地鐵大空間地下多線換乘站建筑設計探究

嚴東

（中鐵隧道勘測設計院有限公司 天津 300133）

引言

隨著路網(wǎng)建設的發(fā)展，線路的交疊將會出現(xiàn)更多的換乘站，車站的客流也在不斷增加。與之相對應的車站規(guī)模也會不斷增大。重要的地鐵換乘站會逐漸成為類似于火車站等大空間的交通建筑。它們具有大空間交通建筑的特點，過去對于標準站的設計手法已經(jīng)不適合此類車站的情況，傳統(tǒng)的設計手法會對車站本身帶來使用上的不變。面對不同條件的車站更應該采取積極的應對方式而非傳統(tǒng)設計手法的簡單復制。廣州地鐵彩虹橋站作為8號線北延、11號線及13號線三線換乘車站，對時代的變化做出了積極的回應，希望能夠呈現(xiàn)出對多線換乘及大空間車站更多的設計思路。

1 項目背景

1.1 線路及周邊環(huán)境

廣州地鐵彩虹橋站作為8號線、11號線與13號線的地鐵交通樞紐換乘站。車站位于荔灣路與東風路的交叉路口，8號線車站沿荔灣路南北方向設置，11、13號線車站位于東風西路東西向布置。

車站周邊控制因素：①8號線南端區(qū)間下穿大量商業(yè)建筑物，樁長為15～20m，隧道范圍內(nèi)有89根樁，為增強區(qū)間可實施性，車站宜深埋。②11號線西端區(qū)間下穿多層住宅樓（樁長20m）及高架樁基（樁長36m），車站需埋深三層及以下。③流花湖隧道與11、13號線交叉區(qū)域，隧道底埋深15.5m，11、13號線的軌面埋深至少約16m，區(qū)間隧道才能以最大縱坡下穿流花湖隧道。

1.2 客流分析

通過分析彩虹橋站的全日客流集散量，可看出彩虹橋站屬于客流集散量較大的站點。三線設計客流為10.46萬人/h，三線換乘客流為7.84萬人/h，客流巨大。文獻[3]對于樞紐站的等級做出了明確的劃分，客運量是劃分樞紐站等級的依據(jù)。

表1 軌道交通樞紐客運量的分類

綜合來看，彩虹橋的客流量已經(jīng)達到了特大交通樞紐站的級別，區(qū)別于普通的換乘站，它屬于一個多線交織、客流巨大的樞紐站。

2 車站方案

車站的形式可分為8號線及11、13號線兩部分，并研究相互關系。

2.1 8號線站臺形式選擇

根據(jù)對車站的客流和換乘分析，對8號線站臺形式進行“一島兩側”和“島式”站臺的比較。

（1）采用單島站臺形式，車站寬度25.5m，由于橋樁控制，站臺換乘通道實施困難，僅能設置較窄的換乘步梯?？土魍ㄟ^站廳換乘，客流交叉嚴重。

（2）采用一島兩側站臺形式，車站加寬4.9m，可以設置站臺換乘通道，換乘客流可以實現(xiàn)單方向換乘，而且進出站客流與換乘客流不交叉。因此，與單島換乘對比，在造價增加不多情況下，換乘功能大幅改善，8號線站臺形式優(yōu)先考慮一島兩側。

2.2 基礎方案與換乘分析

結合邊界因素，對埋深、工法、車站形式等分析得出基礎方案：

表2 基礎方案類型表

通過上述分析，綜合區(qū)間實施條件、換乘功能、車站規(guī)模等方面，方案六具有明顯的優(yōu)點，并考慮到車站作為交通樞紐站，減少空間壓抑感，將站廳公共區(qū)范圍層高優(yōu)化加高，局部設置設備區(qū)夾層，得到最終的方案，即8號線為地下三層站，采用“一島兩側”形式；11、13號線為地下二層站，采用“雙島四線平行”形式。

圖1 優(yōu)化分析圖

2.3 流線分析

對于換乘站設計，首先，要對換乘客流有較為清晰的分析和組織，其次，要考慮到車站周邊環(huán)境對車站方案實施的影響，繼而選擇合理的換乘形式，以達到換乘功能的合理化。換乘客流一部分來源于乘車進行線路的換乘，這部分客流往往偏向于選擇臺到臺的換乘方式；另一部分來源于地面客流就近選擇出入口進入地鐵車站而選擇另一條線路出行，這部分客流則會選擇廳到廳的換乘方式。因此，采用何種方式進行換乘、換乘節(jié)點的規(guī)模以及換乘客流組織方式都會影響到換乘車站的使用功能。

文獻[4]對軌道交通間的換乘方式進行了詳細的論述，其中包括同臺換乘、節(jié)點換乘、通道換乘、換乘廳換乘以及混合換乘等幾種形式。對于綜合大型樞紐站，適合采用臺－臺加廳－廳的組合換乘的方式進行設計。文獻[1]對于臺－臺加廳－廳的組合換乘車站形式，客流組織模式有雙向混合換乘和單向循環(huán)換乘進行對比分析，認為單向循環(huán)換乘流線清晰，雖然對于某個方向換乘距離較長，但適當?shù)木嚯x可保證通行的有序性，從而提高效率。

