城市轨道交通土建工程设计理论第一节车站

1、城市轨道交通土建工程设计理论第一节 车 站车站是什么？1、吸引客流、疏散客流、供旅客乘降、换乘、候车场所；2、城轨车辆到发、通过、折返、临时停车的地点；3、集中设置主要的技术设备、运营管理系统；4、车站是城市建筑艺术整体的一个有机部分；5、车站是连接其他交通的枢纽。车站位置的选择、设计合理与否、设备配备是否齐全，至关重要。车站的设计要紧紧围绕其功能和目标，一般应当考虑以下几点：车站外观的吸引力旅客的自由移动紧急情况下的安全疏散残疾人通道各种应急服务的通道人群的安全集聚与疏散列车服务的可靠性投资的费用问题车站的组成1、车站主体（站台、站厅、生产、生活用房）2、出入口及通道3、通风道及地面通风亭车

2、站主体：列车的停车点、供乘客上下车、集散、候车、办理运营业务、放置运营设备的地方。车站主体根据功能可分为两大部分：（1）乘客使用空间：又可分为非付费区和付费区。 非付费区的最小而积一般可以参照能容纳高峰小时5min内聚集的客流量的水平来推算。一般车站，通常非付费区的面积应略大于付费区。（2）车站用房：包括运营管理用房、设备用房和辅助用房。车站构成简图 站厅层的功能用房包括：管理用房和设备用房，设备用房一般分设在车站的两端，并呈现一端大，一端小，中间为站厅公共区，用于客流均匀通向站台(或出站)。管理用房：站控室及站长室。站控室一般设在站厅公共区的尽端、中部，且高出站厅公共区600mm，视野开阔，

3、能观察站厅中运行管理情况。站长室紧连站控室，便于快速应变情况。设备用房：占面积最大的是环控机房，其中包括冷冻机房、通风机房及环控电控室。环控系统组成：1、车站公共区域的环控系统，土要是站厅、站台的制冷送风(包括新风)回风系统，2、车站的排风(排烟)系统，3、站台层列车及车道产生的热量和废气的排热、排烟系统，4、区间隧道发生灾变时的排烟系统；5、各管理用房的小环控系统。车 站车站规模规模指车站外形尺寸大小、层数及站房面积多少。车站规模分为3个等级，即1级、2级和3级车站。 1级最大，适用于大型商贸、交通枢纽中心，大型集会 广场、大型工业区及重要的政治中心； 2级较大，适用于中型； 3级最小，适用

4、于郊区。 车站规模的大小直接影响地铁工程造价的高低。 应慎重研究和考虑。城市轨道交通车站分类按车站的空间位置划分按运营性质划分按车站站台形式划分按结构横断面划分1、 按车站空间位置分类2、 按运营性质分类中间站区域站换乘站枢纽站联运站终点站车站按运营性质分类示意图3、按站台型式分类岛式站台站台位于上、下行行车线路之间，这种站台布置形式称为岛式站台。具有岛式站台的车站称为岛式站台车站（简称岛式车站）。侧式站台站台位于上、下行车线路的两侧，这种站台布置形式称为侧式站台。具有侧式站台的车站称为侧式站台车站（简称侧式车站）。岛、侧混合式站台岛、侧混合式站台是将岛式站台及侧式站台同设在一个车站内，具有这

5、种站台形式的车站称为岛、侧混合式站台车站（简称岛、侧混合式车站）。车站按站台形式分类示意图岛式站台侧式站台岛侧混合式站台岛式站台车站岛式站台车站岛式站台车站侧式站台车站侧式站台车站侧式站台车站侧式站台车站思考岛式车站和侧式车站各有什么优缺点？岛式站台：站台面积利用率高，提升设施共用，灵活调剂客流，使用方便管理较集中。 常用于较大客流量的车站。侧式站台：面积利用率、调整客流、站台之间联系等方面不如岛式站台。 常用于客流量不大的车站及高架车站。4、按结构横断面型式分类矩形断面拱形断面圆形断面其他类型断面矩形断面示意图巴黎市政府站矩形断面北京地铁车站矩形断面巴黎大学站拱形断面北京地铁天安门西站拱形断

