地铁大空间地下多线换乘站建筑设计探究

严东

（中铁隧道勘测设计院有限公司 天津 300133）

引言

随着路网建设的发展，线路的交叠将会出现更多的换乘站，车站的客流也在不断增加。与之相对应的车站规模也会不断增大。重要的地铁换乘站会逐渐成为类似于火车站等大空间的交通建筑。它们具有大空间交通建筑的特点，过去对于标准站的设计手法已经不适合此类车站的情况，传统的设计手法会对车站本身带来使用上的不变。面对不同条件的车站更应该采取积极的应对方式而非传统设计手法的简单复制。广州地铁彩虹桥站作为8号线北延、11号线及13号线三线换乘车站，对时代的变化做出了积极的回应，希望能够呈现出对多线换乘及大空间车站更多的设计思路。

1 项目背景

1.1 线路及周边环境

广州地铁彩虹桥站作为8号线、11号线与13号线的地铁交通枢纽换乘站。车站位于荔湾路与东风路的交叉路口，8号线车站沿荔湾路南北方向设置，11、13号线车站位于东风西路东西向布置。

车站周边控制因素：①8号线南端区间下穿大量商业建筑物，桩长为15～20m，隧道范围内有89根桩，为增强区间可实施性，车站宜深埋。②11号线西端区间下穿多层住宅楼（桩长20m）及高架桩基（桩长36m），车站需埋深三层及以下。③流花湖隧道与11、13号线交叉区域，隧道底埋深15.5m，11、13号线的轨面埋深至少约16m，区间隧道才能以最大纵坡下穿流花湖隧道。

1.2 客流分析

通过分析彩虹桥站的全日客流集散量，可看出彩虹桥站属于客流集散量较大的站点。三线设计客流为10.46万人/h，三线换乘客流为7.84万人/h，客流巨大。文献[3]对于枢纽站的等级做出了明确的划分，客运量是划分枢纽站等级的依据。

表1 轨道交通枢纽客运量的分类

综合来看，彩虹桥的客流量已经达到了特大交通枢纽站的级别，区别于普通的换乘站，它属于一个多线交织、客流巨大的枢纽站。

2 车站方案

车站的形式可分为8号线及11、13号线两部分，并研究相互关系。

2.1 8号线站台形式选择

根据对车站的客流和换乘分析，对8号线站台形式进行“一岛两侧”和“岛式”站台的比较。

（1）采用单岛站台形式，车站宽度25.5m，由于桥桩控制，站台换乘通道实施困难，仅能设置较窄的换乘步梯。客流通过站厅换乘，客流交叉严重。

（2）采用一岛两侧站台形式，车站加宽4.9m，可以设置站台换乘通道，换乘客流可以实现单方向换乘，而且进出站客流与换乘客流不交叉。因此，与单岛换乘对比，在造价增加不多情况下，换乘功能大幅改善，8号线站台形式优先考虑一岛两侧。

2.2 基础方案与换乘分析

结合边界因素，对埋深、工法、车站形式等分析得出基础方案：

表2 基础方案类型表

通过上述分析，综合区间实施条件、换乘功能、车站规模等方面，方案六具有明显的优点，并考虑到车站作为交通枢纽站，减少空间压抑感，将站厅公共区范围层高优化加高，局部设置设备区夹层，得到最终的方案，即8号线为地下三层站，采用“一岛两侧”形式；11、13号线为地下二层站，采用“双岛四线平行”形式。

图1 优化分析图

2.3 流线分析

对于换乘站设计，首先，要对换乘客流有较为清晰的分析和组织，其次，要考虑到车站周边环境对车站方案实施的影响，继而选择合理的换乘形式，以达到换乘功能的合理化。换乘客流一部分来源于乘车进行线路的换乘，这部分客流往往偏向于选择台到台的换乘方式；另一部分来源于地面客流就近选择出入口进入地铁车站而选择另一条线路出行，这部分客流则会选择厅到厅的换乘方式。因此，采用何种方式进行换乘、换乘节点的规模以及换乘客流组织方式都会影响到换乘车站的使用功能。

