關于提高地鐵車站經濟性的若干設計方案

魏成邦

[海峽（福建）交通工程設計有限公司，福建 福州 350000]

0 引言

地鐵建設整體不僅建設工期和使用年限長而且造價高，尤其地下站是地鐵投資增加的重災區。因此在保證車站整體工程質量、貼合運營管理需求和服務乘客水平不降低的前提條件下，地鐵設計需要考慮如何在既有的模塊化設計理念的基礎上進一步提高車站的經濟性。以角江路站為例，通過對該車站從站位的選擇到站內設備區布置的優化，系統性地進行建筑方案剖析，揭露提高車站經濟性的若干優化布置。

1 車站總平面布置

1.1 站址站位選擇

城市軌道交通是城市公共交通系統的一部分，它的服務對象需統籌考慮現狀客流和遠期規劃客流，因此要求站位的選擇要具備一定的前瞻性。合理的站位不僅要考慮站點所在區域地面建構筑物拆遷難度[1]、地下市政管線遷改難易程度、站點設計相關技術要求、現場施工難度等邊界條件，還要充分貼合地方發展建設上位規劃意向和最大限度滿足整個城市軌道交通服務周期內城市居民通行需求。故站位的確定應能滿足設計遠期客流集散量和運營管理的需要，應具有良好的外部環境條件，最大限度地吸引乘客。結合上述站點選擇要點，經充分分析所有限制因素并權衡各方案利弊得失之后，將角江路站設置于角江路與角美大道交叉路口，并跨交叉路口沿角美大道南北方向敷設。

1.2 出入口及風亭位置選擇

在明確站位之后，對站點周邊建構筑物和市政管線等進一步探查和資料收集，綜合分析各設計邊界條件明確車站出入口及風亭放置位置的選擇。城市主次干道的道路交叉口位置地下敷設有通信、雨污水、電力等市政管線眾多，特別是采用重力流的雨污水管，往往因管線埋深較大不能上跨車站，需要進行永久遷改到地鐵車站范圍外。不僅徒增工程造價還造成地下空間利用不充分。有效解決上述問題的方案是結合車站風亭埋深較淺而出入口埋深較深的特點，將大小里程端風亭同側布置并將站位靠道路一側布置。保證交叉口地下空間滿足地鐵設站要求的同時又能留出市政管網敷設空間，有效避免公共設施對周邊地塊的侵占。

角江路站地面建構筑物較少，周邊均為待開發用地，僅在角美大道東側現狀存有一條人工景觀河。從減少地鐵對周邊開發地塊的侵占而導致降低地塊商業價值角度考慮，本站風亭選擇布置于臨河側的路邊綠地內；從市政地下管線敷設和遷改角度考慮，將車站兩端風亭同側布置并將站位整體往人工河側靠近。為了保證能夠最大范圍地吸引和方便周邊客流進出地鐵站，將車站四個出入口分別設置于角美大道和角江路交叉口四個象限內，通過對最大客流方向和出入口設置限制條件分析，進一步明確出入口開口具體朝向。

車站總圖的合理布置從宏觀角度上，實現最符合地方發展的需求和最小的建設成本的雙重目標。綜上所述，角江路站設置為地下二層島式站臺車站，站前設置單渡線。車站總長度為278.5m，站臺寬度為13m，標準段寬度為21.7m，有效站臺長度為118m，共設置3 組風亭組和4 個出入口。兩端風亭均布置于角美大道東側，4 個出入口平行于角美大道方向設置于路邊綠化帶內，具體布置如圖1 所示。

2 車站設備管理用房布置

地鐵同時具有地下空間開發利用和城市公共交通工具雙重身份，因此地鐵設計不但要解決地下空間內通風、采光等問題，同時還要有保證列車正常運行的安全性和可靠性的措施。它是一個系統性工程，需要滿足多種功能需求。在社會分工合作的背景下，將各種需求進行梳理和分類，安排不同的專業解決不同的問題。具體分為通風空調、綜合監控、通信、信號、動力照明等多個專業，各專業獨立解決本專業問題又相互配合，合力實現地鐵運行各項需求。為保證設備運行的可靠性，目前多數設備之間采用的是有線連接，這導致車站整個設備區管線數量多且復雜。為避免管線過多的相互穿插，造成走線空間不足和后期維護檢修麻煩，目前地鐵設備區房間布局均已采用系統性模塊化設計[2]，即將同類別房間布置于同一區域。但因專業壁壘、運營管理需求等一些目前還無法克服的問題，各專業設備房間均單獨設立房間，空間集成度不高。

