普速鐵路地下設站關鍵技術研究
——以嘉興站為例

吳美發

(同濟大學建筑設計研究院(集團)有限公司,上海 200092)

1 研究背景

根據2020年交通運輸行業發展統計公報，全年鐵路完成客運量全社會營業性客運量比重達22.8%，較2019年增長2%，越來越多的旅客選擇鐵路出行。

鐵路站房是鐵路出行中最重要的交通轉換節點，隨著人們對出行環境要求的提高，對鐵路站房的布置形式也越來越關注。

1.1 鐵路站房一般布置

根據站房與場站的空間相對位置，鐵路站房的一般布置形式有線側式站房、線上式站房、線下式站房等。其中，線側式站房又分為線側平式站房和線側下式站房。

線側平式站房(圖1)：站房和站臺位于同一層，檢票后只需要走過檢票口大門，或是走過一個地道到對面的站臺上即可上車，許多縣級小站都這種情況，如江西南豐站。

圖1 線側平式車站布置

線側下式站房(圖2)：與車站廣場毗連的一層地面高程低于站臺面高程，而且其高差相差較大，車站擁有長長的天橋，一層候車廳基本就是1站臺的候車廳，二層候車廳卻是其余站臺的候車廳，國內許多大中型車站采用的都是這種設計方案，如安徽六安站。

圖2 線側下式車站布置

線上式站房(圖3)：就是站房建在鐵路線之上，由于這種車站站臺成為站房的一部分，候車室建在鐵路線之上，也叫跨線式車站。很多大型車站采用的都是這種形式，如義烏高鐵站即將改造為這種形式。

圖3 線上式車站布置

線下式站房(圖4)：候車室位于鐵路線路下面。一般只有站臺層是高架層的時候，才會做線下式站房。一般這種車站規模不會特別大，整個車站的進出流程相對簡單，如昆山南站。

圖4 線下式車站布置

對于普速鐵路而言，一般均采用地面式或路堤式，大多采用線側式和線上式站房，由于鐵路線路不是高架，以往設站時，均不采用線下式。

1.2 地下設站研究的必要性

我國的城市化水平已經超過60%，處于城市加速階段，“城市病”開始出現[1-2]。作為目前未被充分利用的自然資源，地下空間的開發利用為解決城市脆弱性問題提供了新的途徑[3-4]。

位于中心城區的普速鐵路，一般采用線側式或線上式站房，占地面積較大，周邊開發也比較成熟，隨著鐵路旅客發送量的增加，站房改擴建難度非常大[5]；若改造為地下站房，則可以擴大站房空間滿足使用需求。因而，普速鐵路地下設站值得進行深入研究和探討[6]。

2 普速鐵路地下設站的優缺點分析

普速鐵路一般布置在地面層，常規采用線上式、線側下式和線側平式站房，接下來，就鐵路布置在地面層時地下設站與上述3種情形進行比較分析。

2.1 乘客進出站分析

線上式一般采用上進下出；線側下式第一站臺采用平進，其余站臺采用上進，均采用下出；線側平式第一站臺采用平進，其余站臺通過地道下進，均采用下出；線下式(以下均指站臺為地面時的線下式，并非站臺為高架時的線下式)所有站臺均采用下進下出。

從乘客進站的便利性來看，由于第一站臺可以平進，線側下式最優，線側平式其次，而線下式與線上式相當。

2.2 交通到發分析

線上式和線側下式靠近站房均有高架和地面兩處車道邊，一般高架為落客區，地面可布置公交或出租車接客區；線側平式進站房只有一處車道邊，為地面層，一般用于落客，接客需要在專用場地內完成；線下式通常也只有一處車道邊，位于地下層，用于落客，接客需要在專用場地內完成[7]。

從交通到發便利性來說，線上式和線側下式最優，線側平式和線下式相當。

2.3 交通換乘分析

根據調查，對于鐵路主導型綜合客運樞紐，地鐵是鐵路出站客流選擇最多的換乘交通方式，能承擔30%以上的交通疏解量[8]。

地鐵位于地下，無論是采用線上式還是線側式，與地鐵均需要錯層換乘，換乘距離相對較遠。而線下式進出站均位于地下，可與地鐵形成無縫銜接[9]。

2.4 候車環境分析

與線上式和線側式相比，線下式候車位于地下，候車環境相對較差，需妥善處理通風、采光等關系[10-12]。

2.5 與城市發展的關系

越來越多的城市患上了“城市病”，環境污染、交通擁堵、房價虛高、管理粗放、應急遲緩等問題越來越突出，這些“城市病”給市民工作和生活帶來了許多不便，降低了人們的幸福感。

