鐵路樞紐大型客站設計實踐與思考

韓志偉

(中國國家鐵路集團有限公司， 北京 100036)

從上世紀90年代開始，我國高速鐵路的發展經歷了一個漫長而曲折的過程。鐵路人不畏艱難，砥礪前行，經過長期的研究積累，2008年8月1日，以時速350 km的京津城際鐵路的開通運營為標志，我國鐵路進入高鐵時代。伴隨著高速鐵路的發展，一座座鐵路樞紐大型現代化客站拔地而起。鐵路客站是鐵路服務旅客和社會的場所、是展示鐵路形象的窗口，是城市的門戶，是一個時期鐵路建設、城市經濟社會發展、文化傳播的縮影。鐵路主管部門在大規模鐵路客站建設之初，組織編寫了《鐵路客站設計指南》，確立了鐵路客站建設的總要求。鐵路樞紐大型客站是復雜的系統工程[1]，涉及多業主、多學科、多專業，需要協調、集成、融合創新，樞紐大型客站設計建設者在實踐中不斷探索，持續開展設計創新和技術研究，建成的樞紐大型客站成為城市新地標、地方經濟社會發展的助推器。

1 鐵路樞紐大型客站建設與時俱進

2008年8月1日，隨著京津城際鐵路建成的北京南站，是我國第一座集鐵路、地鐵、公交等多種交通方式于一體的鐵路樞紐大型客站。從2008年至今，國內相繼建成50余座樞紐大型客站，鐵路樞紐大型客站建設始終堅持以人為本，與時俱進。

1.1 原鐵道部時期

2008年至2012年，鐵路樞紐大型客站研究的重點在于功能布局。以構建綜合交通樞紐為核心，著力解決便捷換乘問題。通過與地方規劃、軌道交通等部門協調，通過調整城市軌道交通的線路走向、站位，實現每座樞紐客站至少有2條以上軌道交通引入或預留，做到了軌道交通及公交、出租車等各種交通方式與客站的無縫銜接，實現了“零換乘”，方便了旅客的出行。客站建筑創作把站房和雨棚統籌考慮，打造了站棚一體的城市新地標，如北京南站、武漢站、廣州南站、虹橋站等。

1.2 鐵路政企分開后

2013年3月鐵路實現了政企分開，新成立的中國鐵路總公司積極推進鐵路建設投融資體制改革。國務院先后下發了國發[2013]33號文和國辦發[2014]37號文，支持鐵路在推進建設的同時進行土地綜合開發，擬在通過車站毗鄰土地的開發，促進鐵路的持續健康發展。這個時期建設的大型客站，功能布局堅持“零換乘”理念，建筑空間注重實用性和維護的便利性。新建車站的無站臺柱雨棚，采用單站臺跨度，建筑高度也有所降低，便于維護(如蘭州西站、沈陽南站)。嘗試雨棚上部空間綜合利用，目前在建的豐臺站采用世界首創的雙層立體車場布局，是集約利用土地的典型力作。星火站雨棚上部設置為停車場，可供600余輛小客車停放，可緩解交通擁堵，在寸土寸金的北京示范效應明顯。

1.3 新時代鐵路客站

2017年，黨的十九大報告提出我國經濟社會發展進入新時代。新時代，人民對美好生活的向往成為經濟社會發展的動力。鐵路實施了客運提質計劃，旨在提升旅客的出行體驗。2019年，中國國家鐵路集團有限公司提出新時期鐵路客站建設要貫徹“暢通融合、綠色溫馨、經濟藝術、智能便捷”的總要求。鐵路客站建設更加注重旅客體驗，著力打造暢通高效、便捷舒適的客站[2]。同時，開始嘗試車場上蓋綜合開發，擬實現社會效益、經濟效益共贏。

