跨座式單軌交通高架換乘車站方案設計

岳文豪

(中鐵工程設計咨詢集團有限公司,北京 100055)

1 研究背景及方法

1.1 研究背景及意義

換乘車站作為軌道交通線網各條線路的交匯節點,是軌道交通系統的重要組成部分。隨著城市軌道交通的逐步發展,換乘站發揮的中轉換乘作用愈發重要,目前各大軌道交通成網的城市,換乘站客流占全網的50%以上[1]。換乘車站往往位于城市重要節點位置,周邊環境復雜,人流量大,控制因素多。尤其對于高架設置的換乘車站,其龐大的建筑體量會對城市空間和道路景觀造成較大影響。如何在滿足車站日常使用功能的同時,體現人性化設計理念[2],提升旅客換乘體驗,并優化車站景觀效果,是高架換乘車站設計中需要解決的主要矛盾。

目前,關于軌道交通換乘車站的研究成果主要集中在傳統鋼輪鋼軌制式領域,張丙昌對地下車站之間的換乘方案進行研究[3];陳小飛探討了高架車站與地下車站之間的換乘關系[4];羅景華對高架車站與周邊的建筑和環境的有效融合進行研究[5],劉寶對島式與側式車站換乘設計進行探討[6]。然而,對于高架式換乘車站設計方案的系統性研究相對較少,亟待進行系統性總結。

1.2 研究方法及目標

在既有研究成果的基礎上,從跨座式單軌制式的獨有特點出發,結合近期的眾多設計實踐,以總結歸納和案例分析作為主要研究方法,對換乘車站的設置原則、制約因素、換乘方案、車站布局進行系統性研究,并對車站與城市空間的結合方式進行探索,以期達到跨座式換乘車站使用功能便捷化、車站體量輕量化、周邊結合緊密化的設計目標[7-10]。

2 高架換乘車站影響因素分析

高架換乘車站設置于地面以上城市空間之中,其影響因素也有別于傳統制式地下換乘車站,主要體現在如下幾個方面。

2.1 線位方案

在工程設計中,軌道線路和換乘車站為“線”和“點”的關系。根據線路交匯方案不同,車站可分為平行式和垂直式兩種,具體布置形式如圖1、圖2所示。

圖1 雙線平行式布置

圖2 雙線垂直式布置

當兩線平行敷設時,兩車站可在相同高度貼臨或結合一體;當兩線呈垂直交叉時,若線路存在高度跨越關系,兩車站可分別獨立設置于路口一側,再通過換乘通道、連橋等形式連接。

2.2 建設時序

軌道交通工程建設投資大、周期長,普遍存在規劃、建設分期實施的情況。對于建設時序不同的項目,應采取不同設計策略。同期建設的換乘車站,應優先考慮雙線車站的一體化設計實施,從而最大程度方便旅客乘降及換乘。

對于不能同期實施的換乘車站,在考慮換乘便捷性的基礎上,需要結合分期建設的建設時序、投資分匹、接口預留等因素綜合考慮,因地制宜地選擇換乘方案。

2.3 客流組織

換乘車站多位于城市重要節點,周邊客流規模較大,容易造成擁堵。在車站內,對旅客通行影響較大的站臺寬度、換乘通道寬度、進出站閘機數量、扶梯數量等指標,應按照遠期高峰小時最大客流量進行測算,以滿足旅客使用需求。

換乘車站內部各類人群相互匯集,在設計中應充分考慮不同類型人流走行路線的獨立性,確保進出站流線,換乘流線,商業開發、工作人員流線均相互獨立,以減少干擾。

2.4 周邊環境及規劃

換乘車站多數設置在城市核心區域,此類車站周邊環境復雜,建筑密集,人流量大。車站設置應符合城市規劃對周邊地塊的相關上位條件及指標,并滿足車站與周邊建筑的消防、節能、日照等相關距離要求。

換乘車站設站方案應與市政道路和周邊環境統一考慮,并著重考慮車站及天橋與人行道、車行道、周邊建構筑物的相對關系,出入口應盡量靠近周邊主要客流集散點,以減少旅客進出站走行距離。條件允許時,車站主體及出入口應與周邊地塊綜合開發有機結合,為旅客帶來便捷乘降體驗,以及為周邊區域注入活力。

3 高架換乘車站的設計分類

結合上文所述,高架換乘車站的受控因素存在多樣性。在設計過程中,對于不同的及邊界條件,也應采取相應的換乘方案設計策略[11-13]。根據劃分標準不同,高架換乘車站的換乘方案主要分為如下幾類。

3.1 按照換乘部位分類

按換乘部位分類,換乘方案分為非付費區換乘和付費區換乘兩種。非付費區換乘多用于不同制式及票制的軌道交通之間換乘,在同制式軌道交通中,多采用付費區換乘的形式。付費區換乘又細分為站臺換乘、站廳換乘和通道換乘。