為進一步提高車站設備管理用房布局設計，優化各專業設備管理用房大小和空間位置，利用BIM“可視化” “可協同設計”[3]技術特點，組織所有系統專業對角江路站的設備管理用房布局進行合并優化。在滿足系統功能的前提下，對車站內系統專業設備管理用房全面梳理，對管理或專業相近的設備管理房功能模塊進行整合，梳理出面積用于人員頻繁工作或活動及地下商業商鋪，充分提升地下空間利用率。本站設備區管線均采用上進線方案，房間布局已根據各房間使用需求進行功能分區，大致分為弱電房間區域、強電房間區域、機電房間區域和運營管理房間區域。

2.1 弱電房間區域

站內設備區相關房間有：專用通信設備室、民用通信設備室、公安通信設備室、ZYTX 設備室、信號設備室、綜合監控設備室、AFC 設備室、電纜引入間、弱電井。綜合考慮行車安全、地鐵運營各部門產權劃分和設備運營圍護界面等因素，將其中專用通信設備室、綜合監控設備、AFC 設備室進行整合為弱電綜合設備室。整合后的設備房間要求設置于靠近車站控制室位置緊鄰站長室。整合后房間占用面積相對原分開設置減少約40m2。

2.2 強電房間區域

根據整個線路供電布置需求，在本站設置牽引變電所，相關設備房間有0.4kV 開關柜室、控制室、35kV 開關柜室、整流變壓器室、再生制動設備室和DC1 500V 開關柜室。充分考慮設備電纜走線和供電設備有關要求，將其中35kV 開關柜室與DC1 500V 開關柜室合并成一個房間。整合后房間占用面積相對原分開設置減少約30m2。

2.3 機電房間區域

照明配電室中的配電箱要求掛在墻上，僅需在配電箱前方保留1m 可開啟空間即可。對空間的要求不高，單獨設置成一個設備房間將造成一定程度上的面積浪費。利用照明配電室該設置特點，將站廳層設備大端照明配電室和環控電控室合并為環控照配室。在原環控電控室基礎上結合配電箱放置需求將設備房間面積適當加大，并根據房間尺寸選擇將配電箱掛于設備側面或者背后墻上，與原環控機房內的開關柜共用檢修通道。原照明配電室內的配電柜與環控電控室內的控制柜并列擺放。整合后房間占用面積相對原分開設置減少約30m2。本站設備小端環控電控室因綜合考慮整個空間的利用而設置于車站附屬內，為方便動照專業走線，環控機房與照明配電室沒有合設。具體布置如圖2 所示。

圖2 照明配電室

車站環控機房設備布置，受車站附屬設置方案影響很大，沒有統一的合并標準，需要結合車站具體分析。房間優化大致方向主要有：（1）空調機房長度方向盡量垂直車站寬度方向布置，且整個車站寬度方向盡量全部給環控機房，以利于管線和設備布置，避免管線過多交叉，縮小機房面積。（2）冷水機房盡量與通風空調機房合設，且冷水機房有條件的盡量外掛，以共用設備檢修空間和利用冷水機組上部空間布置部分小系統風機，以縮減機房規模。

2.4 運營管理房間區域

車站內站務室和會議室均為車站管理人員日常使用頻率較高的房間，因此需盡量靠近車站控制室布置才更為合理。但是由于房間內部沒有專業設備，所以房間布置限制條件少，往往因設備區整體布置需要，將會議室設置在遠離車站控制室區域，造成使用上的不便。對比這兩個房間，在功能上相對于會議室僅在開始期間使用，站務室使用的頻率更高；在房間布置上站務室面積相對會議室要小很多。把兩個房間分開設置將產生使用頻率高的站務室空間狹小使用舒適性不高，會議室面積大卻不經常使用空間浪費。綜上所述，將站務室和會議室合并后房間更加寬闊、使用更加方便。合并后的房間內原站務室內的廚房灶臺、洗菜盆等應靠房間角落布置使之與會議室屏幕和桌椅動線上相互獨立避免交叉。

