劉繼兵　漆　宏　馮　磊　孫永兵　白唐瀛

(北京城建設(shè)計發(fā)展集團股份有限公司　北京　100037)

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魚腹形島式站臺高架車站設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)

劉繼兵漆宏馮磊孫永兵白唐瀛

(北京城建設(shè)計發(fā)展集團股份有限公司北京100037)

南京地鐵2號線東延線工程在國內(nèi)首次應用了魚腹形島式站臺設(shè)計，目前已經(jīng)建成運營3年，取得了良好的效果。闡述該站型所具有的技術(shù)優(yōu)勢，包括縮短區(qū)間喇叭口過渡段長度、提高車站景觀效果、優(yōu)化車站站位、降低工程投資、改善線路線形等。針對該站型設(shè)計所面臨的問題，如線路曲線參數(shù)的選擇、站臺寬度的確定、樓扶梯布局，以及運營中可能出現(xiàn)的站臺門夾人、站臺縫隙較大致使乘客陷腳等問題，提出可行的解決方法及關(guān)鍵性的設(shè)計思路，給出其技術(shù)參數(shù)，為該站型的推廣應用和設(shè)計實踐提供借鑒和指導。

魚腹形高架車站；技術(shù)參數(shù)；設(shè)計思路

南京地鐵2號線東延線工程在國內(nèi)首次應用了魚腹形島式站臺設(shè)計。該站型設(shè)計實現(xiàn)了軌道交通工程與所處環(huán)境、城市風貌的和諧統(tǒng)一，思路新穎、造型獨特，取得了良好的景觀效果，并在后續(xù)南京地鐵新線建設(shè)中得到了推廣應用。

目前,魚腹形島式站臺高架車站工程應用較少，有必要對該站型的突出優(yōu)勢、適用條件，以及關(guān)鍵性的設(shè)計思路和技術(shù)參數(shù)進行分析研究。

1　魚腹形高架車站的優(yōu)勢

南京地鐵2號線東延線采用6輛編組A型車，站臺有效長度為140 m[1]?？偨Y(jié)該工程經(jīng)驗，魚腹形高架車站具有以下突出優(yōu)勢。

1.1縮短車站端區(qū)間喇叭口過渡段長度

魚腹形島式站臺在車站中部設(shè)置一組曲線，車站端部呈楔形，整個站臺中間寬、兩頭窄，從而可有效縮短區(qū)間喇叭口過渡段的長度。魚腹形與普通矩形島式站臺區(qū)間喇叭口過渡段比較示意見圖1，矩形站臺寬度為10 m，魚腹形站臺中部寬度為10.5 m，線路曲線半徑R=1 000 m[2]。可以看出，魚腹形站臺區(qū)間喇叭口過渡段長度約為矩形站臺的1/2，縮短99 m，大幅度減少了區(qū)間用地切割。

圖1　區(qū)間喇叭口示意

1.2提高車站景觀效果

魚腹形站臺車站通過S形曲線與區(qū)間平滑過渡和銜接(見圖2)，區(qū)間橋梁和車站輪廓在整體造型上連續(xù)流暢，具有較強的韻律感和流動感，不僅增強了地鐵工程自身的造型效果，同時契合了工程所處的仙林大道蜿蜒曲折的道路形態(tài)，實現(xiàn)了與工程環(huán)境的互動交融。造型設(shè)計充分利用弧線形輪廓，使車站造型成為景色中運行的動態(tài)畫面。比如：仙鶴門站外立面(見圖3)用大塊面穿插交錯的手法形成動勢，整體似一艘正在前進的旗艦,學則路站雨篷造型(見圖4)形似麥芒，功能上順應站臺弧度展開。

圖2　魚腹形車站鳥瞰效果

圖3　仙鶴門站外景

圖4　學則路站外景

1.3優(yōu)化車站站位

仙林中心站位于學海路東側(cè)，從方便客流乘車角度考慮，車站站位宜盡量靠近路口設(shè)置。學海路寬60 m，需路中設(shè)置橋墩，而交通部門僅允許在路中綠島設(shè)置單墩，因此站位受控于區(qū)間橋梁布墩條件。矩形島式車站(見圖5)雙線設(shè)置S形曲線收縮過渡，站端距離道路口至少需要95 m，而魚腹形站臺(見圖6)僅需30 m，縮短了65 m，有效優(yōu)化站位，提高了車站服務(wù)水平。