6、面圆形断面示意图圆形断面车站其他类型断面示意图广州越秀公园站马蹄形断面5、 按站桥结构形式分类站桥合一车站：高架车站的结构和站内轨道结构做在一起的。站桥分离车站：高架车站的结构和站内轨道结构分开做的。车站按站桥结构形式分类示意图车站平面布置合理组织人流路线，划分功能分区 （1)乘客与站内人员路线分开； (2)进、出站客流贾尽量避免交叉和相互干扰； (3)乘客购票、问讯及使用公用设施时，均不应妨碍客流通行；(4)换乘客流与进、出站客流路线分开；(5)当地铁与城市建筑物合建时，地铁客流应自成体系。车站宜设在直线段上车站公用区应划分为付费区与非付费区无障碍通行车站平面设计车站平剖面设计车站规模站厅层

7、站台层 包括车站中心的位置（站位）、车站外轮廓的范围以及出入口风亭的确定等 ，它是车站设计的关键环节。1. 车站平面布置原则 1）站厅层布置应分区明确，依据出入口的位置和数量、楼梯与扶梯的位置和数量、售检票系统的位置和数量以及换乘要求对客流进行合理的组织，避免和减少进出站客流的交叉，合理布置管理、设备用房，满足工艺要求； 2）站台层布置需以车站上下行远期超高峰小时设计客流量来计算站台宽度，根据线路走向及换乘要求定站台型式。依需要布置设备或管理用房区； 3）车站出入口应设置于道路两边红线以外或城市广场周边， 需具有标志性或可识别性，以利于吸引客流、方便乘客。有条件的出入口考虑地面人行过街的功能。

8、出入口规模应满足远期预测客流量的通过能力，并考虑与其他交通的换乘和接驳大型公共建筑所引起的客流量； 4）车站主要服务设施应包括自动扶梯、电梯、售票机、检票机、空调通风设施等。车站总平面布局2. 车站总平面布局设计的步骤 1）分析影响因素，确定边界条件 影响车站站位和总平面布局的因素： （1）周围环境 现状道路及交通条件、公交及其它交通方式站点设置、文物古迹、自然条件等。 （2）建筑物拆迁和管线改移条件。 （3）施工方法 结合地质条件考虑。 （4）客流来源及方向 根据主要客流来源和方向，考虑站位和出入口通道设置。 （5）综合开发的条件 使车站与其它建筑物结合。 车站规划与设计 2）根据功能要求构

9、思总体方案 依据功能大致可以分为以下5种具有某种功能的车站： （1）以换乘为主要功能的车站。主要考虑乘客的换乘条件，以尽可能减少换乘距离为主要因素进行设计，并留有足够的换乘能力。 （2）接驳大型客流集散点的车站。要考虑突发性客流特点，留有足够的乘客集散空间，并创造快捷的进出站条件。 （3）有列车折返运行需要的车站。以列车在车站的运营能力为主，考虑车站配线设置以及由此带来的车站站位及平面布局的变化。 （4）有与建筑物开发结合要求的车站。应考虑结构的统一性，并分清各种客流的流向，要使进出站客流有独立的通道，并尽量减少与其他客流的交叉干扰。 （5）有其他特殊功能需要的车站。包括远期需进一步延伸的起点

10、站、与其他交通系统的联运站等。 车站规划与设计 3）确定出入口、风亭数量和位置 地铁设计规范规定：“车站出入口的数量，应根据客流需要与疏散要求设置，浅埋车站不宜少于4个出入口。当分期修建时，初期不得少于2个。小站的出入口数量可酌减，但不得少于2个。” 风亭的数量和采取的通风与空调方式有关，一般由环控专业确定。 设计时注意如下7点： （1）单独设置的车站出入口的位置一般选在城市道路两侧、交叉口及有大量人流的广场附近，出入口宜分散均匀布置，以便最大限度地吸引乘客。 （2）单独修建的地面出入口和地面通风亭，其位置应符合当地城市规划部门的规划要求，一般设在建筑红线以内。不应妨碍行人通行。 （3）考虑人

