設(shè)置小交路的T型地鐵換乘站方案研究

張彤松

(中鐵城市發(fā)展投資集團(tuán)有限公司，四川 成都 610000)

0 引言

地鐵普通中間車站一般需設(shè)置4個(gè)出入口、2組風(fēng)亭，方案設(shè)計(jì)相對簡單。城市核心區(qū)的換乘站設(shè)計(jì)需要考慮至少2條線路各自3站2區(qū)間的場地環(huán)境，2條線換乘的車站一般至少需要設(shè)置6個(gè)出入口、4組風(fēng)亭，車站附屬建筑較多，同時(shí)內(nèi)部客流組織復(fù)雜，車站方案設(shè)計(jì)復(fù)雜。如果再考慮其中1條線路設(shè)置小交路，小交路清客的瞬時(shí)集中客流對車站沖擊較大，將增加車站規(guī)模及客流組織難度。

姚顯貴[1]通過分析提出，城市核心區(qū)地鐵車站設(shè)計(jì)方案成敗的關(guān)鍵在于能否正確處理車站建筑與場地環(huán)境的關(guān)系。李舸鵬[2]對地鐵地下車站換乘形式進(jìn)行了較為全面的總結(jié)研究，提出一些具有實(shí)踐指導(dǎo)意義的建議，例如：在確保運(yùn)營安全的前提下，換乘客流及換乘占比較大的換乘站設(shè)計(jì)應(yīng)把換乘功能放在首位；同時(shí)，換乘客流應(yīng)盡量避免交叉，客流組織盡可能做到單向流動(dòng)；采用一島兩側(cè)的換乘形式，進(jìn)、出站客流及換乘客流均不發(fā)生交叉，借助清晰的車站導(dǎo)向標(biāo)識及列車廣播引導(dǎo)，使客流有序流動(dòng)，運(yùn)營安全可靠，是比較理想的換乘模式，但其工程投資大，推廣應(yīng)用受到限制。

隨著國內(nèi)各大城市的軌道交通建設(shè)相繼進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)化時(shí)代，換乘站越來越多，后續(xù)線路的換乘站受規(guī)劃、工程條件限制，方案設(shè)計(jì)難度較大。有時(shí)，從工程條件上很難避免交路與換乘的重疊，這意味著換乘站在網(wǎng)、線上的功能要求較高，對設(shè)計(jì)難度、運(yùn)營安全的影響均較大。然而，現(xiàn)行規(guī)范及相關(guān)研究中，尚無針對這種情況的明確要求和建議。因此，有必要對該類型車站的換乘方案進(jìn)行專門研究，以期更好地服務(wù)于后續(xù)工程。

本文根據(jù)現(xiàn)行規(guī)范對小交路的相關(guān)要求，以設(shè)置小交路的T型換乘站為例，對站臺上的客流組織、站臺寬度進(jìn)行分析，并對換乘方案進(jìn)行研究。通過理論分析和案例總結(jié)，針對小交路與換乘重疊的情況，提出若干方案設(shè)計(jì)建議，以期為后續(xù)工程中的交路設(shè)置、換乘方案設(shè)計(jì)提供一定的參考。

1 現(xiàn)行規(guī)范對小交路及換乘的相關(guān)要求

1.1 對于小交路的相關(guān)要求

交路設(shè)置根據(jù)行車、線路專業(yè)綜合考慮運(yùn)營需求和工程條件確定。開行小交路可減少配屬車輛、降低能耗，有利于在時(shí)間和空間上合理分配運(yùn)能、緩解客流高斷面區(qū)段的站臺客流壓力和車廂內(nèi)乘客的擁擠度，有利于降低運(yùn)營安全風(fēng)險(xiǎn)，是未來軌道交通運(yùn)營組織的發(fā)展趨勢[3]。

現(xiàn)行國家及地方相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對小交路的要求，主要是針對全線的運(yùn)營組織，見表1。

表1 現(xiàn)行規(guī)范對小交路的相關(guān)要求Table 1 Requirements on part route in relevant codes

