跨座式單軌高架車站建筑設(shè)計(jì)思路研究

楊 占

(中鐵工程設(shè)計(jì)咨詢集團(tuán)有限公司,北京 100055)

1 研究背景

隨著我國城市化進(jìn)程的快速發(fā)展,以蕪湖、濰坊、桂林為代表的三、四線城市也進(jìn)入了城市發(fā)展的高速期,交通擁擠、噪聲污染等問題日益嚴(yán)重。軌道交通因其運(yùn)量大、能耗低、噪聲小、速度快等特點(diǎn),已經(jīng)成為解決“城市病”的有效手段。

根據(jù)城市地區(qū)生產(chǎn)總值、一般公共財(cái)政預(yù)算收入和城市人口規(guī)模,蕪湖、濰坊、桂林選擇跨座式單軌作為其城市軌道交通的主干網(wǎng)絡(luò)[1-3]。車站作為跨座式單軌交通的重要組成部分,是市民在一座城市中接觸最為頻繁的場所[4],也是一座城市對外展示的窗口,甚至是一座城市的標(biāo)志。車站布局是否合理、使用是否便捷、建筑形象優(yōu)劣等直接影響軌道交通的運(yùn)行效率和城市形象。因此,跨座式單軌車站設(shè)計(jì)顯得尤為重要。

跨座式單軌車站與傳統(tǒng)地鐵、輕軌車站區(qū)別主要體現(xiàn)在以下3 個(gè)方面:①從客流規(guī)模上看,跨座式單軌屬于中運(yùn)量系統(tǒng)制式,其運(yùn)營管理模式為適應(yīng)中運(yùn)量系統(tǒng)制式需求,管理用房區(qū)域如票務(wù)管理、工區(qū)管理、會議、休息等用房面積較地鐵和輕軌小;②從機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)體量及規(guī)模上看,中運(yùn)量的跨座式單軌面向乘客服務(wù)的車站機(jī)電設(shè)備及監(jiān)控系統(tǒng)規(guī)模普遍較小,為適應(yīng)中運(yùn)量跨座式單軌制式運(yùn)營管理模式的需求,其設(shè)備用房無需按照大運(yùn)量交通制式機(jī)電設(shè)備專業(yè)細(xì)分,故具備整合的條件;③相同車輛編組條件下,跨座式單軌列車長度較地鐵和輕軌列車短,故其車站長度也相應(yīng)縮短。

目前,國內(nèi)關(guān)于地鐵和輕軌高架車站相關(guān)的理論研究已趨于成熟,羅景華從站點(diǎn)周邊交通、平面布局、建筑造型、室內(nèi)空間環(huán)境、建筑節(jié)能幾個(gè)方面對高架車站設(shè)計(jì)思路進(jìn)行了研究[5];梁正通過對高架車站的要求和特點(diǎn)進(jìn)行研究,提出改善車站體形系數(shù)、室內(nèi)外綜合綠化、太陽能利用、再生水利用的高架站生態(tài)節(jié)能措施[6];劉祥勇結(jié)合濟(jì)南R1 線高架車站建設(shè)實(shí)踐,對高架車站造型設(shè)計(jì)原理以及具有濟(jì)南特色的高架車站建設(shè)進(jìn)行探索[7]。然而,目前國內(nèi)關(guān)于跨座式單軌高架車站相關(guān)的設(shè)計(jì)理論研究及案例并不多見。

2 跨座式單軌高架車站類型

2.1 標(biāo)準(zhǔn)高架車站

(1)站臺形式

根據(jù)車站站臺形式,可以分為島式站臺車站和側(cè)式站臺車站兩種基本類型。一般情況下,島式站臺較側(cè)式站臺使用便捷,也便于運(yùn)營管理,但區(qū)間與車站過渡段的喇叭口對城市景觀有一定影響。島式與側(cè)式站臺的選擇受線路走向、配線、結(jié)構(gòu)安全、運(yùn)營管理、防火、拆遷、城市景觀等多方面因素限制,設(shè)計(jì)中需要充分考慮上述因素,結(jié)合地形和城市規(guī)劃綜合比較確定。