3 車站風道布置

活塞風道布置，車站兩端活塞風道內風機長度最長，往往起到控制車站附屬規模的作用。因此隧道風機的布置是否合理，很大程度上直接影響車站兩端風亭附屬規模。為了縮小規模最合理的是將左右兩個風道內的風機、風閥錯位布置。角江路站為進一步減少風道規模，將遠離風亭一側活塞風道內的風機及風閥設置于車站主體內，靠近風亭一側風道內的風機及風閥則盡量靠近主體布置。通過綜合考慮風機、風閥錯位布置和利用主體空間布置的措施減少風道長度，進而減少車站規模降低造價。

設備大端新排風道布置，角江路站站前設有單渡線，按照常規布置應將新排風道與活塞風道合設于車站末端。該方案執行的結果是導致環控機房距離公共區長達114m。過長的設備區長度導致空調機組及送排風機沿程阻力過大，不滿足《公共建筑節能設計標準》中第4.3.22 條規定的風道系統單位風量耗功率Ws 的限值要求[4]。同時過長的管線除了需要過高的風機風壓外，考慮到現場施工，風管管道、法蘭連接等自身的漏風等各種因素引起的管道漏風使各系統末端房間的風量及冷量達不到設計要求，甚至末端會出現無風現象。

為滿足車站節能要求和改善車站通風效果，角江路站選擇將環控機房向公共區方向移動，和將新排風道與活塞風道分開設置的方案。重新劃分車站設備區功能區域，以位置調整后的環控機房為界，靠近公共區區域設置為地鐵運營必要設備管理用房區域，遠離公共區區域根據地鐵運營要求布置相關房間。類似車站若站位所在區域有地下開發需求，則該區域可選擇與相鄰地塊相結合共同開發利用，進一步提高車站經濟性。

環控機房前移之后，若依舊采用單個環控機房常規布置，則受限于車站結構空間大小，在有限的空間內無法完成車站管綜布置。需在另外一側單獨設置新風道和環控機房，設備區左右兩側新排風系統相互獨立設置。為減少規模右側新增新風道不考慮單獨設置新風井，改為在排風道末端局部設置風道夾層，將左右兩側新風道貫通通過同一個新風井實現站內供風需求。為了滿足車站消防疏散需求，左右兩側設備區分別設置直出地面的安全疏散樓梯，如圖3 所示。

圖3 環控機房

4 站臺層配線另一側空間利用

角江路站為帶單渡線車站，站臺層設備大端被單渡線切割為兩塊。在充分利用靠近有效站臺部分區域外，加強對遠離有效站臺部分的利用。為保證各專業管線敷設合理，根據各設備用房與站臺層公共區與站廳層設備區的聯系緊密程度，綜合考慮兩塊區域設備房間布置。因供電采用的設備中有很多是大型設備，體積大而且設備沉重。為了后期設備更換運輸方便，將供電設備房間集中布置在站臺層。將與車站其他設備房間聯系較為緊密、連線較多的供電房間400V 開關柜室、站臺門控制室、污水泵房、照明配電室、氣瓶間、轉換風室等靠近有效站臺設備區內布置，將牽引變電所變電控制室、檢修工具室、35kV 開關柜室、整流變電室和再生能源室布置于遠離有效站臺區域設備區內。為滿足根據建筑設計防火規范[5]有關條文要求，在遠離有效站臺設備區內增設疏散樓梯，連接站廳層和站臺層。

5 結論

綜上所述，本文通過從站位選擇到站內設備區優化布置等一系列措施的介紹，系統地闡述了車站提高經濟性的若干設計方案。但上述內容仍然存在一些不足之處，所述內容僅為車站土建部分優化方案，具有很大的局限性。更深層次地提高經濟性需要結合系統專業設備的升級、地鐵運營維護管理水平的提高等多方面因素才能實現。希望通過本次對角江路站布置的分析，能引發地鐵行業設計新思考，并在往后的設計過程中去粗存精，使得地鐵“安全可靠、功能合理、經濟適用、節能環保、技術先進”[6]的設計理念得到進一步的統一。