站臺換乘最為便捷,站廳換乘次之,在兩線同期實施并滿足其他外部條件的情況下,應優先考慮站臺、站廳相結合的換乘方式。通道式換乘設置靈活,適用于兩線車站站位距離較遠或分期建設的情況,當采用通道換乘時,應合理布置換乘線路,避免流線過長引起旅客通行不便。

3.2 按照車站類型分類

根據車站相對關系不同,高架換乘可分為同車站換乘和通道式換乘兩大類。根據線路高差關系、換乘方式、車站布置的差異,又可細分為如圖3所示多種類型。

圖3 換乘車站站型分類

4 同車站換乘方案比選

在兩線同步實施,且周邊環境及線路走向條件允許的情況下,應優先考慮雙線并站的同車站換乘方案。車站合二為一能夠最大程度方便乘客換乘,便于日常運營維護管理[14-15]。根據線路關系不同,該類車站又細分為一島兩側車站、雙島車站和疊島車站3種。

4.1 一島兩側車站

當兩條線路在同一高程,平行且不交叉敷設時,可采用一島兩側車站形式。該站型設置1座島式站臺和2座側式站臺,站臺下方設置共用站廳層。該站型換乘部位屬于站廳與站臺結合式,其中一個方向可實現同站臺換乘,其他方向需通過站廳層進行換乘,剖面布置如圖4所示。

圖4 一島兩側車站剖面示意

該站型多見于傳統鋼輪鋼軌制式換乘車站設計中。主要優點為換乘流線較短,站廳集中設置,便于換乘、乘降和運營管理。車站兩側區間線路平順無交叉,墩柱布置較為規整,景觀效果較好,車站及兩側區間布置如圖5所示。該方案不足之處在于車站寬度較大,需占用較多道路及路側空間,且需根據市政道路寬度及線路敷設位置綜合確定車站布局和柱位布置。

圖5 一島兩側車站鳥瞰示意

4.2 雙島車站

當兩條線路在同一高程,平行且局部交叉敷設時,可采用雙島車站形式。該站型同高程設置2座島式站臺,站臺下設置共用站廳層。該站型換乘部位屬于站廳與站臺結合式,其中2個方向可實現同站臺換乘,其他方向需通過站廳層進行換乘,剖面布置如圖6所示。

圖6 雙島車站剖面示意

該站型換乘流線最短,乘客換乘與乘降最為便捷。然而,車站兩側區間線路存在交叉跨越,墩柱布置不規則,景觀效果不佳;車站寬度相對較大且需占用較多道路及路側空間(見圖7)。

圖7 雙島車站鳥瞰

4.3 疊島車站

當道路寬度條件受限時,可充分利用跨座式單軌爬坡性能優良的特點,將兩條線路在不同高程敷設,此時換乘車站采用疊島車站形式。

該站型上下設置2座島式站臺,站臺下設置共用站廳層。該站型換乘部位屬于站廳與站臺結合式,其中2個方向可實現同站臺換乘,其他方向需樓扶梯及站廳層進行換乘,其剖面布置如圖8所示。

圖8 疊島車站剖面示意

該站型能夠有效減少車站寬度,占地面積較小,且換乘流線較短便于旅客乘降及換乘。然而由于站臺上下布置,換乘流線與進出站流線相互交叉,容易造成樓扶梯處人流擁堵;且車站兩側區間在兩個不同高程敷設,墩柱設置復雜,實施難度大,車站及區間效果如圖9所示。

圖9 疊島車站鳥瞰

5 通道式換乘車站方案比選

雖然同車站換乘方案有諸多優點,但其受到外部條件制約因素較多,存在車站體量大,用地要求高、車站需同期實施等問題。當要求無法滿足時,應考慮選擇通道式換乘車站方案。

通道式換乘車站的優點是兩換乘車站相互獨立,互不干擾,車站通過付費區換乘天橋進行連接,從而實現換乘功能。在建設過程中,可先期實施近期車站,并預留換乘通道接入條件,可有效減少工程投資和建設規模。

根據線路關系不同,通道換乘車站分為雙線平行通道換乘和雙線垂直通道換乘兩種類型,具體站型分類如下。

5.1 雙線平行式通道換乘

雙線平行式通道換乘車站主要適用于兩條線路平行敷設的情況,根據兩車站相對位置關系的差異,又分平行交錯式通道換乘和平行并列式通道換乘。

(1)平行交錯式通道換乘車站

該站型雙線車站交錯布置,通過端部換乘通道連接兩車站付費區,從而實現站廳層換乘。平行交錯式通道換乘車站常用于線路平行設置且道路條件較為狹窄的情況,可最大程度減少換乘站所占用的用地寬度。

圖10為淮南軌道交通淮南站,為1號線/4號線換乘站。該站所在位置市政道路狹窄,紅線寬度僅35m,周邊建筑拆遷困難。為最大程度壓縮所占道路寬度,車站采用平行交錯式通道換乘方案,在兩站站廳層端部的付費區通過換乘通道相互連接,從而實現換乘功能,換乘距離僅為15m,平面布置如圖11所示。

