高鐵樞紐交通分析與進(jìn)出站系統(tǒng)設(shè)計(jì)
——以鄭州南站為例

屈 東，靳更平，李 娜

（1、鄭州城建集團(tuán)投資有限公司 鄭州450000；2、鄭州市工程建設(shè)交易中心 鄭州450000；3、鄭州建達(dá)科技有限公司 鄭州450000）

0 引言

伴隨著我國高鐵時(shí)代的到來，建設(shè)高速鐵路網(wǎng)絡(luò)和高鐵樞紐目前已成為拉動(dòng)我國經(jīng)濟(jì)增長的重要舉措，也是社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。高鐵網(wǎng)絡(luò)的完善和樞紐的建設(shè)將對城市的綜合發(fā)展帶來深遠(yuǎn)的影響［1-3］。高鐵網(wǎng)絡(luò)縮短了沿線城市之間的時(shí)空距離，高鐵樞紐可帶動(dòng)周邊城市功能區(qū)、道路交通體系等一系列城市的建設(shè)，促進(jìn)城市活力中心的建設(shè)和形成［4-6］。

高鐵樞紐是綜合交通體系中的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，是城市對外交通和內(nèi)部交通的集散中心，承擔(dān)著多種交通方式相互銜接和轉(zhuǎn)換的功能。高鐵樞紐規(guī)模宏大、功能復(fù)雜，在城市用地高度集約的情況下，功能設(shè)施高度集中，帶來高鐵樞紐范圍內(nèi)人員和車輛快速疏散的巨大壓力，因此，對高鐵樞紐的綜合交通組織設(shè)計(jì)提出了較高的要求［7-10］。

本文以鄭州南站為研究對象，對高鐵樞紐的進(jìn)出站系統(tǒng)進(jìn)行綜合分析和設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)進(jìn)出站系統(tǒng)和交通組織的合理高效。

1 工程介紹

鄭州南站是鄭州“米”字型格局中的主要客站，位于新鄭機(jī)場以東約5 km，距鄭州市區(qū)30 km，距許昌市市區(qū)50 km，區(qū)位條件十分優(yōu)越。

本工程為鄭州南站配套工程高架進(jìn)出站道路系統(tǒng)，高架系統(tǒng)采用“三快一主，南北兩環(huán)”的布局，按照“西進(jìn)西出、北進(jìn)北出、南進(jìn)南出”的規(guī)劃原則，滿足鄭州南站集疏運(yùn)的交通需求。本工程作為鄭州南站建設(shè)項(xiàng)目的重要基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)項(xiàng)目，是鄭州南站高效運(yùn)行的重要保障。

2 交通需求預(yù)測與分析

2.1 規(guī)劃情況

本次研究核心研究范圍（見圖1）是鄭州南站及其周邊主功能區(qū)，根據(jù)需要，各配套設(shè)施規(guī)劃設(shè)計(jì)的研究范圍將涵蓋整個(gè)航空港實(shí)驗(yàn)區(qū)，在南站集疏散道路體系方案的研究中，研究范圍進(jìn)一步拓展至鄭州都市區(qū)。

根據(jù)規(guī)劃，以鄭州南站為中心，周邊形成“方格網(wǎng)+自由式”的路網(wǎng)結(jié)構(gòu)。鄭州南站核心區(qū)以由濱河西路、迎賓大道、豫州大道、金陵大道4 條快速路圍合而成。核心區(qū)范圍內(nèi)的快速路由兩縱兩橫組成，主干路路網(wǎng)形成了“三縱+兩橫+半環(huán)”的路網(wǎng)格局，如圖2 所示。

圖1 研究范圍Fig.1 The Area of Research

圖2 南站核心區(qū)骨干路網(wǎng)Fig.2 South Station Core Area Backbone Network

本次規(guī)劃研究分為近期和遠(yuǎn)期2 個(gè)階段：①近期：取 2020 年，與“十三·五”對接，為“十三·五”重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目；②遠(yuǎn)期：取2040 年，與鄭州航空港經(jīng)濟(jì)綜合實(shí)驗(yàn)區(qū)概念性總體規(guī)劃相對應(yīng)。

