基于大換乘客流復(fù)雜條件下既有線換乘站改造方案研究

余海

（西安市軌道交通集團(tuán)有限公司，陜西 西安710016）

1 概述

換乘站是每條線上的重點(diǎn)、難點(diǎn)工程，是線網(wǎng)規(guī)劃的錨固點(diǎn)，換乘方式和換乘點(diǎn)的選擇直接影響著線網(wǎng)的運(yùn)能及運(yùn)量，對(duì)換乘站進(jìn)行深入研究，有利于確保線網(wǎng)規(guī)劃的科學(xué)性和可實(shí)施性。隨著我國(guó)軌道交通事業(yè)的迅速發(fā)展，各大城市的軌道交通的需求越來(lái)越迫切，一些城市的線網(wǎng)規(guī)劃已跟不上城市發(fā)展的步伐，從而導(dǎo)致的問(wèn)題是一些已建成的標(biāo)準(zhǔn)車(chē)站面臨被動(dòng)的改造成換乘站，造成工程的重復(fù)建設(shè)及換乘功能的不合理來(lái)適應(yīng)新線網(wǎng)的需求。由此可見(jiàn)，針對(duì)既有該改造為換乘站的研究具有廣泛的參考價(jià)值。

2 研究背景

2.1 線網(wǎng)分析

圖1 西安地鐵初期、近期線網(wǎng)規(guī)劃

開(kāi)遠(yuǎn)門(mén)站為線網(wǎng)規(guī)劃修編及第三期建設(shè)規(guī)劃（圖2）落實(shí)以后地鐵八號(hào)線引發(fā)的換乘站，由于上版線網(wǎng)規(guī)劃并未考慮此站換乘，所以一號(hào)線開(kāi)遠(yuǎn)門(mén)站作為標(biāo)準(zhǔn)的地下二層島式站來(lái)設(shè)計(jì)實(shí)施，站臺(tái)寬度為10.0m，未預(yù)留換乘條件及接口。基于上述前提，為設(shè)計(jì)出合理可行的換乘站方案，實(shí)現(xiàn)換乘車(chē)站良好的功能，通過(guò)對(duì)該站的換乘改造方案研究，既有較大的研究意義及參考價(jià)值。

圖2 開(kāi)遠(yuǎn)門(mén)站在第三期規(guī)劃中的位置

2.2 線路及車(chē)站功能定位

八號(hào)線是線網(wǎng)的主骨架線路,唯一的環(huán)線，形成主城區(qū)內(nèi)二環(huán)至三環(huán)之間的一條最主要的環(huán)形客運(yùn)交通走廊。八號(hào)線把線網(wǎng)中的多條放射型線路貫穿起來(lái)，形成多個(gè)換乘節(jié)點(diǎn)，是線網(wǎng)中的重要的換乘型線路，增強(qiáng)了線網(wǎng)的通達(dá)性，優(yōu)化了主城區(qū)與外圍區(qū)域的聯(lián)系。

3 工程概況及邊界條件

3.1 站址及周邊環(huán)境

3.1.1 車(chē)站站位

開(kāi)遠(yuǎn)門(mén)站位于西二環(huán)路（灃惠南路）與大慶路交匯口，沿西二環(huán)南北向布置。

3.1.2 站址環(huán)境

車(chē)站沿線西二環(huán)為高架橋快速干道，路中為高架橋梁及橋樁，兩側(cè)地面道路與大慶路平交，西二環(huán)橋面為雙向4 車(chē)道，橋下兩側(cè)分別為單向3 車(chē)道，大慶路路中綠化帶寬度約58m，兩側(cè)均為單向3 車(chē)道，西二環(huán)路及大慶路均為主干道，交通繁忙，車(chē)流量大。

車(chē)站周邊主要為多層工業(yè)廠房及商住建筑，路口東南象限為地上3 層開(kāi)遠(yuǎn)門(mén)站綜合出入口及5 層磚混結(jié)構(gòu)住宅；路口東北、西北象限為西電公司多層工業(yè)廠房及廠區(qū)；路口東南象限為土門(mén)工人文化宮等多層商住建筑。

圖3 車(chē)站周邊現(xiàn)狀衛(wèi)星圖

3.2 規(guī)劃條件

3.2.1 道路紅線、道路性質(zhì)

