武漢地鐵梨園站與華僑城支線換乘方案研究

陶 嵐，李慎奎

(中鐵隧道勘測(cè)設(shè)計(jì)院有限公司，天津 300133)

0 引言

武漢軌道交通8號(hào)線連接了金銀潭工業(yè)組團(tuán)、塔子湖居住組團(tuán)、二七居住組團(tuán)、永清商務(wù)區(qū)、徐東商業(yè)中心和東湖風(fēng)景名勝區(qū)等城市重要的工業(yè)、居住、商業(yè)和風(fēng)景區(qū)，加強(qiáng)了漢口濱江活動(dòng)區(qū)與武昌濱江活動(dòng)區(qū)的聯(lián)系，屬于軌道交通線網(wǎng)中重要的鎮(zhèn)間過(guò)江軌道交通骨干線路。根據(jù)《武漢市城市快速軌道交通建設(shè)規(guī)劃》的要求，地鐵8號(hào)線需引入規(guī)劃華僑城，梨園站是8號(hào)線與華僑城支線的換乘站。對(duì)換乘站的方案設(shè)計(jì)，研究文獻(xiàn)較多。李舸鵬［1］結(jié)合工程實(shí)例對(duì)地鐵換乘車(chē)站的各種換乘形式的主要特點(diǎn)及適用條件進(jìn)行了論述;范宏宇［2］針對(duì)武漢軌道交通4號(hào)線二期，對(duì)換乘車(chē)站設(shè)計(jì)提出清晰的思路;張小春等［3］以地鐵天津站為例，提出地鐵換乘車(chē)站設(shè)計(jì)的幾個(gè)原則;李坤［4］、程云妍等［5］結(jié)合工程實(shí)例，分析建筑換乘設(shè)計(jì)的形式、應(yīng)用及存在的問(wèn)題;殷峻［6］、周伶俐等［7］對(duì)地鐵同臺(tái)換乘的換乘功能進(jìn)行了研究;李國(guó)清［8］闡述北京地鐵換乘站設(shè)計(jì)現(xiàn)狀并提出建議;許俊峰［9］針對(duì)行人仿真模擬技術(shù)在地鐵換乘站設(shè)計(jì)中的應(yīng)用進(jìn)行了分析研究。

綜上，多數(shù)學(xué)者對(duì)城市中單一車(chē)站的換乘方案進(jìn)行了研究，在各種控制條件下，從功能、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)等方面進(jìn)行了方案比選，確定出合理的換乘方案，而對(duì)地鐵雙線與單線換乘方式的研究較少。

本文以武漢地鐵8號(hào)線一期終點(diǎn)站及華僑城支線梨園站為例，分析多種控制因素，滿足行車(chē)組織前提下，進(jìn)行多種主線與支線換乘方式的比選，并對(duì)各種換乘方式進(jìn)行施工經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較，提出經(jīng)濟(jì)、合理、可行的地鐵換乘車(chē)站建筑布置形式。

1 工程概況

梨園站為8號(hào)線一期工程終點(diǎn)站，車(chē)站位于徐東大街與華電小路、東湖路路口，沿徐東大街東西向布置，是8號(hào)線與華僑城支線的換乘車(chē)站。

華僑城段線路從梨園站單線引入至華僑城，全長(zhǎng)3.64 km。具體走向?yàn)?從梨園站出站下穿東湖路隧道后，沿東湖路北行，避開(kāi)紅廟立交橋、中北路延長(zhǎng)線高架橋后，沿中北路延長(zhǎng)線東行，并分別在園林路路口設(shè)園林路站、工業(yè)路路口設(shè)華僑城站(見(jiàn)圖1)。

圖1 8號(hào)線華僑城支線走向示意圖Fig.1 Plan layout of No.8 Metro line and OCT branch line

華僑城段若采用APM線，需要設(shè)置單獨(dú)的信號(hào)系統(tǒng)、車(chē)輛系統(tǒng)、控制中心等，純電腦系統(tǒng)控制列車(chē)運(yùn)行，運(yùn)營(yíng)成本高，且收費(fèi)計(jì)價(jià)制度與地鐵不一致，換乘地鐵需重新購(gòu)票，給乘客帶來(lái)不便，故不考慮采用APM進(jìn)行銜接。華僑城段若設(shè)置雙線，需拆遷華僑城站西側(cè)一座跨水渠框架橋，工程實(shí)施難度大，同時(shí)線路輸送能力余量達(dá)2/3，能力虛靡。單線方案運(yùn)能余量為14.3%，可以較好地應(yīng)對(duì)華僑城支線突發(fā)性客流，服務(wù)水平較高，運(yùn)營(yíng)組織、遠(yuǎn)期線路方案靈活，且對(duì)主線無(wú)影響，運(yùn)營(yíng)相對(duì)容易，車(chē)站設(shè)置和區(qū)間線路避開(kāi)了沿線市政工程項(xiàng)目，滿足東湖風(fēng)景區(qū)、華僑城規(guī)劃以及城市規(guī)劃的要求［10］。