圖10 平行交錯式通道換乘車站鳥瞰

圖11 平行交錯式通道換乘車站平面示意

(2)平行并列式通道換乘車站

平行并列式通道換乘車站常用于線路平行設置且兩線間距較大的情況。該站型兩線車站并列布置,通過換乘通道將兩車站站廳層付費區相連,從而實現站廳換乘。此種布置方式在保證兩車站的相互獨立性同時,又將換乘距離壓縮至較短的范圍內,如圖12、圖13所示。

圖12 平行并列式通道換乘車站鳥瞰

圖13 平行并列式通道換乘車站平面示意

5.2 雙線垂直式通道換乘

當線路交叉布置時,可采用雙線垂直式通道換乘。為滿足線路互相跨越時的高差要求,需將2個車站的軌道梁和站臺設置在不同的高度上,根據車站相對位置及軌道梁高度不同,可細分為三、四層車站通道換乘;站廳站臺上下交錯式通道換乘;二、三層車站通道換乘等三種形式。

(1)路中三、四層車站通道換乘

跨座式單軌路中高架車站一般為三層布局,即架空層、站廳層及站臺層,當兩線路交叉時,可通過增加換乘層的方法抬升其中一座車站,從而滿足線路的高差要求,形成三、四層車站通道換乘。

以淮南軌道交通洞山路換乘站為例,2號線車站為路中高架三層站,由下至上為架空層、站廳層、站臺層,1號線車站為路中高架四層站,由下至上分別為架空層、換乘層、站廳層、站臺層。付費區換乘通道連接1號線換乘層和2號線站廳層,1號線換乘乘客需經站臺下至換乘層后再經由換乘通道行至2號線站廳層,如圖14、圖15所示。

圖14 路中三、四層站通道換乘方案剖面

圖15 三、四層站通道換乘方案

此換乘方案的換乘通道可實現無高差設置,換乘相對便捷,然而,換乘層的設置會導致車站體量增大,高度提高,投資也相應增加。

(2)路中廳臺交錯式車站通道換乘

當換乘車站設置在路中時,為避免車站高度過高,也可通過站廳層與站臺層倒置的方法來滿足線路高差要求,即站廳站臺上下交錯式通道換乘。

仍以洞山路換乘站為例,1號線/2號線洞山路站均為路中高架三層車站,其中,1號線車站站廳層位于二層,站臺層位于三層;2號線車站站臺層位于二層,站廳層位于三層。兩車站站廳層通過付費區換乘通道連接,通道高差為7m,具體布置如圖16所示。

圖16 站廳站臺上下交錯式通道換乘方案剖面

該換乘方案兩個車站建筑體量與標準站一致,建筑高度統一。但2號線車站站廳站臺倒置,容易造成旅客流線迂回曲折,不利于日常使用及緊急疏散。且換乘通道存在高差需額外加設樓扶梯,會對乘客換乘帶來不便。

(3)二、三層車站通道換乘

當通道換乘車站的其中一座有條件設置于路側空地時,可采用二、三層通道換乘方案,并考慮與周邊地塊綜合開發進行結合,在縮短換乘距離的同時為路側地塊引入活力。

以德州軌道交通恒大站為例,1號線為路中高架三層站, 3號車站為路側高架二層站。兩車站站廳層通過付費區換乘通道相連,從而實現換乘,剖面布置如圖17所示。其中3號線車站與地塊內的商業綜合體結合設計,并設置連橋相連接,從而最大程度地提升地塊的經濟價值,周邊開發效果如圖18所示。

圖17 二、三層車站通道換乘方案剖面

圖18 二、三層車站通道換乘方案鳥瞰

6 結論

跨座式單軌具有爬坡能力強,轉彎半徑小,車站體量小等特點,故跨座式高架換乘車站布置方案相較于傳統鋼輪鋼軌制式有更高的靈活性和適應性。當換乘車站并站統一設置時,可結合周邊城市空間和道路條件,靈活地選擇一島兩側、雙島或疊島換乘方案。當換乘車站分站設置或分期實施時,應綜合考慮上文所述限制因素及工程實際條件,選擇最匹配的通道換乘方案。

在跨座式高架換乘車站深化設計過程中,應遵循如下原則。

(1)車站方案設計應著重考慮縮短旅客換乘走行距離,減少換乘高差,條件允許時應優先采用同車站換乘方式。

(2)換乘旅客流線應與進、出站旅客流線分開設置,避免相互交叉干擾。

(3)車站需分期實施時,應在滿足近期車站使用需求及遠期加建可實施性的基礎上,盡量縮小近期建設規模和投資。

(4)車站方案設計應與周邊規劃、市政道路緊密結合,合理確定出入口及換乘通道的布置。

(5)條件允許情況下,應優先考慮將換乘車站與周邊綜合開發結合設置,為周邊城市空間注入活力。