張文正,趙 獅
(1.廣州地鐵設計研究院有限公司,廣東 廣州 510010;2.南昌軌道交通集團有限公司,江西 南昌 330000)
隨著我國城市軌道交通的發展及軌道網絡的增加,線路之間的交叉點越來越多,導致線網中的換乘樞紐不斷增加,換乘車站的換乘型式呈現出多樣化。特別是位于老城區的換乘車站,為考慮節省施工成本及減少施工難度,換乘線路及換乘型式受多種因素制約,例如舊城改造、房屋建筑物、立交橋和文物保護等,這些因素導致車站換乘方式的選擇受限。目前國內學者的研究方向是車站有哪些換乘方式以及各換乘方式在使用過程中存在的問題及分析對策,沒有對具體車站,特別是對位于老城區車站的換乘方式進行過研究。羅雁云等[1]介紹了我國城市軌道交通樞紐車站換乘的現狀和存在問題,分析了問題產生的原因;姜曉明等[2]主要分析了上海市軌道交通的現狀,并提出了解決當前上海市軌道交通換乘問題的建議;蔣永康[3]主要介紹了城市軌道交通線路之間的各種換乘方式,并分析了各自的優缺點;沙濱等[4]提出了在線網規劃、可行性研究及設計的全過程中都應該把各線交叉銜接、站位的選擇、換乘車站的研究設置和換乘方式的選擇放在重要的位置加以妥善解決。結合南昌3,4號線老城區換乘車站繩金塔站,研究了繩金塔站換乘線路和換乘方式,確定并分析了繩金塔站站位及其優缺點,確定了南昌3,4號線繩金塔站局部線、站位方案,為線路平、縱斷面設計打下了基礎,以期為線路設計工作者關于老城區舊城改造范圍內換乘線路及車站換乘方案的研究提供借鑒。
根據《南昌市軌道交通線網規劃》及其優化調整報告,繩金塔站是3,4號線的換乘車站,兩者呈雙層上、下平行換乘[5-6]。繩金塔站位于十字街上,位于省級保護文物繩金塔西南方向,且屬于老城區舊城改造范圍內。繩金塔站區域線網圖見圖1。3,4號線平面圖見圖2。

圖1 繩金塔站區域線網圖Fig.1 Network of Nanchang rail transit system showing location of Shengjinta station

圖2 南昌3,4號線繩金塔站平面示意圖Fig.2 Plan sketch of Line 3 and Line 4 of Nanchang rail transit system showing location of Shengjinta station
繩金塔站站位由3,4號線換乘線路及換乘方式確定。3號線呈南北方向,依次經過十字街站、繩金塔站、南浦路站和八一館站,其中八一館站與1號線換乘,已經實施[7-8],因此3號線路受到極大限制,選擇余地極小。4號線呈東西走向,依次經過桃苑中路站、繩金塔站、井岡山大道站和丁公路南站,其中丁公路南站與2號線換乘,已經實施[7-8],不過東西向路由除了建設規劃路由之后,還有站前西路和洪城路路由,選擇余地較大。
車站換乘方式有節點換乘、通道換乘、站臺換乘和站廳換乘等。因此,根據沿線控制點分布情況,文章從3,4號線換乘線路路由和繩金塔站換乘方式2個層面進行分析和研究。
3號線局部線路走向為十字街—前進路—象山南路,沿線控制點為:舊城改造、王府井商業百貨中心(規劃)、錦都皇冠酒店、繩金塔及其商業特色街區、新四軍軍部舊址和八一館站(已經實施)。
4號線局部線路走向為桃苑大街—下穿撫河—金塔西街—十字街—下穿地塊—天佑路,沿線控制點為:海關橋、司馬廟立交橋、十字街舊城改造、壇子口立交橋、老福山立交橋、繩金塔及其商業特色街區、重要交通走廊洪城路、南昌市二十七中、南昌市鐵路小學、鐵路二村小區、井岡山大道社區和丁公路南站(已經實施)。南昌3,4號線繩金塔站線網區域主要控制點如圖3所示。

