軌道交通網絡化建設中大型換乘樞紐的探討朱滬生（上海地鐵建設有限公司 上海 200031）摘要：文章從上海市已經建成的軌道交通換乘車站的現狀出發，結合近年來城市軌道交通工程逐步進入網絡化建設新階段的實際，提出在軌道交通網絡化建設中大型換乘樞紐建設的重要性，重點分析上海軌道交通網絡中幾個重要的換乘樞紐的設計和實施情況，從而分析大型換乘樞紐建設對規劃、設計、施工以及建設、運營管理提出的新挑戰。關鍵詞：軌道交通、網絡化建設、換乘樞紐1．引言 隨著我國社會經濟的飛速發展，城市化進程的加快，城市人口急劇上升，由此必然使城市的交通需求大大提高，有限的地面道路資源難以滿足城市交通需求。自1863年世界上第一條地鐵誕生直到現在，倫敦、東京、巴黎、紐約、莫斯科等世界特大城市無一例外都修建了超過200km的城市軌道交通并大多承擔了城市交通量的一半左右。世界城市發展的歷史告訴我們，在我國的各大城市中只有發展大運量、少占地、環保、快速、安全、準時、舒適的城市軌道交通網絡體系才是根本解決城市交通問題的最佳途徑。2．城市軌道交通網絡化建設是上海市城市發展的必然要求（1）軌道交通網絡化建設是城市經濟發展的必然要求 上海是我國最大的經濟中心和歷史文化名城。市域面積6340平方公里，其中中心城面積約670平方公里，2002年末，全市總人口1641萬人（不含流動人口約300萬），其中中心城人口956萬人，全市GDP總值5408.8億元，人均GDP達到4912美元，全市財政收入2203億元。隨著經濟的快速發展，城市道路的發展遠遠不能滿足城市交通的需求，交通問題已經成為制約經濟發展的重要因素。因此，上海經濟的飛速發展必然要求盡快建成網絡化的城市軌道交通。（2）軌道交通網絡化建設是實現上海城市交通規劃、提高國際競爭力的必然要求 2001年5月，國務院批準了《上海市城市總體規劃》（1999～2020），明確上海的城市性質是我國重要的經濟中心和航運中心，并將建成國際經濟、金融、貿易、航運中心之一。為實現這一目標，上海市必須加強城市基礎設施的建設，加快大容量城市軌道交通和高速公路的建設，加強對外交通和市內交通的聯系，進一步完善中心城道路系統。規劃要求要堅持以公共交通為主體的政策，形成以軌道交通與公共汽車密切結合，各種交通方式協調發展的城市綜合交通體系。大容量城市軌道交通建設是上海交通工程的一項重要任務，是支撐上海實現若干發展目標的基本要素。（3）軌道交通網絡化建設是成功舉辦世博會的重要條件 2002年12月，上海成功獲得了2010年世博會舉辦權，上海世界博覽會會址確定在南浦大橋和盧浦大橋之間的黃浦江兩岸，預計總參觀人數超過7000萬人，高峰日參觀人數將達到80萬人，解決交通問題是成功舉辦世博會的關鍵因素之一。有關專題研究結果表明，世博會客運必須形成以軌道交通為主體，公共汽車、大客車、小汽車為輔的交通結構。因此，上海急需構筑“網絡型、樞紐型”的城市交通體系來滿足世博會對交通的需求，為在上海舉辦一屆“最成功、最精彩、最難忘”的世博會提供便捷的交通服務。（4）城市軌道交通網絡化建設是構筑上海一體化交通戰略的必然結果 上海制定的城市一體化交通發展戰略，其交通發展戰略目標包括：總體目標是構筑國際大都市一體化交通，以優質、高效、整合的巨型交通體系來適應不斷增長的交通需求，全面提升城市綜合競爭力；.一體化交通具備人性化、捷運化、信息化和生態化的基本特征；一體化交通將提供“暢達、安全、舒適、清潔”的交通服務。具體為要滿足市民選擇最合適的交通方式便捷地完成出行，中心城絕大多數市民出行時間控制在1小時內；要降低交通事故率，全年交通事故萬車死亡率在萬分之五以內；要為市民出行提供寬松、良好的乘車條件；要減少環境污染，全市機動車氮氧化物年排放總量控制在3.5萬噸以內。 有關研究表明，上海城市的用地條件最多只能滿足20%的市民出行采用小汽車，其余80%的出行必須由公交、自行車和步行等方式承擔，與國外城市相比，上海在軌道交通規模上存在巨大差距，因此，要達到上述城市交通發展戰略目標，需要加快城市軌道交通的網絡化建設，以快捷、可靠的軌道交通來滿足市民出行的需求。