單層級結(jié)構(gòu)下高速鐵路樞紐交通集散設(shè)計(jì)研究

陳建凱，何佳利，肖 亮

（深圳市城市交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究中心股份有限公司 城市與軌道事業(yè)部， 廣東 深圳 518000)

隨著我國高速鐵路線網(wǎng)的逐步完善和智能信息技術(shù)的快速發(fā)展，出行需求進(jìn)一步釋放，人們對高速鐵路出行效率和品質(zhì)的要求日益增加。高速鐵路出行效率受到高速鐵路樞紐選址、站區(qū)集散系統(tǒng)運(yùn)行效率的影響，而高速鐵路樞紐進(jìn)出站交通直接與城市快速路相連的單層級結(jié)構(gòu)，可以滿足人們對出行效率的需求，但存在與周邊地區(qū)聯(lián)系差、局部集散效率低、空間品質(zhì)單一等問題。因此，為了同時實(shí)現(xiàn)高速鐵路樞紐高效率和高品質(zhì)集散的目標(biāo)，應(yīng)結(jié)合高速鐵路樞紐交通集散特點(diǎn)，制定合理的交通集散布局方式，提高高速鐵路樞紐集散效率[1]。

1 高速鐵路樞紐交通集散設(shè)計(jì)分析

1.1 高速鐵路樞紐布局

高速鐵路樞紐交通集散系統(tǒng)是指與高速鐵路站相互銜接，為高速鐵路進(jìn)出站旅客集散服務(wù)的交通運(yùn)輸系統(tǒng)，影響高速鐵路樞紐交通集散設(shè)計(jì)的因素主要與樞紐的布局結(jié)構(gòu)有關(guān)。根據(jù)高速鐵路樞紐銜接路網(wǎng)結(jié)構(gòu)的不同，可以將樞紐布局結(jié)構(gòu)分為“快速體系—干路體系—進(jìn)出站”多層級結(jié)構(gòu)、“快速體系—進(jìn)出站”單層級結(jié)構(gòu)與混合結(jié)構(gòu)[2]。結(jié)構(gòu)的選擇受到鐵路線型、站點(diǎn)選址、空間結(jié)構(gòu)等相關(guān)因素的影響，不同結(jié)構(gòu)有其獨(dú)特的優(yōu)勢與適用性。

多層級結(jié)構(gòu)是指“快速路—城市主/次干路—樞紐集散道路”3層路網(wǎng)體系，該結(jié)構(gòu)逐層分離、層級分明，可以避免不同交通干擾，組織較靈活。單層級結(jié)構(gòu)是指“快速路—樞紐集散道路”2層路網(wǎng)體系，該結(jié)構(gòu)下的高速鐵路樞紐臨近快速路體系，通過專用快速通道直接連接樞紐站房，外圍快速路體系需同時承擔(dān)過境交通、樞紐交通和城市交通?；旌辖Y(jié)構(gòu)是指混合多層級和單層級結(jié)構(gòu)的路網(wǎng)體系，樞紐外圍既有臨近快速路的一側(cè)，也有遠(yuǎn)離快速路通過干路銜接的一側(cè)，組織模式靈活多變。

