跨座式单轨高架车站建筑设计思路研究

杨 占

(中铁工程设计咨询集团有限公司,北京 100055)

1 研究背景

随着我国城市化进程的快速发展,以芜湖、潍坊、桂林为代表的三、四线城市也进入了城市发展的高速期,交通拥挤、噪声污染等问题日益严重。轨道交通因其运量大、能耗低、噪声小、速度快等特点,已经成为解决“城市病”的有效手段。

根据城市地区生产总值、一般公共财政预算收入和城市人口规模,芜湖、潍坊、桂林选择跨座式单轨作为其城市轨道交通的主干网络[1-3]。车站作为跨座式单轨交通的重要组成部分,是市民在一座城市中接触最为频繁的场所[4],也是一座城市对外展示的窗口,甚至是一座城市的标志。车站布局是否合理、使用是否便捷、建筑形象优劣等直接影响轨道交通的运行效率和城市形象。因此,跨座式单轨车站设计显得尤为重要。

跨座式单轨车站与传统地铁、轻轨车站区别主要体现在以下3 个方面:①从客流规模上看,跨座式单轨属于中运量系统制式,其运营管理模式为适应中运量系统制式需求,管理用房区域如票务管理、工区管理、会议、休息等用房面积较地铁和轻轨小;②从机电设备系统体量及规模上看,中运量的跨座式单轨面向乘客服务的车站机电设备及监控系统规模普遍较小,为适应中运量跨座式单轨制式运营管理模式的需求,其设备用房无需按照大运量交通制式机电设备专业细分,故具备整合的条件;③相同车辆编组条件下,跨座式单轨列车长度较地铁和轻轨列车短,故其车站长度也相应缩短。

目前,国内关于地铁和轻轨高架车站相关的理论研究已趋于成熟,罗景华从站点周边交通、平面布局、建筑造型、室内空间环境、建筑节能几个方面对高架车站设计思路进行了研究[5];梁正通过对高架车站的要求和特点进行研究,提出改善车站体形系数、室内外综合绿化、太阳能利用、再生水利用的高架站生态节能措施[6];刘祥勇结合济南R1 线高架车站建设实践,对高架车站造型设计原理以及具有济南特色的高架车站建设进行探索[7]。然而,目前国内关于跨座式单轨高架车站相关的设计理论研究及案例并不多见。

2 跨座式单轨高架车站类型

2.1 标准高架车站

(1)站台形式

根据车站站台形式,可以分为岛式站台车站和侧式站台车站两种基本类型。一般情况下,岛式站台较侧式站台使用便捷,也便于运营管理,但区间与车站过渡段的喇叭口对城市景观有一定影响。岛式与侧式站台的选择受线路走向、配线、结构安全、运营管理、防火、拆迁、城市景观等多方面因素限制,设计中需要充分考虑上述因素,结合地形和城市规划综合比较确定。

(2)与道路关系

根据车站与城市道路的位置关系可以分为路中高架车站和路侧高架车站[8]。路中高架车站整体设于道路上方,车站墩柱落在中央绿化带上。其特点是占地面积小,拆迁少。路侧高架车站布置于道路边缘或道路两侧城市绿地内,这种站型对城市的道路干扰较小,但线路和车站都是布设在道路同侧,不方便道路对侧客流使用。

2.2 换乘车站

(1)按换乘位置分类

按换乘位置分类,一般有非付费区换乘和付费区换乘两种[9]。非付费区换乘主要是由于线网规划不合理或其它限制条件而造成的,在设计中应尽量避免。付费区换乘主要有站台换乘、站厅换乘和通道换乘3 种形式[10],各种形式的优缺点及适用范围见表1。

表1 车站换乘位置分类

(2)按车站布置形式分类

根据车站相对位置关系,换乘可分为节点换乘、同台换乘和通道换乘3 大类。

(1)节点换乘

在两线交叉位置,将两座车站站台呈“十”形、“T”形和“L”形上下布置在道路交叉口[12]。对于高架换乘站而言存在如下问题:①车站墩柱对城市道路行车视线有遮挡,存在道路行车安全问题;②对城市道路景观有较大影响;③工程实施难度大。因此,节点换乘方式不适用于高架车站。

(2)同台换乘

该换乘形式多在两线平行时采用,根据平行线路敷设的情况可细分为上下平行式和同层平行式,两种形式的特点及适用范围见表2。

表2 车站平行布置分类

(3)通道换乘

两条线平行或相交时均可采用,其中两线平行车站布置又分为平行交错式通道换乘和平行并列式通道换乘,各种类型特点及适用范围见表3。

表3 车站相交布置分类

在实际工程中受制于拆迁、管线、建设时序、投资等因素限制,往往将上述通道换乘、站厅换乘、站台换乘等多种方式,组合形成混合换乘,以达到完善换乘条件、方便乘客使用的目的[13]。

