西安地铁双寨站既有高架站与新建地下站换乘方案研究

李阿萌

(国家铁道及地下交通工程重点实验室(中铁一院)，710043,西安//工程师)

在城市轨道交通建设中，常因线网调整导致很多前期建设或已运营的标准站需调整为换乘站以满足客流需求。换乘站改造和换乘模式研究目前已成为学术界研究的热点问题。文献[1]通过对北京地铁3个换乘车站的分析，认为若车站前期未预留换乘条件，则后期改造的投资规模和改造难度都会较大，故建议在线网可研阶段对该因素进行考虑。文献[2]认为，需结合杭州地铁市民中心站既有车站特点以及新增客流特征，合理利用土建条件对该站进行适度改造。文献[3]对西安地铁南稍门站的改造进行了分析，建议对预留换乘条件的车站尽可能选择灵活性较强的改造方案。文献[4-5]借助了客流仿真模拟手段，其目的是使改造方案能够实现乘客便捷换乘。但相关研究主要集中于地下车站，而对于建设较早或位于城市外围的一些高架车站，随着线网调整改为换乘站后，如何对原有车站进行合理改造，以达到与地下车站便捷换乘的目的，有待进一步研究。

1 高架站与地下站换乘改造案例分析

高架站与地下站换乘改造的典型案例有上海轨道交通巨峰路站和北京地铁大屯路东站等，此类车站通常会改造成通道换乘形式。

位于上海市浦东新区的巨峰路站为上海轨道交通12号线与6号线的换乘站。该站为新建地下二层岛式车站与6号线既有高架车站换乘。由于两站的垂直高差较大，故在12号线巨峰路站站厅层设计多台自动扶梯，将乘客从地下一层直接提升至地上二层；并通过对6号线高架车站原有站厅进行改造，使新增的付费区换乘通道口位置尽可能地设置在靠近高架站台的自动扶梯口处，减少了乘客的步行距离。

北京地铁大屯路东站为地铁15号线和已运营的5号线的换乘站。其中，15号线大屯路东站为地下二层岛式车站，5号线大屯路东站为地上三层侧式车站。5号线大屯路东站设计之初，并未考虑换乘因素，站台宽度仅3.4 m。这两站的换乘通过一条新建的“空中连廊”实现，两站形成“L”型通道换乘关系。对原车站的改造包括站台加宽、新建钢结构换乘平台等。对于高架站的换乘改造一般涉及到站厅改造，对车站运营影响较大。

本文结合西安地铁双寨站的实际情况，探讨换乘改造方案，以期对已运营车站影响降到最低。

2 西安地铁双寨站概况

2. 1 线网规划

按照西安地铁最新版线网规划，西安地铁14号线与3号线在双寨站换乘。3号线双寨站为已建成车站，并已于2016年11月开通运营。由于上版线网规划未考虑此站换乘，因此3号线双寨站未预留换乘接口。3号线双寨站为高架车站，14号线双寨站为地下车站(见图1)。

图1 双寨站站位示意图

2. 2 双寨站周边主要影响建构筑物

14号线双寨站所在区域属于西安市国际港务区，周边现状为荒地或农田，规划用地主要是商业用地、居住用地和绿地。周边主要影响建筑物为既有3号线高架站及区间桥梁，桥下距地面约15.0 m，桥桩间距为53.5 m。方案设计时需要考虑安全距离，施工时应对临近的3号线高架站、区间的桩基础与地面上部的墩柱及附近的建筑物加强监测。

在车站站位范围内，对车站起到控制性作用的是南北向港务西路东西两侧的综合管廊。建议既有综合管廊由车站主体上方通过，两者共板。

2. 3 设计客流

双寨站远期2046年早高峰的设计客流量为13 187人次/h，换乘客流量为3 732人次/h，其中14号线换乘3号线的客流量为2 682人次/h，3号线换乘14号线的客流量为1 050人次/h，换乘比例为28.3%[7]。

3 双寨站换乘方案研究

通过分析14号线双寨站的边界条件，认为车站设计需着重考虑站位设置、两线换乘方式、换乘客流组织及3号线高架站的改造等因素。

3. 1 站位设置

站位设置需考虑：①由于港务西路(宽70 m)和向东路(宽120 m)道路红线均较宽，因此出入口设置需满足各个象限客流方便进出站；②本站是港务区换乘3号线进入市区的重要换乘站，需将完善换乘功能作为重点考虑因素。基于以上两点，可将站位设置在跨路口位置。

车站为地下二层岛式站台车站，站台宽度为13 m，站台长度为118 m，车站总长约496.87 m，总建筑面积约35 509.30 m2。车站4个象限内均设置出入口，车站共设置3组风亭，并且在地下一层东侧配线上预留空间。

3. 2 换乘方案

两线之间为地下站与高架站换乘，两线轨道高程相差近17.92 m,而3号线建设时未预留换乘条件，因此须对3号线车站部分进行改造。14号线站位在保证3号线结构安全的前提下，应尽可能缩短与3号线的换乘距离。

