兴站位于主城区，面临北广场用地局促、地下交通组织困难、周边市政路网疏散能力差等一系列难题。

3.4.2 整体枢纽定位

结合规划，本项目定位为铁路主导型，集铁路、地铁、有轨电车、公交等交通方式于一体的综合客运枢纽。

3.4.3 南北广场交通定位及布局

(1)交通定位—以南为主、以北为辅

北广场—服务局部片区，兼顾市内连通；承担辅助集散交通功能。

南广场—服务市区及周边县市至枢纽的交通到发；承担主要交通集散功能。

(2)交通布局

北广场：满足一般需求加特殊需求；保留了必需的落客、停车功能；公共交通方面，设置公交中途停靠站；考虑旅游服务功能，在人民公园西侧布置了旅游大巴停车场。

南广场：满足全方位交通需求；除了常规的落客、停车、蓄车、接客功能外，地铁站、有轨电车车站、公交首末站也均布置在南广场。

由于两个广场差异化的交通布局，在嘉兴站的两侧，布置2个地下步行社会通道，强化了南北广场的交通联系[14]。

面对北广场用地局促的困难，采用立体集约进行交通设施布局，如进出车库的通道直接骑在城东路隧道上方，形成了双层隧道的独特形式。另外，打破市政设施和房建分隔的壁垒，创新的利用城东路隧道上方空间布置社会车库，最大程度地利用了站前空间[15]。

3.4.4 南北广场交通组织

(1)落客层位的选择

嘉兴站的进出站均位于B1层，若落客车道边布置在B1层，会带来两个问题，一是车道边与进站口之间要留出必要的疏散空间，因而进站距离较远；二是与有轨电车高程冲突(有轨电车在南北广场均位于B1层)，进出道路无法布设。因此，嘉兴站的落客车道边均选择在B2层，为减少换乘距离，位置尽量靠近进站口。

(2)北广场—通过性隧道加地下逆时针环路

通过性交通由城东路隧道(B2层)通行，在隧道内，设置港湾式中途停靠站(图10)，乘客落客后，经楼梯至B1层步行进站。

图10 隧道内布置公交中途停靠站

通过B1层和B2层的车库联络通道，形成逆时针地下环路，串联起N1车库(远端车库，B1层)、N2车库(近端车库，B2层)和落客平台(B2层)，结合2个进口和2个出口，实现各方向进入北广场落客、停车需求，北广场地下一层交通流线见图11，地下二层交通流线见图12。

图11 嘉兴站北广场地下一层流线

图12 嘉兴站北广场地下二层流线

(3)南广场—地下立体交叉

南广场(各层布局见图13)的主要交通集散层为B2层(图14)，集中布置了地铁站厅层、落客区、出租车蓄车接客区以及社会车库，主要对外出行道路为纺工路(地面道路)。通过在纺工路两侧分别设置两条定向匝道直通B2层，不仅实现了通过性交通与进站交通的分离，也可以实现各个方向进出南广场交通枢纽[16]。

图13 嘉兴站南广场各层布局

图14 嘉兴站南广场地下二层

3.4.5 换乘分析

本项目实现了不同交通方式落客后2.5 min内步行进站；不同交通方式4.5 min内完成换乘。特别是与地铁的换乘极为便利，地铁出站后1.5 min即可到达站房进口，见图15[17]。

图15 嘉兴站换乘分析

3.5 地下空间环境

为改善地下候车环境，除了轨道及站台以下的区域外，新站房仍然超出广场高程并设置屋顶，即采用下沉式站房，顶面及侧面均设置大面积的玻璃幕墙，最大限度地引入自然光线，见图16。

