设置小交路的T型地铁换乘站方案研究

张彤松

(中铁城市发展投资集团有限公司，四川 成都 610000)

0 引言

地铁普通中间车站一般需设置4个出入口、2组风亭，方案设计相对简单。城市核心区的换乘站设计需要考虑至少2条线路各自3站2区间的场地环境，2条线换乘的车站一般至少需要设置6个出入口、4组风亭，车站附属建筑较多，同时内部客流组织复杂，车站方案设计复杂。如果再考虑其中1条线路设置小交路，小交路清客的瞬时集中客流对车站冲击较大，将增加车站规模及客流组织难度。

姚显贵[1]通过分析提出，城市核心区地铁车站设计方案成败的关键在于能否正确处理车站建筑与场地环境的关系。李舸鹏[2]对地铁地下车站换乘形式进行了较为全面的总结研究，提出一些具有实践指导意义的建议，例如：在确保运营安全的前提下，换乘客流及换乘占比较大的换乘站设计应把换乘功能放在首位；同时，换乘客流应尽量避免交叉，客流组织尽可能做到单向流动；采用一岛两侧的换乘形式，进、出站客流及换乘客流均不发生交叉，借助清晰的车站导向标识及列车广播引导，使客流有序流动，运营安全可靠，是比较理想的换乘模式，但其工程投资大，推广应用受到限制。

随着国内各大城市的轨道交通建设相继进入网络化时代，换乘站越来越多，后续线路的换乘站受规划、工程条件限制，方案设计难度较大。有时，从工程条件上很难避免交路与换乘的重叠，这意味着换乘站在网、线上的功能要求较高，对设计难度、运营安全的影响均较大。然而，现行规范及相关研究中，尚无针对这种情况的明确要求和建议。因此，有必要对该类型车站的换乘方案进行专门研究，以期更好地服务于后续工程。

本文根据现行规范对小交路的相关要求，以设置小交路的T型换乘站为例，对站台上的客流组织、站台宽度进行分析，并对换乘方案进行研究。通过理论分析和案例总结，针对小交路与换乘重叠的情况，提出若干方案设计建议，以期为后续工程中的交路设置、换乘方案设计提供一定的参考。

1 现行规范对小交路及换乘的相关要求

1.1 对于小交路的相关要求

交路设置根据行车、线路专业综合考虑运营需求和工程条件确定。开行小交路可减少配属车辆、降低能耗，有利于在时间和空间上合理分配运能、缓解客流高断面区段的站台客流压力和车厢内乘客的拥挤度，有利于降低运营安全风险，是未来轨道交通运营组织的发展趋势[3]。

现行国家及地方相关标准对小交路的要求，主要是针对全线的运营组织，见表1。

表1 现行规范对小交路的相关要求Table 1 Requirements on part route in relevant codes

由表1可见：1)各规范主要从线路运营的经济性、安全性和合理性上提出了交路设置的要求；2)北京、上海、重庆的地标对于交路、折返站配线设置提出了明确要求，其中，上海地标从线路长度、换乘接驳上对小交路覆盖范围提出了明确要求。

1.2 小交路清客特点

清客分为计划性清客和非计划性清客。其中，计划性清客是乘客在上车前即得知本趟列车运营服务的终点站，需要在终点站或折返站清客。小交路折返清客属于计划性清客。小交路清客具有清客作业对时间质量要求较高、因客流交叉多组织困难以及乘客对终点站的识别度低等特点。

1.3 《地铁设计规范》[4]对换乘站的相关要求

《地铁设计规范》[4]对换乘站的要求非常明确：对于换乘车站，应根据地铁线网规划、线路敷设方式、地上地下周边环境和换乘量的大小等因素，选择不同的换乘方式。换乘站设计时，对于换乘距离、时间、舒适性、工程实施方案等因素需要重点考虑。

但是，《地铁设计规范》[4]并没有明确小交路与换乘之间的相互影响，尤其是针对客流量大的换乘站，换乘客流与清客客流相互冲击，客流组织将非常困难，甚至会影响运营安全。

