高铁枢纽环境品质核心要素整合研究*

罗克乾 沈中伟,2 方 翰

(1.西南交通大学建筑学院, 成都 611756; 2.重庆交通大学建筑与城市规划学院, 重庆 400074)

0 引 言

截至2020年底,我国高速铁路运营里程达3.79万km,作为高速铁路系统发展的核心,高铁枢纽车站在工业技术现代化进程下经历了巨大变革与创新,既成为了衔接多模式交通换乘的建筑集合体,也是服务旅客多元化功能活动的主要场所[1-2]。高铁枢纽除了满足基本交通需求,其“环境品质”也是影响旅客出行体验以及对客站整体印象的关键。“环境品质”并非简单衡量室内光、热、声环境等影响人体舒适度,以及景观视觉设计的质量。对于客站而言,还包含了信息服务、综合业态、设施管理、公共活动等内容,与交通服务效率、空间使用效率及行为活动体验等联系密切[3-4]。

当前工业发展新阶段促进交通系统培育新的优势,《“十三五”现代综合交通运输体系发展规划》[5]提出了提升枢纽一体化服务水平,推进交通空间综合开发利用,融合商业、商务、休闲……多种功能服务等;《国家综合立体交通网规划纲要》[6]中加强了对交通运输人文建设、智能发展等的关注。在推进交通强国的目标下,这些都标志着交通枢纽建设对“环境品质”有了更高要求,以满足多源客流高聚集背景下不同群体的个性化需求,实现交通服务的高效便捷与精细舒适。

因此,高铁枢纽环境品质的高质量建设十分重要。在繁复多元的主客观需求中,如何找到构成及影响其环境品质的核心要素及设计内容,厘清要素之间的关联作用,围绕核心要素提出相关优化,是环境品质创新建设与质量升级的重点关注内容。为了提高环境品质的建设效率,通过梳理客站环境品质的发展诉求与内涵特征,基于课题组既有铁路客站使用后评价结果,根据大众反馈的问题与需求,将指标属性、评价高低、高分项显现频次等作为要素整合的潜在依据,在“指标—要素” 的内涵转译与关联匹配下进行设计内容的整合,重构高铁枢纽环境品质核心要素,分析要素间的关联作用并制定相应优化策略(图1)。

1 高铁枢纽环境品质需求与内涵

1.1 环境品质高质量发展的客观需求

1)面对交通运能运量的突出矛盾。客运需求的提升,尤其是节假日急剧增长的出行人群对铁路车站造成巨大压力。尽管我国铁路运输能力不断增强,但多源大客流的运输需求与运能服务之间的矛盾仍显突出[7]。在客站规模与运量有限的情况下,车站空间、服务、设施等“环境品质”的质量标准,因排队安检、进站候车、咨询服务等旅客活动量的增加而相应提升。

2)面对多样化交通工具的竞争压力以及多元化出行旅客的更高要求。社会经济、工业技术发展推动交通工具多样化与激烈竞争,以往环境质量陈旧、服务设施滞后等问题直接影响客站运营,在与其他交通方式的服务对比中难以占据优势;同时,人民生活水平的提高促使出行需求从交通可达向高效、便捷及舒适等转变,对建筑环境、设施配置、活动服务甚至审美水平等也提出更高要求[8]。

3)面对可持续健康的发展。低质、低效的发展模式严重制约高铁枢纽在经济社会进步过程中重要作用的发挥。在满足运输效率的前提下,一方面需要拓展客站经营模式,促进往来客流转为商业人流,带动经济增长与良性运营;另一方面,需要提高资源利用与服务设施的效率,结合节能措施,保障客站建筑全生命周期内各项功能可持续、健康发展,推进未来建筑环境“碳中和”目标的实现进程。