本站通過采用“一島兩側”對“雙島四線”的車站形式，8號線與11、13號線T字單循環(huán)換乘，11、13號線為4條線平行同站臺換乘，可以有效合理分離各線的各種類型的人流，提供較高的交通組織服務。

2.4 建筑體量

基于車站形式，8號線站廳層高10.4m，長125.8m，寬45m；島式站臺寬11m，側式站臺層5.5m，高5.4m，長140m。11、13號線站廳層層高10.4m，長186.1m，寬50m，島式站臺層高6.17m，長186m，寬14.5m+15m。無論是從平面尺寸到豎向深度，彩虹橋相較于其他一般的換乘車站，建筑體量更大。

3 柱網(wǎng)分析

常規(guī)車站的體量較小，基于功能、經(jīng)濟、技術三者的平衡，標準站的柱網(wǎng)尺寸相對較小。而對于彩虹橋站的車站體量，其柱網(wǎng)形須進行研究。

3.1 常規(guī)柱網(wǎng)

標準站站廳一般為5m層高，采用9m×9m柱網(wǎng)。當站臺寬度適應客流變化而擴大時，站廳層高一般仍為5m，仍采用9m×9m柱網(wǎng)。彩虹橋站的車站寬度已達到45m（八號線）和50m（11、13號線），站廳層高達到10.4m。若仍運用9m×9m的柱網(wǎng)將會造成柱子細長、林立的空間，乘客的使用舒適度降低，服務質(zhì)量大打折扣。

圖2 常規(guī)柱網(wǎng)分析圖

在傳統(tǒng)的柱網(wǎng)形式與當前車站條件不相匹配的情況下，需要探尋新的柱網(wǎng)形式，使其既能夠滿足結構、設備等功能要求，又能符合車站大空間、大客流的特性，提供舒適宜人的乘車環(huán)境。

3.2 案例分析

對于這類換乘車站，我們研究了廣州以及其地區(qū)的相似車站案例。

3.2.1 廣州嘉禾望崗站與廣州南站

地鐵廣州南站是二號線與七號線的換乘站，且與高鐵站廣州南站銜接，車站的寬度達到了50m，層高4.8m，廣州南站采用傳統(tǒng)的8m×8m柱網(wǎng)進行結構設計。嘉禾望崗站是二號線與三號線的換乘站，客流量較大，車站橫向?qū)挾葹?7m，采用9m×12m的柱網(wǎng)結構，層高5.1m。對于體量與客流較大的地鐵站，采用普通的9m×9m柱網(wǎng)會使得空間較為局促，柱子稍顯林立，與大空間的交通建筑性質(zhì)不相匹配。

3.2.2 廣州塔站

廣州塔站是三號線與APM線的換乘站。站廳層層高較大，凈高為8.6m。車站未采用9m×9m的柱網(wǎng)形式，在縱向?qū)⒅缂哟?，形?6m與6.5m的柱跨。通過這樣的形式，將車站空間中間部分放空，與大層高的體量相適應，形成適合的尺度感受，避免柱子林立細長的壓抑感。

3.2.3 天津津灣廣場站

津灣廣場站平面形式不規(guī)則，站廳長度最大的為104m，平均寬度45m，站廳層高8.4m，站臺層高7m，是大體量的車站。車站采用8m×8m的小柱距柱網(wǎng)來適應不規(guī)則的平面形式，通過起拱的方式盡量保留車站大層高的優(yōu)勢。但由于空間體量較大，而柱距較小，柱子稍顯密集。

3.2.4 北京新華大街站

作為M6線與S6線的換乘站，新華大街站有快慢四條軌道經(jīng)過，是一座雙島四線站。車站建筑面積近5萬m2，不僅面積大，而且建筑結構新穎，其公共區(qū)采用Y型柱，形成通透明亮，視野開闊的效果。其中，站廳層層高8.2m，局部通高13.9m，凈高7m，局部凈高12.7m。車站采用19.4m×9m與9.5m×9m的柱網(wǎng)形式，雖然在橫向加大了柱距，以Y形柱作為構件形式，一定程度上減輕了空間的壓抑感。但由于縱向柱距仍為9m，Y柱稍顯密集，影響了大體量車站的空間品質(zhì)。

3.2.5 鹿特丹中央火車站

鹿特丹中央火車站為8m層高，15m×24m的柱距。該車站采用Y形柱將柱距盡量加大，強調(diào)了空間的開闊性，適應車站大客流的使用要求，提供適宜的空間尺度。

3.3 分析結論

通過以上案例，可看出大跨度的柱網(wǎng)形式更與大空間大客流車站匹配：①從大空間的角度出發(fā)，大跨柱網(wǎng)在尺度上更加和諧，避免柱子林立的閉塞壓抑之感，表現(xiàn)出開闊通透的感覺；②從大客流的角度出發(fā)，大跨柱網(wǎng)在一定程度上釋放了下部空間，對于客流的運動阻礙更小，形成一個更為整體的車站空間，有利于組織與疏導客流。并且通過直柱變斜的方式，可在結構上減少柱截面大小，也在大空間中營造出了豐富的空間層次。