西二環(huán)路和大慶路是西安市的主要交通干線，車(chē)站周邊規(guī)劃已經(jīng)形成。西二環(huán)路規(guī)劃道路紅線寬度50m；大慶路規(guī)劃道路紅線寬度100m（含路中綠化帶）。

3.2.2 用地規(guī)劃

開(kāi)遠(yuǎn)門(mén)站周邊500m 客流吸引范圍內(nèi)基本以規(guī)劃的工業(yè)、居住用地及綠地為主。

3.3 客流條件

表1 遠(yuǎn)期預(yù)測(cè)早高峰客流及超高峰系數(shù)表（人/小時(shí)）

表2 八號(hào)線開(kāi)遠(yuǎn)門(mén)站遠(yuǎn)期預(yù)測(cè)早高峰客流表（人/小時(shí)）

分析客流資料，總設(shè)計(jì)客流22469 人/小時(shí)，總換乘客流17034 人/小時(shí)，本站總體客流偏大，換乘客流占總客流的比例為75.8%。

4 換乘改造方案研究

4.1 換乘思路

地鐵一號(hào)線開(kāi)遠(yuǎn)門(mén)站建設(shè)時(shí)未預(yù)留換乘條件，車(chē)站未跨路口且偏路口東側(cè)綠地內(nèi)設(shè)置，車(chē)站公共區(qū)距離路口較遠(yuǎn)，公共區(qū)2 組樓扶梯+垂直電梯布置緊湊，車(chē)站自身規(guī)模較小，無(wú)法實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)換乘。八號(hào)線車(chē)站的設(shè)計(jì)需結(jié)合周邊條件及車(chē)站站位，綜合考慮兩線車(chē)站采用通道換乘。

圖4 換乘客流示意圖

4.2 換乘方案

八號(hào)線車(chē)站南端有小半徑線路曲線，站位宜設(shè)置在路口北側(cè)，八號(hào)線車(chē)站的設(shè)計(jì)需避讓西二環(huán)路中高架橋，并與橋樁保持適當(dāng)?shù)陌踩嚯x。綜合考慮現(xiàn)狀建筑及地下管線條件，得出以下結(jié)論：

（1）地鐵八號(hào)線開(kāi)遠(yuǎn)門(mén)站與地鐵一號(hào)線開(kāi)遠(yuǎn)門(mén)站采用通道換乘形式；

（2）地鐵一號(hào)線區(qū)間與八號(hào)線線路交叉，地鐵八號(hào)線車(chē)站不跨路口，采用盾構(gòu)區(qū)間下穿一號(hào)線隧道，最大程度降低工程風(fēng)險(xiǎn)。

4.3 既有站改造方案

4.3.1 既有站規(guī)模核算

（1）站臺(tái)寬度驗(yàn)算

b 左線=14969×0.50/30×113.06+0.26=2.43m≤2.50m

b 右線=16108×0.50/30×113.06+0.26=2.63m>2.50m

經(jīng)驗(yàn)算，原設(shè)計(jì)側(cè)站臺(tái)寬度為2.5m，站臺(tái)寬度為10.0m，右線側(cè)站臺(tái)寬度不滿(mǎn)足要求。

（2）樓扶梯進(jìn)出站能力驗(yàn)算

A（出站）= 2×7300=14600< [（2122+6846+7108）×1.24]=19935

A（進(jìn)站）= 1.65×2×4200=13860<[（8121+962+6410）×1.24]=19212

經(jīng)驗(yàn)算，一號(hào)線現(xiàn)狀公共區(qū)扶梯臺(tái)數(shù)和樓梯寬度不滿(mǎn)足通過(guò)能力要求。

（3）事故疏散時(shí)間驗(yàn)算

根據(jù)《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》，緊急疏散時(shí)間按下列公式計(jì)算