由表1可見：1)各規(guī)范主要從線路運(yùn)營的經(jīng)濟(jì)性、安全性和合理性上提出了交路設(shè)置的要求；2)北京、上海、重慶的地標(biāo)對于交路、折返站配線設(shè)置提出了明確要求，其中，上海地標(biāo)從線路長度、換乘接駁上對小交路覆蓋范圍提出了明確要求。

1.2 小交路清客特點(diǎn)

清客分為計(jì)劃性清客和非計(jì)劃性清客。其中，計(jì)劃性清客是乘客在上車前即得知本趟列車運(yùn)營服務(wù)的終點(diǎn)站，需要在終點(diǎn)站或折返站清客。小交路折返清客屬于計(jì)劃性清客。小交路清客具有清客作業(yè)對時(shí)間質(zhì)量要求較高、因客流交叉多組織困難以及乘客對終點(diǎn)站的識別度低等特點(diǎn)。

1.3 《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》[4]對換乘站的相關(guān)要求

《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》[4]對換乘站的要求非常明確：對于換乘車站，應(yīng)根據(jù)地鐵線網(wǎng)規(guī)劃、線路敷設(shè)方式、地上地下周邊環(huán)境和換乘量的大小等因素，選擇不同的換乘方式。換乘站設(shè)計(jì)時(shí)，對于換乘距離、時(shí)間、舒適性、工程實(shí)施方案等因素需要重點(diǎn)考慮。

但是，《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》[4]并沒有明確小交路與換乘之間的相互影響，尤其是針對客流量大的換乘站，換乘客流與清客客流相互沖擊，客流組織將非常困難，甚至?xí)绊戇\(yùn)營安全。

2 設(shè)置小交路的換乘站客流組織分析

2.1 小交路站臺寬度分析

根據(jù)《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》[4]，側(cè)站臺寬度

b=Q上、下×ρ/l+M。

式中：Q上、下為遠(yuǎn)期或客流控制期每列車超高峰小時(shí)單側(cè)上、下車設(shè)計(jì)客流量，人；ρ為站臺上人流站立密度，m2/人；l為站臺計(jì)算長度，m；M為站臺邊緣至站臺門立柱內(nèi)側(cè)的距離，m，無站臺門時(shí)，取0。

一般情況下取ρ=0.5 m2/人，站臺計(jì)算長度l為定值，M為定值，即側(cè)站臺寬度主要取決于站臺上集聚的客流量大小。

《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》[4]對側(cè)站臺計(jì)算寬度的規(guī)定中，考慮了單側(cè)上、下車乘客在側(cè)站臺交織的臨界狀態(tài)。參考規(guī)范對側(cè)站臺寬度的計(jì)算方法，分析小交路側(cè)站臺上客流上、下車的幾種臨界狀態(tài)，可以總結(jié)得到3種臨界狀態(tài)：

1)在1個(gè)行車間隔中，小交路清客一側(cè)的站臺客流，有上車(等大交路車)、下車(進(jìn)站列車的乘客全部下車)，清客的臨界工況對應(yīng)工況1；

2)考慮大小交路開行比例為1∶1時(shí)，大交路列車進(jìn)站開門之前，就聚集了2個(gè)行車間隔的候車客流及由小交路清客下車后需要繼續(xù)乘坐大交路列車的客流，即工況2；

3)在大交路列車開門后，下車乘客尚未出站時(shí)，對應(yīng)工況3。

在3種工況的基礎(chǔ)上，再參考北京地鐵中側(cè)站臺的客流組織方式(即工況4)，得到清客工況如表2所示。

表2 清客工況Table 2 Analysis of passenger clearing conditions

工況4的計(jì)算詳見北京地標(biāo)式9.5.8-3[6]。

2.2 換乘站客流組織分析

換乘站客流為集中客流，以常見的2線線路十字交叉換乘為例，根據(jù)客流量大小及工程條件，可將換乘形式分為十字節(jié)點(diǎn)換乘、T型節(jié)點(diǎn)換乘、L型節(jié)點(diǎn)換乘和通道換乘。根據(jù)站臺類型，按照排列組合，對換乘形式進(jìn)一步細(xì)分，結(jié)果見表3。