图16 嘉兴站剖面示意

结合采光设施，站房内候车区域种植绿化，地下候车室布置见图17。

图17 嘉兴站地下候车室布置

同时，南北广场的中轴线上，均布置了中轴天窗，见图18[18]。

图18 通过天窗改善地下环境

针对性地采用了分层空调的气流组织形式，包括送风管、立式空调柜等，全面覆盖整个站厅。

通过上述一系列措施，有效地改善了候车环境，克服了地下设站带来的不利影响。

3.6 地下站房施工

3.6.1 施工难点

(1)地下通道多

一般站房采用下出的形式时，站台及轨道下仅需设置一处出站通道；而嘉兴站设置了4处地下通道，除了从站台下出的通道、进站通道外，其余两处为联系南北广场的社会通道。

(2)施工干扰大

嘉兴站施工时，采用停站不停线的形式，施工期间火车一直在正常运营，每天开行160对列车，高峰时期十几分钟一趟车，给站场施工带来极大困难。

(3)出土数量大

由于站房及交通设施均位于地下，整个地下出土量就达到150万m3，施工期间对运输条件的要求非常高。

3.6.2 施工对策及交通组织

基于这一前提，通道采用钻孔灌注桩维护明挖施工，分两阶段进行，先施工南侧通道，站台及轨道恢复后，再开挖施工北侧通道[19]。施工时间选择在晚上十一点至凌晨两三点的封锁“天窗点”内。

施工期间，为了保证出土的正常进行，对周围市政道路进行临时交通组织调整，勤俭路(城东路—纺工路段)禁止社会车辆通行，作为施工内部道路使用，纺工路(勤俭路—甪里街)临时改线，现状道路仅供施工车辆通行，地下开挖施工现场见图19。

图19 嘉兴站地下开挖施工现场

3.7 标识指引系统

一般火车站进站和出站均位于不同的层位，即出发及到达分开，标识指引系统比较简单，而嘉兴站旅客进出站均位于B1层，给标识指引系统的设置带来了很大的困难，通常一个节点所需指引的信息量很大，见图20。

图20 嘉兴站典型标识指引

针对这一问题，在常规指引的基础上，在站内增设多处火车站区域位置图及游客信息显示屏(图21)，旅客可以随身了解自身所处位置[20]。

图21 火车站区域位置

3.8 运营管理

3.8.1 存在问题

通过10 d左右时间的运营，发现嘉兴站还是存在一些问题，如很多车辆直接在地面辅道上落客，而不进入地下落客平台；非机动车随意停放，而不是进入指定的地下非机动车库；很多旅客出站后还是习惯性地走到地面，而不是在B1层寻找出租、网约车和公交。主要是因为嘉兴站作为一个地下站，其交通组织与常规的火车站有很大的不同，与当地民众的出行习惯有很大差别。

3.8.2 对策措施

下一步应加强媒体宣传，让广大驾乘人员了解嘉兴站如何进出，同时，进一步完善标志指引信息，明确机动车地下落客的位置，以及如何到达地下非机动车车库，引导车辆入库停车，最后，在地面辅道增设违停抓拍等监控设施，通过管理手段规范驾乘人员行为。

4 结语

(1)嘉兴站是全国第一个轨道及站台位于地面层的线下式车站，站房及北广场已于 2021年6月25日投入使用，南广场还在施工中，其设计和建设为普速铁路站房改扩建提供了一种新的思路。

(2)线下式站房具有与地铁等交通方式换乘便利的优点，特别适用于周边开发成熟，而站房又亟需扩容改造的情形；地下设站可以释放出大量的地面空间留给绿化，起到吸烟滞尘、净化空气和美化环境的作用。由地下设站带动城市地下空间综合开发利用，是有效治理“城市病”的手段之一。

(3)地下设站带来的交通进出困难，是需要重点解决的问题，需要采用立体化的交通组织来实现。通常需要将落客、接客与进出站房的层位错开，地下环路或地下立交均是较好的布置形式。

(4)地下设站需要解决候车环境的问题，可在顶面及侧面设置玻璃幕墙，引入自然光线，结合通风、室内种植等形式来改善地下空间环境。

(5)与常规站房相比，地下设站时地下通道更多，施工受到既有铁路的影响也更大，需结合周边路网情况，做好施工期间临时交通组织。

(6)地下设站时旅客进出站均位于同一层位，标识指引信息较常规火车站大，需结合区域位置图及游客信息显示屏等措施，加强对旅客的引导。

(7)地下站的交通组织与常规的火车站有很大的不同，落客停车一般均位于地下，与普通民众的出行习惯有很大差别。应加强媒体宣传，完善标志引导信息，结合地面设置违停抓拍等管理设施，引导车辆入库停车。