2.2 鄭州南站長途客運(yùn)旅客發(fā)送量預(yù)測

類比分析2013 年鄭州市、西安市、武漢市、濟(jì)南市以及廣州市人均對外出行次數(shù)基本分布在0.08～0.13 之間，廣州市人均對外出行次數(shù)略高，為0.27，主要與廣州市經(jīng)濟(jì)發(fā)展、地理區(qū)位、外來人口較多等因素有關(guān)，具體如表1 所示。

表1 不同城市人均對外出行次數(shù)Tab.1 Number of Trips Per Person in Different Cities

根據(jù)組合預(yù)測法，2040 年鄭州都市區(qū)人均對外出行次數(shù)為0.15 人次。綜合考慮鄭州航空港經(jīng)濟(jì)綜合實(shí)驗(yàn)區(qū)的區(qū)位優(yōu)勢、人口規(guī)模、產(chǎn)業(yè)特點(diǎn)等因素，結(jié)合《鄭州航空港經(jīng)濟(jì)綜合實(shí)驗(yàn)區(qū)綜合交通規(guī)劃》，2040 年鄭州南站旅客發(fā)送量為1 082 萬人次，日旅客發(fā)送量為2.96 萬人次。

2.3 鄭州南站鐵路旅客發(fā)送量預(yù)測

根據(jù)河南省高鐵網(wǎng)絡(luò)及樞紐布局以及高鐵站的承擔(dān)功能和服務(wù)半徑，對鄭州南站的對外出行客流主要來源進(jìn)行分析和論證。

結(jié)合《鄭州新鄭國際機(jī)場總體規(guī)劃》，預(yù)測得到2040 年鄭州南站鐵路旅客發(fā)送量為3 220 萬人次，其中鄭州南站輻射人口發(fā)送量2 989.367 萬人次，空鐵聯(lián)運(yùn)發(fā)送量230.3 萬人次。鄭州南站鐵路旅客日均發(fā)送量為8.82 萬人次，具體如表2 所示。

表2 鄭州南站輻射人口鐵路旅游發(fā)送量預(yù)測Tab.2 Forecast of Radiation Population Railway Tourism Transmission in Zhengzhou South Railway Station

2.4 鄭州南站樞紐內(nèi)集散需求預(yù)測

高鐵站的客流結(jié)構(gòu)比較特殊，其客流較為高端，以商務(wù)、會(huì)務(wù)、旅游等客流為主，其時(shí)間價(jià)值較高，對交通方式的便捷和速度要求較高。參考國內(nèi)部分高速鐵路站旅客的出行結(jié)構(gòu)，根據(jù)預(yù)測，2040 年鄭州南站不同交通方式的出行比例如表3 所示。

表3 2040 年鄭州南站不同交通方式換乘比例預(yù)測Tab.3 Proportion of Transfer Ratios of Different Traffic Modes in Zhengzhou South Station in 2040 Forecast of Radiation Population Railway Tourism Transmission in Zhengzhou South Railway Station （%）

根據(jù)測算，2040 年鄭州南站綜合交通樞紐高速鐵路、公路高峰小時(shí)集散交通量如表4 所示。

由于鄭州南站處于鄭州航空港經(jīng)濟(jì)實(shí)驗(yàn)區(qū)內(nèi)，鄭州航空港經(jīng)濟(jì)實(shí)驗(yàn)區(qū)處于高速發(fā)展期，根據(jù)國內(nèi)外相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，鄭州南站周邊在鄭州南站的帶動(dòng)下將得到較為快速的發(fā)展，根據(jù)預(yù)測，2040 年鄭州南站城市交通高峰小時(shí)集散交通量如表5 所示。

表4 鄭州南站綜合交通樞紐高速鐵路、公路高峰小時(shí)交通量Tab.4 Zhengzhou South Railway Station Comprehensive Transportation Hub High-speed Railway，Highway Peak Hours Traffic Volume（pcu/h）

表5 2040 年鄭州南站綜合交通樞紐高峰小時(shí)集散交通量Tab.5 Peak Hour Hourly Traffic Volume of Zhengzhou South Railway Station Comprehensive Transportation Hub in 2040

2.5 鄭州南站周邊城市地面道路交通量預(yù)測

在路網(wǎng)分析的基礎(chǔ)上，采用“四階段法”對周邊道路交通量進(jìn)行預(yù)測和分析。通過模型分布計(jì)算，繪制小區(qū)間發(fā)生吸引交通量分布期望線，將研究范圍內(nèi)不同用地性質(zhì)產(chǎn)生的高峰小時(shí)交通量按照最短路徑法分配到路網(wǎng)上，如圖3 所示。

