行业要闻

 

【摘　要】双向同站台换乘车站在国外和香港的地铁线路中多有应用,但在国内地铁设计中尚属首次。提出双向同站台换乘的概念并阐述其换乘原理,指出同向同站台换乘站和反向同站台换乘站的确定是实现双向同站台换乘的首要问题,并以杭州地铁1号线工程为实例,对实现双向同站台的换乘、需重点考虑的因素和存在的问题进行分析。

【关键词】地铁　换乘站　双向同站台换乘　客流　线路　杭州地铁1号线

 

1、工程概况

      杭州地铁1号线工程线路全长约61. 67 km,共设37座车站、1座车辆基地及2座停车场、1座控制中心、4座主变电站,图1为杭州市快速轨道交通远景线网规划图(2050年)。根据杭州市轨道交通线网规划,地铁1号线为1条根据城市形态特征形成的由南—北—东—东/北的Y状半环形骨干线。工程贯穿城市中心区,南连钱塘江南的萧山区和滨江区,北接余杭区临平镇,东通下沙技术经济开发区,从构筑大都市的战略角度,将主城与下沙、临平、江南副城连通。

      杭州地铁1号线的一个重要设计理念就是方便换乘,将以人为本的理念融入地铁换乘的设计中。从线网规划图可见,地铁1号线全线有两处双向同站台换乘点(即两条线路有相邻的两个站形成同站台换乘),分别是武林广场站至文化广场站1号线和3号线,火车东站至彭埠站区间1号线和4号线。此双向同站台换乘方案能极大地方便乘客的换乘。

2、双向同站台换乘的原理

      地铁车站换乘的方式有多种,包括通道换乘、站台搭接换乘、同站台换乘等。其中,同站台换乘最为方便,乘客下车后在站台的另一侧上车即可换乘其他线路,可以缩短乘客的出行时间,提高轨道交通的竞争力。

传统的换乘站一般设计在两线呈直角相交处,乘客走行距离较长,需通过楼梯和自动扶梯转换楼层进行换乘。同站台换乘无需上下楼层,并使步行和等待时间最小化,而深受乘客们的欢迎。传统换乘和同站台换乘的优缺点比较如表1所示。

      双向同站台换乘,即两条线路有连续两个车站形成同站台换乘,让两条地铁线路同方向和反方向的换乘客流在相邻的两个车站完成。传统的同站台换乘车站只能实现一个方向的换乘客流,而另一个方向的换乘客流需要通过上下楼梯或站厅来完成;双向同站台换乘则可以满足两个方向的客流都在同一站台上完成换乘,更加符合以人为本的设计理念。双向同站台换乘车站在欧洲和香港的地铁线路中多有应用,对国内的换乘方式有很好的借鉴作用。这种换乘有利于线网的整合,适用于具有较高换乘量的换乘点,如城市中心区、大的客流集散点等。

      同站台换乘根据线路客流的换乘方向,可分为同向同站台换乘和反向同站台换乘。地铁线路为双线线路,上行线为右线,下行线为左线。如地铁1号线的右线和2号线的右线在同一个站台的两侧,1号线的左线和2号线的左线在另外一个站台两侧,则为同向同站台换乘车站;反之,1号线的右线和2号线的左线、1号线的左线和2号线的右线在同一个站台两侧,则为反向同站台换乘车站。下面以图2为例,对双向同站台换乘的原理进行阐述。

      图2中,车站A为反向同站台换乘站,车站B为同向同站台换乘站。两个车站共实现8个方向的换乘。

双向同站台换乘首先要解决的问题就是同向同站台换乘站和反向同站台换乘站的确定。其中,反向同站台换乘站的确定起到决定性的作用,因为反向换乘站的乘客需要在此折回,因此应该重点分析各种反向换成客流的数量和路径,选择大多数乘客折回路径较短的方案作为推荐方案。根据经验,换乘节点两端,哪一端的反向换乘客流较大,则应把反向同站台换乘站安排在哪一端。除了客流的因素外,还需要综合考虑现场环境、施工难度等因素。

3、工程实例

      杭州地铁1号线全线有两处双向同站台换乘点,分别为武林广场站至文化广场站区间1号线和3号线,火车东站至彭埠站区间1号线和4号线。这两种方案代表了双向同站台换乘站的两种典型设置形式,一种为双岛上下重叠的地下3层车站,一种为双岛平行的地下2层车站。