1.2 环境品质内涵的多角度认知

既有研究从不同角度对环境品质的内涵特征与影响要素进行了探讨,是对环境多样化功能、属性的归纳,也为衡量环境品质程度奠定了基础。有别于宏观层面建筑环境质量对能源、碳排放、环境污染等方面的关注[9],本研究“环境品质”更侧重于舒适度、服务性及整体运营等。通常室内环境质量(IEQ)评估主要参考热舒适性、空间质量、视觉及听觉舒适性等,也不乏从特定视角进行分析:基于健康与生产力,探讨传统和绿色建筑的环境质量区别[10];以节能与舒适性,围绕“建筑质量”和“环境质量”提出环境舒适度的7个等级[11];或是针对“环境质量、建筑空间与设施、建筑设计、运营和服务”进行环境的健康性营造[12]。大多数研究都考虑物理参数与使用者满意度之间的关系,然而关于其他设施服务、社会行为、心理需求等影响综合品质的研究相对较少,这在当前适应多元社会转变与个性化服务新需求的背景下亟待突破[13-14]。

铁路客站整体环境的建设,历来体现出对高效安全、舒适宜人、绿色可持续以及文化地标的追求。早期设计秉承的“五性”原则,包含了对交通“零换乘”的高效要求;也基于功能性、先进性、文化性等理念提升功能布局、设施服务、室内装修等水平,注重人文关怀;在地域特色方面,关注场地环境、适用技术、整体空间与局部细节、旅客行为功能等[15]。此外,安全秩序、物业开发、节能技术等都是提升“品质”的重要内容。

2 高铁枢纽使用后评价解析

相比物理参数的量化标准,人对“环境品质”的实际体验与满意程度更为直观。使用后评价正是对使用群体通过主观满意度调查,将反馈信息用于今后的设计建设与改造优化[16]。因此,基于既有铁路客站使用后评价研究,根据结果反馈进行内容提取与关联匹配,找到影响环境舒适度与服务体验的关键要素及设计内容,有助于减少个人主观经验对 “环境品质”建设的判断影响[17]。

2.1 评价方法与结果呈现

评价主体选取了国内北京南站、上海虹桥、南京南站、济南西站、郑州东站、沈阳北站、天津站、合肥站、汉口站、沈阳站十大样本客站;以旅客为主,管理者、专家为参考组成三类使用人群进行问卷调查与访谈;以“综合满意度”作为衡量“环境品质”标准,发放并收回共计3 098份有效问卷。其中,“综合满意度”相关指标主要涉及客站有关功能、管理、环境、经济表现及总体印象等主观感受,并对各项指标内容表现进行1～5分赋值,数值越高,表示“满意程度”越好,各项指标结果取其均值。此外,针对三类使用人群特征及关注点进行不同问卷内容的设置。既对同类型指标在不同人群问卷中进行差异化阐述;又在管理者、专家问卷中增加主观性建议、指标权重打分等,完善评价指标体系的构建。

结合层次分析法与因子分析法的综合判定对各指标进行权重赋值[18]。由于综合两类分析方法共同决定其权重系数,且两类分析结果差异性不明显,故计算两类方法所获近似权重的平均值作为各项指标的最终权重系数。以上方法确定了综合满意度相关指标的权重系数,而后对各项指标评分均值进行对应权重的加成,最终获得使用人群对样本客站的综合满意度结果。

根据结果显示,客站总体综合印象评分与其他相关指标评分的总体均值之间差距较小,较为客观。一方面,通过三类使用人群对“综合满意度”相关指标最终评分均值进行横向对比(图2)。其中,X11为功能布局,X12为流线组织,X13为空间导向,X14为客服设施,X21为运营管理,X22为安全管理,X23为空间设计与使用管理,X24为设施管理,X31为热环境,X32为光环境,X33为声环境,X34为节能,X41为投资效果,X42为建筑造型,X43为交通特色,X44为技术创新,可以直观看出不同人群对评价内容满意程度的差异性。对比结果发现管理者与专家在各指标中评分普遍高于旅客,尤其在功能、设施及管理等方面有较大差异。分析其原因在于专家、管理者对客站功能属性、流线布局等使用内容的熟悉程度较高,同时在专业认知、关注角度等与旅客之间存在主观差异。