2.6 功能定位

本工程為南站配套工程高架進(jìn)出站道路系統(tǒng)，功能定位為：

⑴ 實(shí)現(xiàn)樞紐與迎賓大道、豫州大道之間的快速交通；

⑵ 實(shí)現(xiàn)高架落客、橋下場站設(shè)施均能直接進(jìn)出快速路；

⑶ 南站周邊區(qū)域可利用匝道直達(dá)落客平臺。

3 進(jìn)出站方案設(shè)計(jì)

3.1 案例分析

3.1.1 上海虹橋樞紐

上海虹橋樞紐位于上海市西部虹橋商務(wù)區(qū)內(nèi)，距離市中心13 km，是一個(gè)集軌道、鐵路、航空于一體的超大型、世界級交通樞紐。上海虹橋樞紐外圍建設(shè)有專用的“一縱三橫”高架快速道路系統(tǒng)，將區(qū)域?qū)ν饨煌ㄅc樞紐內(nèi)部集散交通分離。地面系統(tǒng)在已有道路的基礎(chǔ)上，增設(shè)9 個(gè)地面出入口，共計(jì)38 條出入車道，實(shí)現(xiàn)各方向車流均勻集散［3］，如圖 4 所示。

3.1.2 南京南站

南京南站位于江蘇省南京市南部新城核心區(qū)，是連接8 條高等級鐵路的國家鐵道樞紐站［4］。南京南站站北高架采用單行設(shè)計(jì)與快速路及樞紐內(nèi)停車場均直接相連；站南高架采用雙向行駛并設(shè)置大半徑掉頭車道，確保高架上車流順暢。站區(qū)內(nèi)小循環(huán)為單向環(huán)線設(shè)計(jì)（逆時(shí)針），串聯(lián)樞紐配套交通設(shè)施，集中集散樞紐交通，同時(shí)還可以有效保證車站周邊道路交通循環(huán)的單一性，減少車站到發(fā)交通和過境交通的干擾和沖突［1］，如圖 5 所示。

3.1.3 鄭州東站

鄭州東站位于鄭州東區(qū)，是亞洲規(guī)模最大的高鐵火車站之一，是集高鐵、城際、城市軌道交通、城市常規(guī)交通于一體的特大型交通樞紐綜合體。

鄭州東站設(shè)“L+小環(huán)型”站前高架橋，位于高架2 層；環(huán)型部分為單向交通環(huán)，在七里河南路、107 輔道、商鼎路均設(shè)置上下匝道，同時(shí)在南北兩個(gè)高架橋主體上設(shè)置進(jìn)入地面停車場的環(huán)形匝道，并在北側(cè)高架橋上為長途車設(shè)置進(jìn)入停車場的專用下匝道；高架一層為東西兩個(gè)南北向貴賓專用高架，如圖6 所示。

3.1.4 經(jīng)驗(yàn)借鑒

圖3 交通量預(yù)測期望線圖及路網(wǎng)交通量分配結(jié)果Fig.3 Traffic Forecasting Expected Line Graph and Road Network Traffic Volume Distribution Result

圖4 上海虹橋樞紐集疏運(yùn)體系Fig.4 Shanghai Hongqiao Hub Collection and Distributing System

圖5 南京南站對外交通銜接示意圖Fig.5 Nanjing South Railway Station External Traffic Connection Diagram

圖6 鄭州東站對外交通銜接示意圖Fig.6 Zhengzhou East Railway Station's External Traffic Connection Diagram

對于綜合交通樞紐和城市的對外交通樞紐來說，服務(wù)于樞紐周圍地區(qū)的“慢系統(tǒng)”和服務(wù)于大區(qū)域的、樞紐旅客集疏運(yùn)的“快系統(tǒng)”，在規(guī)劃設(shè)計(jì)中應(yīng)該非常清晰的進(jìn)行功能區(qū)分。只有這樣才能夠保證綜合交通樞紐旅客集疏運(yùn)的便捷和順暢，從而也就保障了綜合交通樞紐的正常運(yùn)營。

3.2 鄭州南站高架集散匝道方案設(shè)計(jì)