圖5　矩形站臺喇叭口收縮方式

圖6　魚腹形站臺喇叭口收縮方式

1.4降低工程投資

從圖5、6可以看出，采用30 m標準橋跨布置，與矩形島式車站相比，魚腹形站臺端部喇叭口區(qū)段雙柱墩的數(shù)量減少2排，橋面面積也減少了約116 m2，有效減小對周圍景觀的影響，同時也減少了橋梁工程量，降低了工程造價。

1.5改善線路線形

矩形島式車站單邊線路，由車站一端平直段過渡至另一端需要4組平曲線，而魚腹形車站站內(nèi)設(shè)1組平曲線，兩端區(qū)間各設(shè)1組平曲線，共需3組平曲線，兩者相比較減少了1組平曲線，因而改善了線路平面線形，提高了乘車舒適度。

2　設(shè)計關(guān)鍵思路和技術(shù)參數(shù)

2.1車站內(nèi)線路參數(shù)選擇

魚腹形車站站內(nèi)線路最小曲線半徑的選擇主要受車輛輪廓線與站臺邊緣之間的間隙控制，按照地鐵設(shè)計規(guī)范最大間隙不得大于180 mm[3]。由于列車車輛在曲線線路上呈直線狀，每個車門距離站臺邊緣的實際距離不是一個固定數(shù)值?，F(xiàn)以A型車為例，線路曲線半徑分別取800、900、1 000 m，計算每個車門處車體與站臺邊緣的實際距離，如圖7所示。

圖7　站臺邊與車體間隙分析

計算結(jié)果表明，在R=800 m時，部分車門中心處車體與站臺邊間隙大于180 mm；在R=900 m時，車門中心處車體與站臺邊間隙均小于180 mm，但部分車門兩端與站臺邊間隙為184 mm；在R=1 000 m時，車門中心和車門兩端、車體與站臺邊間隙均小于180 mm。因此，為了確保車門處站臺邊與車體間隙小于180 mm的規(guī)定，A型車魚腹形車站曲線半徑應不小于1 000 m。同樣原理，B型車魚腹形車站曲線半徑不應小于900 m。

2.2車站兩端曲線參數(shù)選擇

標準魚腹形島式車站一側(cè)線路一般由3條曲線組成，且基于站臺中心線呈對稱形式。車站兩端曲線參數(shù)的確定主要受區(qū)間線路間距、車站端部站臺寬度等諸多因素制約。按照車站布置盡量靠近路口、區(qū)間橋梁單墩跨越道路的原則，進行車站兩端曲線參數(shù)對比分析。

在安全門端部站臺寬度6.6 m的情況下，站端區(qū)間曲線若采用小于1 000 m的半徑，則存在圓曲線長度不足的問題；若采用1 200 m和1 500 m兩種半徑，在距離站端約60 m(即第一個單柱墩)處，兩者線路平面位置僅相差約0.07 m，可以忽略不計。因此，站端平面曲線半徑可選擇1 200 m或1 500 m。

在安全門端部站臺寬度為8 m的情況下，距離站端約120 m處線路間距約為5.6 m，滿足設(shè)置單柱墩的條件，但魚腹形車站對減小區(qū)間喇叭口長度的效果已大打折扣。

通常車站端部至道路邊線距離在30 m左右較為合理，以便在該范圍內(nèi)布置進出站及小型換乘廣場?；谏鲜鰧φ径藚^(qū)間線路參數(shù)的對比分析，安全門端部站臺寬度6.6 m的方案，有效縮短了區(qū)間喇叭口的長度，而且滿足區(qū)間橋梁單墩跨越道路的要求。南京地鐵2號線東延線標準魚腹形島式車站兩端的曲線半徑選擇了1 200 m，并采用了20 m和35 m的不等長緩和曲線。對于6B車輛編組的車站，采用上述同樣站內(nèi)和站端曲線參數(shù)，車站端部距離路口約30 m時，安全門端部站臺寬度為7.9 m。

