宋 楊

(西安市軌道交通集團(tuán)有限公司，710018，西安∥高級(jí)工程師)

換乘站是城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營(yíng)的關(guān)鍵控制點(diǎn)，其服務(wù)水平直接關(guān)系到城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行效率。從北京、上海、廣州等超大城市的軌道交通線網(wǎng)運(yùn)營(yíng)狀況看，在線網(wǎng)逐步完善過(guò)程中，一些主要換乘站都出現(xiàn)了換乘客流增加以及車站規(guī)模和換乘設(shè)施能力同客流量不匹配的問(wèn)題，致使后期對(duì)部分已運(yùn)營(yíng)的換乘車站結(jié)合周邊控制條件實(shí)施了改造。南京、成都、西安等城市的部分換乘站建成后不久，也出現(xiàn)了換乘客流量激增、客流量接近遠(yuǎn)期預(yù)測(cè)水平的現(xiàn)象，換乘站設(shè)施普遍呈現(xiàn)能力緊張的問(wèn)題。因此，在設(shè)計(jì)階段對(duì)換乘站進(jìn)行深入、系統(tǒng)的研究，設(shè)計(jì)出設(shè)施能力充足、換乘便捷和舒適安全的換乘車站十分必要。

1 西安地鐵換乘站概況

近年來(lái)，西安市軌道交通工程建設(shè)速度不斷加快，第一、二期建設(shè)規(guī)劃中的地鐵1—5號(hào)線、6號(hào)線一期及9號(hào)線已通車運(yùn)營(yíng)；第三期建設(shè)規(guī)劃線路正在全面建設(shè)，14號(hào)線于2021年6月底通車運(yùn)營(yíng)。一、二期建設(shè)規(guī)劃線路較少，換乘站共16座，換乘形式單一；三期建設(shè)規(guī)劃線路的實(shí)施將使換乘站達(dá)到37座，換乘站設(shè)計(jì)較為復(fù)雜。

2 西安地鐵既有換乘車站情況調(diào)研分析

目前，西安地鐵共有8條運(yùn)營(yíng)線路，運(yùn)營(yíng)里程為259 km，2021年二季度線網(wǎng)日均客流量為336.5萬(wàn)人次，開通以來(lái)線網(wǎng)最高日客流量448萬(wàn)人次(2021年5月)。目前全線網(wǎng)共有14座換乘站。

北大街站是1號(hào)線和2號(hào)線的換乘站，是西安地鐵的首座換乘站，為上側(cè)下島三層地下站。1號(hào)線和2號(hào)線通過(guò)中間的換乘樓梯實(shí)現(xiàn)雙向換乘。高峰期間，北大街站客流大，站內(nèi)擁堵現(xiàn)象比較嚴(yán)重。北大街站的高峰小時(shí)的進(jìn)出站客流量約為3.2萬(wàn)人次，節(jié)假日高峰小時(shí)的進(jìn)出站客流量達(dá)4.0萬(wàn)人次，日均客流量25萬(wàn)人次左右。1號(hào)線換乘2號(hào)線需上至站廳，通過(guò) “幾”字型鐵馬到2號(hào)線兩側(cè)樓扶梯處，通過(guò)樓梯換乘至2號(hào)線；運(yùn)營(yíng)公司將2號(hào)線站臺(tái)層中間區(qū)域設(shè)置為客流疏導(dǎo)區(qū)，排隊(duì)上車的客流疏導(dǎo)至站臺(tái)兩側(cè)候車。從整個(gè)布局來(lái)看，客流擁堵點(diǎn)主要存在于換乘樓扶梯上下基點(diǎn)和樓扶梯本身，在高峰時(shí)段目前通過(guò)限流手段來(lái)緩解擁堵。