單層級結(jié)構(gòu)下高速鐵路樞紐集散系統(tǒng)具有快進(jìn)快出、定向銜接等獨(dú)特特征，在一定客流規(guī)模下，這種直連模式可以提高樞紐車流集散效率，通過以時間換空間的方式加強(qiáng)樞紐與其他片區(qū)的聯(lián)動發(fā)展，擴(kuò)大樞紐輻射腹地區(qū)域和客流集聚效應(yīng)，交通時效性強(qiáng)。單層級結(jié)構(gòu)組織相對單一，適用于以快速集散為目標(biāo)的大中型樞紐或城市邊緣型樞紐，也適用于規(guī)劃條件受限的樞紐，如虹橋樞紐[3]、南京南站[4]。但是，隨著高速鐵路線網(wǎng)逐步完善和“站城融合”理念逐步實(shí)現(xiàn)，該結(jié)構(gòu)在應(yīng)對未來日益增長的大規(guī)?？土骷⒑吐每投嘣顒有枨筅厔菹聲嬖谙鄳?yīng)的問題。從外圍銜接來看，存在路網(wǎng)結(jié)構(gòu)單一、客流多元混合的問題；從進(jìn)出站集散來看，存在依賴小汽車快速進(jìn)出、客流集散可靠性較低的問題；從內(nèi)部換乘來看，存在場站封閉換乘、自成一體的問題。依賴快速路小汽車集散方式的樞紐車流組織效率低，不適應(yīng)未來樞紐大客流規(guī)模的趨勢發(fā)展，與此同時樞紐周邊地區(qū)客流規(guī)模上升，短距離慢行需求增長，在快速路圍合和忽略慢行銜接的條件下，單層級結(jié)構(gòu)的樞紐可達(dá)性較差，無法滿足此部分客流增長。因此，未來單層級結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足大客流快速集散的要求，而且應(yīng)滿足高可達(dá)和高質(zhì)量集散的要求。單層級結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 單層級結(jié)構(gòu)Fig.1 Single-layer structure

1.2 單層級交通集散設(shè)計(jì)目標(biāo)

隨著交通樞紐與周邊城市地區(qū)融合的要求，旅客不再滿足于純交通功能的集散，更加關(guān)注出行鏈的完整和多元聯(lián)系，以及樞紐與周邊地塊的聯(lián)系。結(jié)合高速鐵路運(yùn)行公交化和站城一體化的趨勢，進(jìn)行單層級結(jié)構(gòu)高速鐵路樞紐集散系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

（1）理清各類交通流線，外圍集散快進(jìn)快出。因單層級結(jié)構(gòu)的樞紐交通直接與快速路相連，未采用城市主干路或次干路等道路體系逐級分流，外圍路網(wǎng)結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)“疏”的特征。臨近站區(qū)的快速路系統(tǒng)中，過境交通、城市交通和樞紐交通等多元交通混合交織。因此，在外圍交通集散系統(tǒng)設(shè)計(jì)時，需要理清各類交通流線，使流線明確清晰互不干擾，并且建立高集散效率的進(jìn)出站銜接道路系統(tǒng)，發(fā)揮樞紐交通集散快進(jìn)快出的優(yōu)勢。

（2）提倡公共交通優(yōu)先，均衡進(jìn)出樞紐壓力。進(jìn)出站集散系統(tǒng)設(shè)計(jì)以滿足快速集散需求為理念，容易造成樞紐過于依賴小汽車集散。例如，上海虹橋站交通集散方式中道路機(jī)動化分擔(dān)比例超過60%，南京南站超過40%，其慢行比例均不足5%。一旦在匝道體系上發(fā)生突發(fā)事故，短時間無法組織流線轉(zhuǎn)換并疏通，從而造成交通擁堵甚至影響整體集散系統(tǒng)的運(yùn)行。因此，在進(jìn)出站交通集散系統(tǒng)設(shè)計(jì)時，應(yīng)優(yōu)先考慮公共交通進(jìn)出站設(shè)施，建立公共交通優(yōu)先的交通集散系統(tǒng)，均衡樞紐集散壓力。大中型城市可以采用“軌道交通集散+公交場站集中集散”和“公交微循環(huán)分散集散”方式，小型城市可以采用“快速公交集散+公交微循環(huán)分散集散”方式[5]。

（3）強(qiáng)化多樣路徑進(jìn)出，內(nèi)部分散多向集散。在外圍快速路與進(jìn)出站匝道的包圍下，樞紐與周邊城市空間分割嚴(yán)重，內(nèi)部集散系統(tǒng)呈現(xiàn)封閉換乘特征，內(nèi)部集散通道主要來源于交通配套場站設(shè)施，集散相對封閉獨(dú)立。隨著未來站城融合的趨勢，高速鐵路樞紐乘客需求波動較大，組成部分?jǐn)?shù)量較多，較難預(yù)測準(zhǔn)確[6]，內(nèi)部集散系統(tǒng)設(shè)計(jì)時應(yīng)增強(qiáng)樞紐與周邊地區(qū)聯(lián)系，增加慢行連通通道，提倡多點(diǎn)集散的方式多向進(jìn)出，從而將場站內(nèi)部集中換乘客流或大廣場式客流分散到各個界面，分散旅客進(jìn)出壓力，提高整體集散效率。