2 设置小交路的换乘站客流组织分析

2.1 小交路站台宽度分析

根据《地铁设计规范》[4]，侧站台宽度

b=Q上、下×ρ/l+M。

式中：Q上、下为远期或客流控制期每列车超高峰小时单侧上、下车设计客流量，人；ρ为站台上人流站立密度，m2/人；l为站台计算长度，m；M为站台边缘至站台门立柱内侧的距离，m，无站台门时，取0。

一般情况下取ρ=0.5 m2/人，站台计算长度l为定值，M为定值，即侧站台宽度主要取决于站台上集聚的客流量大小。

《地铁设计规范》[4]对侧站台计算宽度的规定中，考虑了单侧上、下车乘客在侧站台交织的临界状态。参考规范对侧站台宽度的计算方法，分析小交路侧站台上客流上、下车的几种临界状态，可以总结得到3种临界状态：

1)在1个行车间隔中，小交路清客一侧的站台客流，有上车(等大交路车)、下车(进站列车的乘客全部下车)，清客的临界工况对应工况1；

2)考虑大小交路开行比例为1∶1时，大交路列车进站开门之前，就聚集了2个行车间隔的候车客流及由小交路清客下车后需要继续乘坐大交路列车的客流，即工况2；

3)在大交路列车开门后，下车乘客尚未出站时，对应工况3。

在3种工况的基础上，再参考北京地铁中侧站台的客流组织方式(即工况4)，得到清客工况如表2所示。

表2 清客工况Table 2 Analysis of passenger clearing conditions

工况4的计算详见北京地标式9.5.8-3[6]。

2.2 换乘站客流组织分析

换乘站客流为集中客流，以常见的2线线路十字交叉换乘为例，根据客流量大小及工程条件，可将换乘形式分为十字节点换乘、T型节点换乘、L型节点换乘和通道换乘。根据站台类型，按照排列组合，对换乘形式进一步细分，结果见表3。

由表3可知，换乘客流组织应尽量避免交叉，应做到单向、安全、快捷；在特定的工程条件和客流需求下，每种客流组织形式各有优缺点，需要综合考虑，其中，T型换乘是目前应用最多的换乘形式。

表3 换乘形式分类Table 3 Classification of transfer forms

表3(续)

2.3 小交路清客对换乘客流组织的影响

小交路与换乘重叠的车站，当小交路站采用1个岛式站台时，其进出站客流可按客流来源、去向分类，详见表4。

表4 小交路清客一侧站台客流分类Table 4 Classification of passenger flow on side platform

由表4可知，该类车站侧站台的客流存在瞬时客流量大、流线较多的问题。如果增设1个侧站台，岛式站台侧站台的客流组织压力将大幅缓解。

3 换乘站应对小交路清客的客流组织措施

3.1 清客工况下的侧站台宽度计算

以某地铁站方案设计为例，设计客流暂取远期早高峰客流，客流量见表5。

表5 远期早高峰客流量Table 5 Passenger flow of long-term early peak 人/h

假设：超高峰系数=1.4，行车对数=30对/h；站立密度ρ=0.5 m2/人，有效站台计算长度l=136 m，M=0.25 m。该站远期早高峰上下车设计客流量=(9 804+3 428+2 999+9 311)×1.4=35 759人/h。换乘比例为65%，则换乘客流=35 759×65%=23 243人/h。

在小交路清客的情况下，假设大小交路开行比例为1∶1(大小交路开行比例较小时，车站台乘客堆积较显著，对车站冲击较大)，分析表2中的4种工况并按照《地铁设计规范》[4]的要求，计算侧站台所需宽度，结果见表6。

表6 侧站台宽度Table 6 Width of side platform m

根据表6，考虑小交路清客后，在静态计算的前提下，侧站台宽度增加较多。考虑到换乘客流与进出站客流交叉后，车站侧站台客流组织将非常困难。

《地铁设计规范》[4]从侧站台客流组织中的临界状态来考虑侧站台宽度，并未细化到设置小交路等特殊情况。针对特殊情况，需要按照侧站台客流组织的实际情况进行分析，工况1—4就是在考虑了小交路后，对《地铁设计规范》的细化和具体运用。