二期建設(shè)規(guī)劃線路換乘站基本采用T型換乘。換乘站的站臺(tái)寬度：小寨站為13 m，大雁塔站為16 m，五路口站和通化門站等其他站為14 m。兩線站臺(tái)換乘節(jié)點(diǎn)間距離的大小對(duì)換乘客流的疏導(dǎo)能力有很大影響，大雁塔站3號(hào)線和4號(hào)線的站臺(tái)換乘節(jié)點(diǎn)間的距離為8 m，小寨站2號(hào)線和3號(hào)線的站臺(tái)換乘節(jié)點(diǎn)處基本貼合。目前已對(duì)通化門站(1號(hào)線與3號(hào)線換乘)和大雁塔站的換乘節(jié)點(diǎn)區(qū)域均進(jìn)行了放大處理。目前小寨站高峰時(shí)段站內(nèi)較為擁堵(預(yù)測(cè)初期2018年高峰小時(shí)客流量約為1.90萬(wàn)人次，2018年1月實(shí)際客流量為2.64萬(wàn)人次，遠(yuǎn)大于預(yù)測(cè)客流)，其余換乘站高峰時(shí)段的客流組織較為有序。

因線網(wǎng)規(guī)劃調(diào)整，將南稍門站由原標(biāo)準(zhǔn)站改造成了換乘站。主要改造措施為：擴(kuò)建既有換乘廳，在既有站臺(tái)至站廳增加一組扶梯，設(shè)置雙通道單向換乘，換乘通道內(nèi)增加扶梯數(shù)量等。南稍門站高峰時(shí)期的運(yùn)行狀況較好。

3 換乘車站設(shè)計(jì)影響因素及其應(yīng)對(duì)策略

3.1 換乘車站網(wǎng)絡(luò)功能定位及分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

換乘車站的規(guī)模一定程度上取決于線路本身的定位。西安地鐵換乘站分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。根據(jù)換乘車站分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，確定站臺(tái)寬度、建筑空間、樓扶梯和通道的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

表1 西安地鐵換乘站分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)表

從實(shí)際運(yùn)營(yíng)看，隨著線網(wǎng)密度增大和客流量逐步提高，早期換乘站的站臺(tái)就顯得偏小、應(yīng)對(duì)風(fēng)險(xiǎn)能力較低。線網(wǎng)規(guī)劃調(diào)整后，需將部分標(biāo)準(zhǔn)站改為換乘站，因原標(biāo)準(zhǔn)站站臺(tái)偏小且未預(yù)留換乘條件，因此需通過(guò)改造方式實(shí)現(xiàn)換乘。雖然后期規(guī)劃建設(shè)的線路規(guī)模比前期規(guī)劃建設(shè)的線路規(guī)模大，但實(shí)際換乘效果好于前期的。

3.2 車站建設(shè)時(shí)序

1) 與已運(yùn)營(yíng)線路換乘：對(duì)擬建線路的影響，主要取決于已運(yùn)營(yíng)車站是否預(yù)留換乘條件。若已預(yù)留，則根據(jù)預(yù)留條件采用節(jié)點(diǎn)換乘或通道換乘；若未預(yù)留，則需要對(duì)已運(yùn)營(yíng)車站進(jìn)行改造，使其滿足換乘條件。

2) 與在建線路換乘：對(duì)擬建線路的影響，主要是需根據(jù)預(yù)留條件選擇換乘節(jié)點(diǎn)或者是否同期實(shí)施。

3) 與同一建設(shè)規(guī)劃期內(nèi)的線路換乘：主要是根據(jù)線網(wǎng)建設(shè)時(shí)序及路由穩(wěn)定情況，在條件允許的情況下，預(yù)留換乘節(jié)點(diǎn)或者同期實(shí)施，以避免造成換乘功能水平的降低。

4) 與非同一建設(shè)規(guī)劃期內(nèi)的線路換乘：主要是需根據(jù)線網(wǎng)穩(wěn)定條件及交織形式，判斷遠(yuǎn)期線路路由是否穩(wěn)定。若路由不穩(wěn)定，為避免工程廢棄，則采用通道換乘，預(yù)留節(jié)點(diǎn)換乘條件；若路由相對(duì)較穩(wěn)定，預(yù)留換乘節(jié)點(diǎn)。