1.3 交通集散布局架構(gòu)

圍繞樞紐站區(qū)內(nèi)外區(qū)域，考慮單層級結(jié)構(gòu)快速路直連的交通特征與樞紐客流規(guī)模持續(xù)上升的發(fā)展趨勢，從外圍、進(jìn)出站、內(nèi)部系統(tǒng)入手，以快進(jìn)快出、公交優(yōu)先、多點(diǎn)集散為目標(biāo)，分別構(gòu)建過濾分流、管道有序、分散多點(diǎn)的集散系統(tǒng)，提高樞紐集散效率和高可達(dá)性，促進(jìn)樞紐與城市融合發(fā)展。

（1）構(gòu)建“過濾”的分流分向的外圍集散系統(tǒng)。為提高交通集散效率，防止多元交通交織干擾，外圍集散系統(tǒng)需要建立“過濾網(wǎng)”，盡可能降低各類交通流互相影響，引導(dǎo)各類交通流線各行其道、分流分向。“過濾網(wǎng)”可以采用立體或平面分離的形式，從空間上減少3類交通流的交織和干擾。立體過濾是指采用立體方式分離，如采用主線下沉或主線上跨分離過境交通與其他交通。而平面過濾是指在平面上通過不同道路或同一道路的主輔路分離各類交通流，如設(shè)置多個分隔帶逐層分離各種交通。

（2）構(gòu)建“管道”的分散有序的進(jìn)出站集散系統(tǒng)。為了發(fā)揮系統(tǒng)快速便捷功能，進(jìn)出站集散系統(tǒng)推薦采用管道化無干擾的形式進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)，結(jié)合配套場站內(nèi)部布局綜合設(shè)計(jì)，引導(dǎo)不同交通方式的流線分散有序進(jìn)行，包括道路系統(tǒng)與軌道系統(tǒng)。①建立管道化快速進(jìn)出站道路系統(tǒng)。與外圍快速路系統(tǒng)銜接時，應(yīng)建立管道化道路結(jié)構(gòu)。根據(jù)樞紐規(guī)模、道路條件與經(jīng)濟(jì)投資等實(shí)際情況考慮高架或地面快速進(jìn)出站系統(tǒng)，結(jié)合快速路出入口設(shè)計(jì)定向匝道或?qū)Ｓ猛ǖ溃瑢?shí)現(xiàn)快速集散，并建立循環(huán)路系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)流暢有序的進(jìn)站與出站流線，避免2股流線重疊與交織，引導(dǎo)不同交通方式的流線在各自場站進(jìn)出。②建立公共交通主導(dǎo)系統(tǒng)。建立以公共交通為主導(dǎo)的進(jìn)出站集散系統(tǒng)，大城市可以大力引入軌道交通系統(tǒng)，支撐高客流集散，中小型城市可以引入快速公交系統(tǒng)，倡導(dǎo)公共交通優(yōu)先，并結(jié)合周邊地區(qū)通過式公交系統(tǒng)建立多點(diǎn)式公共交通集散格局。

（3）構(gòu)建“分散”的多點(diǎn)高效的內(nèi)部集散系統(tǒng)。為適用新時期客流新要求，應(yīng)構(gòu)建分散式多通道的內(nèi)部集散系統(tǒng)，構(gòu)建高效宜距的“小而精”內(nèi)部系統(tǒng)，強(qiáng)調(diào)與周邊地區(qū)城市慢行系統(tǒng)的結(jié)合，擴(kuò)展疏散界面，增加與周邊的慢行聯(lián)系，并配合公交中途?？空径帱c(diǎn)式格局加強(qiáng)慢行網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，建立分散多點(diǎn)多向的內(nèi)部步行集散系統(tǒng)[7]。