由表3可知，換乘客流組織應(yīng)盡量避免交叉，應(yīng)做到單向、安全、快捷；在特定的工程條件和客流需求下，每種客流組織形式各有優(yōu)缺點(diǎn)，需要綜合考慮，其中，T型換乘是目前應(yīng)用最多的換乘形式。

表3 換乘形式分類Table 3 Classification of transfer forms

表3(續(xù))

2.3 小交路清客對換乘客流組織的影響

小交路與換乘重疊的車站，當(dāng)小交路站采用1個(gè)島式站臺時(shí)，其進(jìn)出站客流可按客流來源、去向分類，詳見表4。

表4 小交路清客一側(cè)站臺客流分類Table 4 Classification of passenger flow on side platform

由表4可知，該類車站側(cè)站臺的客流存在瞬時(shí)客流量大、流線較多的問題。如果增設(shè)1個(gè)側(cè)站臺，島式站臺側(cè)站臺的客流組織壓力將大幅緩解。

3 換乘站應(yīng)對小交路清客的客流組織措施

3.1 清客工況下的側(cè)站臺寬度計(jì)算

以某地鐵站方案設(shè)計(jì)為例，設(shè)計(jì)客流暫取遠(yuǎn)期早高峰客流，客流量見表5。

表5 遠(yuǎn)期早高峰客流量Table 5 Passenger flow of long-term early peak 人/h

假設(shè)：超高峰系數(shù)=1.4，行車對數(shù)=30對/h；站立密度ρ=0.5 m2/人，有效站臺計(jì)算長度l=136 m，M=0.25 m。該站遠(yuǎn)期早高峰上下車設(shè)計(jì)客流量=(9 804+3 428+2 999+9 311)×1.4=35 759人/h。換乘比例為65%，則換乘客流=35 759×65%=23 243人/h。

在小交路清客的情況下，假設(shè)大小交路開行比例為1∶1(大小交路開行比例較小時(shí)，車站臺乘客堆積較顯著，對車站沖擊較大)，分析表2中的4種工況并按照《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》[4]的要求，計(jì)算側(cè)站臺所需寬度，結(jié)果見表6。

表6 側(cè)站臺寬度Table 6 Width of side platform m

根據(jù)表6，考慮小交路清客后，在靜態(tài)計(jì)算的前提下，側(cè)站臺寬度增加較多?？紤]到換乘客流與進(jìn)出站客流交叉后，車站側(cè)站臺客流組織將非常困難。

《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》[4]從側(cè)站臺客流組織中的臨界狀態(tài)來考慮側(cè)站臺寬度，并未細(xì)化到設(shè)置小交路等特殊情況。針對特殊情況，需要按照側(cè)站臺客流組織的實(shí)際情況進(jìn)行分析，工況1—4就是在考慮了小交路后，對《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》的細(xì)化和具體運(yùn)用。

3.2 換乘方案

基于3.1節(jié)的分析，針對T型島-島換乘車站，主要有2種應(yīng)對措施，即加寬側(cè)站臺和新增1個(gè)側(cè)站臺。

3.2.1 方案1(加寬側(cè)站臺)

根據(jù)3.1節(jié)的計(jì)算，在不考慮小交路的情況下，側(cè)站臺寬度可取3.5 m，此時(shí)，站臺寬度一般取14 m即可。在考慮清客時(shí)的靜態(tài)計(jì)算結(jié)果及瞬時(shí)客流對沖時(shí)的無序情況后，擬考慮將站臺加寬至16 m，即在小交路清客一側(cè)增加側(cè)站臺寬度至5.5 m。由于側(cè)站臺寬度增加，車站線間距加大。按照2層站考慮，車站采用9#道岔，車站站臺寬度增加2 m，車站將加長18 m，則車站主體土建規(guī)模增加約2 627.4 m2。

方案1車站總平面如圖1所示。

圖1 方案1車站總平面圖(單位：m)Fig.1 General plan of station of scheme 1 (unit:m)