2.3站臺寬度的選擇

站臺寬度首先應根據(jù)客流計算確定。南京地鐵2號線東延線最大客流為南大仙林校區(qū)站，遠期早高峰上車客流4 860人次/h，下車客流197人次/h，遠期行車對數(shù)為30對，站臺寬度計算結(jié)果僅為1.055 m，取側(cè)站臺最小寬度2.5 m[4]，站臺總寬度需9.6 m。

實際站臺設(shè)計如圖8所示，中心線處最寬，寬度為10.5 m，扶梯口位置寬10 m，安全門端門位置站臺寬6.6 m。站臺寬6.6 m不符合現(xiàn)行地鐵設(shè)計規(guī)范中島式站臺最小寬度8 m的規(guī)定[1]，試做如下分析。

圖8　魚腹形站臺寬度參數(shù)

1) 從站臺集散負荷效率來看，乘客主要集中在站臺中部和樓扶梯附近，而站臺兩端乘客稀少。

2) 從站臺寬度計算公式來看，將站臺在寬度范圍內(nèi)分為乘降區(qū)寬度、柱寬及樓扶梯總寬，其中站臺集散功能主要由乘降區(qū)承擔，柱寬和樓扶梯寬對應的空間僅作為流通空間[5]。從大量投入運營的車站觀察中發(fā)現(xiàn)，對于非換乘車站，即使客流量非常大，樓扶梯對應的寬度范圍內(nèi)大部分空間仍然沒有被占用，僅在樓扶梯起點位置處部分空間被用作樓扶梯的集散空間?？紤]到魚腹形站臺兩端客流集散區(qū)內(nèi)沒有布置樓扶梯，因此可按兩個側(cè)站臺寬度2×2.5=5 m即能滿足客流乘降和集散的需要，而最小站臺寬度為6.6 m，大于5 m，理論上滿足使用要求。

3) 從南京地鐵2號線東延線魚腹形車站實際運營效果來看，乘客主要活動在站臺寬度為8～10 m的區(qū)域，符合樓扶梯位置客流集中、兩端頭客流稀少的特點。

2.4樓扶梯布置方式

魚腹形站臺中間寬、兩頭窄的特點對樓扶梯的布置形成了制約，樓扶梯的開口位置和方向不僅影響站臺客流集散功能，并且對車站端部區(qū)間線路收縮形態(tài)和效果產(chǎn)生直接影響。

站廳到站臺的樓扶梯布置形式，按照縱剖面形態(tài)分為倒八字、正八字、同向平行布置3種方式。

1) 樓扶梯倒八字布置如圖9所示，樓梯上到站臺后的開口位置靠近站臺端部較窄的位置，遠離并背向站臺中心。這種布置將客流導向站臺兩端較窄的部位，不能有效利用魚腹形站臺中間寬、兩頭窄的特點，而且站臺兩端不能及時收縮，影響區(qū)間收縮效果。

圖9　樓扶梯倒八字布置(縱剖面)

2) 樓扶梯正八字布置如圖10所示，樓梯上到站臺后的開口位置靠近并迎向站臺中心，這種布置將客流導向站臺中部較寬的部位，有效利用了魚腹形站臺中間寬、兩頭窄的特點，客流分布合理。南京地鐵2號線東延線最終選擇了該方式。

圖10　樓扶梯正八字布置(縱剖面)

3) 由于同向平行布置方案，對于地面廳車站來說有一組樓扶梯遠離進站口，造成客流迂回、使用不便，因此常規(guī)用于高架站廳方案。

圖11所示為路中3層車站。如果樓扶梯正八字布置，兩組樓扶梯的下端在站廳“掰開”分為2處，需設(shè)置2個跨路進站天橋，存在明顯的不合理；倒八字布置會使樓梯開口位置趨向站臺端部較窄的位置，而且影響站臺兩端的收縮效果。因此，在南京機場線的設(shè)計中，選擇了同向平行布置的方式，兼顧了站廳、站臺兩方面的功能需求。

圖11　樓扶梯同向平行布置(縱剖面)

通過以上對樓扶梯的分析可以得出結(jié)論：地面廳車站優(yōu)先選擇正八字布置樓扶梯，而高架站廳宜選用同向平行布置樓扶梯。這樣既符合客流乘降集散的特點，又達到了魚腹形站臺兩端收縮的效果。