3 车站建筑设计思路研究

3.1 站位选择

高架车站设计时,首先需要确定站位,应结合线路走向和站点周边的现状及近远期规划,并对站点周边客流量、交通接驳和用地情况等进行分析,综合确定车站总平面布置。

车站是乘客集散和乘降的场所,设计过程中,需要遵循“以人为本”[14]的设计原则,确保站位选择能合理地吸引客流,方便乘客使用,尽量减少乘客到达站点的时间,充分体现车站的社会效益和经济效益,出入口布置应朝向主要客流方向,楼扶梯设置标准要充分考虑车站周边客流的构成。

另外,应做好与其他交通方式的接驳设计,在城市交通系统中,公交等其他交通方式起到收集客流的作用,并且源源不断地向轨道车站输送客流,故应做好轨道车站与公交、小汽车、出租车、非机动车之间的接驳设计。根据站点所处的城市位置,站点周边应考虑留设“P+R”停车场、出租车临时停靠点、非机动车停车场;车站还应考虑与城市人行过街天桥、地道、广场等进行结合,形成完成的人行步道系统。

3.2 平面布局

跨座式单轨高架车站一般由地面层、站厅层、站台层、站厅层和站台层之间的夹层,以及连通车站与市政人行道的跨路天桥组成。有些特殊站型取消路中站厅层,移到路侧与天桥出入口合并形成路侧站房,天桥与站台层连通。站厅层由公共区和设备管理区组成,站台层除设置必要的设备管井及强弱电间外,其余均为乘客上下车的公共区,站厅层和站台层之间的空间是跨座式单轨独特制式形成的夹层,夹层层高根据车型的不同高度略有差异(一般在2.6 m 左右),该夹层空间可布置为车站管线及强弱电间。车站长度主要取决于列车编组长度,车站站台宽度主要由客流确定。

车站设备区布置原则:在满足车站设备布置要求和运营管理需要的前提下,尽量减少车站设备管理用房规模。

车站公共区布置原则:①避免进站和出站客流在行进动线上出现交叉;②尽量缩短乘客进站和出站的距离;③功能分区合理,管理方便。

3.3 建筑造型

轨道交通车站作为城市景观的重要组成部分,对城市空间环境影响很大。建筑造型设计应注意考虑以下几点:①立面设计应简洁、明快、大方、易于识别、适度装修,充分利用结构美,外立面应选择一些轻质、耐久性好及易于维护的建筑材料,体现现代交通建筑特点;②应与周围环境相协调,体现场所精神和地方文化特色,考虑当地民众的审美习惯;③考虑区域气候特征,在北方需要做好耐候性设计,南方需要做好夏季遮阳,并具有良好的通透性;④尽可能减小车站体量,车站体量过大会给城市景观带来负面影响。

站厅层和站台层之间的夹层高度一般为定值,车站体量大小由站厅层、站台层决定,站厅层高度首先应满足公共区吊顶造型需要,其次应满足管线布置和设备工艺要求,同时考虑导向、广播、PIS、摄像头、时钟的尺寸及吊挂高度要求,以及兼顾乘客的空间感受(建议高度为4.8～5.1 m)。

站台层高度首先应满足建筑限界要求;其次是考虑乘客心里感受,站台高度过低乘客会感到压抑,过高则造成浪费,同时也会容易漂雨、雪。站台雨棚下净高应根据空间比例关系综合确定。影响车站体量大小的另一因素为车站宽度,车站宽度主要受制于建筑限界和客流规模,可通过调整站厅与站台之间的楼扶梯布置方案以及将车站两端设计成弧形或梭形来减少车站宽度。

4 实践案例

4.1 项目概况

芜湖跨座式单轨1 号线、2 号线一期车站共设车站35 座,包括路中高架三层侧式车站28 座,路中高架三层岛式车站2 座,路侧高架三层侧式车站2 座,路侧高架两层侧式车站1 座,路侧高架三层一岛两侧换乘车站1 座,地下站1 座,标准站型为路中高架三层侧式车站。列车编组为4/6 节,车辆长度为50.474/74.164 m[15-16]。

芜湖跨座式单轨采用全自动运行系统(GoA4级),以及三级控制两级管理(控制中心级、车站级、现场级)的模式[15-16],相较于传统地铁和轻轨,车站运营管理人员可大幅度减少。

4.2 标准车站布局

车站设备管理区平面布置以常规轨道交通建筑设计标准为基础,根据各机电系统专业整合后的设备布置要求,进一步优化设备用房面积标准,结合自动驾驶和车站管理模式重新整合了车站管理用房面积标准,主要内容如下。