2 案例分析

2.1 珠西樞紐江門站

珠西樞紐位于廣東省江門市主干路今洲路與快速路江門大道交匯處的東側(cè)，西側(cè)緊鄰江門大道，東側(cè)緊鄰南車基地。珠西樞紐江門站位于廣東省江門市中南部，是國家高速鐵路網(wǎng)絡(luò)與珠三角西翼聯(lián)系的重要節(jié)點(diǎn)，是珠江西岸最大的鐵路樞紐，是珠三角地區(qū)與粵西聯(lián)系的交通門戶，也是江門市最大鐵路車站，場站規(guī)模為9臺18線[8]。江門站西側(cè)為高速鐵路樞紐新城，承擔(dān)著內(nèi)外銜接的門戶需求，不僅有來自江門各大組團(tuán)的中、長距離銜接需求，也有樞紐新城的短距離銜接需求，符合未來高速鐵路樞紐客流發(fā)展趨勢。

江門站為“江門大道—進(jìn)出站” 路網(wǎng)銜接結(jié)構(gòu)，是典型的單層級結(jié)構(gòu)，僅有單一界面可組織，提高集散效率與可達(dá)性的需求較為迫切。江門站外圍路網(wǎng)體系是由“快速過境—城市交通—樞紐進(jìn)出”3圈層構(gòu)成，第1圈層由新會大道、三和大道、江門大道、銀鷺大道等快速路構(gòu)成最外圍分流環(huán)狀路網(wǎng)，第2圈層由樞紐新城內(nèi)各主次干道構(gòu)成的經(jīng)由快速路連接呈現(xiàn)放射狀的路網(wǎng)，第3圈層江門大道直接與樞紐相連，為單層級結(jié)構(gòu)的高速鐵路樞紐，規(guī)劃條件有限且不易設(shè)計(jì)。江門站單層級結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。

（1）樞紐周邊交通類型豐富，多重交通易產(chǎn)生交織。江門三區(qū)一市空間發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃中將樞紐周邊定位為樞紐新城，為江門市的南中心，從而產(chǎn)生通勤、生活、商業(yè)等城市交通流；而臨近樞紐的江門大道快速路是貫通江門南北的“大動脈”，是江門市主要的過境快速通道。城市開發(fā)交通、過境交通和樞紐交通在江門大道短距離界面中混合交織，易產(chǎn)生交通擁堵。

（2）樞紐緊鄰江門大道快速路，交通組織界面單一。樞紐西臨江門大道，由江門大道可快速對接多條高快速路，提高周邊片區(qū)與樞紐的便捷性。但是，由于城市用地限制，樞紐處于西側(cè)快速路和東側(cè)南車基地夾縫地帶，可利用界面僅有西側(cè)江門大道，交通組織不便。

圖2 江門站單層級結(jié)構(gòu)圖Fig.2 Single-layer structure of Jiangmen station

（3）樞紐用地空間狹長，換乘空間局限。和常規(guī)樞紐不同，江門站用地限制在江門大道與鐵路線間的狹長空間，進(jìn)深僅86 m，場站布設(shè)空間有限，不利于配套場站布局，狹長的用地空間給樞紐內(nèi)部流線組織帶來較大的挑戰(zhàn)。

根據(jù)相關(guān)客流預(yù)測報告，預(yù)測江門站2030年平均日客流發(fā)送量為7.1萬人/d，最高聚集人數(shù)為4 000人，樞紐匯集了多種交通方式。樞紐遠(yuǎn)期換乘客流關(guān)系如圖3所示，以此作為基礎(chǔ)測算相關(guān)配套場站規(guī)模。樞紐配套場站規(guī)模如表1所示。

2.2 交通集散系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)方案

2.2.1 構(gòu)建單界面分層過濾的零干擾外圍道路集散系統(tǒng)

圖3 樞紐遠(yuǎn)期換乘客流關(guān)系Fig.3 Passenger flow transfer relationship of hub in the long term