2.5安全門設(shè)計

魚腹形站臺邊呈弧線形，安全門設(shè)計的關(guān)鍵是弧線形的擬合，以及確保乘客上下車安全的技術(shù)措施。

2.5.1安全門的布置形式

南京地鐵2號線東延線采用半高安全門，由于魚腹形站臺邊緣弧線較長，為減小安全門和列車之間的間隙，站臺門布置增加了門體的彎折次數(shù)。將滑動門和相鄰的兩個固定側(cè)盒作為一個直線單元(即一個滑動門單元)，將曲線擬合折彎處設(shè)置在兩個相鄰固定側(cè)盒之間的固定門(局部為應急門)處，如圖12所示。

半高安全門機械傳動部分設(shè)置在門體下部，且靠近軌道中心線一側(cè)，故以固定門側(cè)盒到軌道中心線之間距離作為門體限界控制要素。根據(jù)曲線段(R=1 000 m)半高站臺門限界要求，固定側(cè)盒到軌道中心線之間的距離為1 725 mm[6]，站臺門門檻到軌道中心線之間的距離為1 650 mm。

2.5.2安全門與車輛門之間的間隙

根據(jù)車輛輪廓線和站臺門布置方式可知，站臺門門檻到車門之間的理論距離為1 650-1 500=150 mm。由于車輛為一剛性結(jié)構(gòu)體，在曲線軌道上呈直線狀，故安全門門檻到車體之間的間隙并非理論距離150 mm。由圖7可知，曲線段車站安全門門檻距離車輛門之間的實際間隙值最小為129 mm，最大為167 mm。

由于乘客通行區(qū)域滑動門門檻采用直線型的金屬構(gòu)件，滑動門門檻的局部區(qū)域與軌道中心線之間的距離仍略有增加。經(jīng)過測算，站臺邊緣弧度為R=1 000 m時，滑動門門檻中部到軌道中心線之間的距離比滑動門門檻兩端到軌道中心線之間的距離多0.5 mm。再考慮限界所允許的半高安全門安裝誤差0～+10 mm，則曲線段車站半高站臺門門檻與車輛門之間最大距離為167+0.5+10=177.5 mm。半高安全門門體上部與車體之間的間隙達到了420 mm,乘客在上、下車時容易出現(xiàn)踏空現(xiàn)象，或誤入安全門與車輛之間的間隙中，從而引起安全事故。

2.5.3保障乘客上下車的安全措施

為消除安全門和車輛之間的間隙加大而產(chǎn)生的安全隱患，南京地鐵2號線東延線魚腹形車站增設(shè)了紅外電眼、防踏空膠條、視頻監(jiān)控等安全技術(shù)措施。

1) 固定門側(cè)盒下部設(shè)置紅外電眼。為避免安全門和車輛門關(guān)閉后，有人夾在安全門與車輛之間，目前國內(nèi)地鐵一般采用3種安全監(jiān)控裝置：激光、光幕和紅外電眼[7]，只要乘客被夾在安全門與車輛之間，安全門的滑動門會自動打開，此時列車無法駛離車站。南京地鐵2號線東延線安全門工程采用在固定門側(cè)盒下部設(shè)置兩組紅外電眼設(shè)備(見圖13)。

圖13　半高站臺門設(shè)置紅外電眼

2) 門檻邊緣安裝梳齒狀防踏空膠條。為了減小安全門門檻與車輛之間間隙，在安全門門檻邊緣安裝了梳齒狀的防踏空膠條。防踏空膠條采用梳狀設(shè)計，橡膠條的橫向即列車開動方向為軟性，即便與列車碰擦也不會損壞車體，縱向即與水平垂直方向為硬性，經(jīng)得起乘客踩踏，每塊橡膠條豎向可承受300 kg重量，相當于4個成年人的體重。

3) 列車車頭設(shè)置視頻監(jiān)控裝置。根據(jù)地鐵運營管理制度要求，司機在開、關(guān)列車門時需從車頭處瞭望整側(cè)安全門區(qū)域的乘客上、下車情況，而魚腹形站臺弧線較長，樓梯欄桿、鋼雨篷立柱等均有可能遮擋司機視線。為了滿足司機瞭望的需求，在列車車頭設(shè)置視頻進行整側(cè)站臺的監(jiān)控。