另一方面,对样本客站各项指标进行纵向对比,分析指标对应内容的重要程度。通过评价结果的图形化分析,获得旅客与管理者对样本客站满意度的各项指标评分均值示意(图3),区块颜色越深代表其分值越高,满意度越好,也表明对应要素内容对环境品质影响越大。通过主观对比分析深色区块出现的频次或频率,可以发现影响满意程度关键指标的分布状况。图中样本客站量值颜色最深、出现频次最多的区块对应指标为“光环境”与“运营管理”,前者表明其在大多数样本客站中均获得较高评分,也侧面体现出是否拥有自然采光或光照质量对环境体验的影响十分显著。后者体现了管理者对样本客站的客运组织、服务业态、运营维护等车站业务管理的信心与重视程度。

图2 三类使用人群相关指标最终评分均值对比Fig.2 Comparisons of the average scores of related indicators among three types of users

a—旅客; b—管理者。S1为天津站、S2为北京南站、S3为合肥站、S4为汉口站、S5为济南西站、S6为南京南站、S7为上海虹桥站、S8为沈阳站、S9为沈阳北站、S10为郑州东站。图3 不同使用人群对样本客站各项指标评分均值示意Fig.3 The average scores of related indicators of different users to the railway station

2.2 评价反馈与存在问题

高铁枢纽的设施配置布局、业态服务模式、空间结构设计、物理环境状况以及室内环境设计等因素,从不同程度影响了车站物质基础、服务业态、空间场所、自然条件以及视觉感知等环境品质的营造。根据使用后评价中大众的使用和心理感受反馈出以下五个方面的问题:

1)客站设施服务范围与便捷性不足。通过指标极值对比,候车便捷最大值占比(46.5%)与设施服务最小值占比(11.8%),显示了虽然候车体验较为良好,但设施的设置存在缺陷,例如设备布局不合理、可达性低,覆盖范围较小;标志导视设施缺乏明显的色彩、形状等形式引导性,导向作用不强等。

2)服务业态等软性建设不佳,影响使用者的出行体验。评价反馈出软环境得分均低于硬环境,整体呈现“重建设、轻管理,重物质、轻人文”的局面。其中三类使用者对有关商业服务评价都给予最小值(旅客3.77、管理者3.99、专家3.93),其原因在于消费、娱乐型等服务局限于常规布局分区,忽视了服务与空间的辅成关系,且过度商业配置与业态混乱导致管理服务表现较差。此外,安全秩序管理与客站的创新空间存在一定矛盾,尤其是开放式的运营模式会带来一定的安全隐患。

3)功能空间的组织关系与结构布局亟待完善。当前国内大环境下,一体化、大尺度空间有利于乘客的空间定位与识别,但相比于空间导向,车站更加重视标志(设施)导向。此外,部分使用者认为候车大厅、地下出站、站前广场等区域超前设计所预留的大面积空间降低了交通效率,存在空间浪费。

4)客站物理环境与自然利用、设施控制之间的关系有待探究。结果显示了光照、通风等因素会直接影响使用者的切身感受,而物理环境与客站空间设计有直接关系,例如开窗位置、尺度、面积会影响自然光照引进室内的角度、强度和均匀度;大空间的运用是否得当也影响室内的通风性、声环境和绿色节能等问题。

5)视觉审美意识淡薄与地域特色有待加强。车站作为城市门户给予乘客重要的主观印象,部分车站造型、装饰过于宏大,与实用性结合较弱;且地域文化表现的审美倾向由于理解不同而不被认可,亟待通过提高视觉感知等方式改变。此外,内外的景观布置、绿化空间或节点小品等受路网结构、换乘路径等布局限制,更偏向于装饰性质而未发挥使用功能的意义。

2.3 “指标-要素”的内涵转译与关联解析

上述反馈的问题表明了繁复的要素内容与冗杂的需求服务等容易导致资源配置、使用的不合理,进而影响车站环境品质与乘客出行体验,亟需厘清哪些指标类型或设计内容是使用者最为关心、重视的。换言之,高质量环境品质营造的关键在于对多元要素共存下重点要素的判断与把控。