圖3 繩金塔區域主要控制點示示意圖Fig.3 Main control points in Shengjinta area
工程階段不宜對線網規劃進行大范圍調整,且不能對已經實施的八一館站和丁公路南站進行變動,因此經綜合考慮,線網層面的重點研究范圍為:3號線何坊西路站—八一館站段,該段線路長約4.6 km,均為地下線;4號線灌嬰路站—丁公路南站段,該段線路長約4.5 km,均為地下線。
區內主要客流走廊示意圖見圖4。

圖4 區內主要客流走廊示意圖Fig.4 Diagram of passenger corridor in the region
由圖4可知,3號線何坊西路站—八一館站有3條路由方案:1)撫河南路方案;2)京山北路—十字街—前進路—象山南路方案;3)井岡山大道方案。由于八一館站已經實施,且3號線有約9個車站位于迎賓大道上,從迎賓大道至八一館站路由只有路由方案2)合適。因此,3號線工可階段線位采用京山北路—十字街—前進路—象山南路方案。
根據南昌市軌道交通第2輪建設規劃,4號線是線網中一條東西向線路,4號線一期工程的主要走向為:沿江鈴大道—恒望大道—學院南路—規劃路—龍興大街—過贛江—撫生路—桃苑大街—過撫河—金塔西街—天佑路—丁公路—省府東三路—賢士一路—青山路—民園路—火炬五路,止于京東大道,線路全長約38.2 km,如圖5所示。

圖5 南昌4號線一期工程線路示意圖Fig.5 Sketch of route of Line 4 of Nanchang rail transit system
通過建設規劃可知,4號線南端主要沿撫生路行進(7 km),該段線位較為穩定,不宜進行變動,北端丁公路南站已經實施。因此,4號線在繩金塔段附近區域可供選擇的走廊總共有3條:路由4.1、路由4.2 (站前西路)和路由4.3(洪城路),如圖6所示。

圖6 南昌4號線繩金塔段線位比選示意圖Fig.6 Different route schemes of Shengjinta section of Line 4 of Nanchang rail transit system
1)路由方案4.1。該路由方案中,4號線主要沿舊城改造區及繩金塔商業特色街區行進,避開了區內主要的控制點(洪城路、海關橋、司馬廟立交橋、壇子口立交橋、老福山立交橋、洪城路和井岡山大道社區等)。本方案經過繩金塔文物及商業區,客流吸引效果較好。
2)路由方案4.2。該路由方案中,線路走向為:撫生路—桃苑大街—站前西路—丁公路。
相比方案4.1,本方案的最大特點是4號線的路由從舊城改造區向北調整到了站前西路,線路沿既有道路行進,規避了舊城改造區這個最大的不穩定風險源,同時站前西路商業客流量巨大,客流吸引效果好。但站前西路平時交通繁忙,地鐵實施期間對交通有一定影響。此外,本方案距離海關橋較近,并且需要下穿老福山立交橋(通過線路優化可以平面避開立交的橋樁)。由于站前西路距離洛陽路較近,4號線向北以小半徑轉入丁公路時,丁公路南站的站位會向西北方向偏移300 m。
3)路由方案4.3。該路由方案中,線路走向為:撫生路—洪城路—天佑路—丁公路。
相比方案4.1,本方案的最大特點是4號線的路由從舊城改造區向南調整到了洪城路。此時,若只局部調整桃花中路站—丁公路南站段,則線型彎曲且下穿房屋較多,實施難度大且施工風險大,也不利于運營,因此本方案考慮將洪城路站—桃花中路站段線路也一并調整至洪城路。4號線沿既有道路行進,同樣規避了舊城改造區這個最大的不穩定風險源,同時洪城路商圈客流量大,客流吸引效果好。但洪城路交通非常擁堵,地鐵實施期間又會加重該路的交通壓力,此外,本方案需要下穿司馬廟立交橋和壇子口立交橋。
4)方案綜合比較,見表1。