原本按照便捷换乘思路，通过在14号线双寨站中部付费区设置换乘通道，在换乘通道设置楼扶梯直达地上二层，然后接入正在运营的3号线双寨站的站厅层，实现付费区换乘。但是，如果采用该方案需对3号线双寨站南侧设备用房进行较大规模改造，且换入客流没有缓冲空间，这样可能会造成原3号线双寨站站厅的拥堵。因此，考虑采用通道换乘结合地面换乘厅的形式，这样在保证足够的换乘空间条件下，可最大程度地减小对3号线双寨站的影响。

既有3号线双寨站位于港务西路北侧，十字路口西北角规划为五星级酒店。鉴于设置地面换乘厅体量较大，对酒店的景观有一定影响，因此地面换乘厅设置于东北角。按照该换乘方案，需要拆除3号线双寨站东侧的楼扶梯及电梯，设置地面换乘厅。按照该换乘方案，需占用25 m宽绿化带，因此集散广场与地块未来规划居住区应综合进行建设。

在换乘厅内设置楼扶梯，并加设电梯。换乘厅面积为1 628 m2，承担换乘功能并兼顾地铁客流进出站功能，3号线西侧设置进出站厅。拆除既有3号线双寨高架站内现有的闸机及售票机，使其成为一个完整的付费区空间。在14号线双寨站站厅层中部设置10 m宽换乘通道，连接至地面换乘厅，并通过地面换乘厅内的楼扶梯组通向连接3号线的天桥(见图2)。

图2 双寨站换乘通道客流组织流线图

在换乘厅设计2部14号线换乘3号线的上行自动扶梯。根据预测客流，远期超高峰进出站客流及换乘客流合计约7 042人次/h。按照楼扶梯的通行能力进行计算[8]，设计的换乘厅空间及楼扶梯数量远远满足远期高峰客流需求。考虑到3号线东侧天桥净宽为5.5 m，在改造后将承担进站功能和换乘功能，按1 m宽通道双向混行的通过能力为4 000人次/h进行计算，得到天桥的通行能力为22 000人次/h，因此通道宽度满足远期客流需求。

3. 3 既有3号线改造方案

既有3号线高架站公共区空间较小，侧站台最窄处只有3.54 m。两侧进站形式采用T型，即一侧楼梯、一侧一楼一扶。设计方案考虑将高架站的非付费区均外置，高架站内站厅层及两侧天桥均转为付费区。

进站厅及换乘厅施工时，保留3号线西侧进站楼扶梯及垂直电梯，拆除3号线东侧天桥的南侧部分，保留北侧2.2 m宽楼梯的进出站功能。经计算，改造期间可以满足进出站功能。待南侧进站厅和换乘厅施工完毕后拆除两端的北侧楼扶梯(见图3)。

图3 西安地铁3号线改造示意图

换乘厅采用自然通风的方式。通过在换乘厅设置照明配电室及电缆井，通过14号线主体供电满足换乘厅低压配电需求。综合监控系统、通信系统、FAS(火灾报警系统)、BAS(环境与设备监控系统)及给排水系统统一由14号线控制管理，所有系统的改造设计、施工、安装、调试及投入运营等方案亦需结合车站的实际情况进行综合考虑及统筹安排。改造3号线进出站楼扶梯及新建换乘厅，配备6部自动扶梯及2部垂直电梯，土建及设备造价合计约2 360万元。

4 客流模拟验证

为验证换乘改造方案的合理性，尤其是换乘客流与设施的能力匹配程度，本文采用Legion软件对双寨站换乘方案进行模拟，如图4所示。通过图中超高峰时刻的最大客流密度可以看出：14号线双寨站规模适中，换乘通道和新建换乘厅的客流密度适中，未出现拥堵情况，表明换乘改造方案较为合理。

图4 双寨站超高峰时刻最大客流密度图

5 结语

本文以西安地铁双寨站为例，探讨新建地下站与未预留条件的既有高架站的换乘方案，更多情况是采用通道换乘方式，采用通道换乘方式易带来对既有车站较大规模的改造。但也应充分分析客流特征及周边环境条件，必要时可设置较为复杂的换乘通道，并采用客流引导措施满足设计要求。需充分保证扶梯设施的数量，以最大程度地改善乘客的换乘感受。

城市轨道交通线网的稳定性，对具体工程而言影响很大。早期建设的线路考虑换乘条件越充分，后期建设的难度和投资就越少。因此，一方面应结合线网及建设规划，对换乘站进行深入研究，这样有利于确保线网规划的科学性和可实施性；尽量减少标准车站被动地改造成换乘站，造成工程的重复建设及换乘功能的不合理等现象。另一方面，研究换乘站的节点预留模式时，应尽可能选择灵活性较强的方案,以便应对未来的不确定性。