城市軌道交通車(chē)站建設(shè)規(guī)模影響因素分析

蔣時(shí)波 阮 瑩

(廣州地鐵設(shè)計(jì)研究院股份有限公司, 510030, 廣州∥第一作者, 高級(jí)工程師)

0 引言

城市軌道交通車(chē)站的建設(shè)規(guī)模受多種因素的影響,現(xiàn)行設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)如何確定站臺(tái)的寬度規(guī)模有明確的規(guī)定,在設(shè)計(jì)工作中也常常以站臺(tái)的寬度規(guī)模來(lái)評(píng)判車(chē)站總體規(guī)模。但隨著新建城市軌道交通車(chē)站所處的環(huán)境愈加復(fù)雜,站臺(tái)寬度這一常用指標(biāo)已無(wú)法真實(shí)反應(yīng)車(chē)站整體情況,導(dǎo)致設(shè)計(jì)時(shí)與實(shí)際施工時(shí)的車(chē)站總體規(guī)模相差較大,極大地影響了城市軌道交通車(chē)站設(shè)計(jì)、決策階段的準(zhǔn)確性。

城市軌道交通系統(tǒng)一般是所在城市的用電大戶(hù),根據(jù)運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn),其能耗與車(chē)輛選型、牽引系統(tǒng)方案及車(chē)站建設(shè)規(guī)模息息相關(guān)。城市軌道交通系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)能耗條件在規(guī)劃設(shè)計(jì)階段就已經(jīng)定型,后續(xù)優(yōu)化提升的可能性小。為了維持車(chē)站公共區(qū)乘客空間的舒適溫度及各類(lèi)系統(tǒng)設(shè)備的運(yùn)行溫度,需要環(huán)控設(shè)備給予供冷,同時(shí)為了服務(wù)于人的活動(dòng),又需要照明、安全疏散、電扶梯動(dòng)力電源等相關(guān)的設(shè)備支持。在公共區(qū)及管理用房的規(guī)模確定后,為其服務(wù)的車(chē)站機(jī)電系統(tǒng)(尤其是環(huán)控系統(tǒng))、動(dòng)力照明系統(tǒng)(含照明及電扶梯等動(dòng)力配電)的相關(guān)設(shè)備需與車(chē)站建設(shè)規(guī)模相匹配。因此,車(chē)站建設(shè)規(guī)模越大,所需的設(shè)備就越多。

本文以城市軌道交通車(chē)站的建設(shè)規(guī)模為研究對(duì)象,基于空間需求與車(chē)站總規(guī)模之間的關(guān)系,將零散的房間需求根據(jù)對(duì)車(chē)站規(guī)模的影響程度進(jìn)行簡(jiǎn)化整合,研究車(chē)站面積比例構(gòu)成、車(chē)型、配線(xiàn)設(shè)置、車(chē)站埋深對(duì)車(chē)站建設(shè)規(guī)模的影響情況。本研究可為下一輪軌道交通建設(shè)提供理論借鑒。

1 車(chē)站規(guī)模數(shù)據(jù)分析模型

城市軌道交通車(chē)站的規(guī)模從空間的角度主要分為車(chē)站主體建筑與附屬建筑。車(chē)站主體建筑空間(包括車(chē)站公共區(qū)的乘客界面、設(shè)備管理用房及軌行區(qū)等)具有同一性和普適性,即在不同城市或相同城市的不同線(xiàn)路中均有較為明顯的相似特點(diǎn)。車(chē)站的附屬建筑(包括乘客用出入口、風(fēng)亭/風(fēng)道、消防疏散口及冷卻塔)受到外部條件的影響較大,根據(jù)車(chē)站不同的道路寬度、區(qū)域條件、城市地下管網(wǎng)限制、公園綠地、城市規(guī)劃等要求,各車(chē)站的附屬建筑呈現(xiàn)出千站千面的特點(diǎn),幾乎沒(méi)有相似的標(biāo)準(zhǔn)可以作為參照標(biāo)準(zhǔn)。