不管是線上式還是線側式車站，其建筑體量和占地面積均較大，而線下式站房位于地下，高出地面的建筑幾乎沒有或體量很小，可以釋放出大量的地面空間留給綠化，起到吸煙滯塵、凈化空氣和美化環境的作用[13]。因而，設置地下站房，進行城市地下空間綜合開發利用是有效治理“城市病”的手段之一。

2.6 綜合對比

結合上述分析，線下式在乘客進出站、交通到發、候車環境三方面，較常規的線側式和線上式差，但是交通換乘比較便利，地下空間利用程度高，與城市發展的趨勢也吻合，見表1。

表1 不同站房綜合對比

因此，線下式適用于火車站位于城市中心區，周邊開發比較成熟，無擴建空間，對生態環境、景觀及風貌要求較高的情形，但同時要處理好幾個關鍵問題：地下設站帶來的交通組織困難、改善地下空間環境等。

3 案例分析

3.1 項目背景

3.1.1 嘉興站歷史

嘉興站位于嘉興市主城核心區，人民公園對面，距中共一大會議閉幕地南湖僅2 km；始建于1909年(清宣統元年)，是1921年中共一大代表在嘉興的第一站；當年代表們從上海乘坐火車到嘉興，在嘉興站下車，經宣公弄步行至渡口，然后乘船到南湖，開啟了中國革命紅船揚帆起航之路。

抗戰初期全站建筑毀于日軍炮火；1940年在日本占領下重建了嘉興站；1997年，在城東路與勤儉路交叉口新建嘉興站，1940年建的嘉興站目前改做公安派出所。

3.1.2 嘉興站現狀

嘉興站經過二十多年的運營，存在以下突出問題。

(1)站房容量不足

嘉興站為滬杭線上客運站，是上海鐵路局管轄的二等站，現狀站房面積4 000 m2，為線側平式站房，旅客進出站流線為“下進下出”。既有站場規模為3臺5線，2018年嘉興站旅客發送量343萬人次，根據預測，2035年嘉興站旅客發送量為656萬人次，現有站房容量無法滿足不斷增長的客流需求。

(2)交通集散空間不足

現狀嘉興站僅有北廣場，在不到9 000 m2的空間內，布置了22條線路的公交首末站、出租車候車區、社會車輛及非機動車停車場；各種交通方式用地面積不足，相互干擾，見圖5。

圖5 現狀嘉興站前廣場布置

(3)交通疏解通道不夠

站前唯一的疏散道路為城東路，交通進出集中，樞紐交通與通過性的交通相互干擾。

(4)區域風貌雜亂

火車站區域既包含了20世紀初的老火車站、部分民居，也包含了近20年新建的辦公樓、商業設施，風貌雜亂，亟需整合提升。

3.1.3 項目改造目標

(1)傳承歷史、提升風貌：重走一大路嘉興段的起點，提升區域整體風貌。

(2)滿足使用功能：站場及站房滿足遠期需求。

(3)改善交通條件：擴大交通設施容量，改善交通秩序，便捷換乘。

3.2 項目改造思路及演變

3.2.1 場景恢復

以軌距1.435 m為基準，通過不同歷史照片比對，推算出老站房的尺寸為寬25.2 m，高9.3 m，為了最大程度還原1921年時期歷史場景，決定對老站房采用1∶1復建，見圖6。

圖6 經考證后的老站房(單位：m)

3.2.2 新老站房建筑關系

原尺寸復建的老站房，只能當作展覽，旅游之類的使用。為了滿足使用需求，新建功能性的站房必然遠遠過這一尺寸，新老站房建筑之間如何協調統一，如何減少擴建對周邊的影響，是設計要重點解決的問題，研究過程中的方案見圖7。

圖7 研究過程中的方案

3.2.3 地下站房方案的提出

無論采用線上式還是線側式站房，都會帶來兩個問題：一是新老站房的比例難以協調；二是占地面積需進一步擴大，進而需要占用人民公園的用地，減少城市綠化面積，有必要開展采用線下式站房方案研究。既有嘉興站的軌道是布置在地面層的，若采用地下式站房方案，新老站房的協調以及車站占地面積擴大問題都可得到解決。

3.3 整體設計理念及布局

3.3.1 設計理念

嘉興站正對著有著百年歷史的人民公園，目前的嘉興站是1997年利用人民公園的用地修建而成，站前城東路的出現，將嘉興站與人民公園完全割裂開來。

結合地下設站的構想，再進一步，將站前市政路下穿廣場，使車行交通從廣場前剝離，人民公園就與嘉興站連為一體，在北廣場上布置櫸樹樹陣，最終實現項目目標，打造森林中的火車站，見圖8。在增加城市綠地面積的前提下，實現火車站功能提升。