本研究结合后评价以使用群体满意程度和价值目标为最终指向,梳理了影响环境体验相关指标,挖掘其不同指标类型的内容特征,通过评价内容的识别与转译过程形成相关要素的具体设计内容,按照环境品质的构成内涵与逻辑联系,将识别形成的设计内容关联匹配至物质基础、服务业态、空间场所、自然条件、感知内容等五类与环境品质相关的要素基础(图4)。然而,要素范围分散复杂,在整体环境设计中难以准确把握,需进一步筛选、整合,以便于系统性指导环境建设。

图4 指标设计内容表征与环境品质的关联Fig.4 Relations between the content of element design and environmental services and quality

3 高铁枢纽环境品质核心要素系统构成

3.1 环境品质核心要素的整合目标与依据

整合的目标层次具有递进性,一方面对枢纽内具有共同作用成效、目标的要素进行归类整合,明晰构成核心要素的关键内涵,从而在环境品质规划建设中满足旅客主观性体验的最大化需求。另一方面,在整合基础上完善并强化枢纽内多元核心要素的互动协作关系,促进核心要素整合形成有机系统,适应枢纽整体环境、服务的需求变化。

结合后评价结果,将指标评价高低、重要程度、高分项显现频次,以及指标对应要素的类型属性等作为环境品质核心要素的整合潜在依据,筛选并提取旅客与管理者对客站各项指标评价的高分项。其中,光环境、客服设施、建筑造型、交通特色、设施管理、热环境等依次是旅客评价中高分项显现频次最多的指标,表明旅客对设施服务、光照环境、空间形象的认可及满意。运营管理、安全管理、建筑造型等高分项在管理者评价中出现频繁,展现了对客站运营维护与可持续发展的积极态度和信心。这些指标背后对应的具体要素内容(如光、热环境利用的自然条件与景观,客服设施、设施管理中配置的各类辅助性设备与运营维护系统,建筑造型、交通特色中精细设计的空间形式与环境细节等),都是环境品质建设中起决定性的关键,也是要素整合的基础。

3.2 环境品质核心要素的内容及特征

基于环境品质的内涵与关键指标的重要程度,以类型关联、目标需求为导向,最终将对应设计内容整合形成以“设施、服务、空间、自然、景观”为架构的高铁枢纽环境品质核心要素(图5)。从系统整体性来看,五类核心要素具有功能互动性与作用协调性,是高铁枢纽实现旅客高质量出行活动不可或缺的部分;也是发挥城市职能,维持城市系统高效运转的重要基础。

1)设施:以保障客运服务效率,维持系统正常运转的物质基础整合。

图5 高速铁路枢纽环境品质核心要素Fig.5 Core design elements of environmental quality in high-speed railway station

设施作为交通建筑内部整体活动过程中行为交互的支撑硬件,具有明确的功能性、公共性。信息与标识导向系统、安检运维设备、座椅扶梯等客服设施、设施管理,对交通效率与乘车体验影响显著,且在上述后评价中分别获得4.13、4.09,高分项频次较多。

2)服务:以满足旅客刚性需求,提供舒适活动体验的服务业态整合。

高品质、多元服务的完善,提高了使用者在候车期间的愉悦程度与人文关怀。后评价研究中管理者对运营服务、活动管理等给予高度肯定;但旅客对商业服务的满意度存在较大差异,侧面反映出旅客更为关心与自身利益相关或接触性的服务,信息导览不明、问询服务不足、商业氛围不佳等影响了出行体验的舒适完整。

3)空间:以实现出行活动高效,承载社会公共交往的空间场所整合。

对空间尺度、导向性、形态结构及围合界面等设计,能够引导旅客高效完成交通与公共活动。高分高频次出现的交通特色、建筑造型等,表明了大跨度、大尺度以及交通特征鲜明的“空间”受到使用者重视,与交通质量、环境舒适等关联密切。

4)自然:以调节人体舒适平衡,改善局部微气候的自然条件整合。

单一利用人工装置替代自然环境缺乏人性的思考,阳光、风等自然要素的引入更有利于减少室内外差异对环境舒适的影响[19-20]。后评价研究中的光环境评价最高(4.23),出现频次最多,反映旅客候车期间对客站是否有自然采光、采光效果及照明数量、光线强弱等十分重视。