文献[4]对轨道交通间的换乘方式进行了详细的论述，其中包括同台换乘、节点换乘、通道换乘、换乘厅换乘以及混合换乘等几种形式。对于综合大型枢纽站，适合采用台－台加厅－厅的组合换乘的方式进行设计。文献[1]对于台－台加厅－厅的组合换乘车站形式，客流组织模式有双向混合换乘和单向循环换乘进行对比分析，认为单向循环换乘流线清晰，虽然对于某个方向换乘距离较长，但适当的距离可保证通行的有序性，从而提高效率。

本站通过采用“一岛两侧”对“双岛四线”的车站形式，8号线与11、13号线T字单循环换乘，11、13号线为4条线平行同站台换乘，可以有效合理分离各线的各种类型的人流，提供较高的交通组织服务。

2.4 建筑体量

基于车站形式，8号线站厅层高10.4m，长125.8m，宽45m；岛式站台宽11m，侧式站台层5.5m，高5.4m，长140m。11、13号线站厅层层高10.4m，长186.1m，宽50m，岛式站台层高6.17m，长186m，宽14.5m+15m。无论是从平面尺寸到竖向深度，彩虹桥相较于其他一般的换乘车站，建筑体量更大。

3 柱网分析

常规车站的体量较小，基于功能、经济、技术三者的平衡，标准站的柱网尺寸相对较小。而对于彩虹桥站的车站体量，其柱网形须进行研究。

3.1 常规柱网

标准站站厅一般为5m层高，采用9m×9m柱网。当站台宽度适应客流变化而扩大时，站厅层高一般仍为5m，仍采用9m×9m柱网。彩虹桥站的车站宽度已达到45m（八号线）和50m（11、13号线），站厅层高达到10.4m。若仍运用9m×9m的柱网将会造成柱子细长、林立的空间，乘客的使用舒适度降低，服务质量大打折扣。

图2 常规柱网分析图

在传统的柱网形式与当前车站条件不相匹配的情况下，需要探寻新的柱网形式，使其既能够满足结构、设备等功能要求，又能符合车站大空间、大客流的特性，提供舒适宜人的乘车环境。

3.2 案例分析

对于这类换乘车站，我们研究了广州以及其地区的相似车站案例。

3.2.1 广州嘉禾望岗站与广州南站

地铁广州南站是二号线与七号线的换乘站，且与高铁站广州南站衔接，车站的宽度达到了50m，层高4.8m，广州南站采用传统的8m×8m柱网进行结构设计。嘉禾望岗站是二号线与三号线的换乘站，客流量较大，车站横向宽度为37m，采用9m×12m的柱网结构，层高5.1m。对于体量与客流较大的地铁站，采用普通的9m×9m柱网会使得空间较为局促，柱子稍显林立，与大空间的交通建筑性质不相匹配。

3.2.2 广州塔站

广州塔站是三号线与APM线的换乘站。站厅层层高较大，净高为8.6m。车站未采用9m×9m的柱网形式，在纵向将柱跨加大，形成16m与6.5m的柱跨。通过这样的形式，将车站空间中间部分放空，与大层高的体量相适应，形成适合的尺度感受，避免柱子林立细长的压抑感。

3.2.3 天津津湾广场站

津湾广场站平面形式不规则，站厅长度最大的为104m，平均宽度45m，站厅层高8.4m，站台层高7m，是大体量的车站。车站采用8m×8m的小柱距柱网来适应不规则的平面形式，通过起拱的方式尽量保留车站大层高的优势。但由于空间体量较大，而柱距较小，柱子稍显密集。

