日本轨道站点区域交通空间三维立体化设计及启示

袁 红, 曾骞惠, 李 邮, 邓 欣, 崔秀霞

(1. 大连工业大学外国语学院, 辽宁 大连 116034; 2. 西南交通大学建筑学院, 四川 成都 611756; 3. 四川大学 工程设计研究院有限公司, 四川 成都 610065)

0 引言

国家住房和城乡建设部建城[2020]111号《关于加强城市地下市政基础设施建设的指导意见》指出: 要实现地下设施与地面设施协同建设,地下设施之间竖向分层布局、横向紧密衔接。2021年,中国工程院院士陈湘生提出: 通过轨道交通的布局规划,特别是枢纽换乘站的重塑,把城市空间建得更为集中[1]。世界各国的轨道交通建设经验表明,轨道交通对城市空间结构的影响主要且直接体现在轨道站点区域[2]。轨道站点区域的研究主要聚焦在土地利用、功能布局等层面。如: 国外学者卡尔索普(1989)指出在轨道交通站点400～800 m半径范围布置住宅、办公、商业、公园、行政等用地,形成一定的城市职能分区[3]。文献[4]提到伯尼克等研究了轨道交通站点土地开发的特性,提出了轨道交通开发的“3D原则”;美国加利福尼亚州相关报告(2002)总结了轨道交通站点土地开发模式。日本学者聚焦于轨道站点区域范围内的规划设计、步行系统立体化设计以及轨道站点与周边的城市空间、功能布局关系等,成功建设了诸如东京站、涩谷站等站城一体化轨道交通站点。

国内学者丁洪亚[5]研究了日本大城市中心区轨道站点与周边区域整合演进发展规律;李建学[6]研究了日本轨道建设与郊区的同步发展;李倩倩等研究了日本站城一体化开发模式;李明阳研究了日本轨道交通改革发展及对我国的启示;李朝阳等研究了轨道交通导引设施设计。以上研究主要围绕站城一体化开发进行,没有针对站点区域多类型交通空间进行研究,缺乏立体交通设计分析。

本文以日本轨道站域空间三维立体交通空间为例,研究轨道站域空间立体交通的类型及接驳方式,详细分析立体交通如何促进轨道站域空间的高度集聚发展,以期为我国站点区域交通规划及设计提供参考。

1 轨道站点区域交通空间的城市基面、空间结构及衔接路径

轨道站点区域交通空间由城市基面、空间结构及衔接路径构成。立体化的交通空间城市基面包括轨道交通、机动交通、步行系统、静态交通4种类型[7]。交通结构形态主要指站点区域交通空间的内部结构,是地下地上三维空间综合构成的一个连续、流动的网络化交通体系[8]。衔接路径可以连接及协调站点区域地上地下各功能空间,是区域立体化设计中连通度与人群迴游性的基本保障,可以有效促进站点区域的连续性与一体化。

2 多样性交通城市基面促进站点区域立体化

日本地面铁路层、地上高架层、地下地铁层呈三维立体化发展,以交通结构的立体化促进整个站域空间的立体化,使轨道站点核心区成为城市发展的重要节点及土地最为集约、紧凑的区域[9]。

2.1 “地面-地上-地下”多层次轨道交通基面

地面轨道交通线路割裂城市空间,阻碍了地区的协同发展,但通过“地面-地上-地下”多层次轨道交通及城市空间的立体化、复合化发展,可以连接被轨道割裂的城市空间,促进城市综合开发。汐留站于1955年建成后不断改建,新交通在上空层,其地下1层为含地铁出入口在内的人行自由通道,地下2层包括地铁中央大厅与两侧车道,地下3层为中央地铁岛式站台(见图1(a))。地下设施与新交通以整体结构规划作为汐留地区开发的核心,打造多功能复合都市地带“SIO-SITE”,有效促进了城市集聚发展,日均客流54 276人次。东京站自1914年开业至今,经过不断吸纳新线和更新改造,已成为东京乃至全日本规模最大、最重要且具代表性的城市轨道交通枢纽之一。该站在寸土寸金的东京都中心地区,占地面积达18.2万m2,拥有28座月台(见图1(b)),每日约有4 000班次到发列车,日均客流量超过45万人。东京站围绕轨道交通枢纽,通过高密度、高强度、立体化、复合化、地上地下一体化发展,已成为大型枢纽型城市综合体的典范。