(2)與道路關(guān)系

根據(jù)車站與城市道路的位置關(guān)系可以分為路中高架車站和路側(cè)高架車站[8]。路中高架車站整體設(shè)于道路上方,車站墩柱落在中央綠化帶上。其特點(diǎn)是占地面積小,拆遷少。路側(cè)高架車站布置于道路邊緣或道路兩側(cè)城市綠地內(nèi),這種站型對城市的道路干擾較小,但線路和車站都是布設(shè)在道路同側(cè),不方便道路對側(cè)客流使用。

2.2 換乘車站

(1)按換乘位置分類

按換乘位置分類,一般有非付費(fèi)區(qū)換乘和付費(fèi)區(qū)換乘兩種[9]。非付費(fèi)區(qū)換乘主要是由于線網(wǎng)規(guī)劃不合理或其它限制條件而造成的,在設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量避免。付費(fèi)區(qū)換乘主要有站臺換乘、站廳換乘和通道換乘3 種形式[10],各種形式的優(yōu)缺點(diǎn)及適用范圍見表1。

表1 車站換乘位置分類

(2)按車站布置形式分類

根據(jù)車站相對位置關(guān)系,換乘可分為節(jié)點(diǎn)換乘、同臺換乘和通道換乘3 大類。

(1)節(jié)點(diǎn)換乘

在兩線交叉位置,將兩座車站站臺呈“十”形、“T”形和“L”形上下布置在道路交叉口[12]。對于高架換乘站而言存在如下問題:①車站墩柱對城市道路行車視線有遮擋,存在道路行車安全問題;②對城市道路景觀有較大影響;③工程實(shí)施難度大。因此,節(jié)點(diǎn)換乘方式不適用于高架車站。

(2)同臺換乘

該換乘形式多在兩線平行時(shí)采用,根據(jù)平行線路敷設(shè)的情況可細(xì)分為上下平行式和同層平行式,兩種形式的特點(diǎn)及適用范圍見表2。

表2 車站平行布置分類

(3)通道換乘

兩條線平行或相交時(shí)均可采用,其中兩線平行車站布置又分為平行交錯(cuò)式通道換乘和平行并列式通道換乘,各種類型特點(diǎn)及適用范圍見表3。

表3 車站相交布置分類

在實(shí)際工程中受制于拆遷、管線、建設(shè)時(shí)序、投資等因素限制,往往將上述通道換乘、站廳換乘、站臺換乘等多種方式,組合形成混合換乘,以達(dá)到完善換乘條件、方便乘客使用的目的[13]。

3 車站建筑設(shè)計(jì)思路研究

3.1 站位選擇

高架車站設(shè)計(jì)時(shí),首先需要確定站位,應(yīng)結(jié)合線路走向和站點(diǎn)周邊的現(xiàn)狀及近遠(yuǎn)期規(guī)劃,并對站點(diǎn)周邊客流量、交通接駁和用地情況等進(jìn)行分析,綜合確定車站總平面布置。

車站是乘客集散和乘降的場所,設(shè)計(jì)過程中,需要遵循“以人為本”[14]的設(shè)計(jì)原則,確保站位選擇能合理地吸引客流,方便乘客使用,盡量減少乘客到達(dá)站點(diǎn)的時(shí)間,充分體現(xiàn)車站的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益,出入口布置應(yīng)朝向主要客流方向,樓扶梯設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)要充分考慮車站周邊客流的構(gòu)成。