3.3 客流規(guī)模風(fēng)險(xiǎn)與對(duì)策

客流預(yù)測(cè)對(duì)車站規(guī)模起決定性作用，因此要充分估計(jì)客流規(guī)模風(fēng)險(xiǎn)。會(huì)對(duì)運(yùn)營(yíng)產(chǎn)生較大沖擊的風(fēng)險(xiǎn)源主要包括大型交通樞紐的轉(zhuǎn)乘、大規(guī)模集體活動(dòng)、大規(guī)模假日休閑活動(dòng)、人口高密度功能區(qū)、線網(wǎng)建設(shè)時(shí)序以及換乘站運(yùn)能不匹配。相應(yīng)的應(yīng)對(duì)對(duì)策如下：

1) 車站規(guī)模及站臺(tái)寬度首先應(yīng)滿足換乘站分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)施設(shè)備和公共空間的匹配及預(yù)留應(yīng)滿足一定客流規(guī)模的需求。

2) 在進(jìn)行換乘站規(guī)模設(shè)置和設(shè)施設(shè)備能力驗(yàn)算時(shí)，除考慮控制時(shí)期運(yùn)能匹配及各線運(yùn)能外，還應(yīng)考慮將兩列列車同時(shí)到站情況作為驗(yàn)算的基礎(chǔ)條件。

3) 在和已運(yùn)營(yíng)車站或已實(shí)施車站進(jìn)行換乘時(shí)，應(yīng)將運(yùn)營(yíng)車站運(yùn)營(yíng)時(shí)期的客流量作為換乘站設(shè)計(jì)或運(yùn)營(yíng)車站改造的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，并結(jié)合遠(yuǎn)期客流數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，在此基礎(chǔ)上明確車站規(guī)模和其他重要節(jié)點(diǎn)的能力。

4) 建議在車站建筑設(shè)計(jì)中增加客流規(guī)模風(fēng)險(xiǎn)分析，并采用可靠的設(shè)計(jì)方法，提出合理的運(yùn)營(yíng)組織建議。在此基礎(chǔ)上形成全線網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估報(bào)告，以此作為行車組織設(shè)計(jì)與建設(shè)計(jì)劃決策的參考依據(jù)。

3.4 周邊控制因素

城市建設(shè)是立體、全面展開的，換乘站的設(shè)計(jì)需要與城市規(guī)劃、地下空間開發(fā)以及周圍的地形條件相協(xié)調(diào)。換乘形式的選擇受多種因素影響，包括規(guī)劃條件、道路概況、工程地質(zhì)水文條件、地下地上構(gòu)筑物與管線等，因此選擇換乘形式時(shí)，要充分考慮上述因素，堅(jiān)持與環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展相協(xié)調(diào)。

換乘站站位優(yōu)先選擇商業(yè)、住宅和市政服務(wù)設(shè)施地塊(客運(yùn)站、醫(yī)院和展館等)，盡量避開軍事用地和文物保護(hù)用地。首先考慮在主要道路路口設(shè)站，便于交通接駁；并優(yōu)先考慮跨路口站位的可實(shí)施性，以兼顧各個(gè)象限客流。

3.5 換乘站改造

由于城市發(fā)展及線網(wǎng)規(guī)劃的完善，導(dǎo)致既有車站功能無(wú)法滿足現(xiàn)狀客流需求。如：站臺(tái)寬度較小，車站樓扶梯或換乘樓扶梯設(shè)施設(shè)備能力不足，尤其是不能滿足近期車站疏散要求；車站公共空間較為狹小，不能滿足現(xiàn)狀客流疏導(dǎo)要求；或因線網(wǎng)調(diào)整，已建成的標(biāo)準(zhǔn)站變換乘站后，因原標(biāo)準(zhǔn)站未預(yù)留換乘條件，無(wú)法實(shí)現(xiàn)換乘功能等。以上情況，均需要對(duì)既有車站進(jìn)行改造或功能提升。