考慮到不同城市的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和運(yùn)營(yíng)習(xí)慣有所不同,剔除了附屬建筑的相關(guān)個(gè)性化影響因素后,本文選取車(chē)站面積比例構(gòu)成、車(chē)型、配線(xiàn)設(shè)置、車(chē)站埋深等車(chē)站規(guī)模影響因素,分析以上各要素對(duì)于車(chē)站建設(shè)規(guī)模的影響。

由于各車(chē)站的寬度數(shù)據(jù)差異不大,為簡(jiǎn)化分析,基于車(chē)站的長(zhǎng)度數(shù)據(jù)及面積數(shù)據(jù)分別建立分析模型。采用先分項(xiàng)、再分區(qū)的方式設(shè)置相應(yīng)參數(shù),剔除干擾因素后對(duì)各分項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行橫向?qū)Ρ?。?shù)據(jù)分析模型示意圖如圖1所示。

a) 長(zhǎng)度數(shù)據(jù)分析模型

1) 建立數(shù)據(jù)模型。因設(shè)備管理用房的設(shè)置位置受設(shè)備要求或管理活動(dòng)的特點(diǎn)不能任意選擇,具有較強(qiáng)的空間唯一性,這就導(dǎo)致了站廳設(shè)備區(qū)與站臺(tái)設(shè)備區(qū)的數(shù)據(jù)存在較大差異,因此在統(tǒng)計(jì)面積影響要素前,需建立車(chē)站主體的面積統(tǒng)計(jì)模型,按先分層、再分區(qū)的順序,使各參數(shù)的分項(xiàng)指標(biāo)保持口徑一致,便于后續(xù)計(jì)算與分析。

2) 數(shù)據(jù)模型分析。在數(shù)據(jù)模型的框架內(nèi),進(jìn)一步細(xì)化各空間分區(qū)的指標(biāo)。公共區(qū)細(xì)化為付費(fèi)/非付費(fèi)區(qū)和豎向交通(如樓扶梯等)。設(shè)備管理用房分區(qū)細(xì)化為設(shè)備管理用房、配套空間(如走道)與環(huán)控設(shè)備房間(由于各類(lèi)設(shè)備房間規(guī)模體量差異巨大,故對(duì)環(huán)控設(shè)備相關(guān)房間,如環(huán)控機(jī)房、隧道風(fēng)機(jī)房和冷水機(jī)房單獨(dú)計(jì)列)。為分析不同埋深的車(chē)站數(shù)據(jù)特點(diǎn),結(jié)合三層及以上深埋車(chē)站的具體情況,增加設(shè)備夾層的參數(shù)數(shù)據(jù),便于梳理車(chē)站埋深對(duì)車(chē)站總規(guī)模的影響。

3) 各因素影響分析。在數(shù)據(jù)模型搭建完成后,以標(biāo)準(zhǔn)車(chē)站的各項(xiàng)參數(shù)數(shù)據(jù)為基準(zhǔn),將特殊功能車(chē)站(如設(shè)置配線(xiàn)的車(chē)站、埋深較大的車(chē)站、公共區(qū)規(guī)模較大的車(chē)站等)的各項(xiàng)參數(shù)指標(biāo)與標(biāo)準(zhǔn)車(chē)站的各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行有無(wú)對(duì)比,計(jì)算各因素的影響占比。

考慮到長(zhǎng)度數(shù)據(jù)分析模型受到的干擾因素較多(如站廳層、站臺(tái)層的設(shè)備區(qū)沒(méi)有對(duì)應(yīng)長(zhǎng)度等),同時(shí)還受到不同城市的線(xiàn)路運(yùn)營(yíng)習(xí)慣影響,長(zhǎng)度數(shù)據(jù)分析模型難以直觀地反映數(shù)據(jù)規(guī)模,因此本文主要針對(duì)面積數(shù)據(jù)分析模型進(jìn)行研究。

