城市軌道交通重點(diǎn)車站建筑設(shè)計模式的反思與優(yōu)化

高 佳

(安誠傲林規(guī)劃設(shè)計顧問(上海)有限公司交通運(yùn)輸事業(yè)部， 200051， 上海)

改革開放以來，我國城市軌道交通取得了長足的發(fā)展，各類制式不斷涌現(xiàn)，運(yùn)營里程不斷延長。城市軌道交通的發(fā)展不但為市民提供了便捷、準(zhǔn)時的公共交通服務(wù)，還為城市經(jīng)濟(jì)的發(fā)展注入了不懈動力和源泉；不但可以提供無限商機(jī)，還會為城市帶來改造提升的機(jī)遇。但城市軌道交通車站(尤其是結(jié)構(gòu)復(fù)雜的重點(diǎn)車站)的各類基礎(chǔ)服務(wù)經(jīng)常面臨各種各樣的服務(wù)瓶頸，標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計模式，難以滿足不同城市、不同車站日益發(fā)展變化的個性化服務(wù)需求。

我國城市軌道交通相比于西方發(fā)達(dá)國家雖然起步較晚，但已經(jīng)積累了幾十年高速發(fā)展的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)。各城市軌道交通在快速發(fā)展、不斷拓展的背景下，面臨著服務(wù)升級、需求多樣化的壓力。為此，有必要分析、反思我國各城市軌道交通傳統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計模式的特點(diǎn)和既有問題，利用微觀仿真技術(shù)及其配套的綜合策劃研究方法，反映各城市不同區(qū)域乘客的個性化服務(wù)需求和行為特征，以及城市軌道交通后期運(yùn)營的各類服務(wù)要求，向設(shè)計反向提出更完善的發(fā)展模式和創(chuàng)新啟示[1-3]。

1城市軌道交通車站設(shè)計特點(diǎn)分析及反思

城市軌道交通系統(tǒng)可以按照對乘客服務(wù)的狀態(tài)劃分為直接服務(wù)側(cè)(直接面向乘客，主要包括車站內(nèi)的站廳、站臺、通道、商業(yè)夾層、樓扶梯，以及車廂內(nèi)部等)和間接服務(wù)側(cè)(間接服務(wù)乘客，處于服務(wù)后臺，主要包括設(shè)備層、隧道區(qū)間、車輛段等)。因此，城市軌道交通的工程、地質(zhì)等要求主要體現(xiàn)在間接服務(wù)側(cè)；而對乘客服務(wù)需求的響應(yīng)，以及與城市其它系統(tǒng)的整合、銜接要求則主要體現(xiàn)在直接服務(wù)側(cè)。

現(xiàn)階段城市軌道交通車站設(shè)計的主要思路是標(biāo)準(zhǔn)化模式，各城市、各區(qū)位、各車站的設(shè)計高度一致。設(shè)計中有許多問題需要反思、改進(jìn)，尤其是涉及到車站直接服務(wù)側(cè)的各項(xiàng)設(shè)計工作。具體包括：

(1) 個性化考慮不足。傳統(tǒng)的設(shè)計規(guī)范采用統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)來指導(dǎo)全國各地的城市軌道交通各類設(shè)計(尤其是對于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的重點(diǎn)車站的設(shè)計)，必然會與各城市乘客的實(shí)際行為特征、服務(wù)需求產(chǎn)生較大的差距，導(dǎo)致最終的服務(wù)效果不盡人意。

(2) 前期設(shè)計與后期運(yùn)營需求的互動不足。在傳統(tǒng)的城市軌道交通設(shè)計中，主要的項(xiàng)目工作經(jīng)歷了從宏觀到微觀逐步細(xì)化的單向過程。各個設(shè)計階段之間邊界清晰、責(zé)任明確，但沒有明顯的反饋機(jī)制，導(dǎo)致對后期運(yùn)營管理階段的各類個性化運(yùn)營服務(wù)需求響應(yīng)不足。各設(shè)計階段所積累的問題，以及設(shè)計與實(shí)際需求的不匹配，最終會在實(shí)際運(yùn)營階段“集中爆發(fā)”，但此時已錯過了對設(shè)計工作的有效反饋，只能通過后期的運(yùn)營管理工作勉強(qiáng)加以彌補(bǔ)。這可能導(dǎo)致長期消耗大量的人力、財力，并加大運(yùn)營壓力，埋下安全隱患。如圖1所示，傳統(tǒng)城市軌道交通設(shè)計程序向后單向承續(xù)，后期運(yùn)營需求難以向前反饋。