另外,應(yīng)做好與其他交通方式的接駁設(shè)計(jì),在城市交通系統(tǒng)中,公交等其他交通方式起到收集客流的作用,并且源源不斷地向軌道車站輸送客流,故應(yīng)做好軌道車站與公交、小汽車、出租車、非機(jī)動(dòng)車之間的接駁設(shè)計(jì)。根據(jù)站點(diǎn)所處的城市位置,站點(diǎn)周邊應(yīng)考慮留設(shè)“P+R”停車場、出租車臨時(shí)停靠點(diǎn)、非機(jī)動(dòng)車停車場;車站還應(yīng)考慮與城市人行過街天橋、地道、廣場等進(jìn)行結(jié)合,形成完成的人行步道系統(tǒng)。

3.2 平面布局

跨座式單軌高架車站一般由地面層、站廳層、站臺層、站廳層和站臺層之間的夾層,以及連通車站與市政人行道的跨路天橋組成。有些特殊站型取消路中站廳層,移到路側(cè)與天橋出入口合并形成路側(cè)站房,天橋與站臺層連通。站廳層由公共區(qū)和設(shè)備管理區(qū)組成,站臺層除設(shè)置必要的設(shè)備管井及強(qiáng)弱電間外,其余均為乘客上下車的公共區(qū),站廳層和站臺層之間的空間是跨座式單軌獨(dú)特制式形成的夾層,夾層層高根據(jù)車型的不同高度略有差異(一般在2.6 m 左右),該夾層空間可布置為車站管線及強(qiáng)弱電間。車站長度主要取決于列車編組長度,車站站臺寬度主要由客流確定。

車站設(shè)備區(qū)布置原則:在滿足車站設(shè)備布置要求和運(yùn)營管理需要的前提下,盡量減少車站設(shè)備管理用房規(guī)模。

車站公共區(qū)布置原則:①避免進(jìn)站和出站客流在行進(jìn)動(dòng)線上出現(xiàn)交叉;②盡量縮短乘客進(jìn)站和出站的距離;③功能分區(qū)合理,管理方便。

3.3 建筑造型

軌道交通車站作為城市景觀的重要組成部分,對城市空間環(huán)境影響很大。建筑造型設(shè)計(jì)應(yīng)注意考慮以下幾點(diǎn):①立面設(shè)計(jì)應(yīng)簡潔、明快、大方、易于識別、適度裝修,充分利用結(jié)構(gòu)美,外立面應(yīng)選擇一些輕質(zhì)、耐久性好及易于維護(hù)的建筑材料,體現(xiàn)現(xiàn)代交通建筑特點(diǎn);②應(yīng)與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào),體現(xiàn)場所精神和地方文化特色,考慮當(dāng)?shù)孛癖姷膶徝懒?xí)慣;③考慮區(qū)域氣候特征,在北方需要做好耐候性設(shè)計(jì),南方需要做好夏季遮陽,并具有良好的通透性;④盡可能減小車站體量,車站體量過大會給城市景觀帶來負(fù)面影響。

站廳層和站臺層之間的夾層高度一般為定值,車站體量大小由站廳層、站臺層決定,站廳層高度首先應(yīng)滿足公共區(qū)吊頂造型需要,其次應(yīng)滿足管線布置和設(shè)備工藝要求,同時(shí)考慮導(dǎo)向、廣播、PIS、攝像頭、時(shí)鐘的尺寸及吊掛高度要求,以及兼顧乘客的空間感受(建議高度為4.8～5.1 m)。

站臺層高度首先應(yīng)滿足建筑限界要求;其次是考慮乘客心里感受,站臺高度過低乘客會感到壓抑,過高則造成浪費(fèi),同時(shí)也會容易漂雨、雪。站臺雨棚下凈高應(yīng)根據(jù)空間比例關(guān)系綜合確定。影響車站體量大小的另一因素為車站寬度,車站寬度主要受制于建筑限界和客流規(guī)模,可通過調(diào)整站廳與站臺之間的樓扶梯布置方案以及將車站兩端設(shè)計(jì)成弧形或梭形來減少車站寬度。