2 車(chē)站建設(shè)規(guī)模影響因素分析

2.1 車(chē)站面積比例構(gòu)成

以廣州6A(6節(jié)編組、A型車(chē))降壓車(chē)站標(biāo)準(zhǔn)參考圖的站廳層為例,分析車(chē)站面積比例構(gòu)成情況對(duì)車(chē)站建設(shè)規(guī)模的影響。6A車(chē)站站廳層標(biāo)準(zhǔn)圖規(guī)模分析如圖2所示。公共區(qū)占該站廳層的面積比例約為30%,設(shè)備管理用房占該站廳層的面積比例約為70%。在設(shè)備管理用房中,環(huán)控設(shè)備用房與風(fēng)道占比較高,約占站廳層設(shè)備管理用房的50%。因此在車(chē)站建設(shè)方案中,隧道通風(fēng)及環(huán)控系統(tǒng)的布置和處理方案對(duì)控制車(chē)站總體規(guī)模較為關(guān)鍵,應(yīng)盡量減少這兩個(gè)區(qū)域的無(wú)效空間,以達(dá)到有效控制車(chē)站總規(guī)模的目的。在站廳層付費(fèi)區(qū),樓扶梯與付費(fèi)區(qū)的凈面積比約為1∶3;在設(shè)備區(qū),走道與房間的凈面積比約為1∶3。由此可見(jiàn),交通空間對(duì)于控制車(chē)站總體規(guī)模的影響較大,在設(shè)計(jì)中不應(yīng)被忽略。

單位:m2 a) 站廳層面積數(shù)據(jù)

6A車(chē)站站臺(tái)層標(biāo)準(zhǔn)圖規(guī)模分析如圖3所示。由于站臺(tái)層僅設(shè)置付費(fèi)區(qū),所以其面積構(gòu)成較為單一,軌行區(qū)面積占比約為46%,該數(shù)據(jù)與車(chē)站長(zhǎng)度呈正相關(guān),設(shè)備區(qū)走道與房間的凈面積比約為1∶4。

單位:m2 a) 站臺(tái)層面積數(shù)據(jù)

2.2 車(chē)型

不同列車(chē)車(chē)型對(duì)有效站臺(tái)長(zhǎng)度和車(chē)站乘降能力的要求有所差異。以廣州地鐵標(biāo)準(zhǔn)參考圖6A和6B(6節(jié)編組、B型車(chē))車(chē)站為例,對(duì)比分析不同車(chē)型對(duì)車(chē)站建設(shè)規(guī)模的影響。6A和6B車(chē)站的面積比例構(gòu)成情況對(duì)比如圖4所示。由圖4可知:6B車(chē)站的面積比例構(gòu)成情況與6A車(chē)站的面積比例構(gòu)成情況基本一致;在相同運(yùn)營(yíng)模式下,車(chē)型僅影響車(chē)站的總體規(guī)模,對(duì)車(chē)站各區(qū)域的面積比例選擇影響較小,甚至幾乎趨同。經(jīng)初步估算可知,不同車(chē)型的車(chē)站對(duì)車(chē)站總規(guī)模的影響占比僅為7%。

a) 6A車(chē)站

2.3 配線(xiàn)設(shè)置

經(jīng)對(duì)相關(guān)城市設(shè)置配線(xiàn)車(chē)站的建設(shè)規(guī)模進(jìn)行調(diào)研發(fā)現(xiàn),配線(xiàn)設(shè)置對(duì)于車(chē)站建設(shè)規(guī)模的影響較大。增設(shè)配線(xiàn)設(shè)置的車(chē)站承擔(dān)了相應(yīng)的車(chē)輛作業(yè)功能,在應(yīng)對(duì)運(yùn)行故障、組織折返交路等方面起到了極為重要的作用,因此其相應(yīng)的車(chē)站建設(shè)規(guī)模也需要有所增加。車(chē)站功能越多,投入資金也相應(yīng)的越大。但配線(xiàn)設(shè)置作為線(xiàn)路的重要功能又是不可或缺的,為減少工程上的必要投入,在設(shè)計(jì)初期應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注線(xiàn)路配線(xiàn)的系統(tǒng)功能,合理選擇配線(xiàn)方案,以達(dá)到控制車(chē)站建設(shè)總規(guī)模的目的。以廣州地鐵10號(hào)線(xiàn)東沙站為例,由于其后期增加了單渡線(xiàn)的配線(xiàn)功能,導(dǎo)致其車(chē)站面積較標(biāo)準(zhǔn)圖的統(tǒng)計(jì)面積增加了約38%。

