西安地鐵紡織城站3線換乘方案研究

李春雨

(中國(guó)國(guó)家鐵路集團(tuán)有限公司發(fā)展和改革部，100844，北京∥高級(jí)工程師)

1 西安地鐵紡織城站及周邊環(huán)境概述

西安地鐵9號(hào)線(又稱“臨潼線”)是西安市城市軌道交通線網(wǎng)中的1條市域外圍線，位于城市東北部，連通城市主城區(qū)與臨潼副中心，線路途徑灞橋、臨潼2個(gè)行政區(qū)。臨潼線正線全長(zhǎng)25.296 km，全部為地下線。共設(shè)車站15座，其中換乘站3座。該線已于2020年12月底順利開通運(yùn)營(yíng)。

地鐵紡織城站是臨潼線的起迄站之一，站位選址位于紡北路與紡渭路十字路口西北側(cè)。根據(jù)線網(wǎng)規(guī)劃，臨潼線作為1號(hào)線東延伸線，需考慮與1號(hào)線和6號(hào)線換乘。西安地鐵1號(hào)線(以下簡(jiǎn)為“1號(hào)線”)紡織城站北側(cè)為已運(yùn)營(yíng)的城東汽車客運(yùn)站，西側(cè)為芙蓉小區(qū)(多層住宅)，南側(cè)為紡北路，東側(cè)為空地。紡渭路以東為1號(hào)線和西安地鐵6號(hào)線(以下簡(jiǎn)為“6號(hào)線”)的停車場(chǎng)用地。1號(hào)線紡織城站為地下兩層側(cè)式站臺(tái)車站;站臺(tái)、站廳均已預(yù)留了與其平行換乘的接口，且已開通運(yùn)營(yíng)。臨潼線和6號(hào)線的建設(shè)可助力紡織城站形成西安市東部的大型綜合交通樞紐之一。

2 西安地鐵1號(hào)線、6號(hào)線與臨潼線3線換乘方案研究

目前，1號(hào)線已建成通車，終點(diǎn)為紡織城站，車站東端設(shè)地面停車場(chǎng)，線路無向東延伸條件。因此，6號(hào)線、臨潼線、1號(hào)線這3條線路之間的換乘關(guān)系有以下3種方案。

2.1 1號(hào)線、6號(hào)線在紡織城站換乘，6號(hào)線與臨潼線在香王站換乘

該方案中，6號(hào)線可利用現(xiàn)有停車場(chǎng)用地，分別與1號(hào)線、臨潼線實(shí)現(xiàn)兩兩換乘，工程可實(shí)施性強(qiáng)。從客流特征分析，1、6號(hào)線均為東西向穿越主城區(qū)的線路，兩者南北向間距較短，同時(shí)紡織城站均位于1、6號(hào)線末端，兩者換乘客流較少，換乘意義不大;臨潼線與1號(hào)線間換乘客流需進(jìn)行二次換乘，造成不便。由此制定出臨潼線與6號(hào)線在香王站的換乘方案，見圖1。

圖1 臨潼線與6號(hào)線在香王站換乘方案圖Fig.1 Xiangwang Station transfer plan on Xi'an Metro Lintong Line and Line 6

2.2 1號(hào)線與臨潼線在紡織城站換乘，6號(hào)線與臨潼線在田家灣站換乘

該方案中，臨潼線向西延伸至6號(hào)線田家灣站，并在紡織城站與1號(hào)線換乘，在田家灣站與6號(hào)線換乘。臨潼線在紡織城站與1號(hào)線實(shí)現(xiàn)換乘，構(gòu)成了城市東西向軌道交通主通道。但6號(hào)線現(xiàn)有停車場(chǎng)用地?zé)o法有效利用，需為6號(hào)線在田家灣站附近重選停車場(chǎng)用地。經(jīng)落實(shí)，田家灣站附近基本無相關(guān)建設(shè)用地，因此，該方案工程可實(shí)施性差。臨潼線與6號(hào)線在田家灣站的換乘方案見圖2。

圖2 臨潼線與6號(hào)線在田家灣站換乘方案圖Fig.2 Tianjiawan Station transfer plan on Lintong Line and Line 6

2.3 1號(hào)線、6號(hào)線與臨潼線在紡織城站形成3線換乘

該方案中，將臨潼線和6號(hào)線同時(shí)引入1號(hào)線既有紡織城站，實(shí)現(xiàn)3線同站換乘。該方案雖在線網(wǎng)上由于3線換乘存在各線路、各方向間換乘客流組織較為復(fù)雜的缺點(diǎn)，但基本克服了以上2個(gè)方案在客流2次換乘和工程實(shí)施上的缺點(diǎn)。臨潼線與1、6號(hào)線在紡織城站換乘方案見圖3。