3.2.1 方案1

方案1 采用“三快一主+地面，南北兩高架大環(huán)”的方案：“三快”在迎賓大道西向、豫州大道南、北向設(shè)置高架道路集散匝道，同時(shí)避開鐵路咽喉區(qū)域設(shè)置高架橋形成南北兩個(gè)“大環(huán)形高架”，達(dá)到高架集散匝道“西進(jìn)西出、北進(jìn)北出、南進(jìn)南出”的交通功能；“一主”為站房西南側(cè)在冀州路設(shè)置落地下匝道，在金陵大道（原S102）經(jīng)平行匝道西向進(jìn)入快速路主線；地面道路交通利用樞紐高架上下匝道進(jìn)出樞紐，如圖7a 所示。

3.2.2 方案2

方案2 采用“兩快兩主+地面，南北兩高架小環(huán)”的方案：“兩快”在豫州大道南、北向設(shè)置高架道路集散匝道，同時(shí)結(jié)合站前平臺形成南北兩個(gè)“小環(huán)形高架”，達(dá)到高架集散匝道“北進(jìn)北出、南進(jìn)南出”的交通功能；“兩主”為站房西北側(cè)、西南側(cè)分別在冀州路設(shè)置上下匝道，在迎賓大道、金陵大道（原S102）經(jīng)平行匝道西向進(jìn)入快速路主線，如圖7b 所示。

3.2.3 方案3

方案3 采用“四主+地面”的方案：“四主”為站房南北側(cè)分別設(shè)置上下匝道，經(jīng)由地面道路及平行匝道在豫州大道南北向，迎賓大道、金陵大道（原S102）西向進(jìn)入快速路主線，如圖7c 所示。

3.2.4 方案比選

結(jié)合交通功能、鐵路影響、工程占地以及工程投資，高架集散匝道方案比選如表6 所示。

圖7 集散匝道Fig.7 Episode

綜上所述，方案1 較其他方案交通功能完善，與迎賓大道西向、豫州大道南北向設(shè)高架集散匝道，將快速集散交通與地面交通快慢分離，對地面交通影響較小，同時(shí)與機(jī)場有較好的聯(lián)系。

3.3 高架進(jìn)出站系統(tǒng)交通組織方案設(shè)計(jì)

3.3.1 地面車場布局

地面車場布局如圖8 所示。

3.3.2 高架進(jìn)出站系統(tǒng)總體方案

高架系統(tǒng)采用“三快一主，南北兩環(huán)”的布局，滿足“西進(jìn)西出、北進(jìn)北出、南進(jìn)南出”的規(guī)劃原則，引導(dǎo)高架道路的交通流向；同時(shí)，負(fù)責(zé)旅客集散的高架道路與承擔(dān)地區(qū)交通的地面道路系統(tǒng)通過上下橋匝道保持良好的互通性，使旅客有多種選擇，如圖9 所示。

3.4 高架橋交通組織方案

3.4.1 機(jī)動(dòng)車流快速交通

表6 集散匝道方案比選Tab.6 Distribution Channel Scheme Comparison

圖8 鄭州南站地面車場布局圖Fig.8 Map of the Ground Bus Yard of Zhengzhou South Station

快速車流在站房北側(cè)通過西北處迎賓大道主線和東北處豫州大道主線引出的進(jìn)出匝道，經(jīng)北側(cè)上跨鐵路的環(huán)形高架進(jìn)出南站北側(cè)車道。在站房南側(cè)通過東南處豫州大道主線引出的進(jìn)出匝道，經(jīng)南側(cè)上跨鐵路的環(huán)形高架進(jìn)出南側(cè)車道，如圖10a 所示。

3.4.2 地面道路進(jìn)出站房交通組織

北側(cè)會(huì)展中心地塊以及迎賓大道以北區(qū)域地面車流經(jīng)冀州路北邊的一對上下橋匝道，經(jīng)北側(cè)上跨鐵路的環(huán)形高架進(jìn)出站房北側(cè)車道。

南側(cè)地塊及豫州大道以東區(qū)域地面車流經(jīng)豫州大道輔道的上橋匝道以及冀州路南邊的下橋匝道，經(jīng)南側(cè)上跨鐵路的環(huán)形高架進(jìn)出站房南側(cè)車道如圖10b 所示。