（5）上海目前已經進入了軌道交通網絡化建設時期 經過上海城市軌道交通建設者10多年的努力，上海已經建成并投入運營的軌道交通線路包括1、2、3、5號線共4條，形成了總長82公里左右、“十字加環”的“申”字形初始線路，日均承擔客運量超過120萬乘次，約占公交客運總量的11%左右，初步顯示了軌道交通快速和大運量的優勢，同時也形成了上海市軌道交通網絡的雛形。上海目前在建和擬建的軌道交通線路主要包括1號線向北延伸到富錦路，4號線寶山路~虹橋路，8號線開魯路~主題公園，2號線向西延伸到虹橋機場，9號線從松江大學城~宜山路，3號線向北延伸到寶山地區，7號線從陳太路~東安路等。上述所有軌道交通線路建成后，上海的軌道交通運營里程將超過220km，將基本構架上海市中心城區的軌道交通網絡體系，屆時將大大緩解中心城區交通需求緊張的局面。從以上的分析可見，上海的軌道交通目前已經進入了網絡化建設時期，軌道交通網絡化建設中各條軌道交通換乘節點的實施的重要性日益突現，特別是大型換乘節點的實施方案不僅直接影響軌道交通網絡的整體效率和服務水平，同時也是軌道交通建設和管理水平的體現。3．已建軌道交通換乘車站情況分析 上海已經建成通車的軌道交通1號線、2號線、3號線和5號線主要有4個換乘節點車站，包括：1號線人民廣場站和2號線人民公園站之間的換乘，2號線中山公園站和3號線中山公園站之間的換乘，1號線上海火車站站與3號線上海火車站站之間的換乘以及1號線莘莊站與5號線莘莊站之間的換乘。（1）人民廣場站1號線與2號線之間的換乘1號線是軌道交通網絡中的南北直徑線，位于人民廣場的東側，平行于西藏中路設站，為地下二層島式車站，站臺寬度14米。2號線是軌道交通網絡中東西向直徑線，在人民廣場北側平行于南京西路設站，為地下三層島式車站，站臺寬度14米。兩車站站位呈L形布置，車站端部和中部設有換乘通道，南側換乘通道長250米，北側換乘通道長度約60米，如圖1所示。該換乘節點無法在站臺層將不同換乘目的、不同換乘方向的客流分開，因此每個換乘通道換乘客流都是雙向的，當換乘客流大時，就會出現換乘通道內、樓梯處的客流組織混亂和擁擠。為了解決交叉客流造成換乘通道擁擠問題，運營單位把兩通道辟成單向客流，在一定程度上緩解了擁擠狀況，但無疑總體上又增加了平均換乘距離。因此，兩條軌道交通線路由于分階段實施，沒有綜合考慮換乘節點問題，造成了1號線和2號線在此處換乘的不合理。（2）中山公園站2號線和3號線之間的換乘 與人民廣場站的換乘方式相似，2號線中山公園車站與3號線的換乘仍然是非付費區通道換乘方式，兩條線路的換乘車站在總體呈T型布局，兩站在平面上相距17米。2號線為地下二層車站，3號線為高架二層車站，在2號線的站廳層端部分別有左右兩條長度110米的換乘通道與3號線相接，如圖2所示。兩線換乘客流必須自站臺層到站廳層檢票出站，然后經過110米長的換乘通道進入換乘車站的站廳層檢票進站，再進入站臺層上車，換乘走行距離達到200米以上，顯然換乘節點的處理也不理想。（3）上海火車站站1號線與3號線之間的換乘3號線和1號線在上海火車站站的換乘距離更長，3號線車站位于上海火車站北側的交通路上，而1號線車站位于火車站南側，穿越上海火車站站線的換乘通道長約355米，如果按照車站中心計算換乘距離，則1號線與3號線車站換乘距離為475米，如圖3所示。 由此可見，上海已經建設的部分換乘車站的換乘效果不好，這樣的換乘距離，對軌道交通吸引客流和乘客的可達性都產生不利影響。根據有關部門的測算，鐵路上海站、1號線和3號線上海火車站站三者之間的年平均換乘時間超過500萬小時/年，因此，深入研究和討論軌道交通換乘車站特別是大型換乘樞紐的規劃、設計和施工問題在軌道交通網絡化建設中不僅具有現實的社會意義，更有顯著的經濟效益。4．