(a) 汐留地区高架

(b) 东京车站地下多层轨道交通

2.2 轨道交通空间多层次基面空间拓扑结构

站点空间结构的立体化设计与轨道交通线路的立体化布局相辅相成,地上-地面-地下轨道交通体系以立体空间结构交错组合而成,通过位于不同高度的功能空间满足地上地下不同基面的轨道换乘。

2.2.1 单站“地面+高架”及“地面+地下”双层基面空间拓扑结构

单站双层基面空间拓扑结构如表1所示。

1)轨道站点地上双层立体化结构包括地面及高架2个层面的空间基面。如品川站1872年建成后不断改建,由岛式站台7面14线与侧式站台1面1线构成,分为地上+高架双层空间结构,地面分布近10个JR线站台,平行站台用高架通廊相连,东西向通道连接两侧的商业空间和站内闸口,日均客流量约为28.8万人次(2018年)。

2)地下轨道站台与地下轨道线路的多层分布。如新宿站1885年建成后不断改建,由8座岛式站台16线构成,日均客流量77.5万人次。由地面1层与地下4层组成,主要线路及站台呈南北向分布,其中地面1层为JR线、小田急线线路,地下1层主要是连接各站台的换乘大厅,地下2层为丸之内线与京王线,地下3层的都营新宿线、京王新线与地下4层的都营大江户线[10]均为东西向分布,地上地下双层交通为东西、南北纵横分布,有效促进了站城融合。

表1 单站双层基面空间拓扑结构

2.2.2 多站“地面-高架-地下”多层基面空间拓扑结构

多站“地面-高架-地下”多层基面空间拓扑结构如表2所示。

1)“地上-地下”交通结构包括地下地铁层与地上高架层,地面层通常用作商业、换乘大厅和检票口等,合理分流地铁与高架人群。如名古屋站1937年建成后不断改建,为2面4线岛式月台,日均客流量约为22万人次(2018)。轨道站向南北延伸,站台包含地上2层和地下3层。地上2层为新干线站台,地下3层为JR线路站台,地面层与地下1层主要为商业空间和车站辅助设施,地下2层为东山线、名铁及近铁线站台,地下3层的樱通线站台是车站唯一东西向的站台。

2)“地面-高架-地下”交通结构在3个空间层面皆有轨道线路与站台,形成立体网状的空间结构。如池袋站始1885年建成后不断改建,日均客流量为55.9万人次(2018)。池袋站包括地上2层和地下3层,车站近似南北向分布,局部重合形成多层交错的空间结构。地上2层为东西向分布的东武东上线站台,地上1层为山手线、埼京线及西池袋线站台。地下1层为2条南北向平行的地下通道,中间有通道连接,贯穿整个车站空间;地下2层为丸之内线与有乐町线的站台,与地下1层上下重合;地下3层分布有副都心线。

表2 多站“地面-高架-地下”多层基面空间拓扑结构

2.3 轨道交通综合体建筑内部交通及外部交通的衔接

轨道交通的衔接在平面或竖向上分为“车站内部空间”衔接和“车站内部与外部空间”衔接。内外衔接空间往往随站体结构的立体化和复合化而变化,且不同的基面层次与站外空间的衔接方式也不同。

2.3.1 轨道交通综合体建筑内部交通衔接

涩谷站竖向空间衔接方式以自动扶梯、电梯等垂直交通为主,逐步发展成为日本的“城市核”[11](见图2)。当轨道交通在此车站不是单向首发列车时,则在相同基面的站台之间、地上或地下设换乘平台,用自动扶梯或无障碍电梯形成无缝换乘;当轨道交通在此车站是单向首发列车时,则在相同基面的站台与站台之间用尽头通道相联系。此外,不同基面上的各站台之间用自动扶梯、电梯、楼梯等垂直交通衔接,并在换乘密集区域设置中央大厅集散人流。

车站内部通常采用商业、车站设施及垂直交通等结构衔接方式。车站乘车入口与同层车站综合体之间以付费匝道、商业及车站设施等相隔,匝道区域视线可达性广,紧邻匝道的内外区域自由通道较宽阔,并设置小型换乘大厅。