2 鐵路樞紐大型客站建設主要成就

回顧近十幾年來我國鐵路樞紐大型客站的建設，建成客站在設計理念、交通接駁、建筑文化、結構技術、節能環保等方面都有新的突破，集中體現了客站建設新成就。

2. 1 踐行了綜合交通樞紐“零換乘”的設計理念

高速鐵路解決了城市間的交通問題，縮短了時空距離。客站需要解決樞紐內各種交通方式的換乘問題，樞紐大型客站的選址堅持服務城市的理念，兼顧城市、鐵路多方需求，盡可能融入城市中心，與城市融為一體。平面布局因地制宜、充分利用空間，創造出了腰部進站、上進下出、下進下出、上進上出、雙層立體車場、全地下、半地下等多種平面布局模式。構建了立體綜合交通樞紐，充分發揮了軌道交通能效高的作用，踐行了綜合交通樞紐無縫銜接“零換乘”的設計理念。

2.2 確立了符合鐵路客站建筑特性的審美價值觀

鐵路樞紐大型客站的方案創作和方案選擇堅持交通功能特性、地域文化特色、時代發展特征的有機統一。注重建筑與結構的有機融合設計，提倡結構美，堅持結構不僅是提供承載能力的支撐，也可以作為建筑表達“美”的載體，提倡高大空間塑造要遵循適宜、適度的原則，倡導重結構、輕裝修、簡裝飾的簡約理念[3]。建成的客站交通功能順暢、地域文化鮮明、展現了時代技術發展成果。如采用鋼結構設計精美的青島北站[4]、于家堡站等。

2. 3 形成了完整的站房結構技術體系

鐵路樞紐大型客站結構體系復雜，既要確保結構安全，又要實現結構的空間美和經濟合理。在樞紐大型客站建設實踐中，形成了完整的站房結構技術體系。

(1)提高了結構的整體耐久性

我國《建筑結構可靠性設計統一標準》采用的設計基準期為50年，普通房屋和構筑物的設計使用年限為50年，標志性建筑和特別重要的建筑結構的設計使用年限為100年。為確保站房及雨棚的安全，客站及雨棚屋面風荷載、雪荷載都按100年取值，橋建合一結構承軌層及其以下部分的設計使用年限采用100年，使客站結構在全壽命周期內的安全性、耐久性更好。

(2)改善了結構的整體抗震性能

在站房結構中合理應用隔震及消能減震技術,采用隔震基礎后，上部結構主要表現為整體平動，層間位移角相對較小，地震加速度可減少到傳統結構的1/5～1/3。地震發生時，隔震結構構件和內部設施基本不被破壞，隔震一般可使結構水平地震作用降低60%左右。隔震制作構建如圖1所示。另外，在客站結構中合理應用阻尼器等消能減震技術，提高了結構構件的抗震性能，較好地改善了客站的整體抗震性能。

圖1 隔震支座構件圖

(3)開展了大跨復雜結構健康監測

現代大型工程坍塌事故時有發生，結構健康監測已成為預防結構發生安全事故的有效手段[5]。鐵路綜合交通樞紐大型客站人流密集，公眾關注度高，加強對鐵路客站大型復雜結構使用期間結構狀態的動態監測，是預防發生重大結構安全事故的有效手段，只有確保結構“健康服役”，才能避免結構突發破壞。目前，已有近20座客站設置了結構健康監測系統。

(4)取得了一大批結構創新成果

①橋建合一結構技術日臻完善

橋建合一結構是為了適應站臺軌道層跨越地下地鐵層，同時又支撐候車層及屋頂的功能需要，而將橋梁與房屋建筑結構組合成一體的綜合結構體系。橋建合一結構體系主要有兩種形式[6]：一是下部橋梁結構采用橋墩與箱梁結構體系，上部結構柱直接嵌固在橋墩頂且與鐵路箱梁完全分開。這種結構形式傳力簡單，列車引起的振動僅通過橋墩傳遞，可將列車振動對上部結構的影響減少至最小。但這種結構形式橋墩和箱梁的尺寸均較大，對建筑使用空間的影響很大。武漢站、廣州南站橋建合一結構體系采用此種結構形式，其結構如圖2所示。二是橋梁結構采用框架結構，上下部分結構形成整體框架結構體系。這種結構形式受力復雜，必須在結構整體模型中分析溫度作用、列車振動等問題，但可對建筑提供更為靈活的使用空間，其結構如圖3所示。