T = 1 +（Q1+Q2）/ 0.9 / [ A1（N-1）+ A2 x B ] < 6

T=1+｛1819/0.9 [（122×1+61.7×3.3）]｝=1+｛1819/293｝=7.21（分）

經(jīng)驗(yàn)算，疏散時(shí)間大于6.0 分鐘，車(chē)站樓扶梯數(shù)量不滿(mǎn)足緊急疏散的要求。

通過(guò)分析現(xiàn)狀條件、客流、運(yùn)營(yíng)狀況、改造實(shí)施難度、改造對(duì)運(yùn)營(yíng)的影響幾個(gè)方面進(jìn)行分析，主要研究?jī)蓚€(gè)改造方案。

4.3.2 改造增加側(cè)站臺(tái)的方案

圖5 改造增加側(cè)站臺(tái)方案平面圖

圖6 改造增加側(cè)站臺(tái)方案剖面圖

圖7

本方案在一號(hào)線車(chē)站北側(cè)改擴(kuò)建站廳及站臺(tái)，布置兩組樓扶梯+垂直電梯，并在左線站臺(tái)結(jié)構(gòu)側(cè)墻開(kāi)洞，左線利用北側(cè)側(cè)式站臺(tái)，右線利用中間島式站臺(tái)。

擴(kuò)建的車(chē)站層高與一號(hào)線相同，地下一層結(jié)構(gòu)側(cè)墻開(kāi)洞高度4.5m，地下二層結(jié)構(gòu)側(cè)墻開(kāi)洞高度3.6m（圖5-7）。

4.3.3 改造增加樓扶梯的方案

車(chē)站站廳層向北側(cè)擴(kuò)建，用于站廳層非付費(fèi)區(qū)及付費(fèi)區(qū)。在車(chē)站東側(cè)增加一組樓扶梯，將東側(cè)的安檢、售票、進(jìn)站閘機(jī)、票亭均設(shè)在擴(kuò)建站廳內(nèi)。扶梯東側(cè)通道2.4m 寬。增加的樓扶梯處側(cè)站臺(tái)寬度為2.5m。

4.4 推薦結(jié)論

（1）站臺(tái)寬度驗(yàn)算

b 左線=14969×0.50/30×113.06+0.26=2.43m≤2.50m

b 右線=16108×0.45/30×113.06+0.26=2.39m≤2.50m

車(chē)站改造后，右線側(cè)站臺(tái)人員密度取值0.45，側(cè)站臺(tái)均為2.5m，經(jīng)驗(yàn)算滿(mǎn)足要求。

（2）樓扶梯進(jìn)出站能力驗(yàn)算

A（出站）= 3×7300=21900 > [（2122+6846+7108）×1.24]=19935

A（進(jìn)站）= 1.65×3×4200=20790>[（8121+962+6410）×1.24]=19212

車(chē)站改造后，一號(hào)線現(xiàn)狀公共區(qū)出站扶梯臺(tái)數(shù)滿(mǎn)足通過(guò)能力要求。

（3）事故疏散時(shí)間驗(yàn)算

根據(jù)《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》，緊急疏散時(shí)間按下列公式計(jì)算

T = 1 +（Q1+Q2）/ 0.9 / [ A1（N-1）+ A2 x B ] < 6

T=1+｛1819/0.9[（122×2+61.7×4.95）]｝=1+｛1819/494｝=4.68（分）

車(chē)站改造后，疏散時(shí)間小于6.0 分鐘，車(chē)站樓扶梯數(shù)量滿(mǎn)足緊急疏散的要求。

因此，一號(hào)線開(kāi)遠(yuǎn)門(mén)站站臺(tái)～站廳增加一組樓扶梯后各項(xiàng)指標(biāo)均滿(mǎn)足要求。

（4）推薦結(jié)論

綜上所述，一號(hào)線開(kāi)遠(yuǎn)門(mén)站改造的核心問(wèn)題在于解決站臺(tái)～站廳樓扶梯數(shù)量不足的問(wèn)題，因此，改造增加樓扶梯的方案更符合實(shí)際的需求，推薦改造增加樓扶梯的方案。

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5 客流模擬分析

5.1 動(dòng)態(tài)模擬結(jié)果

5.1.1 遠(yuǎn)期高峰時(shí)段站內(nèi)客流分布情況

一號(hào)線站廳層客流分布較為均勻，第二組樓梯口部存在少量的客流集中，進(jìn)站檢票機(jī)、出站檢票機(jī)、票亭處無(wú)客流擁堵，非付費(fèi)區(qū)通行順暢。站臺(tái)層樓扶梯口部存在一定的客流集中，側(cè)站臺(tái)區(qū)域客流分布均勻，可滿(mǎn)足乘客上下車(chē)及出站需求。