城市軌道交通大型換乘樞紐換乘效果評價體系和主要換乘樞紐分析 根據新一輪的上海軌道交通網絡規劃，全網共17條線路，總長度810公里，共455座車站，換乘車站達186座，其中三線及三線以上的換乘車站17座。而上海市城市軌道交通近期建設規劃中提出了10個項目，包括延伸線路2條，即M2線和M3線延伸，新建線路8條，即R3線、R4線、M1線、M2線、M5線、M7線、M8線和L4線。近期建設的軌道交通線路總長389公里，包括新建337公里，既有線延伸52公里，車站總數220座，一般換乘車站38座，三線及以上大型換乘樞紐12座。 有關研究表明，對軌道交通換乘樞紐方案的評價指標包括定性指標和定量指標，在換乘樞紐的具體評價過程中往往采用定性指標和定量指標相結合的方法。主要評價指標包括：（1）保證軌道交通線路之間的最佳換乘連接；（2）保證乘客換乘行走的距離最短；（3）與其他交通方式（公共汽車、出租車）之間的良好銜接；（4）與周圍設施（商場、停車場等）之間的良好聯系；（5）最佳的線路敷設方式；（6）實施的難易程度；（7）設備資源的有效利用和共享；（8）綜合造價指標等。 以下簡單分析上海在建和擬建的大型換乘樞紐的設計、施工情況。（1）人民廣場換乘樞紐 人民廣場是上海市的中心，也是最大的客流集散地，軌道交通在此形成1號線、2號線和8號線的換乘樞紐，三線通過站廳和換乘通道實現付費區直接換乘，并在南京路西藏路口設置了大型下沉式集散廣場，以方便客流的集散以及與地面公交的銜接。如圖4所示。 前文已述，1號線和2號線實施時沒有很好地解決換乘問題，在8號線建設時，對此換乘樞紐進行了專題研究，使8號線車站與1號線車站平行并列布置，兩車站均為地下二層車站，可實現在站廳層付費區平行換乘，2號線和8號線采用站廳到站廳通道換乘，換乘高度為一層。該換乘樞紐的設計方案綜合考慮了線路敷設方式和綜合造價指標，實施難度不大，使后建的8號線與1號線的換乘距離最短。由于8號線車站相對獨立，無法與1號線和2號線實現設備資源的共享。該換乘樞紐目前正在實施，由于對已經運營的1號線和2號線的改造項目較少，因此實施性較好。（2）世紀大道換乘樞紐 世紀大道換乘樞紐位于浦東新區陸家嘴地區的世紀大道、張楊路和東方路交叉口，是上海市近期軌道交通網絡中最大的換乘樞紐，有4條軌道交通線在此相交換乘，分別為2號線、4號線、6號線和9號線。四線車站呈“卅”形布置，2號線、4號線、9號線三個車站平行與世紀大道并列布置，6號線車站垂直于以上三個車站，橫跨世紀大道，如圖5所示。 世紀大道換乘樞紐目前只有2號線運營通車，4號線土建工程基本完成，6號線和9號線兩車站將同步實施。2號線和9號線為標準地下二層車站，4號線為地下三層車站，6號線為地下一層車站，車站主要利用其他三條線的站廳層作為其站臺層。該換乘樞紐使4條線的換乘距離最短，四線的部分空間和設備實現了資源共享，2號線、4號線和9號線可以實現站廳層平行換乘，6號線與其他三線的換乘將非常便捷，與2號線和9號線的換乘距離只有一層，目前該樞紐正在與6號線工程同步實施中。由于要改造已經運營的2號線，因此實施時會對運營線路產生影響，施工時甚至要采取短時期的封站措施。由于橫跨在三條線上的6號線為地下一層車站，受車站高程控制，該站為零覆土車站，因此6號線實施時在穿越2號線的結構設計以及對周邊管線的處理方面都比較復雜，給工程的實施增添了困難，工程造價也相對比較高。（3）上海南站換乘樞紐 上海南站是上海市對外交通的主要門戶，是城市兩個主要鐵路客站之一，1號線、3號線和規劃的L1線三線在此相交換乘，并與鐵路客運站銜接，形成又一大型換乘樞紐。三條軌道交通線呈“工”字形布置，1號線和3號線分別位于鐵路客站的北、南廣場，呈平行布置，規劃的L1線垂直于1號線、3號線和鐵路客運站，設于鐵路客運站下方，1號線和3號線通過規劃的L1線實現換乘，而規劃L1線與1號線和3號線為“T”形換乘，如圖6所示。 該換乘樞紐目前正與上海鐵路南站同步實施中，3號線為地面車站，1號線目前正在配合鐵路客運站建設同步改造為地下二層車站，規劃的L1線可以設計為地下一層或三層車站。