3.2.4 北京新华大街站

作为M6线与S6线的换乘站，新华大街站有快慢四条轨道经过，是一座双岛四线站。车站建筑面积近5万m2，不仅面积大，而且建筑结构新颖，其公共区采用Y型柱，形成通透明亮，视野开阔的效果。其中，站厅层层高8.2m，局部通高13.9m，净高7m，局部净高12.7m。车站采用19.4m×9m与9.5m×9m的柱网形式，虽然在横向加大了柱距，以Y形柱作为构件形式，一定程度上减轻了空间的压抑感。但由于纵向柱距仍为9m，Y柱稍显密集，影响了大体量车站的空间品质。

3.2.5 鹿特丹中央火车站

鹿特丹中央火车站为8m层高，15m×24m的柱距。该车站采用Y形柱将柱距尽量加大，强调了空间的开阔性，适应车站大客流的使用要求，提供适宜的空间尺度。

3.3 分析结论

通过以上案例，可看出大跨度的柱网形式更与大空间大客流车站匹配：①从大空间的角度出发，大跨柱网在尺度上更加和谐，避免柱子林立的闭塞压抑之感，表现出开阔通透的感觉；②从大客流的角度出发，大跨柱网在一定程度上释放了下部空间，对于客流的运动阻碍更小，形成一个更为整体的车站空间，有利于组织与疏导客流。并且通过直柱变斜的方式，可在结构上减少柱截面大小，也在大空间中营造出了丰富的空间层次。

3.4 柱网优化

3.4.1 层高与柱距关系分析

图3 层高与柱网关系分析图

比较三种柱网形式对应不同的层高所呈现的效果：①对于10.4m层高，9m柱距直柱的柱网形式将车站竖向拉伸，空间竖向过高，柱子林立；18m柱距的直柱所形成的空间尺度较为合适，而18m柱距V柱的空间比例、柱子截面尺寸和车站体量的关系最为合适；②对于8m层高的车站，9m柱距直柱的柱网形式与车站的体量较为合适，而18m柱距的直柱显得车站体量扁平，18m柱距的V柱则相对合适，但柱子体量相对较大；③对于6m层高的车站，9m柱距直柱的柱网形式可以形成较为适宜的尺度关系，而采用18m柱距的直柱和V柱则显得空间压抑。

3.4.2 视线分析

不同的柱网形式对人视线遮挡的影响可通过定量分析得出结论：

图4 视线分析图

三种柱网形式的横向柱距均相等，以此为定量，研究纵向柱距改变带来的空间感受。将18m柱距为一个研究单元，研究人站在轴线位置，视线高度为1.65m，平视视角为80°（其中上视角为25°，下视角为55°），比较三种柱网形式的空间感受。

由视线分析数据可以看出，柱网由9m调整为18m后人所感知的柱距有大幅度的提升，而18m柱距下的直柱与V形柱感知程度相当。同时，由于V形柱在竖向有变化，相对于直柱空间更为丰富。

3.4.3 优化结果

图5 柱网优化分析图

对于彩虹桥站9m柱距直柱、18m柱距直柱、18m柱距V柱三种形式，通过空间使用、视线感受等方面的比较，相对于彩虹桥站10.4m的大层高，18m柱距V形柱的柱网形式呈现的空间尺度较为合适，且乘客的视线感受较为开阔。通过对柱网及柱形式的优化，大大提升了车站的服务水平，优化乘客乘车体验。

4 结论及建议

地铁线网已日趋成熟，多线换乘车站不断増多。通过研究广州三线换乘车站——彩虹桥站的设计手法，对于目前正在规划及建设的换乘车站具有借鉴意义。

（1）随着线网密度的加大，车站体量应根据客流情况增大，以满足客流需求，车站的体量应与其客流相匹配。

（2）对于三线换乘车站，采用一岛两侧对双岛四线平行组合换乘形式，通过单向循环换乘的客流组织模式，可以实现深埋换乘站高效、有序地换乘，提高服务水平。

（3）大体量车站可通过增加层高和加大柱跨提升车站服务水平，同时柱子的形式可根据需求有所变化。

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