圖1 傳統(tǒng)城市軌道交通設(shè)計程序

(3) 缺少融合各方服務(wù)需求的有效手段?！敖ㄜ壍澜煌ň褪墙ǔ鞘小?，城市軌道交通未來需要面對多種多樣的服務(wù)需求，但傳統(tǒng)的設(shè)計方法主要從工程技術(shù)角度考慮城市軌道交通的設(shè)計問題，缺少融合多種服務(wù)需求的技術(shù)手段和工作模式。應(yīng)建立全新的工作模式：以運(yùn)行服務(wù)階段的各類需求和服務(wù)內(nèi)容為主要評價依據(jù)，在各設(shè)計階段預(yù)先通過仿真技術(shù)融入完整的綜合開發(fā)[4]、商業(yè)物業(yè)[5]、空間環(huán)境、交通一體化、文化、安全等服務(wù)需求，對城市軌道交通的運(yùn)行過程進(jìn)行仿真評價，促使軌道交通的前期設(shè)計工作對后期的運(yùn)營需求進(jìn)行積極反饋，優(yōu)化、完善前期的設(shè)計工作，充分反映不同城市、不同區(qū)域、不同車站的乘客服務(wù)需求特征。如圖2所示，建設(shè)高質(zhì)量的城市軌道交通，需要創(chuàng)新工作模式，建立將設(shè)計工作、專項(xiàng)策劃工作、綜合策劃和仿真工作融為一體的循環(huán)對接和咨詢機(jī)制。

(4) 對不同服務(wù)環(huán)節(jié)的精細(xì)化設(shè)計考慮不足。傳統(tǒng)的城市軌道交通設(shè)計方法主要根據(jù)整個車站

圖2 前后融合的綜合策劃

的客流預(yù)測需求，但車站內(nèi)各服務(wù)環(huán)節(jié)均與客流需求“單向”聯(lián)系，且各服務(wù)環(huán)節(jié)之間(服務(wù)環(huán)節(jié)上下游之間)缺少必要的協(xié)調(diào)、組合分析，以及相應(yīng)的隨機(jī)影響分析。此外，在不同的運(yùn)營場景條件下，城市軌道交通的各種設(shè)計、布局、運(yùn)營管理措施相差較大。例如，常態(tài)運(yùn)營條件、列車同時到站條件、商業(yè)物業(yè)綜合開發(fā)條件、雨雪大客流條件、散場大客流條件、應(yīng)急疏散條件、不同運(yùn)營時期(如在運(yùn)營初期，乘客服務(wù)效率可能較低，而在運(yùn)營近期、遠(yuǎn)期，乘客服務(wù)效率會明顯提高；在運(yùn)營初期，乘客的購票比例較高，而到了運(yùn)營近期、遠(yuǎn)期，乘客的購票比例會明顯降低)等，均會對城市軌道交通的設(shè)計、運(yùn)營提出不同的要求。如圖3所示。

圖3 傳統(tǒng)車站設(shè)計方法特點(diǎn)

(5) 缺少客流動態(tài)影響分析。傳統(tǒng)車站設(shè)計方法以靜態(tài)流線分析設(shè)計為主，忽略了不同流線之間的隨機(jī)干擾；對乘客的行為模式進(jìn)行了理想化假設(shè)，針對每個服務(wù)環(huán)節(jié)的交通功能進(jìn)行靜態(tài)設(shè)計，忽略了不同乘客群體的多樣化選擇以及城市軌道交通運(yùn)行過程的動態(tài)變化，進(jìn)而導(dǎo)致標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計方案在實(shí)際應(yīng)用中可能出現(xiàn)服務(wù)瓶頸和擁堵節(jié)點(diǎn)。因此，標(biāo)準(zhǔn)化的空間設(shè)計、設(shè)備布局方案仍有優(yōu)化、提升空間。如圖4所示，典型的城市軌道交通客流服務(wù)鏈存在明顯的隨機(jī)交叉影響，并非理想的靜態(tài)流線，這必然會對實(shí)際運(yùn)營服務(wù)帶來重要影響，而靜態(tài)流線法缺少對這種動態(tài)影響的考慮。

