城市軌道交通重點車站建筑設計模式的反思與優化

高 佳

(安誠傲林規劃設計顧問(上海)有限公司交通運輸事業部， 200051， 上海)

改革開放以來，我國城市軌道交通取得了長足的發展，各類制式不斷涌現，運營里程不斷延長。城市軌道交通的發展不但為市民提供了便捷、準時的公共交通服務，還為城市經濟的發展注入了不懈動力和源泉；不但可以提供無限商機，還會為城市帶來改造提升的機遇。但城市軌道交通車站(尤其是結構復雜的重點車站)的各類基礎服務經常面臨各種各樣的服務瓶頸，標準化的設計模式，難以滿足不同城市、不同車站日益發展變化的個性化服務需求。

我國城市軌道交通相比于西方發達國家雖然起步較晚，但已經積累了幾十年高速發展的經驗和教訓。各城市軌道交通在快速發展、不斷拓展的背景下，面臨著服務升級、需求多樣化的壓力。為此，有必要分析、反思我國各城市軌道交通傳統的標準化設計模式的特點和既有問題，利用微觀仿真技術及其配套的綜合策劃研究方法，反映各城市不同區域乘客的個性化服務需求和行為特征，以及城市軌道交通后期運營的各類服務要求，向設計反向提出更完善的發展模式和創新啟示[1-3]。

1城市軌道交通車站設計特點分析及反思

城市軌道交通系統可以按照對乘客服務的狀態劃分為直接服務側(直接面向乘客，主要包括車站內的站廳、站臺、通道、商業夾層、樓扶梯，以及車廂內部等)和間接服務側(間接服務乘客，處于服務后臺，主要包括設備層、隧道區間、車輛段等)。因此，城市軌道交通的工程、地質等要求主要體現在間接服務側；而對乘客服務需求的響應，以及與城市其它系統的整合、銜接要求則主要體現在直接服務側。

現階段城市軌道交通車站設計的主要思路是標準化模式，各城市、各區位、各車站的設計高度一致。設計中有許多問題需要反思、改進，尤其是涉及到車站直接服務側的各項設計工作。具體包括：

(1) 個性化考慮不足。傳統的設計規范采用統一的標準來指導全國各地的城市軌道交通各類設計(尤其是對于結構復雜的重點車站的設計)，必然會與各城市乘客的實際行為特征、服務需求產生較大的差距，導致最終的服務效果不盡人意。

(2) 前期設計與后期運營需求的互動不足。在傳統的城市軌道交通設計中，主要的項目工作經歷了從宏觀到微觀逐步細化的單向過程。各個設計階段之間邊界清晰、責任明確，但沒有明顯的反饋機制，導致對后期運營管理階段的各類個性化運營服務需求響應不足。各設計階段所積累的問題，以及設計與實際需求的不匹配，最終會在實際運營階段“集中爆發”，但此時已錯過了對設計工作的有效反饋，只能通過后期的運營管理工作勉強加以彌補。這可能導致長期消耗大量的人力、財力，并加大運營壓力，埋下安全隱患。如圖1所示，傳統城市軌道交通設計程序向后單向承續，后期運營需求難以向前反饋。

圖1 傳統城市軌道交通設計程序

(3) 缺少融合各方服務需求的有效手段。“建軌道交通就是建城市”，城市軌道交通未來需要面對多種多樣的服務需求，但傳統的設計方法主要從工程技術角度考慮城市軌道交通的設計問題，缺少融合多種服務需求的技術手段和工作模式。應建立全新的工作模式：以運行服務階段的各類需求和服務內容為主要評價依據，在各設計階段預先通過仿真技術融入完整的綜合開發[4]、商業物業[5]、空間環境、交通一體化、文化、安全等服務需求，對城市軌道交通的運行過程進行仿真評價，促使軌道交通的前期設計工作對后期的運營需求進行積極反饋，優化、完善前期的設計工作，充分反映不同城市、不同區域、不同車站的乘客服務需求特征。如圖2所示，建設高質量的城市軌道交通，需要創新工作模式，建立將設計工作、專項策劃工作、綜合策劃和仿真工作融為一體的循環對接和咨詢機制。

(4) 對不同服務環節的精細化設計考慮不足。傳統的城市軌道交通設計方法主要根據整個車站

圖2 前后融合的綜合策劃

的客流預測需求，但車站內各服務環節均與客流需求“單向”聯系，且各服務環節之間(服務環節上下游之間)缺少必要的協調、組合分析，以及相應的隨機影響分析。此外，在不同的運營場景條件下，城市軌道交通的各種設計、布局、運營管理措施相差較大。例如，常態運營條件、列車同時到站條件、商業物業綜合開發條件、雨雪大客流條件、散場大客流條件、應急疏散條件、不同運營時期(如在運營初期，乘客服務效率可能較低，而在運營近期、遠期，乘客服務效率會明顯提高；在運營初期，乘客的購票比例較高，而到了運營近期、遠期，乘客的購票比例會明顯降低)等，均會對城市軌道交通的設計、運營提出不同的要求。如圖3所示。