3.5.1 改造車站的總體原則

根據(jù)既有車站周邊規(guī)劃，研究客流規(guī)模和流向；研究車站現(xiàn)狀，梳理存在問(wèn)題，提出解決方案；應(yīng)對(duì)客流增長(zhǎng)，增加疏散設(shè)施，保障運(yùn)營(yíng)安全；結(jié)合運(yùn)營(yíng)現(xiàn)狀，合理組織實(shí)施，避免運(yùn)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)。

3.5.2 改造車站注意事項(xiàng)

改造前應(yīng)對(duì)既有站進(jìn)行分析(站臺(tái)寬度、樓扶梯能力、閘機(jī)能力和改造工作量等)，驗(yàn)證換乘的可行性和可適性。改造方案對(duì)既有線各系統(tǒng)專業(yè)設(shè)計(jì)均有較大的調(diào)整，需協(xié)調(diào)既有線運(yùn)營(yíng)方對(duì)設(shè)計(jì)調(diào)整予以確認(rèn)，并建議結(jié)合運(yùn)營(yíng)實(shí)際情況組織專項(xiàng)設(shè)計(jì)、實(shí)施方案評(píng)審和安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。車站改造量因站而異，但改造過(guò)程均會(huì)對(duì)既有線運(yùn)營(yíng)造成一定影響，因此，在改造工程的實(shí)施期間，需保證既有線的運(yùn)營(yíng)，但不排除個(gè)別系統(tǒng)倒接期間會(huì)對(duì)運(yùn)營(yíng)造成一定的影響，運(yùn)營(yíng)單位需提前做好應(yīng)急預(yù)案。

3.5.3 改造車站重點(diǎn)問(wèn)題分析

1) 消防標(biāo)準(zhǔn)：根據(jù)GB 51298—2018年《地鐵設(shè)計(jì)防火標(biāo)準(zhǔn)》的要求，車站擴(kuò)建工程的消防應(yīng)滿足該標(biāo)準(zhǔn)的要求；對(duì)于改建工程，其消防可以根據(jù)項(xiàng)目的實(shí)際情況進(jìn)行分析，有困難的可以執(zhí)行老標(biāo)準(zhǔn)，但需要征得本市消防部門的認(rèn)可，并應(yīng)制定改造期間的消防專項(xiàng)預(yù)案。

考慮目標(biāo)加速及轉(zhuǎn)彎影響，目標(biāo)運(yùn)動(dòng)模型選擇三維協(xié)同轉(zhuǎn)彎模型(3DCSCT)、擴(kuò)維勻速直線運(yùn)動(dòng)模型(CV)，3DCSCT相應(yīng)的過(guò)程噪聲Q(ω)參見(jiàn)文獻(xiàn)[10]。

2) 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估及對(duì)策：地鐵改造工程相對(duì)復(fù)雜，社會(huì)影響大，因此在進(jìn)行地鐵車站改造時(shí)應(yīng)進(jìn)行必要的風(fēng)險(xiǎn)分析和評(píng)估工作。從項(xiàng)目前期、施工和運(yùn)營(yíng)等各個(gè)階段可能對(duì)外產(chǎn)生的負(fù)面影響，全面、動(dòng)態(tài)和全程識(shí)別判斷可能影響項(xiàng)目總體目標(biāo)順利實(shí)現(xiàn)的各種風(fēng)險(xiǎn)因素。

3.5.4 結(jié)構(gòu)安全及施工措施

1) 施工圍擋：為減少與運(yùn)營(yíng)接口時(shí)對(duì)運(yùn)營(yíng)的干擾，接駁施工時(shí)需要在接口部位設(shè)置圍擋。

2) 墻體破除：在破除區(qū)域搭設(shè)防塵網(wǎng)布，安裝排風(fēng)筒，防止破除時(shí)的灰塵及電焊煙霧流入運(yùn)營(yíng)區(qū)域內(nèi)。