圖4 城市軌道交通乘客服務(wù)環(huán)節(jié)鏈[6]

2 城市軌道交通車站運(yùn)營管理壓力分析

城市軌道交通車站在規(guī)劃、設(shè)計、建設(shè)等階段所積累的各類潛在問題，最終會在漫長的運(yùn)營管理階段集中爆發(fā)，進(jìn)而影響運(yùn)營服務(wù)水平，增加運(yùn)營管理工作的壓力和難度。主要包括以下幾個方面：

(1) 客運(yùn)壓力越來越大。我國各城市軌道交通系統(tǒng)大多面臨著早晚高峰客流壓力過大的問題，運(yùn)營管理方不但要保證基本的運(yùn)營安全，還要提高運(yùn)輸效率和乘客服務(wù)水平，其在既有線路和車站硬件設(shè)施等設(shè)計能力的情況下所承受的壓力普遍越來越大[7]。這主要是因?yàn)殡S著我國城市化進(jìn)程的逐步推進(jìn)，各大城市集中了越來越多的人口；而城市軌道交通沿線無序的綜合開發(fā)，導(dǎo)致城市軌道交通的客流需求遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過規(guī)劃、設(shè)計階段的客流預(yù)測數(shù)據(jù)。

(2) 承擔(dān)著前期規(guī)劃、設(shè)計、建設(shè)的各類后果。各地城市軌道交通的實(shí)際運(yùn)營特征和服務(wù)需求千差萬別，運(yùn)營管理部門需要綜合權(quán)衡乘客、企業(yè)、社會公益，提供差別化的運(yùn)營管理服務(wù)，但前期的規(guī)劃、設(shè)計工作主要根據(jù)各種統(tǒng)一的規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)來完成，缺少針對各地實(shí)際運(yùn)營特征、服務(wù)需求的響應(yīng)，這導(dǎo)致運(yùn)營管理部門面臨著長期、巨大的工作壓力，影響了服務(wù)質(zhì)量。

(3) 運(yùn)營安全壓力大。在客流壓力過大的情況下，城市軌道交通還經(jīng)常面臨各類可預(yù)知以及不可預(yù)知的應(yīng)急事件的影響，可預(yù)知的各類大客流事件(節(jié)假日大客流、散場大客流、大型活動大客流、雨雪大客流等)，以及不可預(yù)知的突發(fā)事件(設(shè)備故障、縱火、停電等)，導(dǎo)致運(yùn)營設(shè)施/設(shè)備超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，運(yùn)營組織難度增大，增大了安全隱患。這些服務(wù)問題一般由運(yùn)營管理部門單獨(dú)應(yīng)對，造成了巨大的運(yùn)營管理壓力。如果前期的車站設(shè)計能夠充分考慮可能面臨的各類特殊服務(wù)問題，盡可能在前期設(shè)計中預(yù)留接口條件，則可極大緩解長期的服務(wù)壓力和投入成本。

因此，傳統(tǒng)的以工程實(shí)施為導(dǎo)向的標(biāo)準(zhǔn)化的城市軌道交通車站設(shè)計模式，不可避免地會造成后期運(yùn)營管理階段的各類服務(wù)問題和能力不足，尤其是對于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的重點(diǎn)車站。不同城市、不同區(qū)域、不同車站的乘客服務(wù)需求不盡相同，相應(yīng)的運(yùn)營管理服務(wù)要求也不盡相同，如果在前期設(shè)計階段能通過仿真技術(shù)將各類服務(wù)需求和運(yùn)營管理要求融入到車站方案設(shè)計優(yōu)化之中，不但可以提升車站的服務(wù)水平，還能有效減少車站運(yùn)營管理部門的長期服務(wù)壓力，使客流在少量監(jiān)控狀態(tài)下即可享有一定的服務(wù)水平和基本的安全保障，減少運(yùn)營后的改擴(kuò)建。