但此時(shí)，側(cè)站臺上的客流組織方式并沒有改變，只是增加了客流緩沖區(qū)域，只能在一定程度上緩解客流組織壓力，方案1客流組織流線如圖2所示。

圖2 方案1客流組織流線示意圖Fig.2 Passenger flow organization diagram of scheme 1

3.2.2 方案2(增加1個(gè)側(cè)站臺)

該方案在有效站臺長度范圍內(nèi)新增1個(gè)側(cè)站臺，車站主體土建規(guī)模需要增加約2 230.0 m2。方案2車站總平面如圖3所示。

圖3 方案2車站總平面圖(單位：m)Fig.3 General plan of station of scheme 2 (unit:m)

方案2考慮了小交路列車在側(cè)站臺清客的情況，即乘客全部在側(cè)站臺下車，需要繼續(xù)換乘大交路列車的乘客可在側(cè)站臺等候上車，需要換乘另一條線路的乘客經(jīng)由站廳換乘。這種客流組織方式，從根本上解決了客流交叉、客流沖突的難題。方案2客流組織流線如圖4所示。

圖4 方案2客流組織流線示意圖Fig.4 Passenger flow organization diagram of scheme 2

3.2.3 技術(shù)經(jīng)濟(jì)比選

行車對數(shù)為30對/h，正常停站時(shí)間按35 s考慮。每位乘客上下車時(shí)間為0.6 s，6A編組時(shí)，單側(cè)共30個(gè)車門。方案1中，小交路車停站時(shí)間=20 692×1.4÷30×0.6÷30+17=36.3 s；大交路車停站時(shí)間=(20 692-9 311+9 311+2×2 999)×1.4÷30×0.6÷30+17=41.9 s。從客流組織、停站時(shí)間和建筑空間等方面，對2種換乘方案進(jìn)行分析比較，結(jié)果見表7。

表7 2種換乘方案比較Table 7 Comparison of two transfer schemes

綜合上述分析，方案2能從根本上解決客流交叉的問題，也可增加站廳、站臺的客流緩沖區(qū)域，建筑空間效果改善顯著；同時(shí)，可有效減少上、下車及列車停站時(shí)間。因此，建議采用方案2。

4 結(jié)論與建議

在常規(guī)的單個(gè)島式站臺形式下，小交路清客時(shí)，清客客流與進(jìn)站、候車、換乘客流對沖，客流交叉多，客流組織混亂，通行效率低，乘客舒適度低，極易形成擁堵；當(dāng)客流較大時(shí)，還會影響行車組織，產(chǎn)生運(yùn)營安全隱患。因此，在行車方案設(shè)計(jì)時(shí)，不能局限于某條線的小交路、臨時(shí)交路，而應(yīng)從線網(wǎng)角度考慮。本文從清客工況、對應(yīng)站臺寬度和客流組織方式等方面對小交路與換乘重疊的情況進(jìn)行了分析和案例研究，得到的主要結(jié)論有：

1)盡量避免小交路與換乘重疊；

2)小交路要覆蓋線網(wǎng)中重要的換乘點(diǎn)及與其他交通樞紐的換乘點(diǎn)。

因軌道交通工程屬于復(fù)雜的系統(tǒng)工程，若確因工程條件等原因，不得不將小交路設(shè)置在換乘站時(shí)，則：

1)應(yīng)考慮小交路清客對換乘客流組織的影響；

2)建議在小交路清客一側(cè)增加1個(gè)側(cè)站臺，在側(cè)站臺清客，這樣可以單向組織客流；

3)建議進(jìn)行客流仿真模擬，通過仿真模擬結(jié)果進(jìn)一步優(yōu)化換乘空間、換乘設(shè)施布局；

4)加強(qiáng)小交路相關(guān)的導(dǎo)向標(biāo)識，做好宣傳和站務(wù)引導(dǎo)。

小交路與換乘重疊的情況不常見，正因如此，相關(guān)研究較少，本文通過理論和實(shí)例分析其客流組織難題，但所提解決方案仍然比較片面、不盡合理，以期通過此文，引起設(shè)計(jì)人員對該類情況的重視，以便在后續(xù)工程設(shè)計(jì)中予以合理的規(guī)避或改進(jìn)。