圖8 森林中火車站構想圖

3.3.2 整體布局

除了保留的高層建筑外，整個火車站區域分為四大功能區(圖9)。

圖9 嘉興站區域總體布局

(1)北廣場及人民公園：連為一個整體，塑造為開放式的城市休閑公園。

(2)宣公弄片區：集紅色教育、旅游休閑等功能于一體的特色文化街區。

(3)站場及站房：地面復古站房供展覽、旅游等使用，具體功能位于地下新站房。

(4)南廣場：公園里的商業綜合體，換乘便捷的TOD片區。

3.4 地下車站交通組織

3.4.1 設計難點

嘉興站位于主城區，面臨北廣場用地局促、地下交通組織困難、周邊市政路網疏散能力差等一系列難題。

3.4.2 整體樞紐定位

結合規劃，本項目定位為鐵路主導型，集鐵路、地鐵、有軌電車、公交等交通方式于一體的綜合客運樞紐。

3.4.3 南北廣場交通定位及布局

(1)交通定位—以南為主、以北為輔

北廣場—服務局部片區，兼顧市內連通；承擔輔助集散交通功能。

南廣場—服務市區及周邊縣市至樞紐的交通到發；承擔主要交通集散功能。

(2)交通布局

北廣場：滿足一般需求加特殊需求；保留了必需的落客、停車功能；公共交通方面，設置公交中途停靠站；考慮旅游服務功能，在人民公園西側布置了旅游大巴停車場。

南廣場：滿足全方位交通需求；除了常規的落客、停車、蓄車、接客功能外，地鐵站、有軌電車車站、公交首末站也均布置在南廣場。

由于兩個廣場差異化的交通布局，在嘉興站的兩側，布置2個地下步行社會通道，強化了南北廣場的交通聯系[14]。

面對北廣場用地局促的困難，采用立體集約進行交通設施布局，如進出車庫的通道直接騎在城東路隧道上方，形成了雙層隧道的獨特形式。另外，打破市政設施和房建分隔的壁壘，創新的利用城東路隧道上方空間布置社會車庫，最大程度地利用了站前空間[15]。

3.4.4 南北廣場交通組織

(1)落客層位的選擇

嘉興站的進出站均位于B1層，若落客車道邊布置在B1層，會帶來兩個問題，一是車道邊與進站口之間要留出必要的疏散空間，因而進站距離較遠；二是與有軌電車高程沖突(有軌電車在南北廣場均位于B1層)，進出道路無法布設。因此，嘉興站的落客車道邊均選擇在B2層，為減少換乘距離，位置盡量靠近進站口。

(2)北廣場—通過性隧道加地下逆時針環路

通過性交通由城東路隧道(B2層)通行，在隧道內，設置港灣式中途停靠站(圖10)，乘客落客后，經樓梯至B1層步行進站。

圖10 隧道內布置公交中途停靠站

通過B1層和B2層的車庫聯絡通道，形成逆時針地下環路，串聯起N1車庫(遠端車庫，B1層)、N2車庫(近端車庫，B2層)和落客平臺(B2層)，結合2個進口和2個出口，實現各方向進入北廣場落客、停車需求，北廣場地下一層交通流線見圖11，地下二層交通流線見圖12。

圖11 嘉興站北廣場地下一層流線

圖12 嘉興站北廣場地下二層流線

(3)南廣場—地下立體交叉

南廣場(各層布局見圖13)的主要交通集散層為B2層(圖14)，集中布置了地鐵站廳層、落客區、出租車蓄車接客區以及社會車庫，主要對外出行道路為紡工路(地面道路)。通過在紡工路兩側分別設置兩條定向匝道直通B2層，不僅實現了通過性交通與進站交通的分離，也可以實現各個方向進出南廣場交通樞紐[16]。

圖13 嘉興站南廣場各層布局

圖14 嘉興站南廣場地下二層

3.4.5 換乘分析

本項目實現了不同交通方式落客后2.5 min內步行進站；不同交通方式4.5 min內完成換乘。特別是與地鐵的換乘極為便利，地鐵出站后1.5 min即可到達站房進口，見圖15[17]。

圖15 嘉興站換乘分析

3.5 地下空間環境

為改善地下候車環境，除了軌道及站臺以下的區域外，新站房仍然超出廣場高程并設置屋頂，即采用下沉式站房，頂面及側面均設置大面積的玻璃幕墻，最大限度地引入自然光線，見圖16。