3) 中板開洞：在站內(nèi)中板開洞范圍內(nèi)搭設(shè)施工圍擋，設(shè)立施工警戒區(qū)域，防止無(wú)關(guān)人員進(jìn)入施工區(qū)域；在破除區(qū)域處搭設(shè)防塵網(wǎng)布，安裝排風(fēng)筒，防止破除時(shí)的灰塵及電焊煙霧流入運(yùn)營(yíng)區(qū)域內(nèi)。

4) 設(shè)備改造及置換：為保證改造期間的運(yùn)營(yíng)安全與設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)，主要設(shè)備設(shè)施可以遵循以舊換新、先建再拆的改造原則。

3.6 換乘站的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)已運(yùn)營(yíng)一、二期規(guī)劃線路換乘站存在的站臺(tái)偏小和設(shè)施能力不足等問(wèn)題，結(jié)合車站的網(wǎng)絡(luò)功能定位及分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，適當(dāng)提高了三期線路換乘站的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。本文以西安地鐵線網(wǎng)中唯一一條環(huán)線8號(hào)線(共設(shè)18座換乘站)為例進(jìn)行分析，設(shè)計(jì)規(guī)模采用如下標(biāo)準(zhǔn)：

1) 站臺(tái)寬度：采用節(jié)點(diǎn)換乘的車站，其站臺(tái)寬度不小于14 m；采用通道換乘的車站，可根據(jù)不同的換乘量及客流量確定站臺(tái)寬度，一般不小于13 m，島式站臺(tái)側(cè)站臺(tái)寬度不小于3 m。

2) 建筑空間：根據(jù)提高空間舒適度的原則，換乘站的空間高度標(biāo)準(zhǔn)與一般車站的相比應(yīng)適當(dāng)放大。公共區(qū)樓梯寬度單向樓梯凈寬不小于1.8 m，雙向樓梯凈寬不小于2.4 m；T型和L型島式換乘站節(jié)點(diǎn)處的臺(tái)臺(tái)換乘樓梯總凈寬不小于5.6 m，樓梯下端距站臺(tái)門端門的距離不小于6 m；換乘通道的寬度應(yīng)根據(jù)客流控制期高峰小時(shí)換乘客流量計(jì)算確定，單向換乘通道裝修后最小凈寬不小于5 m，雙向換乘通道裝修后最小凈寬不小于10 m。

通過(guò)提高設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，滿足人性化設(shè)計(jì)，使車站設(shè)施能力與換乘客流量相互匹配，實(shí)現(xiàn)換乘便捷和舒適。

3.7 換乘站功能評(píng)價(jià)

換乘站功能評(píng)價(jià)的有力手段為動(dòng)態(tài)客流仿真模擬，在充分分析客乘規(guī)模和周邊規(guī)劃等因素，研究換乘乘客心理和行為特性的基礎(chǔ)上，兼顧換乘安全性、便捷性和舒適度等要求，同時(shí)把握換乘客流非靜態(tài)和非均衡，而是存在時(shí)間和方向上的不均衡性和短時(shí)沖擊性等特點(diǎn)，對(duì)換乘站的設(shè)計(jì)方案及服務(wù)水平進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。

客流模擬可以初步驗(yàn)證方案的站臺(tái)大小、擁堵點(diǎn)及設(shè)施能力等是否滿足要求。在三期線路中，換乘站均采用“仿真模擬驗(yàn)證—方案優(yōu)化—再次模擬驗(yàn)證”的方式調(diào)整和優(yōu)化方案，確保換乘功能最優(yōu)。