2.4 車(chē)站埋深

為減少車(chē)站的長(zhǎng)度規(guī)模,可增加車(chē)站埋深達(dá)到盡可能利用車(chē)站空間的目的,而車(chē)站埋深越大,其相應(yīng)的車(chē)站總層數(shù)就越多,同時(shí)可利用的車(chē)站面積也會(huì)相應(yīng)有所增加。本文以廣州地鐵地下三層標(biāo)準(zhǔn)站及廣州地鐵10號(hào)線(xiàn)右新馬路站(五層深埋車(chē)站)為例,分析不同車(chē)站埋深對(duì)車(chē)站建設(shè)規(guī)模的影響。地下三層及五層車(chē)站面積比例構(gòu)成情況對(duì)比如圖5所示。

a) 地下三層車(chē)站

根據(jù)調(diào)研資料,地下三層標(biāo)準(zhǔn)車(chē)站的總面積約為9 473 m2,寺右新馬路站的總面積約為11 670 m2,其面積差為2 197 m2。經(jīng)分析發(fā)現(xiàn),地下五層車(chē)站主要增加了環(huán)控設(shè)備用房、風(fēng)道、走道及疏散空間。隨著車(chē)站層數(shù)的增加,車(chē)站面積要素中的水平交通面積比例和配套的環(huán)控設(shè)備用房面積比例均有所增加,這會(huì)降低實(shí)際的車(chē)站空間利用率。因此,在相同系統(tǒng)功能與相同服務(wù)功能的條件下,車(chē)站埋深越大,車(chē)站建設(shè)總規(guī)模也越大,不同車(chē)站埋深對(duì)車(chē)站總規(guī)模的影響占比為23%。

3 結(jié)語(yǔ)

本文基于空間需求與車(chē)站總規(guī)模之間的關(guān)系,采用有無(wú)分析法,橫向?qū)Ρ攘瞬煌δ苘?chē)站與標(biāo)準(zhǔn)功能車(chē)站之間的差異,并計(jì)算了各影響因素的影響占比。在不考慮車(chē)站附屬建筑外部條件影響的理想狀態(tài)下,行車(chē)配線(xiàn)需求(折返線(xiàn)、聯(lián)絡(luò)線(xiàn)及存車(chē)線(xiàn)等功能)和乘客界面需求(公共區(qū)規(guī)模、樓扶梯布置及換乘能力)是影響車(chē)站建設(shè)總規(guī)模的主要影響因素,應(yīng)在城市軌道交通工程建設(shè)的日常工作中予以充分關(guān)注。

隨著各城市軌道交通線(xiàn)網(wǎng)越來(lái)越密集,施工項(xiàng)目建設(shè)難度也逐漸增加,新建線(xiàn)路理想狀態(tài)的標(biāo)準(zhǔn)車(chē)站數(shù)量急劇減少。因此,需要結(jié)合實(shí)際情況,合理平衡車(chē)站埋深、配線(xiàn)功能、車(chē)站內(nèi)部需求和施工方法之間的關(guān)系,在項(xiàng)目初期進(jìn)行深入分析,從源頭優(yōu)化車(chē)站建設(shè)規(guī)模,以實(shí)現(xiàn)綠色軌道交通建設(shè)的目標(biāo)。