圖3 傳統車站設計方法特點

(5) 缺少客流動態影響分析。傳統車站設計方法以靜態流線分析設計為主，忽略了不同流線之間的隨機干擾；對乘客的行為模式進行了理想化假設，針對每個服務環節的交通功能進行靜態設計，忽略了不同乘客群體的多樣化選擇以及城市軌道交通運行過程的動態變化，進而導致標準化的設計方案在實際應用中可能出現服務瓶頸和擁堵節點。因此，標準化的空間設計、設備布局方案仍有優化、提升空間。如圖4所示，典型的城市軌道交通客流服務鏈存在明顯的隨機交叉影響，并非理想的靜態流線，這必然會對實際運營服務帶來重要影響，而靜態流線法缺少對這種動態影響的考慮。

圖4 城市軌道交通乘客服務環節鏈[6]

2 城市軌道交通車站運營管理壓力分析

城市軌道交通車站在規劃、設計、建設等階段所積累的各類潛在問題，最終會在漫長的運營管理階段集中爆發，進而影響運營服務水平，增加運營管理工作的壓力和難度。主要包括以下幾個方面：

(1) 客運壓力越來越大。我國各城市軌道交通系統大多面臨著早晚高峰客流壓力過大的問題，運營管理方不但要保證基本的運營安全，還要提高運輸效率和乘客服務水平，其在既有線路和車站硬件設施等設計能力的情況下所承受的壓力普遍越來越大[7]。這主要是因為隨著我國城市化進程的逐步推進，各大城市集中了越來越多的人口；而城市軌道交通沿線無序的綜合開發，導致城市軌道交通的客流需求遠遠超過規劃、設計階段的客流預測數據。

(2) 承擔著前期規劃、設計、建設的各類后果。各地城市軌道交通的實際運營特征和服務需求千差萬別，運營管理部門需要綜合權衡乘客、企業、社會公益，提供差別化的運營管理服務，但前期的規劃、設計工作主要根據各種統一的規范、標準來完成，缺少針對各地實際運營特征、服務需求的響應，這導致運營管理部門面臨著長期、巨大的工作壓力，影響了服務質量。

(3) 運營安全壓力大。在客流壓力過大的情況下，城市軌道交通還經常面臨各類可預知以及不可預知的應急事件的影響，可預知的各類大客流事件(節假日大客流、散場大客流、大型活動大客流、雨雪大客流等)，以及不可預知的突發事件(設備故障、縱火、停電等)，導致運營設施/設備超負荷運轉，運營組織難度增大，增大了安全隱患。這些服務問題一般由運營管理部門單獨應對，造成了巨大的運營管理壓力。如果前期的車站設計能夠充分考慮可能面臨的各類特殊服務問題，盡可能在前期設計中預留接口條件，則可極大緩解長期的服務壓力和投入成本。

因此，傳統的以工程實施為導向的標準化的城市軌道交通車站設計模式，不可避免地會造成后期運營管理階段的各類服務問題和能力不足，尤其是對于結構復雜的重點車站。不同城市、不同區域、不同車站的乘客服務需求不盡相同，相應的運營管理服務要求也不盡相同，如果在前期設計階段能通過仿真技術將各類服務需求和運營管理要求融入到車站方案設計優化之中，不但可以提升車站的服務水平，還能有效減少車站運營管理部門的長期服務壓力，使客流在少量監控狀態下即可享有一定的服務水平和基本的安全保障，減少運營后的改擴建。

3 案例分析

以烏魯木齊軌道交通2號線車站為例進行仿真評估與優化分析。烏魯木齊軌道交通集團公司充分意識到傳統的標準化設計不能完全滿足本地特殊的行人行為習慣和服務需求，故通過調查構建了未來烏魯木齊市乘客的行為參數和服務需求體系，并將其通過行人仿真模型，與車站初步設計方案互動分析。通過設置初、近、遠期不同分析場景和服務效率進行各車站的服務仿真評價，進而從設計、運營管理兩方面對烏魯木齊軌道交通2號線的車站設計提出優化建議。

3.1烏魯木齊市行人行為數據和服務需求調研

采用問卷、訪談、視頻調研等模式，對烏魯木齊市行人及類似城市(西安)的地鐵行人進行了不同條件下(常態、商業、應急等場景)的行人行為/需求調研。具體包括宏觀層行為調查、中觀層行為調查和微觀層行為調查三個層次。其中，宏觀層行為主要是指行人的出行規劃內容；中觀層行為主要是指行人出行的選擇偏好；微觀層行為主要是指由行人的生理、潛意識決定的各類行為效率。通過三個層次行人行為的調查，成功刻畫了烏魯木齊市行人未來在地鐵車站內的各種行為參數和需求體系，如圖5所示。