表1 樞紐配套場站規(guī)模 萬m2Tab.1 Scale of supporting stations of the hub

江門站樞紐可銜接界面僅有江門大道，進(jìn)出站通道的單一性對江門大道的規(guī)劃設(shè)計(jì)提出了更精細(xì)化的要求，需要在江門大道快速路界面處理多類交通，理清各類交通流線，在站區(qū)外圍布設(shè)“分流過濾網(wǎng)”，促進(jìn)各類交通流線集散效率最大化。

（1）立體過濾過境交通，釋放地面道路空間。江門大道采用主道下沉的方式立體過濾過境交通，在保證主道連續(xù)的基礎(chǔ)上釋放地面道路空間，為進(jìn)出站集散系統(tǒng)提供更多交通組織選擇。

（2）聯(lián)動協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)周邊城市開發(fā)與樞紐站區(qū)出入口。樞紐周邊城市開發(fā)集中于江門站西側(cè)，且江門站主要為南行交通需求，因此江門大道西側(cè)輔道交通混雜城市開發(fā)交通、江門站進(jìn)站交通與出站交通。結(jié)合站區(qū)外圍整體的路網(wǎng)結(jié)構(gòu)分析，聯(lián)動協(xié)調(diào)優(yōu)化設(shè)計(jì)江門大道主輔路出入口，在明德路以北設(shè)置快速路出口分流城市開發(fā)交通，在站區(qū)通過設(shè)置“輔道的輔道”分流進(jìn)站交通與出站交通。各類交通流分類如圖4所示。

2.2.2 構(gòu)建公交優(yōu)先的多層循環(huán)管道化進(jìn)出集散系統(tǒng)

圖4 各類交通流分離Fig.4 Separation of various traffic flows

針對江門大道單界面進(jìn)出的特點(diǎn)，構(gòu)建“交通環(huán)”進(jìn)出站集散系統(tǒng)，設(shè)置高架匝道、地面掉頭道等立體環(huán)路，有利于在空間上分散交通組織界面，靈活多向進(jìn)出，避免過分集中、降低系統(tǒng)擁堵風(fēng)險。

（1）構(gòu)建逆時針循環(huán)的立體進(jìn)出站體系，多層多系統(tǒng)成環(huán)組織。針對江門站“上進(jìn)下出”的旅客組織模式和組織界面單一的特點(diǎn)，充分利用江門大道輔道、高架道路等平面空間和豎向空間，采用逆時針單向循環(huán)解決單一組織空間限制的問題。一方面構(gòu)建立體隱形立交，在高架層設(shè)計(jì)小汽車進(jìn)站落客平臺和公交高架匝道，充分利用立體空間增大組織界面，滿足多向快速進(jìn)站需求；另一方面在江門大道隧道上方地面綠化處設(shè)置掉頭車道與地下小汽車、出租車停車場出入口，設(shè)置多個地下專用通道接入場站。進(jìn)出站循環(huán)系統(tǒng)如圖5所示。

圖5 進(jìn)出站循環(huán)體系Fig.5 Loop system for incoming and leaving station

（2）打造公交專用匝道系統(tǒng)，促進(jìn)公交優(yōu)先。從實(shí)際情況出發(fā)，短期內(nèi)不能實(shí)現(xiàn)軌道交通工程，江門站的交通接駁在較長一段時期以機(jī)動車為主導(dǎo)交通，因此應(yīng)以公交優(yōu)先為原則，促進(jìn)公交快進(jìn)快出，結(jié)合江門站鐵路出發(fā)層和到達(dá)層布局，在樞紐南側(cè)設(shè)置2層公交場站，使得公交“落客即進(jìn)站、出站即上客”，并設(shè)置公交專用匝道系統(tǒng)快速組織進(jìn)出。

2.2.3 構(gòu)建多點(diǎn)分散的換乘便捷一體化的內(nèi)部集散系統(tǒng)