圖2 橋墩式結構簡圖

圖3 框架式結構簡圖(mm)

橋建合一結構體系的提出與應用是大型鐵路客站建設中的一項重大創新。通過深入的結構分析，并經過工程應用實踐，解決了不同規范的適應問題、列車振動問題、結構減振問題、整體抗震問題等一系列全新結構技術難題，對橋梁結構與房屋建筑結構的綜合應用，對當前的結構設計理念、今后設計規范的修訂都將產生深遠的影響。

②大跨度屋蓋空間結構體系豐富多樣

大跨度屋蓋空間結構是實現大型客站高架候車廳大跨度、大空間室內空間效果的技術保證，設計根據建筑形體選取合理的結構方案，充分發揮空間結構的三維受力特性，在保證結構安全和滿足建筑功能的前提下，力求結構設計的先進性和合理性,營造高大、開敞的候車環境。大型客站創造了豐富多樣的空間結構體系，如廣州南站的網殼空間造型優美，天津西站的編織拱跨度達114 m。此外，實腹結構與空腹結構相結合的結構體系、拱支網殼結構體系、索殼結構和索拱(張弦梁)結構組成的復雜空間結構體系、三角形立體桁架結構體系、雙向正交管桁架組成的空間格構與格構柱的板柱結構體系等空間鋼結構在外形獨特、造型各異的大型客站中也都有運用，雖然為結構的跨度、懸挑長度和抗側移剛度等均帶來了巨大的挑戰，但實現了建筑與結構的和諧統一。

③無站臺柱雨棚開敞結構體系獨具特色

將站臺雨棚立柱設置在線路中間，采用大跨度空間結構覆蓋整個車場，可以為旅客提供四周開敞的空間，方便旅客乘降。通過采用美觀、輕巧、獨特的形態各異的雨棚結構形式, 充分滿足了建筑美學要求及站臺雨棚的使用功能要求，為旅客提供了舒適、便捷的乘降環境，A型塔架懸垂梁結構、索拱結構、單層網殼結構、張弦梁結構、三角桁架結構、實腹梁結構、網架結構、斜拉索結構等在雨棚結構中的創新運用，極大促進了雨棚鋼結構技術的發展。這類大跨結構獨具特色，受力特點是四周開敞、對風荷載較為敏感，需對屋面進行抗風揭專項設計。

2.4 大型客站節能環保成效顯著

新建客站雖然空間寬敞，但通過采用節能設備、節能技術，為旅客提供舒適候乘空間的同時，實現了節能目標。新建大型客站能耗水平較傳統客站在用電量、能耗(熱、氣)等折合成標準煤消耗指標等有明顯降低。對83座大中型客站調查統計表明[7]，新型客站單位客運建筑面積能耗是傳統客站的40.7%、客站平均水平的63.2%。目前大部分車站空調均采用分層控制技術，根據分層空調技術進行系統選型和設備配置，大大減少了設備配置數量及機房面積，把更多的有效空間提供給旅客，既滿足了人員舒適度要求又避免了能源浪費。

3 思考與展望

在總結鐵路樞紐大型客站成就的同時，也不能忽視建成客站存在的與旅客需求、發展需要、運營管理不適應的問題。進入新時代，為滿足人民群眾對出行體驗不斷增長的美好需要，鐵路主管部門實施了客運提質、廁所革命等一系列舉措。客站作為鐵路運輸的硬件設施，必須要適應鐵路發展趨勢、順應時代發展潮流，持續改進，不斷創新,滿足旅客多樣化需要，為旅客提供差異化的服務。中國國家鐵路集團有限公司提出的客站建設“十六字”總要求，明確了客站建設發展方向。展望未來，隨著鐵路改革的進一步深化,筆者對鐵路樞紐大型客站建設有以下幾點思考。