3.2 换乘方案

基于3.1节的分析，针对T型岛-岛换乘车站，主要有2种应对措施，即加宽侧站台和新增1个侧站台。

3.2.1 方案1(加宽侧站台)

根据3.1节的计算，在不考虑小交路的情况下，侧站台宽度可取3.5 m，此时，站台宽度一般取14 m即可。在考虑清客时的静态计算结果及瞬时客流对冲时的无序情况后，拟考虑将站台加宽至16 m，即在小交路清客一侧增加侧站台宽度至5.5 m。由于侧站台宽度增加，车站线间距加大。按照2层站考虑，车站采用9#道岔，车站站台宽度增加2 m，车站将加长18 m，则车站主体土建规模增加约2 627.4 m2。

方案1车站总平面如图1所示。

图1 方案1车站总平面图(单位：m)Fig.1 General plan of station of scheme 1 (unit:m)

但此时，侧站台上的客流组织方式并没有改变，只是增加了客流缓冲区域，只能在一定程度上缓解客流组织压力，方案1客流组织流线如图2所示。

图2 方案1客流组织流线示意图Fig.2 Passenger flow organization diagram of scheme 1

3.2.2 方案2(增加1个侧站台)

该方案在有效站台长度范围内新增1个侧站台，车站主体土建规模需要增加约2 230.0 m2。方案2车站总平面如图3所示。

图3 方案2车站总平面图(单位：m)Fig.3 General plan of station of scheme 2 (unit:m)

方案2考虑了小交路列车在侧站台清客的情况，即乘客全部在侧站台下车，需要继续换乘大交路列车的乘客可在侧站台等候上车，需要换乘另一条线路的乘客经由站厅换乘。这种客流组织方式，从根本上解决了客流交叉、客流冲突的难题。方案2客流组织流线如图4所示。

图4 方案2客流组织流线示意图Fig.4 Passenger flow organization diagram of scheme 2

3.2.3 技术经济比选

行车对数为30对/h，正常停站时间按35 s考虑。每位乘客上下车时间为0.6 s，6A编组时，单侧共30个车门。方案1中，小交路车停站时间=20 692×1.4÷30×0.6÷30+17=36.3 s；大交路车停站时间=(20 692-9 311+9 311+2×2 999)×1.4÷30×0.6÷30+17=41.9 s。从客流组织、停站时间和建筑空间等方面，对2种换乘方案进行分析比较，结果见表7。

表7 2种换乘方案比较Table 7 Comparison of two transfer schemes

综合上述分析，方案2能从根本上解决客流交叉的问题，也可增加站厅、站台的客流缓冲区域，建筑空间效果改善显著；同时，可有效减少上、下车及列车停站时间。因此，建议采用方案2。

4 结论与建议

在常规的单个岛式站台形式下，小交路清客时，清客客流与进站、候车、换乘客流对冲，客流交叉多，客流组织混乱，通行效率低，乘客舒适度低，极易形成拥堵；当客流较大时，还会影响行车组织，产生运营安全隐患。因此，在行车方案设计时，不能局限于某条线的小交路、临时交路，而应从线网角度考虑。本文从清客工况、对应站台宽度和客流组织方式等方面对小交路与换乘重叠的情况进行了分析和案例研究，得到的主要结论有：

1)尽量避免小交路与换乘重叠；

2)小交路要覆盖线网中重要的换乘点及与其他交通枢纽的换乘点。

因轨道交通工程属于复杂的系统工程，若确因工程条件等原因，不得不将小交路设置在换乘站时，则：

1)应考虑小交路清客对换乘客流组织的影响；

2)建议在小交路清客一侧增加1个侧站台，在侧站台清客，这样可以单向组织客流；

3)建议进行客流仿真模拟，通过仿真模拟结果进一步优化换乘空间、换乘设施布局；

4)加强小交路相关的导向标识，做好宣传和站务引导。

小交路与换乘重叠的情况不常见，正因如此，相关研究较少，本文通过理论和实例分析其客流组织难题，但所提解决方案仍然比较片面、不尽合理，以期通过此文，引起设计人员对该类情况的重视，以便在后续工程设计中予以合理的规避或改进。