綜合考慮，8號(hào)線一期工程建成后，華僑城段線路以單線往返運(yùn)行。

1.1 環(huán)境特點(diǎn)分析

1)梨園站東側(cè)緊鄰東湖風(fēng)景區(qū)。東湖風(fēng)景區(qū)位于武漢市城區(qū)內(nèi)，總面積73 km2，其中湖面面積33 km2，是中國(guó)最大的城中湖，國(guó)家5A級(jí)景區(qū)，節(jié)假日往往有大規(guī)模的客流。

2)目前本站周邊主要為華中電力局、新華社湖北分社及東湖天下住宅、電力宿舍、東湖中學(xué)等，遠(yuǎn)期規(guī)劃以科研、居住、旅游用地為主。

3)武漢華僑城未來(lái)將成為一個(gè)具有世界領(lǐng)先水平的旅游與生態(tài)相結(jié)合的人文社區(qū)，推動(dòng)整個(gè)東湖風(fēng)景區(qū)和相關(guān)區(qū)域的發(fā)展，為武漢旅游發(fā)展提速(見(jiàn)圖2)。

圖2 華僑城規(guī)劃示意圖Fig.2 Planning sketch of OCT

1.2 控制因素

1)主線有效站臺(tái)長(zhǎng)度按A型車(chē)6節(jié)編組設(shè)計(jì)為140 m，土建預(yù)留8節(jié)編組186 m長(zhǎng)的站臺(tái)條件。支線有效站臺(tái)長(zhǎng)度按A型車(chē)3節(jié)編組設(shè)計(jì)為72 m，為單線運(yùn)營(yíng)。主線、支線同期實(shí)施，華僑城支線從梨園站單線引入。

2)車(chē)站大里程端區(qū)間隧道穿越東湖路市政隧道。東湖路隧道為武漢二環(huán)線通道，寬22 m，雙向6車(chē)道，隧道底板深約14.9 m，影響梨園站及相鄰區(qū)間的軌面標(biāo)高。

3)徐東大街道路紅線寬60 m，為武漢市的主干道，是武漢大道的一部分，交通非常繁忙，道路已形成規(guī)劃，兩側(cè)均為建筑物、綠地及硬化地面。

4)車(chē)站主線站前設(shè)置交叉渡線，滿足列車(chē)的站前折返，并設(shè)置主線與支線之間的單渡線，站后需滿足終點(diǎn)站停車(chē)要求。

5)道路兩側(cè)各處用地所屬不同，協(xié)調(diào)困難。站位東西兩端地面西高東低，高差約3 m。

6)選擇合適的換乘方式，使換乘距離最短，做到明確、簡(jiǎn)捷、方便乘客，減小換乘高差，避免高度損失。

1.3 工程水文地質(zhì)

車(chē)站場(chǎng)地屬剝蝕堆積垅崗區(qū)，為長(zhǎng)江Ⅲ級(jí)階地。場(chǎng)地上覆土層主要為近代人工填土層(Qml)、中更新統(tǒng)(Ql+pl)沖積相黏性土、卵石層構(gòu)成，底部基巖為志留系墳頭組(S2f)泥巖，場(chǎng)地主要土層分布如下:〈1－1〉雜填土，〈1－2〉素填土，〈10－1〉黏土，〈12〉卵石，〈20c－1〉強(qiáng)風(fēng)化泥巖，〈20c－2－1〉中風(fēng)化泥巖，〈20c－2－2〉中風(fēng)化泥巖。地下水主要為上層滯水、承壓水及基巖裂隙水。承壓水主要賦存于12層卵石層(厚9～15 m)中，賦存環(huán)境相對(duì)較封閉，主要接受側(cè)向補(bǔ)給與排泄，地下水位季節(jié)性變化不明顯，水量較為豐富;基巖裂隙水主要賦存于下部基巖中，主要接受上部含水層中地下水的下滲及側(cè)向滲流補(bǔ)給，基巖裂隙水與承壓水呈連通關(guān)系。