表1 南昌4號線繩金塔段線位方案綜合比較表Table 1 Comparison and contrast among different route schemes of Shengjinta section of Line 4 of Nanchang rail transit system
通過綜合比較,3個方案客流吸引水平相當,但路由方案4.1位于十字街舊城改造范圍,地鐵建設可與繩金塔商業特色街區工程相結合,征地拆遷量小,實施難度小,與舊城改造相結合,協調工作量小;且路由方案4.1避開了海關橋、司馬廟立交橋、壇子口立交橋和老福山立交橋等重要控制點,減少對道路交通的影響。經綜合考慮,路由方案4.1為推薦方案。
繩金塔站3,4號線平面圖如圖7所示,總平面如圖8所示。
4.1.1 線路平面設計
3號線從十字街站出站后,向西北方向以R=350 m曲線轉入十字街,在十字街與規劃路口南側設繩金塔站,與4號線實現雙層平行換乘,該站為地下島式2層車站;出站后,線路繼續向西北向行走,以R=400 m曲線進入前進路,避開繩金塔的保護范圍;線路穿越站前西路后進入象山南路并連續設置2組反向曲線以避開新四軍軍部舊址,在象山南路與三眼井街路口設南浦路站,該站為地下島式2層車站,設于R=1 000 m的曲線上,車站北端設存車折返線,避開主要交通走廊孺子路。
4號線從桃苑中路站出站后,沿桃苑大街東南方向下穿撫河(平面避開海關橋),以R=300 m曲線進入金塔西街,然后以R=300 m曲線向東南拐入十字街,在十字街設繩金塔站,與3號線實現換乘,該站為地下島式3層車站;線路出站后以R=350 m曲線向東下穿地塊,在井岡山大道站西側設井岡山大道站,該站為地下島式2層車站;出站后,線路下穿跨線橋(避開橋樁)并以R=340 m(其中左線R=330 m)進入天佑路,穿越站前西路后在丁公路南站與2號線換乘。
本方案中,繩金塔站采用雙層平行換乘,3號線位于地下2層車站,4號線位于地下3層車站,兩者之間的換乘需要通過電扶梯和樓梯實現。

圖7 方案1繩金塔站3,4號線平面圖Fig.7 SchemeⅠof Shengjinta station:plan sketch of Line 3 andLine 4

圖8 方案1繩金塔站總平面圖Fig.8 SchemeⅠof Shengjinta station:general plan of Shengjinta station
4.1.2 線路縱斷面設計
3,4號線線路縱斷面設計如圖9和圖10所示。
3號線十字街站為地下島式2層車站(有效站臺中心里程軌面標高為8.735 m),線路出站后以5‰的坡度上坡,坡長為225 m;線路到達繩金塔(軌面標高為10.34 m),坡度為0,坡長為300 m;線路出站后,連續以24‰(坡段長260 m)和5.895‰(坡段長305 m)兩單向坡下坡,之后再連續以5‰(坡段長375 m)和22‰(坡段長200 m)兩單向坡上坡,到達南浦路站(有效站臺中心里程軌面標高為8.319 m)。
南昌4號線桃苑中路站為地下2層車站(有效站臺中心軌面標高為 7.5 m),出站后線路以23.515‰的坡度下坡,坡長為508.62 m;再以26‰的坡度上坡,坡長為250 m;線路到達繩金塔站地下3層站臺(軌面標高為2.34 m),坡度為0,坡長為300 m;線路以 16.475‰的單向坡上坡,坡長為416.38 m;線路到達井岡山大道站(有效站臺中心軌面標高為9.5 m)。
4.1.3 方案1的特點
1)3,4號線從平面上避開了海關橋、司馬廟立交橋、壇子口立交橋、老福山立交橋、洪城路、學校和大量小區,工程實施難度小,施工風險小,可實施性大,且線路位于舊城改造區域,可與舊城改造工程同步建設,實施性好,成本小,避開了2條重要的交通走廊洪城路和站前西路。
2)3,4號線從縱斷面上避開四線交叉和扭轉的風險,減少了設計和施工風險。
3)該站位位于繩金塔商業特色街區,不僅客流吸引效果好,且地鐵工程可與舊城改造工程同步建設,拆遷量小,協調工作量小。
4)乘客換乘只需要上下樓扶梯即可,換乘較為便捷。
方案2平面圖見圖11。總平面圖見圖12。
4.2.1 線路平面設計
3號線從十字街出站后,以R=300 m曲線向西北方向轉入十字街,在十字街中部設繩金塔站,與4號線實現同站臺換乘;出站后,線路繼續向西北向行走,以R=300 m曲線向西北向轉入前進路,線路穿越站前西路后連續置2組反向曲線避開新四軍軍部舊址(國家級保護文物)的保護范圍,線路在三眼井街與象山南路路口設置南浦路站,車站位于曲線范圍內,曲線半徑為1 000 m,該站為地下2層車站,車站北端設置存車折返線,避開孺子路。
4號線出桃苑中路站后以R=300 m的曲線下穿撫河(平面避開海關橋)進入站前西路,以R=300 m曲線下穿地塊并向南進入十字街,在十字街上設繩金塔站,與3號線同站臺換乘;線路出站后下穿3號線并以R=350 m曲線向東進入規劃路,在井岡山大道西側設井岡山大道站;線路繼續向東下穿跨線橋(區間避開橋樁),以R=350 m曲線向北轉入天佑路,在丁公路南站與在建的2號線進行換乘。
該方案中,繩金塔站采用同站臺平行換乘,主、次客流能直接在同站臺實現換乘,3號線左線位于地下3層,右線位于地下2層;4號線左線位于地下3層,右線位于地下2層。
4.2.2 線路縱斷面設計
方案2中,3號線十字街站為地下2層車站(站中心里程標高10.4 m),上行線(即右線)出站后以7.062‰的坡度下坡,坡長為485 m;線路到達繩金塔站,軌面標高為7.135 m,出站后以5‰的坡度下坡,坡長為200 m,再以28.498‰的坡度下坡,坡長為333 m;再以28.542‰的坡度上坡,到達南浦路站(該站為地下2層車站,站中心軌面標高8.319 m)。下行線(即左線)自十字街站出站后以24.02‰下坡,坡長為475.651 m;到達繩金塔站地下3層站臺,軌面標高為-0.865 m,出站后以5‰的下坡,坡長為525 m;線路再以27.984‰的上坡到達南浦路站。3號線十字街站—南浦路站區間線路縱斷面如圖13所示。