5.1.2 遠(yuǎn)期高峰時(shí)段站內(nèi)客流站立密度

一號(hào)線站廳層客流分布較為均勻，客流站立密度集中在0.99～3.18 人/m2。一號(hào)線站臺(tái)層客流分布不均勻，第二組樓扶梯存在較為其中的客流，客流站立密度集中在0.99～3.63 人/m2（圖8-9）。

5.1.3 遠(yuǎn)期高峰時(shí)段站內(nèi)客流行走速度

圖8 一號(hào)線站廳、站臺(tái)層客流最大密度示意圖

圖9 八號(hào)線站廳、站臺(tái)層客流最大密度示意圖

一號(hào)線站廳層、站臺(tái)層及八號(hào)線站廳層、站臺(tái)層大部分區(qū)域客流行走速度較快，基本大于0.5m/s，換乘通道內(nèi)客流行走通暢，行走速度均大于0.5m/s，站內(nèi)樓扶梯處存在客流局部擁堵部位行走緩慢。

5.2 客流模擬分析結(jié)論及建議

5.2.1 一號(hào)線站臺(tái)層空間有限，中部出站扶梯處易形成短時(shí)間的擁擠現(xiàn)象，具有潛在的交通隱患，高峰時(shí)期需要有運(yùn)營(yíng)管理人員在此指揮組織。

表3

5.2.2 換乘通道兩端易形成客流對(duì)沖現(xiàn)象，需要增加引導(dǎo)標(biāo)志。

6 經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析（表3）

通過(guò)上述分析，改造工程的估算總投資額為570 萬(wàn)元，地鐵車(chē)站主體改擴(kuò)建工程使既有地鐵一般站改造升級(jí)為換乘站，車(chē)站客流承載能力增強(qiáng)，服務(wù)水平提高，功能也更加完善，對(duì)于地鐵線網(wǎng)規(guī)劃的實(shí)現(xiàn)有著重大意義，使地鐵車(chē)站能夠更好的為城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展做貢獻(xiàn)，具體如下：

（1）實(shí)現(xiàn)地鐵線網(wǎng)功能調(diào)整定位。

（2）增加既有車(chē)站的客流負(fù)載能力。

（3）兩線乘客可實(shí)現(xiàn)便捷換乘。

7 結(jié)論與討論

7.1 本文以開(kāi)遠(yuǎn)門(mén)站改造設(shè)計(jì)方案為例，從現(xiàn)狀、換乘形式、客流模擬論證的改造方案等方面進(jìn)行了深入研究。通過(guò)研究，開(kāi)遠(yuǎn)門(mén)站換乘實(shí)施技術(shù)方案整體可行，在保證一號(hào)線開(kāi)遠(yuǎn)門(mén)站正常運(yùn)營(yíng)的前提下，完成一號(hào)線車(chē)站的改造，實(shí)現(xiàn)了八、一號(hào)線的換乘，是切實(shí)可行的方案。在既有線未預(yù)留換乘條件的情況下組織施工步序，確保施工方案做到了合理可行，滿(mǎn)足換乘功能的要求；分析了改造期間對(duì)既有運(yùn)營(yíng)線路的影響，并提出了適當(dāng)?shù)奶幚泶胧＞C上所述，一號(hào)線開(kāi)遠(yuǎn)門(mén)站換乘改造方案合理可行可作為類(lèi)似工程的參考與借鑒。

7.2 一號(hào)線開(kāi)遠(yuǎn)門(mén)站建設(shè)期間執(zhí)行的規(guī)范為《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》2003 年版本，改造設(shè)計(jì)期間原規(guī)范已過(guò)期，現(xiàn)行規(guī)范為《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》2003 年版本及地鐵設(shè)計(jì)防火標(biāo)準(zhǔn)2018 年版本，兩規(guī)范有較大的變動(dòng)及調(diào)整，改造設(shè)計(jì)執(zhí)行新規(guī)范難度大，需要進(jìn)一步論證。