城市轨道交通同站台换乘设计与应用研究

孙 铭，赵兴东，方志伟，张 超

（1.交控科技股份有限公司，北京 100070；2.北京轨道交通路网管理有限公司，北京 100101）

换乘是城市轨道交通运营组织中不可忽视的一环，换乘的安全性、舒适性、便捷性和高效性直接影响着城市轨道交通的服务水平和运营效率，如何提高换乘的效率和舒适度是公共交通领域研究的热点课题之一。

1 城市轨道交通换乘方式及优缺点

城市轨道交通的换乘方式丰富多样[1]，各种换乘方式均有其优缺点和适用场景，在实际应用中，需要根据具体情况进行选择。

目前，城市轨道交通的主要换乘方式如下（图1）。

图1 换乘方式示意图

（1）同站台换乘。同站台换乘也称“零距离换乘”，是指使2 个轨道系统的4 条线路分别两两合用1 个岛式站台，以便2 个轨道系统的部分乘客能够在同一站台上实现换乘。

（2）节点换乘。节点换乘是指通过楼梯、上下扶梯或电梯等设施，直接连接2 个轨道系统分属的2 个站台，使乘客实现换乘。

（3）通道换乘。通道换乘是指通过地下或地上的专用通道，直接连接2 个轨道系统分属的2 个站台，使乘客能够通过在通道内步行一段距离实现换乘。

（4）站厅换乘。站厅换乘是指通过一个需要经楼梯、上下扶梯或电梯与站台进行连接的公共站厅，使乘客实现换乘。

（5）混合换乘。混合换乘是指通过对同站台换乘、节点换乘、通道换乘或站厅换乘等不同方式进行组合，使乘客实现换乘。

（6）站外换乘。站外换乘也称“虚拟换乘”，与前面5 种换乘方式在车站内部换乘不同，这种方式需要乘客出站，以步行或乘车的方式到达另一车站，并再次进站乘车，以实现换乘。

表1 展示了不同换乘方式的优缺点。

表1 不同换乘方式优缺点列表

2 同站台换乘应用价值及相关技术研究综述

2.1 应用价值

同站台换乘作为一种较为优越的城市轨道交通换乘方式，在近年来备受青睐，其应用价值如下。

（1）提升乘客出行效率。在众多换乘方式中，同站台换乘方式最为高效。通过对轨道结构进行精心设计和建造，允许不同线路的列车在同一站台停靠，使乘客可在同一站台上实现换乘，从而大幅缩短了其换乘走行距离和时间。

（2）减少车站客流交叉干扰。传统的换乘方式需要乘客在不同站台进行换乘，因此经常导致乘客在站台上的通道口、楼梯或扶梯口发生拥堵。同站台换乘避免了乘客在不同站台间游走，有助于减少车站客流交叉干扰现象。

（3）适度节约建设和运营成本。同站台换乘无需额外的换乘设备和换乘引导工作人员，对于车站而言，所需的建设和运营成本更低。

2.2 相关技术研究综述

同站台换乘可大幅缩短乘客的换乘时间，并在理想状态下使列车运输效率、乘客换乘效率以及站台客流疏散能力均达到最佳。这种理想状态对技术提出了严格的要求，包括列车时刻表的合理制定、换乘客流的精准预测等。目前，已有许多学者对上述内容进行了研究。

在列车时刻表的合理制定方面，杨震等[2]以避免或减少换乘客流对冲为前提，以减少乘客总换乘时间为优化目标，建立地铁列车到站时刻协调优化的混合整数线性规划（MILP）模型。马超云[3]针对同站台换乘方式，将列车的周期性到达定义为列车到达方波脉冲，使波动学与列车运行相匹配，提出时刻表协调优化模型。宁润姣[4]在单个换乘站的基础上，考虑网络化运营条件，建立多条线路、多个换乘站点的综合时刻表优化模型，并设计算法求解这一优化问题。

在换乘客流的精准预测方面，对路径分配方法或预测算法进行优化都有利于改善预测效果。李强强[5]基于方向梯度直方图（HOG）特征和线性支持向量机（SVM）构建行人检测模型，并利用连续自适应均值漂移（CamShift）跟踪算法统计换乘乘客数量、客流密度及客流通过速度等指标。熊洋[6]利用列文伯格-马夸尔特（LM）算法和遗传（GA）算法对反向传播（BP）神经网络进行算法效率的优化，构建短时换乘客流预测模型。朱丹[7]利用鲁棒局部加权回归（LOESS）算法对换乘客流进行时间序列分解，进而利用深度学习算法构建门控循环单元结构（GRU）模型，对分解后的换乘客流分量分别进行预测，以此提升模型预测精度。

通过精确的列车时刻表安排和换乘客流预测，可以合理确定列车的发车间隔和容纳能力，以应对换乘高峰期的客流需求。利用这些技术手段可以提前识别换乘瓶颈，优化运营调度，最大程度地减少换乘时的拥堵和安全风险，确保乘客的出行安全和顺畅，提高同站台换乘效率。