該樞紐站較好地將城市軌道交通與鐵路銜接，實現了較短的換乘距離，由于是與鐵路客站同步實施，因此工程可實施性較好。但是由于要將原1號線地面車站改建為地下二層車站，局部線路要進行調整，既影響了已運營線路，同時工程造價也增加較多。（4）徐家匯換乘樞紐 徐家匯是上海的副中心之一，是大型的客流集散地，有1號線、規劃R4線和R3線在此相交換乘，三線分別設于漕溪路、華山路和虹橋路上，呈三足鼎立之勢，見圖7所示。 由于已經通車的1號線為地下二層車站，三線在此節點上相互交叉，因此，R4線將為地下四層車站，R3線為地下三層車站，線路敷設方式較差，三線之間的換乘距離較長，但可與周邊商業通過聯絡通道和出入口建立良好的聯系。由于該地區周邊高層建筑林立，漕溪路在此為下立交，商業發達，地下管線復雜，多條公交線路通過，是上海大型客流集散中心之一，因此，該換乘樞紐的實施難度相當高，是目前上海最難實施的軌道交通換乘樞紐之一,因此要實施該換乘樞紐，其工程造價也必然很高，而且實施的工程風險相當大。（5）主題公園換乘樞紐 主題公園是上海市新規劃在浦東世博園旁的大型游樂園，該園建成后會成為浦東主要的客流集散中心。6號線、8號線和規劃R3線在此相交形成三線換乘的大型換乘樞紐，如圖8所示。 三線共用地下一層的圓形站廳層，6號線和規劃R3線為平行設置的地下三層雙島式車站，兩線客流可實現兩個方向的同站臺換乘，8號線為地下二層島式車站，垂直騎跨在6號線和R3線上。8號線可與其他兩條線實現站臺之間垂直換乘。由于該換乘樞紐與6號線同步規劃、設計和實施，因此實現了換乘距離短、空間資源的充分共享和部分設備、出入口的共享。該樞紐的建設結合6號線同步實施，施工難度小，工程造價低，主題公園樞紐的建設是目前上海軌道交通換乘樞紐最成功的。5．大型換乘樞紐建設過程中面臨的挑戰和對策（1）大型換乘樞紐的建設要求軌道交通規劃線網要相對穩定 規劃線網的穩定性和周邊控制規劃影響著大型換乘樞紐的建設，也是軌道交通工程建設其他各項工作的基礎。 城市軌道交通線網規劃是城市總體規劃的一部分，它必須在城市總體規劃的框架內進行，但同時影響著城市總體規劃，促進城市的總體規劃，導向城市發展。軌道交通線網規劃要保持其嚴肅性、穩定性，經國家批準后，不能隨意更改。 實踐表明，只有軌道交通規劃線網穩定，換乘樞紐的建設才有前提。而且，線網規劃批準后，各線路兩側就必須有詳細的控制性規劃，其目的是對軌道交通線路兩側用地進行嚴格控制，這也是保證規劃線網將來有可實施性的重要措施。換乘樞紐建設的同時對軌道交通線網中各線的基本走向也起到錨固作用。 在建設過程中，經常有規劃選線方案按照規劃線網中走向無法實施，使規劃選線方案與實際線路實施方案偏差較大，導致規劃線網的原有作用大大削弱。這樣不僅造成規劃線路難以實施，如果換乘樞紐將規劃線路的車站同步實施，還可能會造成廢棄工程。 因此，規劃線網穩定不但可以做到大型換乘節點同步實施，更主要是可以大大減少建設期間的前期拆遷費用、管線反復改移費用，從而降低工程造價。同時建設過程中由各方面外界因素所產生的調整線路走向的現象也可以相應減少。（2）軌道交通樞紐建設要求必須轉變觀念，充分實現資源共享 大型換乘樞紐建設過程中設計和管理面臨的最多問題就是資源共享的處理。這里指的資源共享不僅包括地下空間的資源共享，更重要的是車站機電設備的共享。機電設備的共享包括不同軌道交通線路之間在一個換乘車站內通風空調設備、供電設備、售檢票設備、通信設備等的共享，同時也包括消防報警系統、設備監控系統等的聯動。 在目前幾個大型軌道交通換乘樞紐建設中，設計方案往往不能很好地處理資源共享問題，造成這樣局面的原因是多方面的，既有建設體制方面的問題，但更重要的是軌道交通建設各方和運營單位的觀念轉變問題。為貫徹工程項目法人制度，各軌道交通線路分別成立具有獨立法人資格的項目公司，各項目公司在換乘樞紐建設協調過程中往往立足一條線，比較注重資產的清晰分割以及將來投入運營后運營管理的方便。