跨座式單軌高架車站建筑設計思路研究

楊 占

(中鐵工程設計咨詢集團有限公司,北京 100055)

1 研究背景

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

根據城市地區生產總值、一般公共財政預算收入和城市人口規模,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絡[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志。車站布局是否合理、使用是否便捷、建筑形象優劣等直接影響軌道交通的運行效率和城市形象。因此,跨座式單軌車站設計顯得尤為重要。

跨座式單軌車站與傳統地鐵、輕軌車站區別主要體現在以下3 個方面:①從客流規模上看,跨座式單軌屬于中運量系統制式,其運營管理模式為適應中運量系統制式需求,管理用房區域如票務管理、工區管理、會議、休息等用房面積較地鐵和輕軌小;②從機電設備系統體量及規模上看,中運量的跨座式單軌面向乘客服務的車站機電設備及監控系統規模普遍較小,為適應中運量跨座式單軌制式運營管理模式的需求,其設備用房無需按照大運量交通制式機電設備專業細分,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縮短。

目前,國內關于地鐵和輕軌高架車站相關的理論研究已趨于成熟,羅景華從站點周邊交通、平面布局、建筑造型、室內空間環境、建筑節能幾個方面對高架車站設計思路進行了研究[5];梁正通過對高架車站的要求和特點進行研究,提出改善車站體形系數、室內外綜合綠化、太陽能利用、再生水利用的高架站生態節能措施[6];劉祥勇結合濟南R1 線高架車站建設實踐,對高架車站造型設計原理以及具有濟南特色的高架車站建設進行探索[7]。然而,目前國內關于跨座式單軌高架車站相關的設計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 標準高架車站

(1)站臺形式

根據車站站臺形式,可以分為島式站臺車站和側式站臺車站兩種基本類型。一般情況下,島式站臺較側式站臺使用便捷,也便于運營管理,但區間與車站過渡段的喇叭口對城市景觀有一定影響。島式與側式站臺的選擇受線路走向、配線、結構安全、運營管理、防火、拆遷、城市景觀等多方面因素限制,設計中需要充分考慮上述因素,結合地形和城市規劃綜合比較確定。

(2)與道路關系

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

2.2 換乘車站

(1)按換乘位置分類

按換乘位置分類,一般有非付費區換乘和付費區換乘兩種[9]。非付費區換乘主要是由于線網規劃不合理或其它限制條件而造成的,在設計中應盡量避免。付費區換乘主要有站臺換乘、站廳換乘和通道換乘3 種形式[10],各種形式的優缺點及適用范圍見表1。

表1 車站換乘位置分類

(2)按車站布置形式分類

根據車站相對位置關系,換乘可分為節點換乘、同臺換乘和通道換乘3 大類。

(1)節點換乘

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工程實施難度大。因此,節點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采用,根據平行線路敷設的情況可細分為上下平行式和同層平行式,兩種形式的特點及適用范圍見表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均可采用,其中兩線平行車站布置又分為平行交錯式通道換乘和平行并列式通道換乘,各種類型特點及適用范圍見表3。

表3 車站相交布置分類

在實際工程中受制于拆遷、管線、建設時序、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,以達到完善換乘條件、方便乘客使用的目的[13]。

3 車站建筑設計思路研究

3.1 站位選擇

高架車站設計時,首先需要確定站位,應結合線路走向和站點周邊的現狀及近遠期規劃,并對站點周邊客流量、交通接駁和用地情況等進行分析,綜合確定車站總平面布置。

車站是乘客集散和乘降的場所,設計過程中,需要遵循“以人為本”[14]的設計原則,確保站位選擇能合理地吸引客流,方便乘客使用,盡量減少乘客到達站點的時間,充分體現車站的社會效益和經濟效益,出入口布置應朝向主要客流方向,樓扶梯設置標準要充分考慮車站周邊客流的構成。

另外,應做好與其他交通方式的接駁設計,在城市交通系統中,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,故應做好軌道車站與公交、小汽車、出租車、非機動車之間的接駁設計。根據站點所處的城市位置,站點周邊應考慮留設“P+R”停車場、出租車臨時?？奎c、非機動車停車場;車站還應考慮與城市人行過街天橋、地道、廣場等進行結合,形成完成的人行步道系統。

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,移到路側與天橋出入口合并形成路側站房,天橋與站臺層連通。站廳層由公共區和設備管理區組成,站臺層除設置必要的設備管井及強弱電間外,其余均為乘客上下車的公共區,站廳層和站臺層之間的空間是跨座式單軌獨特制式形成的夾層,夾層層高根據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。

