地铁岛-岛换乘车站之换乘高度探讨
2011-03-18 18:31
地铁岛-岛换乘车站之换乘高度探讨
【摘 要】本文结合工程实例，对地铁岛-岛换乘车站之换乘高度进行了分析、讨论和归纳，并得出结论性意见，为以后设计提供范例。
【关键词】地铁换乘车站；岛-岛换乘；高度
1、引言
城市地铁线路往往敷设于城市主干道沿线，以满足其公共交通功能，地铁车站则往往置于交叉路口，以求最大限度地承载与疏导客流，而换乘车站则更多布置在相交线路中人口众多的繁华城区，起到交通枢纽的作用。也正因此，换乘车站通常规模较大，受周边环境制约更多，也使其建筑设计更为复杂。
在特定的工程条件下，如何尽可能地满足车站功能使用要求，不降低客流组织上的换乘标准，同时控制建筑规模及经济的最小化，保证结构施工的简便等问题，是换乘车站设计中经常面对的问题。
本文深入剖析一例较为优秀的工程设计方案，并着重探讨岛-岛换乘车站之换乘高度对车站规模的影响，明确其间的规律问题，为今后类似工程提供设计参考。
2、设计案例剖析
2.1工程概况
宁波市轨道交通1号线工程是《宁波市城市快速轨道交通线网规划》中东西走向的重要交通干线，与规划线网中的其他5条轨道交通线路交叉换乘。其中，大卿桥站为正在实施的1号线和远期实施的4号线的换乘车站，因此，该站设计在结合周边环境，且满足车站基本功能的前提下，应该重点研究车站的换乘方式的最佳平面功能布置与最小的车站规模。
大卿桥站位于宁波市中山西路与翠柏路交叉路口。沿中山西路东西走向，中山西路规划宽42m，翠柏路规划宽33.5m，站位周边现状西北侧为邮政大厦、东北侧为后河小区、南侧为西塘河及假山新村居住小区。本站位南北侧及东端已发展为成熟的居住小区，现状客流基本为居住客流，车站500M服务半径能满足对现状客流的吸引（如图1）。
2.2涉及换乘方案的问题
大卿桥站设计的主要控制因素
⑴换乘：本站为1、4号线换乘站，且1号线大卿桥站已完成图纸设计并已施工。
⑵客流：本站客流较复杂，位于不同功能的地块中。
⑶规模：1号线换乘节点需预留，在此基础上尽量减小4号线规模。
⑷周边环境协调：本站位于城市中心区，需与周边规划相协调。
其中，1号线大卿桥站位于4号线上方，且已开始施工，而4号线大卿桥站前后两个区间位于翠柏路和苍松路上，道路比较狭窄，区间也采用盾构工法施工，但在中山西路和苍松路的交叉路口有西塘河，河上有苍松桥，因此在1号线南端设置盾构始发井很困难，盾构始发或者吊出只能在1号线大卿桥站的北侧，因此，4号线施工期间将存在盾构过站工况，也决定了该站的最终综合埋深。
所以，在满足设计规范与总体要求的前提下，该站换乘方案的选择及换乘高度的确定将直接决定车站的建筑规模与投资。
2.3方案比选与确定
2.3.1不同比选方案存在问题
车站1号线中山西路东西方向设置，4号线沿翠柏路南北方向设置，车站站位受周边及线路条件的限制，不存在方案上的必选，即由两条线的相对位置，采取“T”字型布设（如图2），车站采用“岛-岛”换乘。因此，方案的比选主要集中在换乘高度，换乘采用的形式方面。
通常换乘车站采用岛-岛换乘型式，其换乘高度主要有以下几个高度组成：
最小换乘高度H=两线站台高差=两线轨面高差=4号线轨顶限界H矿+1号线道床下结构板厚度H1+道床厚度H2=4.55m+0.60m+0.56m=5.71m。
受两线站台宽度、人行通道高度的限制，在考虑部分结构做斜梁的情况下，需适当加高，现设计为5.85m。（如图3）
如前所述，4号线大卿桥站受南侧西塘河的影响，站位设于1号线北侧，而由于1号线先期施工，则4号线施工期间盾构由南往北掘进至4号线大卿桥站南端盾构井吊出，将存在盾构通过1号线大卿桥站的工况，考虑盾构机设备限界因素，其通过车站的轨面比普通车站的轨面需要下降0.99m，因此，其最小换乘高度应为5.85m+0.99m=6.84m。其实，6.84m的换乘距离已甚至高过两层楼房的高度，所以，如何既能控制车站综合埋深，从而控制车站投资规模，又能兼顾车站换乘的舒适合理，就成为设计方案进一步细化比选的主要问题。