3 案例分析

以烏魯木齊軌道交通2號線車站為例進(jìn)行仿真評估與優(yōu)化分析。烏魯木齊軌道交通集團(tuán)公司充分意識到傳統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計不能完全滿足本地特殊的行人行為習(xí)慣和服務(wù)需求，故通過調(diào)查構(gòu)建了未來烏魯木齊市乘客的行為參數(shù)和服務(wù)需求體系，并將其通過行人仿真模型，與車站初步設(shè)計方案互動分析。通過設(shè)置初、近、遠(yuǎn)期不同分析場景和服務(wù)效率進(jìn)行各車站的服務(wù)仿真評價，進(jìn)而從設(shè)計、運(yùn)營管理兩方面對烏魯木齊軌道交通2號線的車站設(shè)計提出優(yōu)化建議。

3.1烏魯木齊市行人行為數(shù)據(jù)和服務(wù)需求調(diào)研

采用問卷、訪談、視頻調(diào)研等模式，對烏魯木齊市行人及類似城市(西安)的地鐵行人進(jìn)行了不同條件下(常態(tài)、商業(yè)、應(yīng)急等場景)的行人行為/需求調(diào)研。具體包括宏觀層行為調(diào)查、中觀層行為調(diào)查和微觀層行為調(diào)查三個層次。其中，宏觀層行為主要是指行人的出行規(guī)劃內(nèi)容；中觀層行為主要是指行人出行的選擇偏好；微觀層行為主要是指由行人的生理、潛意識決定的各類行為效率。通過三個層次行人行為的調(diào)查，成功刻畫了烏魯木齊市行人未來在地鐵車站內(nèi)的各種行為參數(shù)和需求體系，如圖5所示。

圖5 行人行為三層次調(diào)查方案

3.2 車站設(shè)計優(yōu)化的配套方法及流程

仿真技術(shù)是車站優(yōu)化的主要手段，但仿真技術(shù)優(yōu)化分析的服務(wù)需求和改進(jìn)內(nèi)容需要依賴其它專業(yè)的分析與策劃成果。例如，以運(yùn)營服務(wù)需求為導(dǎo)向的烏魯木齊軌道交通綜合策劃模式[1-3]，全面分析了未來烏魯木齊軌道交通運(yùn)營服務(wù)的各類需求，為車站仿真提供了全面的評價依據(jù)和優(yōu)化內(nèi)容(見圖6)。

圖6 以運(yùn)營服務(wù)需求為導(dǎo)向的綜合策劃模式

上述綜合策劃中，多個專題的策劃成果(例如行人行為、安全、商業(yè)、交通銜接等專題的建筑設(shè)計調(diào)整、運(yùn)營管理優(yōu)化等建議)均需要通過車站仿真技術(shù)的評估、測試，才能落實(shí)下去。其中，各類策劃與仿真分析之間的交互流程如圖7所示。

3.3 烏魯木齊軌道交通車站微觀仿真場景方案

烏魯木齊軌道交通在未來運(yùn)營過程中可能會遇到各種服務(wù)場景，有必要基于烏魯木齊行人的行為參數(shù)，設(shè)置不同的分析場景，以檢驗(yàn)城市軌道交通車站設(shè)計和運(yùn)營管理措施在不同場景條件下的服務(wù)水平，發(fā)現(xiàn)潛在問題，盡早予以優(yōu)化或預(yù)防。結(jié)合烏魯木齊軌道交通的服務(wù)需求，設(shè)置了以下9類場景(見表1)予以檢驗(yàn)。