3.4 柱網(wǎng)優(yōu)化

3.4.1 層高與柱距關系分析

圖3 層高與柱網(wǎng)關系分析圖

比較三種柱網(wǎng)形式對應不同的層高所呈現(xiàn)的效果：①對于10.4m層高，9m柱距直柱的柱網(wǎng)形式將車站豎向拉伸，空間豎向過高，柱子林立；18m柱距的直柱所形成的空間尺度較為合適，而18m柱距V柱的空間比例、柱子截面尺寸和車站體量的關系最為合適；②對于8m層高的車站，9m柱距直柱的柱網(wǎng)形式與車站的體量較為合適，而18m柱距的直柱顯得車站體量扁平，18m柱距的V柱則相對合適，但柱子體量相對較大；③對于6m層高的車站，9m柱距直柱的柱網(wǎng)形式可以形成較為適宜的尺度關系，而采用18m柱距的直柱和V柱則顯得空間壓抑。

3.4.2 視線分析

不同的柱網(wǎng)形式對人視線遮擋的影響可通過定量分析得出結論：

圖4 視線分析圖

三種柱網(wǎng)形式的橫向柱距均相等，以此為定量，研究縱向柱距改變帶來的空間感受。將18m柱距為一個研究單元，研究人站在軸線位置，視線高度為1.65m，平視視角為80°（其中上視角為25°，下視角為55°），比較三種柱網(wǎng)形式的空間感受。

由視線分析數(shù)據(jù)可以看出，柱網(wǎng)由9m調(diào)整為18m后人所感知的柱距有大幅度的提升，而18m柱距下的直柱與V形柱感知程度相當。同時，由于V形柱在豎向有變化，相對于直柱空間更為豐富。

3.4.3 優(yōu)化結果

圖5 柱網(wǎng)優(yōu)化分析圖

對于彩虹橋站9m柱距直柱、18m柱距直柱、18m柱距V柱三種形式，通過空間使用、視線感受等方面的比較，相對于彩虹橋站10.4m的大層高，18m柱距V形柱的柱網(wǎng)形式呈現(xiàn)的空間尺度較為合適，且乘客的視線感受較為開闊。通過對柱網(wǎng)及柱形式的優(yōu)化，大大提升了車站的服務水平，優(yōu)化乘客乘車體驗。

4 結論及建議

地鐵線網(wǎng)已日趨成熟，多線換乘車站不斷増多。通過研究廣州三線換乘車站——彩虹橋站的設計手法，對于目前正在規(guī)劃及建設的換乘車站具有借鑒意義。

（1）隨著線網(wǎng)密度的加大，車站體量應根據(jù)客流情況增大，以滿足客流需求，車站的體量應與其客流相匹配。

（2）對于三線換乘車站，采用一島兩側對雙島四線平行組合換乘形式，通過單向循環(huán)換乘的客流組織模式，可以實現(xiàn)深埋換乘站高效、有序地換乘，提高服務水平。

（3）大體量車站可通過增加層高和加大柱跨提升車站服務水平，同時柱子的形式可根據(jù)需求有所變化。

[1]姜寶臣.廣州地鐵海珠廣場站換乘設計與實施[J]隧道建設，2017（4）：486～493.

[2]黃清華.廣州地鐵動物園站設計特點分析[J].建筑節(jié)能，2016（8）：159～160.

[3]丁園園.城市軌道交通樞紐站換乘空間一體化設計研究[D].北京：北京交通大學，2014.

[4]張帥.城市軌道交通樞紐內(nèi)部空間交通流線設計初探[D].北京：北京交通大學，2011.

[5]李晉琦.基于使用行為的地鐵站地下?lián)Q乘空間評價方法研究[D].天津：天津大學，2013.

[6]鮑寧.城市地鐵換乘站建筑設計初探[D].北京：北京交通大學，2009.

[7]劉學軍.地鐵換乘行為及換乘站布置選型[J].城市軌道交通研究，2006，9（8）：25～28.

[8]李舸鵬.地鐵地下車站換乘形式探討[J].隧道建設，2014，34（5）：428～442.

[9]汪曉蓉.廣州地鐵客村換乘站以人為本的功能優(yōu)化設計[J].都市快軌交通，2008，21（2）：54～57.

[10]王璇，束昱.國內(nèi)外地鐵換乘樞紐站的發(fā)展趨勢[J].地下空間，1998（18）：387～390.

[11]王繼山.地鐵換乘車站形式淺析[J].鐵道設計標準，2009（10）：30～32.

[12]崔淦.軌道交通樞紐站換乘空間組織優(yōu)化設計初探[D].北京：北京交通大學，2016.