      为实现连续两个车站双向同站台换乘,必须在设计中采取一定的手段才能实现。经过反复论证,最终采用了“麻花”状的隧道,即数次交叉换位。对于双向同站台换乘,在线路设计过程中重点考虑了4方面的因素:车站设置的工程条件、纵断面相反坡度的设置、盾构施工在一定地质条件下的安全距离、换乘节点分向客流的分析。

3.1　武林广场站至文化广场站

      武林广场站至文化广场站线路运行示意如图3所示。该两个换乘站大约位于1号线和3号线的中间位置。从通勤的角度来看,换乘延续了两条线路并增加了服务覆盖面。这两个车站早高峰小时的换乘量总计为12 000人次,大约为总客流量的25%。武林广场站为反向同站台换乘站,车站为上大下小地下3层的结构形式,上层站台宽29. 3m,下站台宽为14m,这种大上下小地下3层的车站布置形式,在国内尚属首次。文化广场站为同向同站台换乘站,为上下重叠的地下3层车站,上下站台同宽为13m。由于武林广场站和文化广场站位于城市中心区,属于成熟开发地带,周边场地狭窄,特别是文化广场站沿中山北路布置,现状中山北路道路红线只有30m,因此车站无法布置为双岛四线平铺式车站,车站横断面如图4所示。

      1号线和3号线在进入武林广场站后,左右线高差拉开,分列地下2层和地下3层,形成反向同站台换乘。线路出武林广场站后,3号线左右线上下位置关系不变,仍然为右线在下、左线在上,到文化广场站后两线上下重叠。1号线左右线从武林广场站到文化广场站需上下换位,出武林广场站后, 1号线右线以24‰坡度下压,再以4‰缓坡进入文化广场站, 1号线左线以28‰坡度上抬进入文化广场站,到文化广场站1号线变为右线在下、左线在上,这样在文化广场站,1号线和3号线的线位关系发生了变化,形成同向同站台换乘。由于武林广场站和文化广场站之间有运河相隔,为1号线左右线上下换位增加了一定的设计难度。为保证盾构安全下穿运河,3号线左线在区间设计为V字坡,需在区间单独设置联络通道,3号线盾构区间与运河河底净距大于4.7m。

      通过比较,地铁区间优先考虑采用盾构暗挖法施工,以便于将对城市交通、环境的影响降至最低。1、3号线武—文区间盾构最近点在文化广场站南侧,此段范围1、3号线左右线基本为上下重叠,最小净距约2m,其他地段1、3号线左右线在平面上已拉开一定距离,盾构净距基本满足施工要求(大于3.1m)。对武、文两个车站的换乘方向进行安排,需根据客流预测的资料来具体分析,在编制杭州市轨道交通建设规划阶段,杭州市地铁公司委托杭州市规划院对相关的换乘节点及各线路之间不同方向的换乘客流进行了预测。表2为客流预测中2050年1号线与3号线在武、文节点轨道交通间分向客流量,由此可见,1号线和3号线都以直通客流为主,换乘客流约占总量的25.6%。

      表2所指方向为1、3号线在此节点两端延伸的大致方向。1号线上行方向为东,下行方向为南; 3号线上行方向为北,下行方向为西。根据对表2分析,反向换乘客流为北—东、东—北方向和西—南、南—西方向,两个方向的换乘客流大小接近,相比之下,西—南、南—西方向的换乘客流要稍大一些。因此,西—南、南—西方向是主要的反向换乘方向,将位于南端的武林广场站定位为反向同站台换乘站。

      另外,根据线路的实际情况,如将文化广场站定为反向同站台换乘站,则1号线或3号线左右线需在进入武林广场站之前交叉换位,并在文化广场站后复位,这样需增加两次线路之间的立交,将带来较大的工程难度和工程风险,综合考虑,推荐武林广场站为反向同站台换乘站。

3.2　火车东站至彭埠站

      火车东站至彭埠站线路运行示意图见图5所示。该同台换乘站位于4号线的终点和1号线的中间,早高峰小时的换乘量总计为12 406人次,大约占总客流量的40%。1、4号线火车东站和彭埠站的车站形式基本上是一样的,均为双岛四线平铺式车站,即1号线左右线走在外侧、4号线双线走中间,从而使1、4号线可以在同一个站台完成换乘。火车东站为反向同站台换乘站,车站为双岛四线平铺式车站,两个站台同宽为16.9m。彭埠站为同向同站台换乘站,为双岛四线平铺式车站,站台宽为12m。

      规划中的火车东站将成为杭州市的客运主站之一,为终到始发和通过客车站。彭埠地区目前多为农田、民居,城市化水平低,规划将充分利用火车东站东广场的区位和交通优势,加强区内城中村的改造。两站所属范围皆为待开发地带,周边场地宽阔,规划道路尚未实施,因此车站布置为双岛四线平铺式车站,车站横断面如图6所示。