4 實(shí)踐案例

4.1 項(xiàng)目概況

蕪湖跨座式單軌1 號線、2 號線一期車站共設(shè)車站35 座,包括路中高架三層側(cè)式車站28 座,路中高架三層島式車站2 座,路側(cè)高架三層側(cè)式車站2 座,路側(cè)高架兩層側(cè)式車站1 座,路側(cè)高架三層一島兩側(cè)換乘車站1 座,地下站1 座,標(biāo)準(zhǔn)站型為路中高架三層側(cè)式車站。列車編組為4/6 節(jié),車輛長度為50.474/74.164 m[15-16]。

蕪湖跨座式單軌采用全自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)(GoA4級),以及三級控制兩級管理(控制中心級、車站級、現(xiàn)場級)的模式[15-16],相較于傳統(tǒng)地鐵和輕軌,車站運(yùn)營管理人員可大幅度減少。

4.2 標(biāo)準(zhǔn)車站布局

車站設(shè)備管理區(qū)平面布置以常規(guī)軌道交通建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ),根據(jù)各機(jī)電系統(tǒng)專業(yè)整合后的設(shè)備布置要求,進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)備用房面積標(biāo)準(zhǔn),結(jié)合自動(dòng)駕駛和車站管理模式重新整合了車站管理用房面積標(biāo)準(zhǔn),主要內(nèi)容如下。

(1)將公共區(qū)衛(wèi)生間和設(shè)備管理區(qū)衛(wèi)生間合并放在付費(fèi)區(qū)內(nèi),并靠近設(shè)備區(qū)。

(2)在滿足車站運(yùn)營要求的前提下,將車站管理用房合并,對于非中心級車站,每站僅保留站長室、資料室、更衣室各1 間,每間用房面積為10～15 m2,對于中心級車站額外設(shè)1 間中心站長室和1 間工區(qū)用房。

(3)蕪湖跨座式單軌采用750 V 直流供電模式,每隔2～3 座車站設(shè)牽引降壓混合變電所,其余站設(shè)降壓變電所。對于設(shè)牽引降壓混合變電所的車站將直流開關(guān)柜室(75 m2)、再生能饋室(60 m2)、接觸軌隔離開關(guān)柜室(30 m2)、設(shè)備運(yùn)輸間,整合為1 間,面積為159.5 m2。對于設(shè)降壓變電所的車站,可將高壓開關(guān)柜室(40 m2)、變電所控制室(30 m2)整合為1 間,面積為52.7 m2。

(4)將信號、站臺門以外的其他弱電設(shè)備(如AFC、門禁、BAS、通信等設(shè)備)用房合并組層通信設(shè)備室(弱電綜合機(jī)房),面積為61.5 m2。

(5)在保證車站安全的前提下,僅在位于公園、火車站等大量人流聚集區(qū)的站點(diǎn)設(shè)置公安警務(wù)室及公安通信設(shè)備室。

經(jīng)過上述設(shè)計(jì)優(yōu)化后,較常規(guī)軌道交通車站設(shè)備管理用房面積減少約25%,有效地減小車站規(guī)模,節(jié)省工程投資。

蕪湖跨座式單軌為6 輛車編組,車輛長度為74.164 m,結(jié)合牽引降壓混合變電所和信號集中站的設(shè)置,確定標(biāo)準(zhǔn)車站尺寸共有4 種(90.10 m×3.68 m、90.10 m×22.98 m、76.6 m×23.68 m、76.6 m×22.98 m)。根據(jù)車站長度,采用一端設(shè)置公共區(qū)、一端設(shè)置設(shè)備管理區(qū)的布置模式,功能分區(qū)明確,乘客進(jìn)出站流線簡潔高效,車站使用管理方便。