2 行車(chē)組織

根據(jù)《武漢市軌道交通8號(hào)線工可階段客流預(yù)測(cè)報(bào)告》的客流預(yù)測(cè)結(jié)果，8號(hào)線主線初期、近期、遠(yuǎn)期高峰小時(shí)單向最大斷面客流量分別為14 576人次/h，22 488人次/h，35 047人次/h;華僑城支線初期、近期、遠(yuǎn)期高峰小時(shí)單向最大斷面客流量分別為1 810人次/h，2 722 人次/h，3 411 人次/h。

本站從運(yùn)營(yíng)組織上講，分為主、支線各自獨(dú)立運(yùn)營(yíng)和主支線貫通Y型運(yùn)營(yíng)2種方式。

2.1 主支線獨(dú)立運(yùn)營(yíng)方案

主線和支線系統(tǒng)設(shè)計(jì)輸送能力見(jiàn)表1和表2。

從表1和表2可以看出，本線設(shè)計(jì)能力可以滿足研究年度的客流需求，舒適度適宜，運(yùn)能余量適當(dāng)，列車(chē)運(yùn)行交路圖見(jiàn)圖3—5。

表1 主線系統(tǒng)設(shè)計(jì)輸送能力表Table 1 Design transportation capacity of main line

表2 支線系統(tǒng)設(shè)計(jì)輸送能力表Table 2 Design transportation capacity of branch line

圖3 初期列車(chē)運(yùn)行交路圖Fig.3 Train operation organization in preliminary stage

圖4 近期列車(chē)運(yùn)行交路圖Fig.4 Train operation organization in short term

圖5 遠(yuǎn)期列車(chē)運(yùn)行交路圖Fig.5 Train operation organization in long term

2.2 主支線貫通Y型運(yùn)營(yíng)方案

考慮支線與主線之間的聯(lián)絡(luò)，考慮將主線列車(chē)對(duì)數(shù)調(diào)整為25對(duì)。主線系統(tǒng)設(shè)計(jì)輸送能力見(jiàn)表3。

從表3可以看出，本線設(shè)計(jì)能力可以滿足研究年度的客流需求，但受支線運(yùn)營(yíng)影響較大。

綜上考慮，華僑城段在主支線獨(dú)立運(yùn)營(yíng)和主支線貫通Y型運(yùn)營(yíng)2種模式下以單線往返，均能滿足年度客流需求。

3 換乘方案研究

華僑城支線串聯(lián)了規(guī)劃華僑城和東湖風(fēng)景區(qū)，為了便于充分發(fā)揮華僑城與東湖風(fēng)景區(qū)間的整體效益，考慮對(duì)梨園站進(jìn)行綜合開(kāi)發(fā)。為帶動(dòng)整個(gè)東湖風(fēng)景區(qū)的發(fā)展，對(duì)梨園廣場(chǎng)考慮商業(yè)開(kāi)發(fā)。梨園站和梨園廣場(chǎng)間通過(guò)商業(yè)步行街連通。無(wú)論采用主支線獨(dú)立運(yùn)營(yíng)還是主支線貫通Y型運(yùn)營(yíng)，本站都有換乘需求。前期工作中，在滿足車(chē)站基本功能(含換乘功能)的前提下，做了以下的換乘方案研究。

3.1 主支線獨(dú)立運(yùn)營(yíng)方案

3.1.1 疊島換乘方案

2個(gè)換乘線路采用上下平行設(shè)置，為地下4層島式站臺(tái)車(chē)站，因支線下穿東湖路的隧道處標(biāo)高控制，故支線設(shè)置在地下3層，主線設(shè)置在地下4層。地下1層為物業(yè)層，地下2層為共用站廳層，地下3層為支線站臺(tái)層，地下4層為主線站臺(tái)層。車(chē)站總長(zhǎng)354.5 m，標(biāo)準(zhǔn)段寬22.3 m。疊島換乘方案見(jiàn)圖6。

表3 主線系統(tǒng)設(shè)計(jì)輸送能力表Table 3 Design transportation capacity of main line

圖6 疊島換乘方案Fig.6 Transfer scheme based on separate-floor island station

3.1.2 一島一側(cè)換乘方案

2個(gè)換乘線路采用左右平行設(shè)置，支線在最左側(cè)，為地下3層一島一側(cè)站臺(tái)車(chē)站。地下1層為物業(yè)層，地下2層為站廳層，地下3層為站臺(tái)層。支線站臺(tái)寬度為5 m，主線站臺(tái)寬度為13 m。車(chē)站總長(zhǎng)358 m，標(biāo)準(zhǔn)段寬31.1 m。一島一側(cè)換乘方案見(jiàn)圖7。