(1)将公共区卫生间和设备管理区卫生间合并放在付费区内,并靠近设备区。

(2)在满足车站运营要求的前提下,将车站管理用房合并,对于非中心级车站,每站仅保留站长室、资料室、更衣室各1 间,每间用房面积为10～15 m2,对于中心级车站额外设1 间中心站长室和1 间工区用房。

(3)芜湖跨座式单轨采用750 V 直流供电模式,每隔2～3 座车站设牵引降压混合变电所,其余站设降压变电所。对于设牵引降压混合变电所的车站将直流开关柜室(75 m2)、再生能馈室(60 m2)、接触轨隔离开关柜室(30 m2)、设备运输间,整合为1 间,面积为159.5 m2。对于设降压变电所的车站,可将高压开关柜室(40 m2)、变电所控制室(30 m2)整合为1 间,面积为52.7 m2。

(4)将信号、站台门以外的其他弱电设备(如AFC、门禁、BAS、通信等设备)用房合并组层通信设备室(弱电综合机房),面积为61.5 m2。

(5)在保证车站安全的前提下,仅在位于公园、火车站等大量人流聚集区的站点设置公安警务室及公安通信设备室。

经过上述设计优化后,较常规轨道交通车站设备管理用房面积减少约25%,有效地减小车站规模,节省工程投资。

芜湖跨座式单轨为6 辆车编组,车辆长度为74.164 m,结合牵引降压混合变电所和信号集中站的设置,确定标准车站尺寸共有4 种(90.10 m×3.68 m、90.10 m×22.98 m、76.6 m×23.68 m、76.6 m×22.98 m)。根据车站长度,采用一端设置公共区、一端设置设备管理区的布置模式,功能分区明确,乘客进出站流线简洁高效,车站使用管理方便。

车站公共区由非付费区和付费区两部分组层,其中付费区位于车站中部,站厅与站台之间的公共楼扶梯呈倒“八”形布置,无障碍电梯设在楼扶梯中间,付费区内紧邻设备管理区布置卫生间。在公共区一端布置非付费区,车站出入口布置在非付费区中部与车站天桥连通,见图1。为避免因设置过多过街设施影响城市景观效果,给城市景观带来负面影响,将车站设备区直通室外的出入口设在车站设备区下方(直接连接路中绿化带)。

图1 标准站车站站厅平面(单位:mm)

站台层靠近两端设置厅-台间的楼扶梯,将垂直电梯、空调候车室、照明配电室、弱电管井集中布置在站台中部,其余区域为乘客上下车的公共空间,见图2。

图2 标准站车站站台平面(单位:mm)

4.3 地域性设计

1 号线从南至北贯穿整个老城区,沿线站点经过芜湖城市重要节点。1 号线车站设计遵循历史文化主题定位,车站外立面设计采用白色横向格栅和穿孔铝板进行穿插组合,形成富有韵律的动感,并在转角处增加圆弧处理,尽量避免直角交接。穿孔铝板上通过孔隙的大小变化,巧妙的将芜湖沿江的城市风貌、城市重要的地标建筑、构筑物,通过剪影形式纳入到立面设计中,见图3。雨棚造型取意于江南雨伞,结构轻巧,突出1 号线历史文化的主题,打造具有芜湖特色的专属车站形象,见图4。

图3 芜湖市轨道交通1 号线车站立面

图4 芜湖市轨道交通1 号线车站效果图

2 号线作为城市东西轨道交通大动脉,一期工程穿越芜湖新区,沿途城市风貌简洁现代,自然景观宜人,设计风格定义为绿色科技,展示城市新区风貌。车站雨棚、立面幕墙选用“三角形”为基本原型。三角形元素为现代建筑的重要代表性符号,方案通过精细的钢结构骨架和金属幕墙与现代科技的主题定位相呼应,立面摒弃多余装饰材料,展现结构自身美感,充分表达城市新区的发展方向,见图5。

图5 芜湖市轨道交通2 号线一期车站效果图

5 结语

从站位选择、建筑布局、建筑造型3 个方面提出跨座式单轨高架车站的设计思路,并应用于芜湖跨座式单轨1 号线、2 号线一期车站设计实践中,结合芜湖跨座式单轨采用的自动驾驶和三级控制两级管理的运营管理模式,车站设备管理用房面积较常规轨道交通车站减少约25%;提出的一端布置公共区、一端布置设备管理区的站厅层布置模式,为与芜湖同等级客流的其他城市轨道交通车站建设提供有益参考;在车站立面设计中融入地方特有文化元素,真正做到与城市整体景观环境和谐共存,使之成为展示城市地域文化特色,促进城市文化对外交流的重要窗口。