11、流流向设置出入口，不宜设在人流的主要集散处防，防堵。 （4）应设在较明显的位置，便于识别。 （5）车站出入口和地面通风亭不应设在易燃、易爆、有污染源并挥发有害物质的建筑物附近，与上述建筑物之间的防火安全距离应符合规范规定。 （6）尽可能使车站出入口、风亭与周围建筑物结合，减少用地和拆迁。 （7）出入口应与城市过街地道、天桥、下沉广场结合，便民、节约。 出入口的标志一定要醒目，可以是独建式也可以与地面建筑物合建。车站规划与设计 4）绘制车站总平面布置图 根据设计阶段，图纸内容深度不同，它一般在1/500地形图上进行，主要包含以下7项内容： 站中心的详细位置，包括线路里程、坐标等； 车站主体的外轮

12、廓尺寸，包括端点的线路里程、关键点的位置坐标等； 出入口、风亭通道的位置、长度、宽度； 出入口、风亭的详细位置、尺寸、坐标等； 车站线路及区间的连接关系； 车站周围地面建(构)筑物情况、地形条件等； 与车站有关的设施情况等。车站规划与设计 四、地下车站型式及其设计1. 车站设计的主要标准 主要内容包括：站台的长度及宽度，车站大厅、检售票、楼梯及通道尺寸，站台高度，轨道中心与站台边缘距离，设备用房和管理用房，风亭、风道及其他附建物，应急情景设计等。1）站台的长度及宽度 站台长度L为远期列车编组长度加上允许的停车附加距离（即不准确距离，对于轨道交通列车，该距离一般可取4m左右），即： L=l n+

13、4 (m) 对于远期列车编组在6-8辆的轨道交通系统，站台长度一般在130-180米。 站台宽度B是根据车站远期预测高峰小时客流量、列车运行间隔时间、结构横断面形式、站台形式、楼梯及自动扶梯位置等因素计算确定的。 我国目前现行的规范和标准对站台宽度尚无统一计算方法。常用的几种计算模型如下：车站规划与设计 车站规划与设计 车站规划与设计 车站规划与设计 2. 车站大厅、检售票、楼梯及通道尺寸设置 车站大厅站厅的面积主要由远期车站预测的客流量大小和车站的重要程度决定，目前还没有固定的计算方法，一般根据经验和类比分析确定。 售票可分为人工售票、半人工售票及自动售票三种。人工售票与半人工售票亭的尺度相

14、同，半人工售票的方式为人工收费找零、机器出票，售票机将作为主要售票设备。 楼梯和通道宽度的计算，以出站客流乘自动梯向上到达站厅层考虑。楼梯和通道的尺寸一般要在满足防灾要求基础上，根据客流量计算确定，它可采用如下公式计算：B = Q / N + M 车站规划与设计 3. 车站站台高度 站台高度是指站台面距轨顶面的高度。站台按高度可分为低站台和高站台 ，选择时要车型匹配。站台与车厢地板高度相同称为高站台，一般适用于流量较大、车站停车时间较短的场合。高站台对残疾人、老年人上下车也很有利。考虑到车辆满载时弹簧的挠度，高站台的设计高度一般低于车厢地板面50-100mm。 站台比车厢地板低时称为低站台，适

15、宜于流量不大的场合。我国湘潭电机厂研制的轻轨样车地板面距轨面高度为950mm，车辆第一踏步距轨面为650mm。因此，一般将900mm高度站台称为高站台，650mm称为低站台；也有人称400mm为低站台、650mm为中站台。 站台的设计要有排水措施。一般地，站台横断面应有2%的坡度，地下站可设1%的坡度。车站规划与设计 4. 轨道中心与站台边缘距离 根据车辆类型确定的建筑限界给定了从轨道中心到站台边缘的距离，实际设计时还要考虑10mm左右的施工误差。若轻轨车体宽度为，则轨道中心线至站台边缘的距离可选定为。 站台一般应布置在平直线段上。特殊情况下设在曲线上时，轨道中心至站台边缘距离L为： L=L1