3.2 主支線貫通Y型運(yùn)營(yíng)(雙島換乘方案)

2個(gè)換乘線路采用左右平行設(shè)置。兩側(cè)為主線，中間為支線，為地下3層雙島三線車(chē)站。地下1層為物業(yè)層，地下2層為共用站廳層，地下3層為站臺(tái)層，站臺(tái)寬度均采用10 m。車(chē)站總長(zhǎng)478.6 m，標(biāo)準(zhǔn)段寬32.7 m。雙島換乘方案見(jiàn)圖8。

圖7 一島一側(cè)換乘方案Fig.7 Transfer scheme based on one-island and one-side-platform station

圖8 雙島換乘方案Fig.8 Transfer scheme based on two-island station

通過(guò)表4和表5這3種換乘方案的對(duì)比分析可看出:

1)疊島換乘方案可實(shí)現(xiàn)站臺(tái)—站臺(tái)的換乘，換乘距離較長(zhǎng)。運(yùn)營(yíng)時(shí)方便工作人員管理，但運(yùn)營(yíng)成本高。主線、支線區(qū)間隧道要上、下重疊設(shè)置，且車(chē)站基坑深約30 m，基坑開(kāi)挖對(duì)周邊影響較大工期較長(zhǎng)，施工風(fēng)險(xiǎn)大，工程費(fèi)用較高，不推薦采用疊島式換乘方案。

表4 3種換乘方案對(duì)比Table 4 Comparison and contrast among 3 transfer schemes

表5 3種換乘方案施工技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較Table 5 Comparison and contrast among 3 transfer schemes in terms of construction technology and cost

2)雙島換乘方案功能最好，換乘距離最短，但車(chē)站規(guī)模最大，因運(yùn)營(yíng)能力不匹配還存在運(yùn)營(yíng)安全隱患。車(chē)站基坑最寬，交通疏解存在困難，區(qū)間隧道與東湖路隧道圍護(hù)樁有沖突需要人工破樁，施工風(fēng)險(xiǎn)最大，工程費(fèi)用最高。根據(jù)主線車(chē)站運(yùn)營(yíng)及折返要求，支線、主線運(yùn)營(yíng)時(shí)相互影響，本站不適宜采用共線運(yùn)營(yíng)換乘方案。

3)一島一側(cè)換乘方案的付費(fèi)區(qū)換乘是最常見(jiàn)的換乘方式，采用站廳—站廳換乘，換乘距離長(zhǎng)，由站臺(tái)層通過(guò)垂直交通到達(dá)站廳，換乘客流較分散，事故隱患較小，方便運(yùn)營(yíng)管理?；泳植枯^寬，區(qū)間隧道與東湖路隧道圍護(hù)樁有沖突需要人工破樁，施工風(fēng)險(xiǎn)較大，工程費(fèi)用最低，是最適合本站的換乘方案。

4 結(jié)論與體會(huì)

1)本站換乘方式與主線、支線運(yùn)營(yíng)方式有關(guān)。在滿足行車(chē)組織需求的前提下，考慮主線與支線換乘方案。

2)通過(guò)車(chē)站的合理設(shè)置，華僑城支線與地鐵8號(hào)線全面地覆蓋了周邊區(qū)域，有利于區(qū)域的快速發(fā)展。

3)地鐵換乘車(chē)站除了滿足換乘功能外，還要根據(jù)施工難度、造價(jià)及對(duì)區(qū)間的影響等方面進(jìn)行綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，合理選擇。

4)遠(yuǎn)期客流預(yù)測(cè)不確定因素較多，突發(fā)性客流較多，華僑城支線行車(chē)組織是否滿足要求，還需進(jìn)一步論證。

5)對(duì)主線與支線換乘方式的分析比較，拓寬了分析研究問(wèn)題的范圍和思路。國(guó)內(nèi)許多城市在軌道交通建設(shè)過(guò)程中都會(huì)遇到類(lèi)似的問(wèn)題，本文所提出的設(shè)計(jì)思路和觀點(diǎn)，希望對(duì)地鐵設(shè)計(jì)人員起到一定的借鑒作用，能在特殊的環(huán)境下具體問(wèn)題具體分析，做出經(jīng)濟(jì)、適用的方案。

6)本文對(duì)華僑支線采用APM、雙線、單線運(yùn)營(yíng)的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了概括性地分析研究，僅適用于本站。對(duì)于其他主線與支線的運(yùn)營(yíng)方式結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)一步研究。

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