5)景观:以营造空间环境质量,提高整体审美意识的感知内容整合。

除了绿地植被等对室内外环境的优化,“建筑造型”在两类人群中的评分依次为4.12、4.21,且高分显现频次较多。表明建筑整体意向、屋顶形式、细部材料、装饰风格等受到旅客满意的评价,侧面体现了建筑形式、材料、色彩甚至声景观等精细化设计对环境品质的重要性,也能突显交通建筑作为地标性的城市景观活力。

3.3 环境品质核心要素关联分析

核心要素涵盖了环境品质建设过程中设计关注的重点,也是后评价指标内容所关联匹配的要素基础。为了探索核心要素之间的协调互作,基于Pearson系数计算后评价研究中各项指标的相关性,以此研判对应所属核心要素之间的潜在关联与互动。具体计算公式如下:

(1)

式中:相关系数r表示两组指标之间线性相关的程度;i、j分别代表评价指标X11～X44中两组数据;μi、σi、μj、σj分别代表i、j的平均值与标准差。

上述两两指标相关性计算结果(图6)显示所有指标之间的显著性水平p<0.01,具有显著性意义且呈正相关关系。同时,对所有指标的相关系数r进行归一化处理,在保持相对关系情况下增强指标之间相关程度的差异性与可比性,并选取系数排名前20%对应指标进行分析(图7)。其中,从属于核心要素“服务”的客服设施,与“设施”中管理秩序、安全管理、设施管理等联系密切,反映车站服务质量和完善程度,与其配套设施的配置、管理紧密相关。光、热、声环境与设施管理、空间设计、节能之间关联系数较高,表明环境舒适质量能够体现相关空间设计、设施使用情况等。例如暖通设备对室内温湿度的调节;墙面、屋顶的大面积玻璃引入自然光源等;这些都突出了“自然”“空间”与“设施”三者核心要素之间的重要关联。声环境在实际情况中评价较低,环境嘈杂致使无法听清广播。一方面由于音响设施不佳,声源效果不好;另一方面是空间设计缺乏隔音降噪措施,旅客对环境背景噪声的控制意识模糊,未能形成优质声环境的同类对比。

图6 评价指标相关性分析矩阵Fig.6 Matrix of correlation analysis between evaluation indicators

图7 相关系数前20%对应指标的关联性分析Fig.7 Correlation analysis of indicators corresponding to the top 20% of correlation coefficients

此外,建筑造型、交通特色等之间相关性显著,分析其原因在于车站造型、换乘设施、室内装饰、景观广场等一系列“设施”、“景观”要素,都能从外观特征或近距离接触,直接产生主观判断,甚至影响其他核心要素。例如标志导向系统等“设施”,通过尺度、色彩等“景观”细节设计,影响候车、商业等“服务”的效率。由此可见,指标之间的紧密关联对客站物理环境的设计与质量具有积极影响,共同为高铁枢纽提供舒适完整的综合环境品质。

3.4 环境品质核心要素作用途径

高铁枢纽作为兼具节点与场所特征的特殊建筑,旅客在场所中的“留”与在节点中的“流”都是决定空间设计的关键[21];这个“留”或“流”的过程特征也可以概括为“集、聚、散”——多源旅客集中在枢纽内部,汇聚在共享的中央侯乘大厅,组织旅客的快速出发、换乘及疏散,而五类核心要素也遍布在旅客全出行过程中,相互产生作用(图8)。设施是运营功能的保障,服务是品质出行的需求,空间是换乘活动的载体,自然是环境优化的关键,景观是视觉感受的基础。这些核心要素在各类空间中通过不同设计方式与作用路径的协调发挥其功能效果。

例如后评价研究中评分最高的光环境,郑州东站、上海虹桥站、沈阳站等通过不同形式的屋顶天窗,对大尺度、大跨度的特色空间(集中共享候乘大厅等)引入阳光。南京南站、天津站等调节围护结构的窗高比、布窗位置或透光材质等进行侧面采光,改善室内光照范围与采光均匀性。此外,通过导光管系统也能对特殊空间进行辅助采光,引入自然光源[22]。