車站公共區(qū)由非付費(fèi)區(qū)和付費(fèi)區(qū)兩部分組層,其中付費(fèi)區(qū)位于車站中部,站廳與站臺之間的公共樓扶梯呈倒“八”形布置,無障礙電梯設(shè)在樓扶梯中間,付費(fèi)區(qū)內(nèi)緊鄰設(shè)備管理區(qū)布置衛(wèi)生間。在公共區(qū)一端布置非付費(fèi)區(qū),車站出入口布置在非付費(fèi)區(qū)中部與車站天橋連通,見圖1。為避免因設(shè)置過多過街設(shè)施影響城市景觀效果,給城市景觀帶來負(fù)面影響,將車站設(shè)備區(qū)直通室外的出入口設(shè)在車站設(shè)備區(qū)下方(直接連接路中綠化帶)。

圖1 標(biāo)準(zhǔn)站車站站廳平面(單位:mm)

站臺層靠近兩端設(shè)置廳-臺間的樓扶梯,將垂直電梯、空調(diào)候車室、照明配電室、弱電管井集中布置在站臺中部,其余區(qū)域?yàn)槌丝蜕舷萝嚨墓部臻g,見圖2。

圖2 標(biāo)準(zhǔn)站車站站臺平面(單位:mm)

4.3 地域性設(shè)計(jì)

1 號線從南至北貫穿整個(gè)老城區(qū),沿線站點(diǎn)經(jīng)過蕪湖城市重要節(jié)點(diǎn)。1 號線車站設(shè)計(jì)遵循歷史文化主題定位,車站外立面設(shè)計(jì)采用白色橫向格柵和穿孔鋁板進(jìn)行穿插組合,形成富有韻律的動(dòng)感,并在轉(zhuǎn)角處增加圓弧處理,盡量避免直角交接。穿孔鋁板上通過孔隙的大小變化,巧妙的將蕪湖沿江的城市風(fēng)貌、城市重要的地標(biāo)建筑、構(gòu)筑物,通過剪影形式納入到立面設(shè)計(jì)中,見圖3。雨棚造型取意于江南雨傘,結(jié)構(gòu)輕巧,突出1 號線歷史文化的主題,打造具有蕪湖特色的專屬車站形象,見圖4。

圖3 蕪湖市軌道交通1 號線車站立面

圖4 蕪湖市軌道交通1 號線車站效果圖

2 號線作為城市東西軌道交通大動(dòng)脈,一期工程穿越蕪湖新區(qū),沿途城市風(fēng)貌簡潔現(xiàn)代,自然景觀宜人,設(shè)計(jì)風(fēng)格定義為綠色科技,展示城市新區(qū)風(fēng)貌。車站雨棚、立面幕墻選用“三角形”為基本原型。三角形元素為現(xiàn)代建筑的重要代表性符號,方案通過精細(xì)的鋼結(jié)構(gòu)骨架和金屬幕墻與現(xiàn)代科技的主題定位相呼應(yīng),立面摒棄多余裝飾材料,展現(xiàn)結(jié)構(gòu)自身美感,充分表達(dá)城市新區(qū)的發(fā)展方向,見圖5。

圖5 蕪湖市軌道交通2 號線一期車站效果圖

5 結(jié)語

從站位選擇、建筑布局、建筑造型3 個(gè)方面提出跨座式單軌高架車站的設(shè)計(jì)思路,并應(yīng)用于蕪湖跨座式單軌1 號線、2 號線一期車站設(shè)計(jì)實(shí)踐中,結(jié)合蕪湖跨座式單軌采用的自動(dòng)駕駛和三級控制兩級管理的運(yùn)營管理模式,車站設(shè)備管理用房面積較常規(guī)軌道交通車站減少約25%;提出的一端布置公共區(qū)、一端布置設(shè)備管理區(qū)的站廳層布置模式,為與蕪湖同等級客流的其他城市軌道交通車站建設(shè)提供有益參考;在車站立面設(shè)計(jì)中融入地方特有文化元素,真正做到與城市整體景觀環(huán)境和諧共存,使之成為展示城市地域文化特色,促進(jìn)城市文化對外交流的重要窗口。