3 同站台换乘车站设计形式及优缺点

同站台换乘通常适用于双线平行交织的岛式站台（其中双岛站台比较常见）[8-9]。在这种设计形式下，2 个轨道系统的2 条线路分别两两合用1 个岛式站台，站台分别服务不同线路、不同方向的列车，乘客可以在同一站台上换乘另一线路列车。

3.1 车站设计形式

3.1.1 双岛 4 线/ 5 线方案

双岛4 线方案的车站设计采用水平布置2 个岛式站台的形式，利用交叉连接通道及换乘平台连接2 个岛式站台（图2）。对于一侧的岛式站台而言，2 条分属于不同线路的轨道位于其两侧；对于某条线路而言，其上下行方向的2 条轨道分别位于不同岛式站台旁。因此，换乘某一方向的乘客在换乘站下车后即可在当前站台换乘，而换乘另一方向的乘客则需要通过通道和换乘平台换乘，换乘距离和时间较长。

图2 双岛4 线方案车站布局示意图

双岛5 线方案的车站布局与双岛4 线方案相似。在某些情况下，由于工程筹划问题，双岛4 线车站可能需要采用盾构过站的方式，这会导致中间两条线的线间距增大。为避免浪费工程资源，实现对车站资源的充分利用，可以在中间两条线之间增设1 条停车线，原本的双岛4 线车站则因增设的配线变成了双岛5 线车站（图3）。双岛5 线方案可以在有限的空间内提高线路容纳能力，并且避免对车站整体布局的大规模改动。通过增设停车线，车站可以更好地满足线路列车的停靠需求，提高行车组织调整的灵活性。但同时，对于这种变化需要在工程筹划和设计阶段加以充分考虑，以确保车站的布局和配线符合安全标准和运营要求。

图3 双岛5 线方案车站布局示意图

为确保同站台换乘的效率和安全性，交叉连接通道需要满足特定的设计要求。例如，通道应具备足够的宽度以容纳高峰期的大量换乘客流，并允许乘客在通道内自由流动；应提供充足的照明和适当的标识，以方便乘客找到换乘通道入口和目标线路方向。

3.1.2 单岛 4 线方案

单岛4 线方案也称叠岛4 线方案，其车站设计采用垂直布置两个岛式站台的形式，两站台利用楼梯、电梯、扶梯相连接（图4）。在轨道的布局上，单岛4 线方案与双岛4 线方案相同。

图4 单岛4 线方案车站布局示意图

在单岛4 线方案中，电梯、扶梯是站台上的重要基础设施，可为乘客提供便捷的上下交通。其安全可靠性对于保障乘客安全高效出行至关重要。此外，为维持同站台换乘的效率和安全性，其他各环节还需要通力协作、共同保障。

3.2 不同车站设计形式优缺点

表2 展示了双岛4 线/5 线方案、单岛4 线方案2 种车站设计形式的优缺点。

表2 同站台换乘不同车站设计形式优缺点列表

4 同站台换乘面临的挑战

同站台换乘作为一种热门的城市轨道交通换乘方式，具有许多优势，然而在实践中却存在以下困难和挑战需要克服。

（1）站台面积有限。同站台换乘的换乘区域（即站台）面积受限。在高峰大客流时段，列车停站时站台客流密度激增，会导致站台客流集散能力暂时性饱和[10]，因此同站台换乘对站台的客流承载及疏散能力提出了挑战。尤其是在站台两侧列车同时停站时，容易出现客流对冲现象[11]，存在一定安全隐患，运营安全问题需要重点关注。

（2）高峰时期客运组织难度大。同站台换乘在高峰时期的客运组织将变得更加复杂和困难，需要对不同线路的运营计划和时刻表进行协调，以确保换乘流程的顺畅。此外，高峰时期的乘客需求变化快速，若发生应急事件，在处置空间受限、缺少空间换时间条件的情况下，行车调度和车站值班人员需要快速响应，灵活调整，以满足安全、高效的乘客服务需求。

（3）对城市轨道交通线网规划和建设的要求提高。同站台换乘需要在线网规划和建设阶段进行充分考虑。合理的线网规划应考虑不同线路之间的连接和换乘关系，以实现高效的同站台换乘，同时需要考虑站台的扩建、车站设施的合理配置以及行车组织的协调等问题。在建设阶段需要满足同站台换乘的技术和工程要求，包括电梯、扶梯等设施和换乘平台的设计。这要求规划者和设计者具备丰富的专业知识和经验，以确保同站台换乘的顺利实施。

（4）大客流疏解难度大。在特殊活动、节假日或紧急情况下，可能发生大客流聚集现象，客运组织压力会激增。同站台换乘的换乘过程简单，乘客换乘路径较短，面临着如何快速疏解大客流的挑战。如果无法及时调整列车开行方案，则需要结合当前的行车组织情况，采取协同限流等分流措施，缓解客流冲击压力，也可以考虑采用部分车次跳停等手段加以应对。

5 同站台换乘典型案例分析

在世界范围内的城市轨道交通系统中，香港地铁的同站台换乘颇具代表性，在可靠性、安全性及效率等方面均保持国际先进水平。因此，下面将以香港地铁为例，列举典型的单向同站台换乘和组合式双向同站台换乘案例进行分析[9，11]。