圖9 方案1南昌3號線十字街站—南浦路站區間縱斷面圖Fig.9 SchemeⅠof Shengjinta station:longitudinal profile of route from Shizijie station to Nanpulu station on Line 3 of Nanchang rail transit system

圖10 方案1南昌4號線桃—井區間縱斷面圖Fig.10 SchemeⅠof Shengjinta station:longitudinal profile of route from Taoyuanzhonglu station to Jinggangshandadao station on Line 4 of Nanchang rail transit system

圖11 方案2繩金塔站3,4號線平面圖Fig.11 SchemeⅡ of Shengjinta station:plan sketch of Line 3 and Line 4

圖12 方案2繩金塔站總平面圖Fig.12 SchemeⅡ of Shengjinta station:general plan of Shengjinta station

圖13 方案2南昌3號線十字街—南浦路區間線路縱斷面圖Fig.13 SchemeⅡof Shengjinta station:longitudinal profile of route from Shizijie station to Nanpulu station on Line 3 of Nanchang rail transit system
4號線桃苑中路站為地下2層車站(站中心軌面標高7.100 m),線路出站后,上行線以25.83‰的下坡,坡長為400 m;隨后以27.718‰的上坡,坡長為365.352 m;到達繩金塔站地下2層有效站臺,軌面標高為7.135 m,線路出站后以28.497‰下坡,坡長為333.648 m;隨后以28.499‰的上坡,坡長為411 m;至井岡山大道站(該站為地下2層車站,站中心軌面標高9.600 m)。下行線出桃苑中路站后,以28.141‰下坡,坡長為362.712 m;隨后以5.001‰的上坡,坡長為400.352 m;至繩金塔站地下3層有效站臺,線路出繩金塔站后以5.148‰下坡,坡長為315.463 m;隨后以28.164‰上坡,坡長為420 m;線路至井岡山大道站。4號線桃苑中路站—井岡山大道站區間縱斷面如圖14所示。
本方案中,3號線在十字街站—繩金塔站區間穿越4號線,線路縱斷面設計的重難點是確定3號線下穿還是上跨,以及穿越點處兩相交線路的豎向凈距能否滿足穿越條件。
3號線與4號線穿越點有A和B 2個點,這2點是3號與4號線最先相交的點,同時也是下穿最不利的2個點。下面就這2個穿越點作詳細分析,如圖15所示。