2.3.2 车站综合体与外部空间的协同衔接

车站综合体与外部空间通常用连廊、广场等联系,形成一种视线及通道完全开放的衔接方式。2～3层的连廊在空中联系车站与周边城市综合体;广场位于出入口外部,作为疏解车站人流的缓冲空间和城市休闲空间。

3 立体化机动交通衔接站域周边道路提升交通接驳效率

3.1 地上高架道路加强城市功能块衔接

轨道交通的地面线路会对城市形成割裂与隔断,城市高架道路则可以加强城市之间的连接,可分为“车站正中横穿型”与“车站两侧横穿型”。

1)车站正中横穿型,即城市道路穿插进车站综合体之间,构成新型城市基面,与车站出入口联系紧密。如甲州街道呈东西向从新宿站正上方横穿而过,新宿站的1个出入口直接设置在高架甲州街道上,以弱化轨道线路的分割效应、强化“站城一体化”设计。

图2 涩谷站“城市核”剖面图

Fig. 2 "Urban Core" profile of Shibuya station

2)车站两侧横穿型,在站域范围设置下穿道路或高架道路,加强车站不同方向之间的联系。池袋站综合体东北侧设置高架池袋大桥(见图3),横穿地面线路连接轨道两侧,并在北边的区域设有首都高速5号池袋线高架道路穿越轨道线路(见图4)。

图3 池袋站东北侧的池袋大桥

图4 池袋大桥与首都高速5号池袋线

3.2 地下交通道路完善地面交通网络

地下交通道路是对地面城市交通网络的补充。站点周边地下道路主要位于城市主干道与地铁线路之间,连接周边综合体及街区地下停车场,实现了停车流线的简化,促进人车分流。如首都高速地下车道穿越东京站八重洲地下停车场,位于地面主干道的正下方,车辆可直接进入两侧停车场,减少停车对地面交通的影响(见图5)。

图5 东京站八重洲地下停车场之间的首都高速

3.3 机动车交通围绕轨道站点形成多层次环状放射结构

站点周边机动车道系统可分为“地下-地面-高架“机动车道路及“地面-地上”多层高架道路,在距离车站相对较远位置的主干道设置支路与地上地下道路相连,见图6(a)。

“地下-地面-高架”道路组合模式一般设置在城市主干道的正下方,如名神高速公路、京都绕道和大山崎立交桥,呈1～2层道路系统结构,并在地面设置通风换气口便于空气的流通转换,见图6(b)。东京站周边高架与地下道路繁多,呈“回”字形包裹车站,南北向站前高架道路形成微循环服务道路系统。而新宿站点区域周边高架较少,2条东西向高架道路呈“人”字形包围车站,一条横穿车站主体建筑,另一条从车站线路南部穿过。

“地面-地上”道路组合模式设置主要考虑站域布局形态以及对车站主体结构遮挡等原因,站点周边地上高架分布较少,且无明显多层结构。横滨站3面环河,站点与周边联系被河流隔断,修建地下道路面临地下渗水问题,因此在站点东部设置多层次高架道路,解决站点周边交通拥堵问题。

(a) 长缓坡道或回旋坡道连接地上地下

(b) 地下道路通风换气

4 立体化步行交通助推站点交通空间发展

由于站点周边地上地下城市功能繁杂,步行系统是连接各空间最直接的交通方式,站点周边人行流线系统较轨道和机动交通更为复杂多样,立体步行系统促进了站点区域空间立体化发展。

4.1 “地下-地面-地上”多层次立体化步行系统

城市步行交通系统是城市交通空间必不可少的重要组成部分[12]。日本城市核心区轨道站点周边的步行空间呈网状立体化发展,“地上-地面-地下”多层次立体步行系统形成高可达性与立体慢行迴游体系,增强了站点周边各区域的可达性,实现了人流快速集散、提升街区活力的目的[13]。汐留地区通过轨道及机动交通线路划分出不同的街区,“地下-地面-地上”多层次、多样化步行平台及步道连接联系了街区之间、街区内部以及街区与站点的空间[14](见图7)。

4.2 交通综合体内外部慢行交通网络串联站域周边

站点周边城市综合体内部、车站与周边综合体之间形成便捷的连接通道,成为人行系统立体化发展的主要支路,在不同层次基面串联站点周边各个综合体,形成立体化网络空间步行系统。