      为了实现火车东站的反向同站台换乘, 4号线左右线路需要进行两次交叉换位,即线路进入火车东站之前,将其左右线交叉换位,左线在上,右线在下,在4号线与1号线右线立体交叉后,走行于1号线左右线之间,在火车东站形成反向同站台换乘。4号线出火车东站后,左右线再次交叉换位后进入彭埠站, 4号线左线在上,以28‰坡度上抬,再以7. 5‰下坡进入彭埠站,右线在下,先以8‰坡度向下,再以28‰大坡上抬进入彭埠站,从而在彭埠站形成同向同站台换乘。

      1、4号线在火—彭区间皆为盾构法施工, 4号线左右线需交叉换位,最小净距约3. 5m,位于左右线立交点处,此距离基本可以满足盾构施工的要求。由于4号线在火—彭区间进行立交,盾构隧道基本不在一个平面上,因此联络通道设置十分困难。

      表3为客流预测中2050年1号线与4号线在火车东、彭埠节点轨道交通间分向客流量。在火车东站、彭埠站的轨道交通换乘节点, 1号线以直通客流为主,换乘客流约占总量的39. 4%;在1号线与4号线间的换乘客流中,东方向与南方向间的换乘量较大。

      根据杭州市轨道交通线网规划,彭埠站为地铁4号线的终点站预留了延伸的条件,在延伸需求没有提出之前,在彭埠站是没有反向换乘客流的。从表3也可以看出, 1号线和4号线的反向换乘客流集中在火车东站,因此将火车东站设置为反向同站台换乘站

4、工程设计施工中带来的问题

      双向同站台换乘车站极大地方便了乘客换乘,缩短了乘客出行时间,提高了轨道交通的竞争力,但同时也给地铁区间的施工、行车运营、区间联络通道和排水泵站的设置等方面带来了一定难度,为设计、施工、运营提出了更高的要求。

4.1　盾构的净距安排

      为形成双向同站台换乘,要求能够保证区间隧道扭转交织所需要的场地和技术要求。线路区间立体交叉一般采用单圆盾构法施工,因施工安全的需要,在两条线路形成立交时,两洞体之间需有一定的净距,以保证施工和运营时两条线路的安全。两条线路进行立体交叉时,两洞体之间需有一定的净距,业内一般要求大于半个盾构直径的距离,即3. 1m左右。但在实际工程中,很难保证这个距离,这为盾构区间的设计施工提出了新的要求。

      根据不同车站形式的布置,对双岛上下重叠的地下3层车站,区间线路进入车站前往往需要提前形成上下重叠,并行一段距离,这种情况下的盾构施工往往难度较大。根据工程实际经验,上下并行的盾构隧道结构净距应不小于2m。

4.2　车辆的行车运营

      两条线路形成立体交叉时,两洞体之间需有一定的净距,要满足此要求,在纵断面设计上一般较困难, 往往造成下部的线坡度较大,在上部的线路出站为上坡,不利运营。

      多处需安排喇叭口,让线路尽快分开。困难条件下,曲线端会进入车站,为工程设计和施工带来了不便。

4.3　联络通道和排水泵站的设置

      根据《地铁设计规范》的要求,为了便于区间人流的疏散和区间结构的排水,需要在地铁线路区间设置联络通道和排水泵站。为设置双向同站台换乘车站,左右线之间需进行立体交叉,有时候甚至需进行数次立体交叉,两条线路需上下错开,这为区间联络通道和排水泵站的设置增加了难度,在区间长度较短的情况下,有时无法设置联络通道。另外,在立体交叉时,位于下方的线路需要设置单独的排水泵站。

5、结论

      双向同站台换乘体现了以人为本的人性化设计理念,极大地方便了乘客换乘,缩短了出行时间。与此同时,为实现连续两个车站双向同站台换乘,在设计中必须采取一定手段才能实现(包括线路的数次交叉换位),这样增加了设计、施工和运营的难度,因此必须结合工程现场和工程地质的实际情况,采取灵活的线路设计方案、适当的车站形式和合适的施工方法等多种措施,尽量保证列车的行车条件,将工程难度和工程风险降至最低。

      双向同站台换乘车站的设计需要以线路不同方向的换乘客流为依据,在线路的前期设计阶段,做好这方面的客流预测工作。对双向同站台换乘的工程方案,需进行多方面论证,这样对整条线路方案的稳定具有极其重要的作用。

 

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