圖16 嘉興站剖面示意

結合采光設施，站房內候車區域種植綠化，地下候車室布置見圖17。

圖17 嘉興站地下候車室布置

同時，南北廣場的中軸線上，均布置了中軸天窗，見圖18[18]。

圖18 通過天窗改善地下環境

針對性地采用了分層空調的氣流組織形式，包括送風管、立式空調柜等，全面覆蓋整個站廳。

通過上述一系列措施，有效地改善了候車環境，克服了地下設站帶來的不利影響。

3.6 地下站房施工

3.6.1 施工難點

(1)地下通道多

一般站房采用下出的形式時，站臺及軌道下僅需設置一處出站通道；而嘉興站設置了4處地下通道，除了從站臺下出的通道、進站通道外，其余兩處為聯系南北廣場的社會通道。

(2)施工干擾大

嘉興站施工時，采用停站不停線的形式，施工期間火車一直在正常運營，每天開行160對列車，高峰時期十幾分鐘一趟車，給站場施工帶來極大困難。

(3)出土數量大

由于站房及交通設施均位于地下，整個地下出土量就達到150萬m3，施工期間對運輸條件的要求非常高。

3.6.2 施工對策及交通組織

基于這一前提，通道采用鉆孔灌注樁維護明挖施工，分兩階段進行，先施工南側通道，站臺及軌道恢復后，再開挖施工北側通道[19]。施工時間選擇在晚上十一點至凌晨兩三點的封鎖“天窗點”內。

施工期間，為了保證出土的正常進行，對周圍市政道路進行臨時交通組織調整，勤儉路(城東路—紡工路段)禁止社會車輛通行，作為施工內部道路使用，紡工路(勤儉路—甪里街)臨時改線，現狀道路僅供施工車輛通行，地下開挖施工現場見圖19。

圖19 嘉興站地下開挖施工現場

3.7 標識指引系統

一般火車站進站和出站均位于不同的層位，即出發及到達分開，標識指引系統比較簡單，而嘉興站旅客進出站均位于B1層，給標識指引系統的設置帶來了很大的困難，通常一個節點所需指引的信息量很大，見圖20。

圖20 嘉興站典型標識指引

針對這一問題，在常規指引的基礎上，在站內增設多處火車站區域位置圖及游客信息顯示屏(圖21)，旅客可以隨身了解自身所處位置[20]。

圖21 火車站區域位置

3.8 運營管理

3.8.1 存在問題

通過10 d左右時間的運營，發現嘉興站還是存在一些問題，如很多車輛直接在地面輔道上落客，而不進入地下落客平臺；非機動車隨意停放，而不是進入指定的地下非機動車庫；很多旅客出站后還是習慣性地走到地面，而不是在B1層尋找出租、網約車和公交。主要是因為嘉興站作為一個地下站，其交通組織與常規的火車站有很大的不同，與當地民眾的出行習慣有很大差別。

3.8.2 對策措施

下一步應加強媒體宣傳，讓廣大駕乘人員了解嘉興站如何進出，同時，進一步完善標志指引信息，明確機動車地下落客的位置，以及如何到達地下非機動車車庫，引導車輛入庫停車，最后，在地面輔道增設違停抓拍等監控設施，通過管理手段規范駕乘人員行為。

4 結語

(1)嘉興站是全國第一個軌道及站臺位于地面層的線下式車站，站房及北廣場已于 2021年6月25日投入使用，南廣場還在施工中，其設計和建設為普速鐵路站房改擴建提供了一種新的思路。

(2)線下式站房具有與地鐵等交通方式換乘便利的優點，特別適用于周邊開發成熟，而站房又亟需擴容改造的情形；地下設站可以釋放出大量的地面空間留給綠化，起到吸煙滯塵、凈化空氣和美化環境的作用。由地下設站帶動城市地下空間綜合開發利用，是有效治理“城市病”的手段之一。

(3)地下設站帶來的交通進出困難，是需要重點解決的問題，需要采用立體化的交通組織來實現。通常需要將落客、接客與進出站房的層位錯開，地下環路或地下立交均是較好的布置形式。

(4)地下設站需要解決候車環境的問題，可在頂面及側面設置玻璃幕墻，引入自然光線，結合通風、室內種植等形式來改善地下空間環境。

(5)與常規站房相比，地下設站時地下通道更多，施工受到既有鐵路的影響也更大，需結合周邊路網情況，做好施工期間臨時交通組織。

(6)地下設站時旅客進出站均位于同一層位，標識指引信息較常規火車站大，需結合區域位置圖及游客信息顯示屏等措施，加強對旅客的引導。

(7)地下站的交通組織與常規的火車站有很大的不同，落客停車一般均位于地下，與普通民眾的出行習慣有很大差別。應加強媒體宣傳，完善標志引導信息，結合地面設置違停抓拍等管理設施，引導車輛入庫停車。