圖3 臨潼線與1號(hào)線、6號(hào)線在紡織城站換乘方案圖Fig.3 Fangzhicheng Station transfer plan on Lintong Line，Line 1 and Line 6

通過上述對(duì)臨潼線與1、6號(hào)線換乘關(guān)系的研究可知，臨潼線與1、6號(hào)線分別兩兩換乘的方案均存在較大缺陷，在紡織城站形成3線換乘方案相對(duì)較優(yōu)。因此，考慮將紡織城站設(shè)置為3線換乘站。

3 換乘客流量及換乘面積核算

3.1 車站最大斷面客流量

紡織城站客流主要為周邊居住、教育科研的通勤客流，以及公共交通場(chǎng)站、休閑購(gòu)物場(chǎng)所等產(chǎn)生的誘增客流。紡織城站規(guī)劃年度預(yù)測(cè)最大斷面客流量如表1所示。

表1 紡織城站規(guī)劃年度最大斷面客流量預(yù)測(cè)匯總Tab.1 Summary of maximum section passenger flow forecast at Fangzhicheng Station in the planning year

經(jīng)預(yù)測(cè)，上、下行線紡織城站遠(yuǎn)期早高峰最大斷面客流量為:1號(hào)線上、下車客流量為16 227人次/h，其中上行線下車客流量為6 275人次/h，下行線上車客流量為9 952人次/h;6號(hào)線上、下車客流量為11 602人次/h，其中上行線下車客流量為2 041人次/h，下行線上車客流量為9 561人次/h;臨潼線為28 954人次/h，其中上行線上車客流量為8 873人次/h，下行線下車客流量為20 081人次/h。

紡織城站遠(yuǎn)期高峰小時(shí)最大斷面進(jìn)出站及換乘客流量預(yù)測(cè)如表2所示。

表2 紡織城站遠(yuǎn)期高峰小時(shí)最大斷面進(jìn)出站及換乘客流量預(yù)測(cè)匯總Tab.2 Summary of maximum section passenger flow forecast at Fangzhicheng Station in long-term rush hours 單位:人次/h

3.2 車站換乘客流構(gòu)成分析

紡織城站為臨潼線的主要換乘車站之一，分別與1、6號(hào)線換乘，是全線換乘客流量最大的車站，占全線換乘客流量的50.13%，換乘客流量占本站乘降量的比重最大。遠(yuǎn)期高峰小時(shí)換乘客流量達(dá)到86.93%，遠(yuǎn)期全日換乘客流量達(dá)到80.62%。車站換乘客流量預(yù)測(cè)成果如表3所示。

表3 紡織城站遠(yuǎn)期高峰小時(shí)最大斷面換乘客流量預(yù)測(cè)Tab.3 Maximum section passenger flow forecast at Fangzhicheng Station in long-term rush hours

地鐵1、6號(hào)線為市區(qū)骨干線，臨潼線為市域線。紡織城站的主要換乘客流集中在臨潼線與1、6號(hào)線之間的4個(gè)換乘方向，而1、6號(hào)線的紡織城站均為終點(diǎn)站，兩者之間換乘客流較少。紡織城站遠(yuǎn)期高峰小時(shí)最大斷面換乘客流組織圖見圖4。紡織城站遠(yuǎn)期全日最大斷面換乘客流組織圖見圖5。

圖4 紡織城站遠(yuǎn)期高峰小時(shí)最大斷面換乘客流組織圖Fig.4 Maximum section transfer passenger flow organization at Fangzhicheng Station in long-term rush hours

圖5 紡織城站遠(yuǎn)期全日最大斷面換乘客流組織圖Fig.5 Long-term maximum section transfer passenger daily flow organization at Fangzhicheng Station

3.3 3線間換乘面積核算

根據(jù)預(yù)測(cè)，1號(hào)線與臨潼線2個(gè)方向高峰小時(shí)最大斷面換乘客流量為13 937人次/h，6號(hào)線與臨潼線2個(gè)方向高峰小時(shí)最大斷面換乘客流量為12 446人次/h，1號(hào)線與6號(hào)線換乘客流量較小。因此，1號(hào)線與臨潼線承擔(dān)主要的換乘客流量。為滿足1號(hào)線與臨潼線、2號(hào)線間同臺(tái)換乘客流的通過能力要求，車站站廳及站臺(tái)付費(fèi)區(qū)，分別設(shè)置了2處寬度為6.5 m的換乘通道，其單層2處換乘通道的通過能力為52 000人次/h，大于13 937人次/h。