圖7 以運(yùn)營服務(wù)需求為導(dǎo)向的策劃交互模式略圖

表1 車站仿真9類場景設(shè)置

3.4 烏魯木齊軌道交通車站微觀仿真評估>

采用Legion仿真平臺構(gòu)建各個車站、各類場景的仿真模型，通過分析發(fā)現(xiàn)問題并提出相應(yīng)的優(yōu)化措施。如圖8所示，第一階段，首先對各個車站的初步設(shè)計圖進(jìn)行連接處理，在此過程中如果發(fā)現(xiàn)設(shè)計問題，可直接建議設(shè)計進(jìn)行修正；第二階段，在正確的設(shè)計圖基礎(chǔ)上開展相應(yīng)的仿真模型和場景構(gòu)建；第三階段，開展各個場景的仿真分析，并提出相應(yīng)的設(shè)計優(yōu)化建議和管理優(yōu)化建議。其中，設(shè)計優(yōu)化建議和管理優(yōu)化建議是相互依存的關(guān)系。相同的優(yōu)化內(nèi)容，設(shè)計方面如果能夠優(yōu)化調(diào)整，則會對未來長期的運(yùn)營管理產(chǎn)生積極影響；設(shè)計方面如果不方便優(yōu)化調(diào)整，為緩解相同的服務(wù)問題，運(yùn)營管理方可采取相應(yīng)的預(yù)防措施。設(shè)計優(yōu)化建議和管理優(yōu)化建議只有互相協(xié)調(diào)、配合，才能實(shí)現(xiàn)車站運(yùn)行服務(wù)效果的最優(yōu)化。

圖8 仿真優(yōu)化各階段成果

3.5 烏魯木齊軌道交通車站的設(shè)計優(yōu)化

通過對烏魯木齊軌道交通2號線各車站的仿真分析，提出以下優(yōu)化建議,如圖9所示。首先，通過空間建模分析不同平面設(shè)計圖之間的連接模式與基本設(shè)計問題；然后，在修正設(shè)計問題的基礎(chǔ)上，進(jìn)行基于車站仿真的設(shè)計優(yōu)化，希望將未來可能面臨的各類服務(wù)問題通過早期的設(shè)計優(yōu)化一次性解決，使乘客在少量監(jiān)管的條件下滿足一定的服務(wù)水平并保證基本的運(yùn)行安全；最后，如果某些設(shè)計優(yōu)化建議因?yàn)楣こ?、地質(zhì)、投資等原因?qū)е虏荒苤苯勇鋵?shí)推進(jìn)，則建議通過后期運(yùn)營管理措施予以預(yù)防，加強(qiáng)引導(dǎo)。圖10所示為烏魯木齊軌道交通2號線高鐵站的仿真優(yōu)化分析，包含地面層4個出入口和地下一層、二層、三層、四層的高峰時刻客流密度分析示意圖(包括相應(yīng)的評估指標(biāo)圖例)，以及展示車站整體服務(wù)人數(shù)、服務(wù)水平的時間堆類圖。堆類圖隨列車運(yùn)營周期變化而處于波峰波谷的穩(wěn)定交替狀態(tài)，說明通過優(yōu)化該車站服務(wù)已達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。

圖9 烏魯木齊軌道交通2號線各階段優(yōu)化成果

烏魯木齊軌道交通車站優(yōu)化建議的推進(jìn)落實(shí)離不開業(yè)主方、規(guī)劃方、設(shè)計方、運(yùn)營方、政府相關(guān)部門乃至廣大市民的積極參與。具體建議的最終落實(shí)經(jīng)歷了提出、對接、反饋、修正、再提出等一系列過程，后期還要對實(shí)際運(yùn)營效果進(jìn)行持續(xù)跟蹤，以保證城市軌道交通車站服務(wù)的提升與改善。

4 結(jié)語

針對不同城市、不同車站的乘客服務(wù)需求和行為特征進(jìn)行相應(yīng)的個性化車站設(shè)計，是未來城市軌道交通服務(wù)提升的重要內(nèi)容?；谶\(yùn)行服務(wù)需求的微觀仿真技術(shù)及其配套的綜合策劃研究方法，可以通過不同的場景仿真對車站設(shè)計方案進(jìn)行預(yù)先分析、評價、優(yōu)化，從而促使軌道交通車站的前期設(shè)計工作對后期運(yùn)營需求進(jìn)行積極反饋，減輕長期的運(yùn)營管理壓力。本文通過烏魯木齊軌道交通2號線車站仿真評估與優(yōu)化的實(shí)際案例，提出了城市軌道交通車站服務(wù)優(yōu)化的具體方法。該方法不但可以對設(shè)計方案提出具體的優(yōu)化建議，還可以提出相應(yīng)的配套運(yùn)營管理建議，以期為未來的城市軌道交通車站設(shè)計和管理優(yōu)化提供借鑒和參考。

圖10 烏魯木齊軌道交通2號線高鐵站仿真優(yōu)化示例