因此，要求換乘樞紐設計的基本出發點是“以分為主，不能分割才共享”，以此理念設計的換乘樞紐不僅使車站設備重復購置造成浪費，而且增加了換乘車站規模，土建投資也會相應增加。 但隨著各換乘樞紐的建設實踐，各方逐漸在換乘車站實現資源共享問題上達成共識，目前正在實施的主題公園車站是6號線、8號線和規劃R3線三線換乘樞紐，吸取樞紐車站建設的經驗教訓，該換乘樞紐從設計方案征集開始就從充分實現資源共享的角度出發，兼顧不同運營單位的運營管理要求，從建筑空間、環控設備、自動售檢票設備到主要供電設備等系統專業都體現了資源共享，是上海市軌道交通換乘樞紐中在資源共享方面處理較好的車站之一。 （3）大型軌道交通樞紐建設需要運營單位的大力支持和配合 經過十多年的軌道交通建設實踐，特別是近幾年隨著軌道交通建設進度的加快，建設管理技術人員已經形成了統一的認識，即：軌道交通建設的全過程要從運營角度出發來考慮各專業設計和施工方案，建設的目的是為了運營。因此，軌道交通建設過程中需要運營單位及早介入，尤其是在與將來運營密切相關的設計方案的確定以及機電設備調試階段，特別需要運營單位大力支持。 在軌道交通換乘樞紐建設過程中，尤其需要運營單位的支持和配合。特別是換乘樞紐建設要改造既有通車線路時，整個換乘樞紐的建設與運營單位息息相關。如目前正在實施的世紀大道換乘樞紐，建設遇到的最大問題就是要改造運營的2號線，這也是本樞紐工程的主要施工難點之一，要成功建設這個換乘樞紐，不但要改造2號線的出入口和風井等土建工程，還要改造牽引變電站等機電設備，因此必然會對運營線路產生影響，甚至還要短時間采取封站措施。上海南站換乘樞紐的建設要將1號線原地面車站改造成地下車站，同時線路要進行局部調整，這樣的換乘樞紐建設，沒有運營單位的大力支持和配合幾乎是不可能實施的。（4）技術創新、管理創新是成功建設軌道交通大型換乘樞紐的關鍵 上海已組織相關單位編制完成了網絡化建設階段有關“上海市軌道交通重要換乘樞紐研究報告”，作為換乘樞紐建設的技術儲備。在上海的工程地質條件下，大型換乘樞紐的建設遇到了許多技術難題，必須采取新技術、新工藝和新方法才能將大型換乘樞紐建設好。 雙圓盾構技術的引進不但解決了超近單圓盾構的推進問題，提高了區間隧道的施工速度，節省了地下空間，在換乘樞紐建設中也是不可缺少的施工技術。在同步實施的地下雙島式換乘車站工程中，為避免開挖喇叭口而采用雙圓盾構施工可以有效降低工程造價。 凍結技術是解決上海地區在軟土地層中暗挖加固的有效手段。在換乘車站改造既有線施工中，凍結技術是不可缺少的。目前正在施工的4號線與1號線上海體育館換乘車站施工中，由于4號線車站要在1號線車站下部穿越，為減小穿越施工對運營1號線的影響，凍結施工技術在該換乘樞紐建設中起了關鍵作用。 先進的施工檢測手段是換乘樞紐建設中不可或缺的技術，特別是超深基坑開挖以及臨近既有線施工時，全面實行基坑工程自動監測技術和預報系統，在換乘樞紐建設中不但可以有效降低工程施工風險，也可以確保既有運營線路的運營安全。 由于非開挖技術和手段目前在軌道交通建設領域應用還很有限，而大型換乘樞紐的建設急需可靠的適用于大斷面的非開挖技術。因此，非開挖技術施工是上海軌道交通建設者正在繼續探索的新技術。 換乘樞紐建設也要求建設管理轉變觀念，從資源共享出發，從整體網絡最優化出發，創新管理思路，建設好軌道交通換乘樞紐。6．結語 綜上所述，上海的城市軌道交通建設已經進入了網絡化建設時期，大型換乘樞紐的建設會對城市軌道交通工程的規劃、設計、施工和管理提出新的挑戰。軌道交通大型換乘樞紐的建設需要政府規劃部門、運營單位的大力支持和配合，同時也需要相關技術和管理人員的觀念創新、技術創新和管理創新。在換乘樞紐建設過程中，只要各條線站在整個軌道交通線網的高度，以換乘樞紐整體最優為基礎，以充分實現資源共享為手段，以為軌道交通乘客服務為出發點，才能建設好上海市軌道交通工程各大型換乘樞紐。