商业综合体内部设置多层人行系统,不但满足自身的功能需求,还形成了竖向交通的主干及地下站点与地上连廊枢纽通道。多个商业综合体在不同楼层之间由空中连廊联系,或者通过地下街、地铁、停车场等形成地下步行网络联系各区域。站点周边不同高程的交通广场与建筑和车站综合体在不同楼层上形成连接道路,将步行系统引入空中,推动步行交通的地上多层立体化结构发展。如涩谷站周边的涩谷之光城市综合体地下层与涩谷站连接、地上1～3层均与周边道路连接,站前设置了4层交通换乘广场,利用空中连廊、通道等将各综合体相互连接,扩大了综合体立体化步行交通的可达区域,连接了站点周边各个街区,形成站点区域系统的人行立体化(如图8—9所示)。

图7 汐留地区剖面图

图8 涩谷站交通广场地上立体人行系统

图9 涩谷Scramble广场人行立体化空间

4.3 步行交通人性化设计提升可达性

步行交通的竖向衔接主要包括楼梯、电梯、自动扶梯等,平面上衔接以广场、连廊为媒介。人性化设计、无障碍、标识系统、舒适感及趣味性均影响步行系统的换乘效率。汐留地区在不同基面的转换点设置电梯等无障碍设施,便于行人通往周边建筑物、地铁站及其他功能空间。另外,在道路之间提供大量休闲空间和广场等,并增加一些遮风避雨设施,促进步行系统的建设[14]。

5 静态交通立体化布局提高土地利用效率

轨道站域内提供足够的停车空间,实现P+R(停车+轨道)的高效换乘出行模式,成为日本集约利用土地的重要途径。目前日本70%的停车场已实现采用立体停车设备[15],为城市提供充足的公共停车位。

5.1 静态交通多层次立体化停车设计

日本枢纽站区域停车系统发展成熟,地面、地上及地下均设置停车场(在轨道站域地下空间或利用消极空间设计大型地下停车场)。如高架桥下空间布置小型停车场,或将地上停车场与建筑综合体相结合形成停车楼,并设有多个进出口实现便捷换乘及全自动便捷化停取车。

5.2 机械化停车系统形成立体化停车空间结构

机械式停车场多层紧凑的空间形态促进了停车空间的立体化,通过机械辅助实现空间的集约化利用,转平面为多层空间,占地面积小、空间利用率高。将车停至指定关口,由自动升降装置辅助停放,减少传统自走式停车场的车辆循环通道(见图10)。机械式自动立体停车场通常与站点综合体相结合建造,在综合体底层与地面道路相接位置开设1个出入口作为自动停车前台,联系轨道站点综合体与外部机动车道,实现轨道交通与机动交通的高效换乘。

图10 京王地下停车场自走式及机械式停车

6 结论与展望

1)统筹轨道站点区域各类型交通设施实现立体交通系统发展。做好站点区域交通的综合规划,将轨道站点交通空间如轨道交通、机动交通、步行交通与静态交通等类型进行系统整合,构建立体化的城市基面、空间网络结构,并依托有效空间衔接实现无缝换乘,实现站域立体步行网络与城市空间有效衔接,促进轨道站域空间立体高效发展。

2)促进三维交通空间与城市空间的系统整合。基于各类型交通基面构建“地面-地下-高架”的多层次城市基面,发展网络化、立体化、系统化的空间结构。以多层次的轨道交通及便捷立体交通系统实现轨道站点区域聚集人口及产业集聚;以多层次、多样化的机动车交通系统构建便捷的换乘体系;以多层次、网络化的慢性系统促进站域空间的立体迴游发展;以立体停车系统实现P+R的高效换乘出行。促进轨道交通、机动交通、步行交通与城市空间的高效融合及系统发展。

3)轨道交通站域交通立体设计促进以公共交通为导向的开发(transit-oriented development, TOD)。随着轨道交通的发展,TOD已成为驱动城市发展的主要模式,在TOD设计过程中,应该首先进行交通的立体化设计,再通过综合交通的立体空间布局,创造多层次城市基面,有效促进TOD建设及城市集约高效发展。