5.1 单向同站台换乘案例——荔景站

香港地铁荔景站实现了荃湾线与东涌线之间的换乘。荃湾线于1982 年建成通车，其连接香港岛的中环和新界的荃湾，是香港地铁系统中的一条重要线路。东涌线于1998 年通车，分流了往返于香港站以东及荔景站以北的客流。图5 为荃湾线与东涌线换乘示意图。

图5 荃湾线与东涌线换乘示意图

荔景站的设计采用单岛4 线方案，单个岛两侧分别是荃湾线上行（或下行）与东涌线上行（或下行）轨道，允许乘客在同一个站台快速换乘顺向列车，这种换乘站设计方式叫做单向同站台换乘（图6）。

图6 单向同站台换乘示意图

单向同站台换乘过程涉及的轨道扭转过程为垂直方向2 次，水平方向4 次。由于单岛4 线方案无法避免轨道在垂直方向上的扭转，因此在实现单向同站台换乘时，可不对两条线路的上行（或下行）轨道进行垂直扭转，从水平方向修建至岛式站台两侧即可，而仅对两条下行（或上行）轨道实施提前垂直扭转，避免过晚扭转导致轨道坡度大，与节能坡的设计相悖。

5.2 组合式双向同站台换乘案例——油塘站与调景岭站

香港地铁油塘站与调景岭站为两个相邻车站，均可实现观塘线与将军澳线之间的换乘。观塘线于1982 年正式通车，连接九龙东部的观塘区和新界的葵芳区。将军澳线于2002 年正式开通，用于服务日益发展的将军澳区域，连接九龙的牛池湾和新界的将军澳，是香港地铁系统中的一条重要线路。图7 为观塘线与将军澳线换乘示意图。

图7 观塘线与将军澳线换乘示意图

油塘站的设计采用单岛4 线方案，可实现乘客的同站台逆向换乘，而其相邻车站调景岭站的设计同样采用单岛4 线方案，可实现乘客的同站台顺向换乘，两者组合即可实现乘客的同站台全方向换乘。这种换乘站设计方式叫做组合式双向同站台换乘（图8）。从施工上来讲，此设计方式中两条线路的轨道线要经历比单个单向同站台换乘方式更复杂的移动。

图8 组合式双向同站台换乘示意图

组合式双向同站台换乘过程涉及的轨道扭转过程为垂直方向4 次，水平方向8 次。在经过第一个换乘站后，一条线路的下行（或上行）轨道与另一条线路的上行及下行轨道，共3 条轨道，以“拧麻花”的形态在水平及垂直方向上同时扭转前进，在第二个换乘站实现站台一侧列车行驶方向的改变。

组合式双向同站台换乘为乘客提供了便利，然而这种换乘方式在运营过程中存在噪声问题。主要的噪声源来自列车和轨道之间的磨擦，尤其是列车在转弯时产生的噪声，轨道曲线半径越小，噪声越大。为减少噪声对乘客的影响，香港地铁在将军澳线上采用了隔声效果更好的列车，这样可以有效降低噪声水平，提升乘客的出行体验。

组合式双向同站台换乘的轨道垂直扭转次数较多。为确保线路的平稳、顺畅运行并便于施工和维保，相邻两个换乘站之间的站间距不宜过小，以避免轨道线在扭转前进时采用过小的曲线半径，从而保持轨道线的走向相对平稳。此外，组合式双向同站台换乘对乘客服务水平的要求更高，在站内导向标志系统的设计上应更加严格，需在乘客下车前后进行明确引导，以防止乘客换乘错误线路或方向的列车。

6 相关建议

通过上述对同站台换乘车站设计形式及案例的分析和阐述，本章提出同站台换乘车站规划和设计相关建议。

（1）考虑地理位置条件。同站台换乘车站应位于交通枢纽或繁忙区域，以使乘客出行的便捷度最大化。车站的布局和连接应考虑周边交通网络和步行路径，实现与其他交通方式的无缝衔接。此外，在规划同站台换乘车站时，要考虑车站衔接的合理性，其中，站间距是十分重要的考虑因素。

（2）考虑客流条件。在设计同站台换乘车站之前，应做好客流预测工作，以客流分析和预测结果作为依据进行车站设计，以确保车站具有足够容量并为客运组织创造有利条件。此外，应考虑到高峰时段和特殊活动等因素，将合理的排队区域和乘客引导措施纳入设计范围。

（3）考虑换乘保障条件。同站台换乘虽然方便快捷，但存在乘客误乘与目标相反方向列车的情况。设置合理的站台布局和标识、充足的换乘通道和设施（如扶梯、电梯、楼梯等），以及提供准确的换乘信息引导，是设计时必须考虑的因素。

7 结语

本文在阐述城市轨道交通换乘方式及优缺点的基础上，首先对同站台换乘的应用价值进行介绍并对相关技术研究进行综述；然后概述同站台换乘车站设计形式、优缺点以及面临的挑战，并以香港地铁为例分析2 个同站台换乘设计的典型案例；最后提出同站台换乘车站规划设计的相关建议，以期为城市轨道交通同台换乘的研究和实践提供参考。