⑴比选方案一：自动扶梯～自动扶梯换乘方案。从增加乘客换乘的舒适度、以及提高地铁运营服务水平的角度出发，优先采用此种换乘模式。考虑先期施工的1号线已采用自动扶梯设计，若采用此种换乘方案，为避免自动扶梯下端水平工作点侵入线路限界、以及其配套底坑等因素的影响作用，换乘高度至少需要做到8.51m。通常，一座标准三层车站设计的总高度为18.06m，标准四层车站的总高度是23.21m（如图4），而大卿桥站尽管为一座三层车站，但若采用自动扶梯～自动扶梯的换乘方案，其总高度也将达到22.36m（如图5）。
⑵比选方案二：自动扶梯～楼梯换乘方案。为兼顾换乘舒适与车站埋深两方面因素，考虑了一种采用自动扶梯和楼梯相结合的设计方案。为降低埋深，方案中自动扶梯放置在1号线，同样受配套底坑的影响，扶梯需放置在投影位置中4号线的车站主体的外侧，并满足换乘平台净高大于等于2.50m的地铁总体技术要求，此时，换乘的自动扶梯段高度为3.60m，楼梯段高度为3.70m，所以换乘的最小高度是3.60+3.70=7.30m，而车站总高度为21.20m（如图6）。
⑶比选方案三：楼梯～楼梯换乘方案。为进一步控制建设规模，降低车站埋深，设计项目组继续提出了改进的换乘方案。在该方案中，换乘通道取消了从1号线布置的一段自动扶梯，而替代为两跑楼梯的设计，并且从双侧方向均可上下换乘。由于充分考虑了自动扶梯及配套底坑取消后，为四号线线路限界带来的有利影响，其换乘高度则进一步缩小至6.70m，而车站总高度也相应减少为20.60m（如图7）。
2.3.2方案的确定
在比选方案一中，主要从常规设计考虑入手，尽管较为理想的解决了换乘效率与舒适性问题，但换乘高度的增加，也意味着4号线的轨面埋深的增加，由于设计埋深比普通三层标准车站增加将近一层，这也意味着该方案对4号线的整体埋深影响较大，从而影响全线建设规模的控制，可以说是相对片面的设计。
比选方案二中，出于对方案一中埋深过大方面的考虑，采用了自动扶梯～楼梯换乘的折中方案，一定程度上减小了车站埋深，但由于换乘通道下半段为楼梯，且客流仍为单侧上下，势必降低疏导效率，且其埋深仍然较大，所以也没有真正解决好换乘方式与规模控制的轻重取舍。
为继续压缩车站埋深，从而降低全线建设规模，比选方案三进一步优化了换乘型式，取消了自动扶梯设置，并且，充分利用其取消后在线路限界上的有利影响，设置为双侧上下的换乘通道，最大程度地减弱因采用全楼梯换乘在客流组织上造成的不利。而车站埋深的进一步减小，也将对全线建设规模控制带来显著影响。经相关专家与业主方综合论证，比选方案三确定为最终方案。
3、结论与通用结果
⑴岛-岛换乘车站，B型车的车站换乘最小的高度可以设计为5.71m,A型车考虑到限界的因素，最小高度做到5.81m，但考虑到舒适性，设计到5.85m最好。
⑵岛-岛换乘车站，若其中一条线需要考虑盾构过站，换乘的最小高度设计为6.84m,所以在设计时，最好不要让任何一条线盾构过站，盾构过站等于是一个车站的埋深加深将近1m,投资就会增加较多。
⑶岛-岛换乘车站，最好不要考虑扶梯～扶梯换乘的模式，车站会因增加埋深进而增加造价，采用楼梯～楼梯换乘，同时结合两条线的车站客流组织考虑，在客流较多情况下，可以采用单向循环方式疏导客流。
4、结束语
地铁工程作为一个城市基础设施建设的重要项目，在满足“适用、经济、美观”的建筑方针下，其投资控制永远是不可忽视的主题，特别是在当前建设节约型社会的大背景中，如何在日常工作中综合理解周边条件，积极利用相关学科，总结内在规律，优化工程设计，也是建筑设计人员面临的现实挑战。
【参考文献】
[1]蒋永康.城市轨道交通换乘方式探讨[J].城市轨道交通研究，2000（03）
[2]宁波市轨道交通1号线一期工程技术要求.北京城建设计研究院宁波分院