車站設備區布置原則:在滿足車站設備布置要求和運營管理需要的前提下,盡量減少車站設備管理用房規模。

車站公共區布置原則:①避免進站和出站客流在行進動線上出現交叉;②盡量縮短乘客進站和出站的距離;③功能分區合理,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,對城市空間環境影響很大。建筑造型設計應注意考慮以下幾點:①立面設計應簡潔、明快、大方、易于識別、適度裝修,充分利用結構美,外立面應選擇一些輕質、耐久性好及易于維護的建筑材料,體現現代交通建筑特點;②應與周圍環境相協調,體現場所精神和地方文化特色,考慮當地民眾的審美習慣;③考慮區域氣候特征,在北方需要做好耐候性設計,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,站廳層高度首先應滿足公共區吊頂造型需要,其次應滿足管線布置和設備工藝要求,同時考慮導向、廣播、PIS、攝像頭、時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,同時也會容易漂雨、雪。站臺雨棚下凈高應根據空間比例關系綜合確定。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模,可通過調整站廳與站臺之間的樓扶梯布置方案以及將車站兩端設計成弧形或梭形來減少車站寬度。

4 實踐案例

4.1 項目概況

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

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

4.2 標準車站布局

車站設備管理區平面布置以常規軌道交通建筑設計標準為基礎,根據各機電系統專業整合后的設備布置要求,進一步優化設備用房面積標準,結合自動駕駛和車站管理模式重新整合了車站管理用房面積標準,主要內容如下。

(1)將公共區衛生間和設備管理區衛生間合并放在付費區內,并靠近設備區。

(2)在滿足車站運營要求的前提下,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1 間中心站長室和1 間工區用房。

(3)蕪湖跨座式單軌采用750 V 直流供電模式,每隔2～3 座車站設牽引降壓混合變電所,其余站設降壓變電所。對于設牽引降壓混合變電所的車站將直流開關柜室(75 m2)、再生能饋室(60 m2)、接觸軌隔離開關柜室(30 m2)、設備運輸間,整合為1 間,面積為159.5 m2。對于設降壓變電所的車站,可將高壓開關柜室(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備(如AFC、門禁、BAS、通信等設備)用房合并組層通信設備室(弱電綜合機房),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的站點設置公安警務室及公安通信設備室。

經過上述設計優化后,較常規軌道交通車站設備管理用房面積減少約25%,有效地減小車站規模,節省工程投資。

蕪湖跨座式單軌為6 輛車編組,車輛長度為74.164 m,結合牽引降壓混合變電所和信號集中站的設置,確定標準車站尺寸共有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)。根據車站長度,采用一端設置公共區、一端設置設備管理區的布置模式,功能分區明確,乘客進出站流線簡潔高效,車站使用管理方便。

車站公共區由非付費區和付費區兩部分組層,其中付費區位于車站中部,站廳與站臺之間的公共樓扶梯呈倒“八”形布置,無障礙電梯設在樓扶梯中間,付費區內緊鄰設備管理區布置衛生間。在公共區一端布置非付費區,車站出入口布置在非付費區中部與車站天橋連通,見圖1。為避免因設置過多過街設施影響城市景觀效果,給城市景觀帶來負面影響,將車站設備區直通室外的出入口設在車站設備區下方(直接連接路中綠化帶)。

圖1 標準站車站站廳平面(單位:mm)

站臺層靠近兩端設置廳-臺間的樓扶梯,將垂直電梯、空調候車室、照明配電室、弱電管井集中布置在站臺中部,其余區域為乘客上下車的公共空間,見圖2。

圖2 標準站車站站臺平面(單位:mm)

4.3 地域性設計

1 號線從南至北貫穿整個老城區,沿線站點經過蕪湖城市重要節點。1 號線車站設計遵循歷史文化主題定位,車站外立面設計采用白色橫向格柵和穿孔鋁板進行穿插組合,形成富有韻律的動感,并在轉角處增加圓弧處理,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貌、城市重要的地標建筑、構筑物,通過剪影形式納入到立面設計中,見圖3。雨棚造型取意于江南雨傘,結構輕巧,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脈,一期工程穿越蕪湖新區,沿途城市風貌簡潔現代,自然景觀宜人,設計風格定義為綠色科技,展示城市新區風貌。車站雨棚、立面幕墻選用“三角形”為基本原型。三角形元素為現代建筑的重要代表性符號,方案通過精細的鋼結構骨架和金屬幕墻與現代科技的主題定位相呼應,立面摒棄多余裝飾材料,展現結構自身美感,充分表達城市新區的發展方向,見圖5。

圖5 蕪湖市軌道交通2 號線一期車站效果圖

5 結語

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