江門站內(nèi)部場站用地空間狹長，換乘流線多樣，若僅以場站內(nèi)部換乘，帶來的是疏散空間擁堵引起長時耗的矛盾。因此，基于車站特點(diǎn)，以換乘距離與疏散空間2個指標(biāo)為評估標(biāo)準(zhǔn)，秉承緊湊布局、分區(qū)明確、公交優(yōu)先、立體組織的設(shè)計(jì)理念，從關(guān)注乘客體驗(yàn)進(jìn)行內(nèi)部集散系統(tǒng)方案綜合設(shè)計(jì)。

（1）立體短距換乘布局，到發(fā)分離。利用有限空間進(jìn)行內(nèi)部組織，配套場站采用立體集中布局的形式[9]。結(jié)合鐵路出發(fā)層和到達(dá)層條件，以公交優(yōu)先為原則考慮換乘通道，實(shí)現(xiàn)接駁交通“ 上落”對應(yīng)鐵路“ 到發(fā)”，盡可能讓接駁交通上客區(qū)靠近鐵路出發(fā)層，接駁交通下客區(qū)靠近鐵路到達(dá)層，從而減少乘客步行換乘距離，打造緊湊、靈活的換乘系統(tǒng)，也符合未來高速鐵路公交化運(yùn)行和樞紐信息化的高效換乘趨勢。場站布局如圖6所示。

圖6 場站布局Fig.6 Layout of supporting stations

（2）構(gòu)建連續(xù)步行網(wǎng)絡(luò)體系，多點(diǎn)集散。在江門大道東西兩側(cè)建立跨街天橋與地下通道，構(gòu)建與樞紐新城主干路相連的連續(xù)步行網(wǎng)絡(luò)。一方面打破江門大道單界面的組織困局，增大旅客疏散空間與方向多元化，吸引包括公交中途站、網(wǎng)約車上落客區(qū)等西側(cè)多樣交通點(diǎn)的集散客流。另一方面將江門站融入西側(cè)樞紐新城中，促進(jìn)江門站與樞紐新城緊密聯(lián)系，擴(kuò)大客流效益。

2.2.4 仿真模擬

運(yùn)用Vissim仿真軟件對優(yōu)化前后的樞紐集散系統(tǒng)進(jìn)行模擬分析，優(yōu)化前是指江門站采用東側(cè)場站式集散，依賴于高架進(jìn)出站系統(tǒng)；優(yōu)化后是指江門站在采用東側(cè)場站式集散的基礎(chǔ)上增加西側(cè)輔助公交中途站、小汽車臨時上落客區(qū)等中途式集散，圍繞江門大道和今洲路集散。模擬結(jié)果顯示，優(yōu)化后高架匝道機(jī)動車延誤減少效果明顯，小汽車平均延誤減少31.6%，公交車平均延誤減少14.1%。樞紐優(yōu)化前后平均延誤時間分析如表2所示。

表2 樞紐優(yōu)化前后平均延誤時間分析 sTab.2 Analysis of average delay time before and after optimization of hub

3 結(jié)束語

在高速鐵路公交化運(yùn)行和樞紐信息化發(fā)展趨勢下，高速鐵路站區(qū)與周邊片區(qū)的聯(lián)系愈來愈密切，而當(dāng)前我國單層級結(jié)構(gòu)下的高速鐵路樞紐交通集散模式存在著不適應(yīng)發(fā)展的問題。因此，圍繞單層級結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)和未來樞紐的發(fā)展功能目標(biāo)，從站區(qū)外圍、進(jìn)出站、內(nèi)部集散系統(tǒng)3個層次，以“過濾、管道、分散”為目標(biāo)與策略，分系統(tǒng)、分目標(biāo)、整體協(xié)調(diào)地提出各系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)優(yōu)化策略，為大客流趨勢下應(yīng)用單層級結(jié)構(gòu)的高速鐵路樞紐提供設(shè)計(jì)參考，為提高樞紐集散效率提供設(shè)計(jì)思路。另外，還應(yīng)進(jìn)一步研究高速鐵路樞紐多點(diǎn)集散設(shè)施與周邊城市融合關(guān)系，以及樞紐交通集散網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化與協(xié)調(diào)。