4 三期線路換乘站設(shè)計(jì)實(shí)例

以科技六路站的設(shè)計(jì)為例，該站是地鐵6號(hào)線、8號(hào)線和11號(hào)線的三線換乘站，設(shè)置在高新區(qū)唐延路、高新路和科技六路相匯處。周邊規(guī)劃主要以商業(yè)用地、公共綠地以及居住用地為主。該站的6號(hào)線車站為地下三層島式，站臺(tái)寬度為12 m，滿足6節(jié)B型車編組列車需求，已先期實(shí)施；該站8號(hào)線車站為地下三層島式，站臺(tái)寬度為16 m，滿足6節(jié)A型車編組列車需求；該站11號(hào)線車站為地下兩層島式，站臺(tái)寬度為14.5 m，滿足6節(jié)A型車編組列車需求，與該站8號(hào)線車站的土建同期實(shí)施。

科技六路站采用8號(hào)線和11號(hào)線兩線同期實(shí)施的方案，8號(hào)線站臺(tái)寬度為16 m，換乘節(jié)點(diǎn)處兩線站臺(tái)脫開距離達(dá)15 m，同時(shí)在鄰近換乘節(jié)點(diǎn)的第一組樓扶梯與結(jié)構(gòu)柱之間留出通行空間。8號(hào)線及11號(hào)線站臺(tái)寬度和空間高度設(shè)計(jì)均高于一般換乘站；換乘方式采用扶梯，提高了換乘標(biāo)準(zhǔn)。

科技六路站站廳層換乘關(guān)系如圖1所示。對(duì)初步方案進(jìn)行動(dòng)態(tài)客流模擬驗(yàn)證，針對(duì)存在問(wèn)題先后進(jìn)行了6次“方案優(yōu)化—再次模擬驗(yàn)證”的反復(fù)調(diào)整過(guò)程(結(jié)果如圖2所示)，提出將該站6號(hào)線車站南端樓扶梯由兩扶梯一樓梯改為三扶梯，南側(cè)欄桿外擴(kuò)，增加中部樓扶梯設(shè)施；將該站8號(hào)線車站進(jìn)站閘機(jī)移到中間兩部扶梯之間；該站11號(hào)線車站中部樓梯開口改為向西開；擴(kuò)大該站6號(hào)線與11號(hào)線站廳相交拐角處區(qū)域，形成切角，增大通行空間。最終的實(shí)施方案實(shí)現(xiàn)了設(shè)施能力充足、換乘便捷舒適的目標(biāo)，達(dá)到換乘方案最優(yōu)。

圖1 科技六路站站廳層換乘關(guān)系

圖2 多輪方案優(yōu)化后的科技六路站客流模擬密度圖

5 結(jié)論

1) 在前期設(shè)計(jì)中，應(yīng)預(yù)留換乘站設(shè)備設(shè)施能力。應(yīng)增加換乘站客流規(guī)模風(fēng)險(xiǎn)分析，基于此提出合理的控制客流風(fēng)險(xiǎn)的運(yùn)營(yíng)組織建議，并形成全線的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估報(bào)告，作為行車組織設(shè)計(jì)與建設(shè)計(jì)劃決策的參考依據(jù)。

2) 通過(guò)對(duì)換乘站公共區(qū)空間布局形式進(jìn)行驗(yàn)算，確定了換乘站基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和客流組織原則。通過(guò)客流模擬對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行初步驗(yàn)證，在設(shè)計(jì)階段提前預(yù)警可能出現(xiàn)的運(yùn)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)而對(duì)線路的運(yùn)力配置、運(yùn)營(yíng)組織甚至線網(wǎng)規(guī)劃提出相應(yīng)要求。

3) 既有線改造會(huì)對(duì)已運(yùn)營(yíng)線路造成一定影響，且改造過(guò)程中存在較大風(fēng)險(xiǎn)，費(fèi)用也較高。因此，在預(yù)留車站換乘條件方面，應(yīng)有一定的前瞻性與包容性，以盡量減少后期改造工程。關(guān)于將標(biāo)準(zhǔn)站改造為換乘站，本文明確了改造理念、相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、總體原則、土建改造及設(shè)備改造需要注意的問(wèn)題，對(duì)后續(xù)線路涉及的車站改造有一定的指導(dǎo)意義。