圖14 方案2南昌4號線桃—井區間線路縱斷面圖Fig.14 SchemeⅡof Shengjinta station:longitudinal profile of route from Taoyuanzhonglu station to Jinggangshandadao station on Line 4 of Nanchang rail transit system

圖15 穿越處線路平面圖示意圖Fig.15 Plan sketch of Line 3 and Line 4 near the crossing points
4.2.2.1 3號線上跨4號線
1)穿越點A。4號線右線穿越3號線左線,4號線里程為YAK25+870.0341,軌面標高為-0.257 m;3號線左線里程為 YAK20+443.2748,軌面標高為8.009 m,兩軌面高程相差8.266 m,凈距為2.266 m。
2)穿越點B。4號線左線穿越3號線左線,4號線里程為YAK25+841.9761,軌面標高為-1.645 m;3號線左線里程為 YAK20+482.2093,軌面標高為7.092 m,兩軌面高程相差8.737 m,凈距為2.737 m。
若3號線上跨4號線,則兩線之間最小的豎向凈距分別為2.266 m和2.737 m,在采取加固措施的情況下,盾構施工技術是可行的。
4.2.2.2 3號線下穿4號線
若3號線下穿4號線,則將3號線與4號線軌面標高對調進行簡單驗算,局部縱斷面示意圖如圖16所示。

圖16 南昌3號線穿越處局部縱斷面示意圖Fig.16 Local longitudinal profile of Line 3 near the crossing points
1)3號線穿越點A處的軌面標高為-1.645 m,穿越點A距離臨近十字街站變坡點的長度為108.3 m。若十字街站仍然保留2層站的話,該變坡點的軌面標高為10.56 m,則穿越點A與該變坡點連線的坡度為:(10.560+1.645)/108.3=112.696‰,超過規范對最大坡度(30‰)的規定[9]。若穿越點A與該變坡點連線用足最大坡度,則十字街站軌面標高約為:108.3×30‰-1.645=1.604 m;而十字街站現狀地面標高為24.760 m,軌面高程至地面的埋深為: 24.760-1.604=23.156 m,則該十字街站至少要做地下3層車站。
2)3號線穿越點B處的軌面標高為-0.257 m,穿越點A距離十字街站最近變坡點的長度為147.21 m,若十字街站位2層站,則穿越點B與距離臨近車站變坡點連線的坡度為:(10.56+0.257)/147.21= 73.480‰,不符合規范對最大坡度(30‰)的規定[9]。若穿越點B與該變坡點連線用足最大坡度,則十字街站軌面高程約為:147.21×30‰-0.257=4.159 m;而十字街站地面現狀標高為24.760 m,軌面高程至地面埋深為:24.760-4.159=20.601 m,則該十字街站要做地下3層車站才能滿足穿越條件。
若同時滿足穿越點A和B的條件,則十字街站做地下3層島式車站,車站在原來基礎上再往下壓8.436 m以上,且車站北端設單渡線,車站開挖長度大,若車站開挖深度加大,則施工成本增多,對于一個普通標準站來說不經濟。
經綜合分析,3號線在交叉處上跨4號線。
4.2.3 方案2的特點
1)該換乘方案能夠實現最大換乘客流方向和次換乘客流方向之間的換乘,換乘功能和效果最好。
2)該站位于十字街北街舊城改造范圍,位于繩金塔商業特色街區的中心,客流吸引效果最好,且地鐵工程可與舊城改造工程同步實施,拆遷量小,協調工作量小。
3)4號線路由變動很大,從桃苑大街—站前西路—前進路—十字街—下穿地塊—天佑路多位于規劃改造范圍內(未明確拆遷),站前西路沿線房屋征遷難度較大,同時南側會下穿多棟6~8層臨街建筑。
4)3,4號線縱斷面四線交叉,設計及施工都存在較大的風險,且對運營極為不利。
5)3號線繩金塔站—南浦路站區間和4號線繩金塔站前后2個區間左、右線最低點不在同一里程,且2個最低點相距較遠,左、右線需各設1個廢水泵房。
方案3繩金塔站3,4號線平面圖見圖17。