通過計(jì)算可知，紡織城站換乘通道寬度的通過能力，遠(yuǎn)大于遠(yuǎn)期及突發(fā)高峰小時(shí)換乘客流能力，設(shè)計(jì)寬度滿足使用要求;同時(shí)為盡量提高換乘便捷性，車站站廳層設(shè)置了2處付費(fèi)區(qū)的換乘通道，以提升服務(wù)水平。紡織城站換乘通道位置圖見圖6。

圖6 紡織城站換乘通道位置圖Fig.6 Location map of transfer channels at Fangzhicheng Station

4 紡織城站3線換乘建筑方案

臨潼線與6號(hào)線換乘客流較大，因此，考慮3線換乘建筑形式布置時(shí)，除遵循基本原則外，還應(yīng)充分考慮臨潼線可作為1、6號(hào)線向東延伸的線路，以及其與1、6號(hào)線換乘的便利性。據(jù)此，車站換乘形式共研究了3個(gè)方案。

4.1 方案說明及優(yōu)缺點(diǎn)分析

4.1.1 方案Ⅰ:3線平行換乘方案

按線路走向，在緊靠1號(hào)線紡織城站南側(cè)分別設(shè)置臨潼線紡織城站和6號(hào)線紡織城站，將臨潼線設(shè)置于1、6號(hào)線之間，形成“川”字型平行換乘站。該方案車站設(shè)置為地下二層3線平面雙向同臺(tái)平行換乘，可最大程度兼顧臨潼線與1、6號(hào)線之間的換乘客流，且與1號(hào)線紡織城站預(yù)留條件結(jié)合較好。通過線路縱坡設(shè)計(jì)，可滿足出入段線立體交叉，以及臨潼線在區(qū)間可實(shí)現(xiàn)上、下行線倒邊互換，使其進(jìn)入車站后與1、6號(hào)線同臺(tái)換乘的路徑最短。3線換乘方案(方案Ⅰ)示意見圖7。

圖7 紡織城站3線換乘方案Ⅰ示意圖Fig.7 Schematic diagram of three-line transfer planⅠ

4.1.2 方案Ⅱ:1號(hào)線與臨潼線平行換乘、6號(hào)線與臨潼線上下層站臺(tái)換乘方案

該方案將紡織城站設(shè)置成地下3層站，臨潼線與1號(hào)線同層，6號(hào)線與臨潼線兩線重疊單向上下?lián)Q乘。受出入段線縱坡設(shè)計(jì)控制，6號(hào)線停車場(chǎng)設(shè)置為地下一層停車場(chǎng)。本方案1號(hào)線與臨潼線、6號(hào)線間換乘距離較長(zhǎng)，且臨潼線需新增1條連接停車場(chǎng)的聯(lián)絡(luò)線。3線換乘方案(方案Ⅱ)示意見圖8。

圖8 紡織城站3線換乘方案Ⅱ示意圖Fig.8 Schematic diagram of three-line transfer planⅡ

4.1.3 方案Ⅲ:緊鄰1號(hào)線設(shè)臨潼線、6號(hào)線上下層換乘方案

同方案Ⅱ類似，方案Ⅲ將臨潼線和6號(hào)線車站的上、下層重疊設(shè)置，其中，臨潼線位于1號(hào)線和6號(hào)線之間。該方案理論上可實(shí)現(xiàn)3線間的換乘需要，但臨潼線受制于車站西側(cè)建筑物影響，在線路末端無法設(shè)折返線，且6號(hào)線不能接入現(xiàn)有停車場(chǎng)用地選址范圍內(nèi)，因此該方案不可行。3線換乘方案(方案Ⅲ)示意見圖9。

圖9 紡織城站3線換乘方案Ⅲ示意圖Fig.9 Schematic diagram of three-line transfer planⅢ

4.2 方案綜合比選

3種方案綜合優(yōu)缺點(diǎn)比選，詳見表4。

表4 紡織城站站型方案比較Tab.4 Comparison of Fangzhicheng Station type schemes

4.3 推薦方案

綜上所述，方案Ⅰ地下二層3線平面雙向同臺(tái)平行換乘方案，能夠在滿足運(yùn)營(yíng)要求的前提下，具有可實(shí)現(xiàn)線網(wǎng)資源共享、主客流之間換乘路徑最短、工程可實(shí)施性最強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，故可作為紡織城站的推薦方案。