從南京地鐵2號線東延線實際運營經(jīng)驗來看，紅外電眼裝置宜在安全門完全關(guān)閉后5～6 s再進行屏蔽探測信號，可有效避免乘客被夾在安全門與列車之間。由于門體結(jié)構(gòu)上部與列車之間間隙較大，曾出現(xiàn)乘客攜帶的包裹被夾在車體和安全門間隙中，建議在以后的同類工程中增加半高安全門固定側(cè)盒門體上部厚度，并在增厚區(qū)域增設(shè)紅外對射電眼檢測設(shè)備，加大電眼探測區(qū)域。

3　結(jié)語

1) 魚腹形車站是提高高架線路景觀效果、優(yōu)化車站站位、減小區(qū)間用地切割和優(yōu)化道路交叉口橋墩布置的有效車站布置形式。

2) 魚腹形車站縮短站端區(qū)間喇叭口過渡段長度的優(yōu)勢，依賴于站臺端部寬度和站端線路曲線參數(shù)的選擇，應綜合車站客流集散要求、建筑布置特點以及區(qū)間橋墩設(shè)置條件進行合理確定。

3) 魚腹形站臺呈中間寬、兩端窄的特點，樓扶梯的開口位置和方向?qū)φ九_客流集散功能以及站端區(qū)間收縮效果具有關(guān)鍵性影響。車站建筑布置首要問題是結(jié)合客流集散要求和工程實際問題，確立樓扶梯布置方式。

4) 車站景觀設(shè)計應充分利用弧線輪廓，并對站址地形、環(huán)境特征加以巧妙利用，實現(xiàn)車站與區(qū)間橋梁的協(xié)調(diào)、與工程環(huán)境的互動，使車站兼具功能性和藝術(shù)性。

5) 魚腹形站臺較矩形站臺加大了安全門門體和車體、安全門檻和車門之間的間隙，應采取紅外電眼、防踏空膠條、視頻監(jiān)控等多項安全技術(shù)措施，消除乘客上下車的安全隱患。

[1] 北京城建設(shè)計研究總院有限責任公司.南京地鐵二號線東延線工程可行性研究及專家評審意見[G].北京,2007.

[2] 北京城建設(shè)計研究總院有限責任公司.南京地鐵二號線東延線工程初步設(shè)計[G].北京，2007.

[3] GB 50157—2003地鐵設(shè)計規(guī)范[S].北京：中國計劃出版社，2003：50-55.

[4] GB 50490—2009城市軌道交通技術(shù)規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2009.

[5] 沈景炎.車站站臺乘降區(qū)寬度的簡易計算[J].都市快軌交通，2008，21(5)：9-12.

[6] 倪昌，王建.關(guān)于站臺建筑限界的探討[J].都市快軌交通，2006，19(6)：15-18.

[7] 陳韶章,孫鐘權(quán),王愛儀,等.地下鐵道站臺屏蔽門系統(tǒng)[M].北京：科學出版社，2005.

(編輯：曹雪明)

Study on Key Technology in the Design of Fish-Belly Island Platform of Elevated Stations

Liu JibingQi HongFeng LeiSun YongbingBai Tangying

(Beijing Urban Construction Design & Development Group Co., Ltd., Beijing 100037)

The East Extension Line project of Nanjing Metro Line 2 is the first to adopt fish-belly island platform design in China. It has obtained favorable results since it was put into operation 3 years ago. This paper elaborates the technological advantages of this design, such as shortening transition section length of the bell mouth, improving visual effect of the station, optimizing its location, reducing project investment, and improving the alignment of lines. This paper also proposes feasible solutions to the critical points and difficulties in the platform design, such as the parameter choice of the curve lines, the breadth of the platform, the layout of escalators, as well as the problems that passengers are nipped by the door of the platform or the big gap between the platform and the ground. This paper will provide

and guidance for the extensive application and design practice of such station type.

fish-belly elevated station; advantages; technical parameters; design ideas

10.3969/j.issn.1672-6073.2015.01.010

2014-02-23

2014-12-17

劉繼兵，男，大學本科，高級工程師，從事軌道交通設(shè)計工作，819516131@qq.com

U231.4

A

1672-6073(2015)01-0036-05