3.1 建設社會化

建成的大型客站雖然在規劃布局、綜合換乘、節約資源、技術創新等方面積累了不少經驗，但在外部交通的暢通性、內部換乘的便捷性、土地資源的集約性、空間環境的舒適性等方面還存在短板。思考這些問題的根源，其中很重要的一個方面就是受制于大型客站的建設機制。一座大型客站，鐵路部門至少投資十幾億甚至幾十億，地方政府還需投資幾十億資金,用于外部交通及市政配套建設。由于投資巨大，建設又涉及鐵路、地方不同的投資主體，各建設方雖然主觀上都有采用最優方案的良好愿望，但具體實施時，受實施主體、投資渠道、管理界面、產權關系的影響，一些好的想法、好的創意，往往在方案階段就被扼殺，很難付諸實施。

2006年筆者到香港地鐵考察，香港地鐵建設沒用政府投資，靠“地鐵+物業”的建設模式，成功地實現了盈利，真是一個奇跡[1]。支撐這個奇跡的是其高密度、高品質的物業開發。而物業開發的成功，既得益于獨特的地理環境、有效的政府支持，更主要是靠市場化的商業運作。鐵路樞紐大型客站建設投資巨大，如果能夠轉變建設機制，打破鐵路與地方的桎梏，實行社會化建設，既能節省大筆鐵路建設資金，又有利于土地資源的最大限度集約化利用和最優方案的落地。

2007年筆者曾撰文提出“以商補站、以商養站、以商建站”的客站建設模式。根據2018年對建設大型客站的調研，以商補站、以商養站基本實現，以商建站目前還沒有成功案例。未來，借助國家給鐵路建設的土地政策，充分發揮大型客站的人流聚集效應，完全可以嘗試大型樞紐客站建設資金社會化。以廣州南站為例，2019年全年旅客到發量為1.86億人次，其中，最高峰日發旅客41.3萬人次，到達旅客42.2萬人次。樞紐大型客站有如此大的人流量，發展商機無限。只要出臺相應政策，引進市場運作機制，調動地方和社會團體投資樞紐大型客站建設完全沒有問題。研究和制定樞紐大型客站建設的新模式，探索適合我們國情的“客站+綜合開發”的客站社會化建設經驗，有利于節省鐵路建設資金，且非常必要。

3.2 站城一體化

要實現鐵路樞紐大型客站建設社會化，首先要實現站城一體化。2013年國務院出臺鐵路建設毗鄰土地開發文件后，樞紐大型客站毗鄰土地的開發進展并不順利。鐵路部門要想按照國務院文件，實質性地推進站區毗鄰土地開發，實現“客站+綜合開發 ”的建設模式，實現站與城的暢通融合，實現客站社會價值和經濟價值共贏。就需要與地方政府共同推動站城一體化，把樞紐大型客站項目工作前移，在站區規劃層面推廣站城一體化的規劃設計理念。以車站為中心，把車站和城市周邊規劃的商業業態及配套設施統一規劃、統一設計、統一開發、統一建設。做到人流、物流、車流、信息流的全面暢通和深度融合，關鍵是要協同處理好地方、鐵路、業主及投資方的利益，充分利用站區地上地下空間，做好各種交通方式與鐵路進出站客流的無縫銜接，縮短換乘走行距離，提高旅客乘降效率；順應時代發展需要，做好車站客運功能、交通功能與其它延伸服務功能及物業開發的相互融合；提高交通間與城市空間融合度，推進客站與城市融合發展，提升樞紐大型客站土地集約化利用率，提升客站的社會價值、文化價值、商業價值。