图8 高铁枢纽环境品质核心要素对应具体设计内容的作用途径Fig.8 The action path to corresponding design content of core elements of environmental quality in high-speed railway station

4 基于核心要素的环境品质优化策略

根据评价反馈的高铁枢纽环境特征优势,以五类核心要素围绕空间功能效率、立体环境质量、综合服务品质等方面提出优化策略进行系统引导,保障高铁枢纽整体的环境协调与服务完整,从而提高使用者对枢纽车站的满意程度(图9)。

图9 高铁枢纽环境品质特征与核心要素及优化措施的关系构建Fig.9 Relations between environmental quality characteristics, core elements and optimization measures of high-speed railway station

4.1 强化空间关联聚合与功能衔接延伸,实现高效可达及开放共享

相较于交通换乘高效性的要求,旅客对“空间”的关注局限于尺度大小与形态造型等,缺乏对空间关系的认知意识。然而,高质量的空间关联与组织布局却是提供高效交通与优质服务的前提基础,有效引导出行活动。一方面,强化空间关联融合。通过对候车、换乘空间等延伸性与共享性的强化,提升空间容量弹性与面向城市的开放度;拓展地下空间,不再简单服务于换乘旅客,转型为吸引周边居民的公共活动场所,成为亦站亦城的城市会客厅[23]。

另一方面,分散与城市的功能衔接,拓展空间可达网络。通过对站前广场规模尺度的控制、形态界面的弱化,实现与城市更大范围的衔接融合;加强空间视线与节点标志的聚合,提高地上地下空间的可视性、辨识度[24]。进一步激发高铁枢纽“时空连续体”模式特征[25],整体提升交通服务和时空间效率。

4.2优化声景营造与地下空间的自然引入,提升立体空间环境质量

引入或强化积极效益的自然声景,对负面影响车站环境的交通声、喧嚣声等起到削弱与改善作用。通过增设适应当地气候的灌木植物或水体景观,以声屏障、声吸纳等空间设计手段,降低、屏蔽车站环境的噪音干扰,打造生态视觉与自然声景[26]。

同时,现有高铁枢纽侧重于站前广场与高架候车厅的环境设计,忽视对地下换乘等活动的环境需求。为满足旅客“全出行链”的舒适体验,利用空间叠加、嵌入及融合等立体化手段,结合“自然”要素内容的不同作用途径,将阳光、空气等引入地下空间,调节地下采光、通风与热湿环境等,维持人体较为舒适的体表温度与相对良好的空气品质,在密集人流环境中提升自然与活力[27]。

4.3升级设施与服务的智能化,提高交通环境服务效率

基于全生命周期考虑,高铁枢纽环境品质的打造除了规划、设计,安全、管理及相关设施服务的协同也是维持其高质量运转的根本。新工业时代下“设施”“服务”除了“综合”发展,还应当“智能”探索,进行软、硬环境的智能升级。通过自助售取票、智能安检、移动检票等实现基础设施的智能化、自主化;打造三维可视化站内定位导航系统等实现换乘中转的便捷、高效;通过大数据、人工智能等升级公共信息服务,提供差异化的资源进行精准服务与智慧管理,共同推动高质量设施与公共服务在站城一体中集成共用、共建共享。

5 结束语

高铁枢纽环境品质核心要素的系统整合,不仅明确了影响环境体验与服务质量的关键内容,找到使用者最为重视的设计需求;还能通过要素的协调布局促进枢纽客站的可持续发展。虽然研究过程更多倾向主观性论证而缺少一定的实证分析,存在部分局限性,但也能为后续高铁枢纽环境品质的营造提供积极参考。从个体来看,基于要素对应内容的优化设计,既能确保旅客的舒适体验与出行安全,也为工作人员提高工作效率与身心健康创造条件。从整体来看,要素协调引导资源整合,保障了交通建筑全生命周期内各类活动的健康运转,力图适应我国高铁枢纽大规模建设或更新改造趋势下社会及人本需求的变化。