圖5 行人行為三層次調查方案

3.2 車站設計優化的配套方法及流程

仿真技術是車站優化的主要手段，但仿真技術優化分析的服務需求和改進內容需要依賴其它專業的分析與策劃成果。例如，以運營服務需求為導向的烏魯木齊軌道交通綜合策劃模式[1-3]，全面分析了未來烏魯木齊軌道交通運營服務的各類需求，為車站仿真提供了全面的評價依據和優化內容(見圖6)。

圖6 以運營服務需求為導向的綜合策劃模式

上述綜合策劃中，多個專題的策劃成果(例如行人行為、安全、商業、交通銜接等專題的建筑設計調整、運營管理優化等建議)均需要通過車站仿真技術的評估、測試，才能落實下去。其中，各類策劃與仿真分析之間的交互流程如圖7所示。

3.3 烏魯木齊軌道交通車站微觀仿真場景方案

烏魯木齊軌道交通在未來運營過程中可能會遇到各種服務場景，有必要基于烏魯木齊行人的行為參數，設置不同的分析場景，以檢驗城市軌道交通車站設計和運營管理措施在不同場景條件下的服務水平，發現潛在問題，盡早予以優化或預防。結合烏魯木齊軌道交通的服務需求，設置了以下9類場景(見表1)予以檢驗。

圖7 以運營服務需求為導向的策劃交互模式略圖

表1 車站仿真9類場景設置

3.4 烏魯木齊軌道交通車站微觀仿真評估>

采用Legion仿真平臺構建各個車站、各類場景的仿真模型，通過分析發現問題并提出相應的優化措施。如圖8所示，第一階段，首先對各個車站的初步設計圖進行連接處理，在此過程中如果發現設計問題，可直接建議設計進行修正；第二階段，在正確的設計圖基礎上開展相應的仿真模型和場景構建；第三階段，開展各個場景的仿真分析，并提出相應的設計優化建議和管理優化建議。其中，設計優化建議和管理優化建議是相互依存的關系。相同的優化內容，設計方面如果能夠優化調整，則會對未來長期的運營管理產生積極影響；設計方面如果不方便優化調整，為緩解相同的服務問題，運營管理方可采取相應的預防措施。設計優化建議和管理優化建議只有互相協調、配合，才能實現車站運行服務效果的最優化。

圖8 仿真優化各階段成果

3.5 烏魯木齊軌道交通車站的設計優化

通過對烏魯木齊軌道交通2號線各車站的仿真分析，提出以下優化建議,如圖9所示。首先，通過空間建模分析不同平面設計圖之間的連接模式與基本設計問題；然后，在修正設計問題的基礎上，進行基于車站仿真的設計優化，希望將未來可能面臨的各類服務問題通過早期的設計優化一次性解決，使乘客在少量監管的條件下滿足一定的服務水平并保證基本的運行安全；最后，如果某些設計優化建議因為工程、地質、投資等原因導致不能直接落實推進，則建議通過后期運營管理措施予以預防，加強引導。圖10所示為烏魯木齊軌道交通2號線高鐵站的仿真優化分析，包含地面層4個出入口和地下一層、二層、三層、四層的高峰時刻客流密度分析示意圖(包括相應的評估指標圖例)，以及展示車站整體服務人數、服務水平的時間堆類圖。堆類圖隨列車運營周期變化而處于波峰波谷的穩定交替狀態，說明通過優化該車站服務已達到穩定狀態。

圖9 烏魯木齊軌道交通2號線各階段優化成果

烏魯木齊軌道交通車站優化建議的推進落實離不開業主方、規劃方、設計方、運營方、政府相關部門乃至廣大市民的積極參與。具體建議的最終落實經歷了提出、對接、反饋、修正、再提出等一系列過程，后期還要對實際運營效果進行持續跟蹤，以保證城市軌道交通車站服務的提升與改善。

4 結語

針對不同城市、不同車站的乘客服務需求和行為特征進行相應的個性化車站設計，是未來城市軌道交通服務提升的重要內容。基于運行服務需求的微觀仿真技術及其配套的綜合策劃研究方法，可以通過不同的場景仿真對車站設計方案進行預先分析、評價、優化，從而促使軌道交通車站的前期設計工作對后期運營需求進行積極反饋，減輕長期的運營管理壓力。本文通過烏魯木齊軌道交通2號線車站仿真評估與優化的實際案例，提出了城市軌道交通車站服務優化的具體方法。該方法不但可以對設計方案提出具體的優化建議，還可以提出相應的配套運營管理建議，以期為未來的城市軌道交通車站設計和管理優化提供借鑒和參考。

圖10 烏魯木齊軌道交通2號線高鐵站仿真優化示例