方案Ⅰ中，紡織城站為地下兩層側(cè)式站臺(tái)車站，總長(zhǎng)為250.50 m，標(biāo)準(zhǔn)段寬為45.48 m，主體建筑面積為22 785 m2。其中，地下一層為站廳層，建筑面積為11 393 m2，由公共區(qū)、設(shè)備及管理用房區(qū)2部分組成。公共區(qū)劃分為付費(fèi)區(qū)和非付費(fèi)區(qū)，付費(fèi)區(qū)位于兩端，非付費(fèi)區(qū)位于公共區(qū)中部，車站的主要管理及設(shè)備用房設(shè)置在車站東端。地下二層為站臺(tái)層，站臺(tái)層由3組公共區(qū)、2組軌行區(qū)、3組設(shè)備用房區(qū)共同組成。站臺(tái)層主要設(shè)備用房布置在車站東端，站臺(tái)層建筑面積為11 393 m2，車站附屬通道建筑面積為1 134 m2。

5 紡織城站客流仿真模擬與布局優(yōu)化

為優(yōu)化車站客運(yùn)設(shè)施布局和客流組織，提高車站運(yùn)營(yíng)的安全性和可靠性，在前期研究階段對(duì)該站進(jìn)行了客流仿真模擬和布局優(yōu)化專題研究，并提出合理化建議，并對(duì)車站客流疏散，以及影響其服務(wù)水平的薄弱部位進(jìn)行了局部改善和強(qiáng)化。

如為解決臨潼線與6號(hào)線島式站臺(tái)至站廳扶梯能力不足、疏散較為困難的問題，中間站臺(tái)寬度由原設(shè)計(jì)的11 m增大至12 m，并增設(shè)部分樓梯和自動(dòng)扶梯;為解決臨潼線返程方向站廳人流密度過高問題，將臨潼線返程方向側(cè)式站臺(tái)寬度由原設(shè)計(jì)的7.5 m增至8.0 m;此外，針對(duì)站廳層安檢機(jī)前排隊(duì)空間較小、北側(cè)安檢機(jī)和自動(dòng)售票機(jī)能力緊張等問題，亦結(jié)合仿真結(jié)果進(jìn)行了有效優(yōu)化。通過上述措施，紡織城站作為3線換乘站，站內(nèi)各部位的服務(wù)水平均可以滿足運(yùn)營(yíng)需要，且留有余量以應(yīng)對(duì)客流一定范圍內(nèi)的波動(dòng)，站內(nèi)各類客運(yùn)設(shè)施布局亦得到一定程度的優(yōu)化，提高了集散效率和乘降服務(wù)水平。紡織城站換乘客流流線示意見圖10。客流仿真模擬及布局優(yōu)化示意見圖11。

圖10 紡織城站換乘客流流線示意圖Fig.10 Schematic diagram of transfer passenger flow streamlines at Fangzhicheng Station

圖11 紡織城站客流仿真模擬及布局優(yōu)化示意圖Fig.11 Schematic diagram of passenger flow simulation and layout optimization

6 結(jié)語

隨著西安市城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營(yíng)時(shí)代已經(jīng)來臨，越來越多的換乘車站即將投入運(yùn)營(yíng)，因此，做好換乘車站尤其是3線換乘車站的設(shè)計(jì)問題亟待解決。紡織城站是西安市城市軌道交通線網(wǎng)建設(shè)中的第1個(gè)3線換乘站。結(jié)合其客流預(yù)測(cè)分析結(jié)果及工程實(shí)施條件，通過對(duì)3種3線換乘形式進(jìn)行比選，最終確定采用地下二層3線平行同臺(tái)換乘方案作為推薦方案，并設(shè)置功能完善的車站配線。同時(shí)利用車站客流仿真模擬和布局優(yōu)化，對(duì)車站客流疏散薄弱環(huán)節(jié)和服務(wù)水平不足部分進(jìn)行優(yōu)化和補(bǔ)強(qiáng)。在充分發(fā)揮3線換乘優(yōu)勢(shì)的同時(shí)，盡量克服其帶來的不利因素，為其他換乘車站尤其是3線換乘車站的設(shè)計(jì)提供了借鑒和經(jīng)驗(yàn)。