3.3 建筑綠色化

建設綠色客站是時代發展需要。GB/T 50378-2019《綠色建筑評價標準》自2019 年8 月1 日起實施，要求建設在全壽命期內節約資源、保護環境、減少污染，為人們提供健康、適用、高效的使用空間，最大限度地實現人與自然和諧共生的高質量建筑。樞紐大型客站是社會影響力較大的公共建筑，既要滿足旅客需要，營造溫馨的環境空間、提升旅客體驗，又要順應發展潮流、積極推廣客站綠色建筑。要全過程推行和貫徹綠色建筑理念，把節能、節地、節水、節材的理念落實到建筑的具體措施中，樹立節儉不僅是一種經濟行為，更是一種精神，是一種社會整體行為的理念。把旅客滿意放在第一位，持續提升客站地環境品質，全面提升客站空間的聲、光、熱等性能指標，滿足旅客不斷增長的美好出行體驗需要，建設高品質的星級綠色客站。

3.4 建造裝配化

裝配式建筑是未來中心城市建筑的發展方向，裝配式建筑可以工廠化生產，建造對環境污染小、建造效率高。雄安新區市民中心辦公、酒店等建筑全部采用裝配式建筑，僅用了2個月時間就建成，武漢火神山醫院采用裝配式建筑，建成只用了一周時間。目前，在美國、日本等發達國家，裝配式建筑發展已進入成熟期，發展成為了資源循環型建筑。我國經過多年的努力，裝配式建筑在民用建筑領域已取得了一些突破性進展。北京、上海、天津、深圳等中心城市開始推廣裝配式鋼結構住宅，北京2022年冬奧會運動員公寓等項目也都采用裝配式建筑。鐵路領域裝備式建筑的發展起步較晚，目前僅限于鐵路沿線部分生產房屋采用了裝備式建筑，鐵路客站除裝飾裝修構件逐步采用裝配化施工外，還沒有全裝配式建筑。筆者認為，未來，鐵路客站應研究裝配化建筑，制定相應標準，在條件成熟的地方推廣應用裝配式建筑，有序推進客站的裝配化工作，逐步實現客站裝配化建造。

3.5 服務智能化

鐵路客站在智能化建設方面已經做了不少工作，但目前客站整體智能化水平還不是很高，而旅客出行、運營管理、保養維護等方面對客站智能化的需求十分迫切。2016年頒布的《國家創新驅動發展戰略綱要》提到[8]：“加快工業化和信息化深度融合，把數字化、網絡化、智能化、綠色化作為提升產業競爭力的技術基點”。 中國國家鐵路集團有限公司也制定了車站智能化管控平臺，旨在提升大型客站運營、服務的智能化水平。筆者認為，客站的智能化不能只停留在客運服務層面。大數據時代，客站的設計、建設、運營、維護、管理都應向智能化邁進。要通過“智能設計(正向BIM)、智能建造、智能運營、智能服務、智能維護”打造全新的智能客站，全方位提升客站的智能化水平，全面提升客站的智能服務，這既契合國家發展戰略，也符合鐵路發展要求，勢在必行。

4 結束語

中國高鐵已成為國家名片，今年是十三五規劃的收官之年，在建樞紐大型客站依然很多。未來全國重要省會城市及鐵路樞紐重點城市都將陸續規劃建設新的樞紐大型客站，建設任務依然任重道遠。適應城市經濟社會發展及鐵路網加密的需要，建設暢通融合、智能便捷的高水平鐵路樞紐客站，提升客站的文化藝術品質，提升旅客的獲得感、體驗感、幸福感是鐵路和地方共同的目標。在實踐中不斷總結，持續改進創新，把樞紐大型客站建成經得起旅客檢閱、運營考驗、歷史檢驗的建筑精品，是歷史賦予我們的機遇，也是時代交給我們的重任！