圖9 高架進(jìn)出站系統(tǒng)總體方案Fig.9 Overview of the Elevated Access Station System

圖10 機(jī)動(dòng)車流快速交通流線及地面道路進(jìn)出站房交通流線Fig.10 Motor Vehicle Flow Rapid Traffic Flow Line and Ground Road Access Station Traffic Flow Line

3.4.3 旅游巴士交通組織

旅游巴士高架流線經(jīng)豫州大道南北側(cè)主線的上下橋匝道經(jīng)由豫州大道的輔道以及規(guī)劃路、皛店路進(jìn)出站房東北角的旅游集散中心。高架送客的旅游巴士經(jīng)由北側(cè)環(huán)形高架回場落地并通過鐵路橋下通道進(jìn)入旅游集散中心，如圖11a 所示。

3.4.4 短途客運(yùn)交通組織

短途客運(yùn)經(jīng)豫州大道南側(cè)主線的上下橋匝道經(jīng)由豫州大道的輔道以及規(guī)劃路、辛趙路進(jìn)出站房東南角的短途公路客運(yùn)中心，如圖11b 所示。

圖11 旅游巴士及短途客運(yùn)交通組織流線Fig.11 Tour Bus Transportation Organization Flow Line and Short-haul Passenger Traffic Lines

3.4.5 出租車送客-地面蓄車-駛離交通組織

⑴ 迎賓大道、豫州大道快速駛離

出租車進(jìn)入站房車道邊送客后經(jīng)由南北兩側(cè)的環(huán)形高架及落地匝道進(jìn)入進(jìn)入南北兩側(cè)的出租車蓄車場，接客后通過鐵路橋下的通道及上橋匝道進(jìn)入站房高架系統(tǒng)與迎賓大道、豫州大道快速銜接，如圖12a 所示。

⑵ 租車進(jìn)入站房車道邊送客后經(jīng)由南北兩側(cè)的環(huán)形高架及落地匝道進(jìn)入南北兩側(cè)的出租車蓄車場，接客后通過鐵路橋下的通道進(jìn)入站房南北兩側(cè)的皛店路和辛趙路，通過地面路網(wǎng)駛離，如圖12b 所示。

圖12 出租車駛離組織流線Fig.12 Taxi away from the Organization's Line

3.4.6 社會(huì)車送客-停車-駛離交通組織

社會(huì)車通過高架道路進(jìn)入站房車道邊送客后經(jīng)由南北兩側(cè)的環(huán)形高架及落地匝道進(jìn)入南北兩側(cè)的社會(huì)停車場；或經(jīng)過地面路網(wǎng)進(jìn)入南北兩側(cè)的社會(huì)停車場，停車后通過鐵路橋下的通道及上橋匝道進(jìn)入站房高架系統(tǒng)與迎賓大道、豫州大道快速銜接；或通過鐵路橋下的通道進(jìn)入站房南北兩側(cè)的皛店路和辛趙路，通過地面路網(wǎng)駛離，如圖13a 所示。

3.4.7 公交車交通組織

公交車經(jīng)豫州大道南北側(cè)主線的上下橋匝道經(jīng)由豫州大道的輔道以及規(guī)劃路、皛店路進(jìn)出鐵路橋下的公交停車場，如圖13b 所示。

圖13 社會(huì)車輛送客駛離及公交車交通組織流線Fig.13 Social Vehicles Leave the Traffic Organization and Line Bus Traffic Line

4 結(jié)語

高鐵樞紐是城市對外交通和城市內(nèi)部交通的集散中心，樞紐對內(nèi)、對外的交通銜接系統(tǒng)設(shè)計(jì)是否合理，關(guān)系到樞紐內(nèi)各種交通方式客流集散的效率。目前我國的大型綜合樞紐建設(shè)仍存在多種交通方式銜接不順暢、換乘流線沖突較多及運(yùn)能不匹配等現(xiàn)象［5］。

本次基于鄭州南站配套工程高架進(jìn)出站道路系統(tǒng)設(shè)計(jì)，對鄭州南站的周邊路網(wǎng)交通量進(jìn)行預(yù)測和分析，對進(jìn)出站匝道進(jìn)行了方案比選和論證，以及對各種交通方式的交通組織流線進(jìn)行梳理和優(yōu)化設(shè)計(jì)，期為類似高鐵樞紐工程的交通分析和進(jìn)出站系統(tǒng)合理化設(shè)計(jì)提供研究思路和參考依據(jù)。