圖17 方案3繩金塔站3,4號線平面圖Fig.17 SchemeⅢ of Shengjinta station:plan sketch of Line 3 and Line 4
4.3.1 線路平面設計
3號線線路在十字街與洪城路南側設十字街站,該站為地下島式2層車站,車站北端跨洪城路設單渡線,增加列車運行的靈活性;線路出站后以R=350 m曲線向西北方向拐入十字街,在十字街與規劃路口設繩金塔站,該站為地下島式2層車站,與4號線呈“L”型換乘;線路出站后,向北以R=400 m曲線進入前進路,穿越站前西路后進入象山南路,連續設置2組“S”型反向曲線以避開新四軍軍部舊址保護范圍,在三眼井街與象山南路路口設南浦路站,該站為地下島式2層車站,位于R=1 000 m的曲線上,北端設置存車折返線,避開孺子路。
4號線在桃苑大街與條苑中路路口設置桃苑中路站,該站為地下島式2層車站;出站后,線路往東南方向下穿撫河后以R=300 m曲線向東拐入金塔西街,在前進路與金塔西街路口設置繩金塔站,該站為地下島式3層車站,與3號線實現“L”型換乘;出站后,線路向東穿越地塊后進入某規劃路,在規劃路與井岡山大道路口西側設置井岡山大道站,避開老福山立交橋樁,該站為地下島式2層車站;出站后,線路以R=300 m曲線下穿老福山立交橋(避開樁基)并拐入丁公路,在丁公路與洛陽路路口東側設丁公路南站,該站為地下島式3層車站,與2號線換乘。
繩金塔站是3號線與4號線的換乘車站,為“L”型換乘;其中,3號線繩金塔站呈南北向布設,4號線呈東西向布設。
4.3.2 方案3的特點
1)該站位位于繩金塔改造工程區域中心,客流吸引效果好。
2)避開司馬廟、壇子口和海關橋等主要控制點。
3)該站部分不在繩金塔改造范圍內,車站開挖面積大,征地拆遷量大,成本高。
4)“L”型換乘客流不均勻,進出站客流和換乘客流相互干擾,2條線換乘客流集中在車站端頭,容易出現客流擁擠。
見表2。

表2 繩金塔站換乘型式的比較Table 2 Comparison and contrast among different schemes of Shengjinta station
由表2可知:方案1中3,4號線繩金塔站及其前后2個區間下穿區域基本位于舊城改造區域,下穿房屋數量最少;方案2中3,4號線繩金塔站及其前后2個區間下穿區域部分位于舊城改造區域,下穿房屋建筑物數量較多;方案3中4號線下穿區域多為規劃改造(而非拆遷)范圍,下穿房屋建筑物數量最多,若由地鐵進行征遷,施工風險和實施難度相對較大。此外方案1中繩金塔站的換乘型式也十分便捷,換乘功能較好,因此工可階段推薦采用方案1。
在城市軌道交通交通線路設計中,線、站位方案研究是線路設計的基礎[10],特別是換乘車站有關換乘線路和換乘型式的研究,不僅關系到本條線路的線、站位研究,還關系到換乘線路局部線、站位研究;特別是周邊條件復雜的車站,換乘線路和換乘型式的選擇還關系到線網中換乘樞紐的功能和客流服務效果。文章對南昌軌道交通3,4號線在不同線路方案和換乘型式的情況下,對位于老城區舊城改造范圍內的車站繩金塔站局部線、站位方案進行了分析和研究,確定了推薦方案,為后續工作者對線、站位方案的研究起到借鑒和參考作用,具有一定的指導意義。但本文未對4號線路由4.2和路由4.3的情況下繩金塔站換乘型式和站位以及4號線路由4.1情況下繩金塔站單層同站臺換乘方案及站位進行明確的分析,因此本文的研究內容還存在一定的局限性。
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