16、式中，L1为轨道中心到建筑限界边距离加10mm施工误差，E为曲线总加宽，C为线路超高值。 车站规划与设计 5. 设备用房和管理用房 车站用房面积受组织管理体制，设备的技术水平等制约，变化较大。它一般根据工程的具体特点和要求，由各专业根据本专业的技术标准和设备选型情况，结合本站功能需要进行确定。 6. 风亭、风道及其他附建物 风亭、风道的面积取决于当地气候条件、环控通风方式和车站客流量等因素，由环控专业计算确定。 7. 应急情景设计 垂直电梯不计入疏散能力内。车站设备用房区内的步行楼梯在紧急情况下也应作为乘客紧急疏散通道、并纳入紧急疏散能力的验算。车站通道、出入口处及附近区域，不得设置和堆放任何

17、有碍客流疏散的设备及物品，以保证疏散的畅通性。 车站内划分防火分区，中间公共区(售检票区或站台)为一个防火分区，设备用房区各为一个防火分区。每个防火分区内设两个独立的、可直达地面的疏散通道。车站规划与设计 地下车站的装饰车站文化地下车站“永无天日”、“与世隔绝”，完全采用人工采光，人工装修，如何让乘客与现实社会相沟通？如何让人在地下空间中不感到乏味、单调？而不需增加过渡的费用，这是地下车站建设、运营管理中需要动脑筋的。车站文化伦敦车站文化巴黎车站文化莫斯科车站文化北京车站文化北京车站文化瑞典斯德哥尔摩车站文化瑞典斯德哥尔摩五、地下车站设计1. 地下车站型式 地下车站根据其功能、施工方法及地形环

18、境等的不同有不同的型式。最为常见的两种是地下岛式(侧式)双层(局部双层)车站和地下双洞（或三洞）岛式车站 。1）地下岛式(侧式)双层(局部双层)车站 这是国内最常用的一种车站型式。一般采用明挖法施工，必要时也可采用暗挖施工，它埋置深度一般不超过20米。 岛式车站空间利用率高，可以有效利用站台面积调剂客流，方便乘客使用，站厅及出入口也可灵活安排，与建筑物结合或满足不同乘客的需要。缺点是，车站规模一般较大，不易压缩。 侧式车站不如岛式车站站台利用率高，对乘客换方向乘车也造成不便，但由于站台设置在线路两侧，售检票区可以灵活地设置，车站两侧也可结合空间开发统一利用，设置单层车站的条件也优于岛式车站。车

19、站规划与设计 线 别车站总数岛式车站数侧式车站数北京1号线23194北京2号线18180上海1号线11110青岛1号线13130南京1号线880广州1号线14131我国车站设计统计2）地下双洞（或三洞）岛式车站 这种车站一般采用暗挖法施工，根据地质条件确定车站的埋深，站厅一般根据周围环境条件，采用明挖法或结合地面建筑采用其他方法。这种车站一般在地质条件较好、地面不具备敞口明挖的地段采用，其优点是施工时可减少对地面环境的干扰，乘客使用也比较方便，缺点是施工难度相对较大。 车站规划与设计 2. 地下车站结构 地下车站根据其施工方法的不同，可大致分为如下几种：明挖法(盖挖法)施工的车站结构、矿山法施

20、工的车站结构、盾构法施工的车站结构 。1）明挖法、盖挖法施工的车站结构 明挖车站一般采用矩形框架结构，根据功能要求，可以设计成单层、双层、多层或单跨、双跨、多跨等型式。车站规划与设计 明挖法施工的车站，施工方法简单、技术成熟、工期短、造价低、便于使用，但施工时对周围环境影响较大，适用于环境要求不太高的地段。 盖挖法施工的车站结构，从结构形式上看，与明挖法并无大的不同，它是通过打桩或连续墙支护侧壁，加顶盖恢复交通后在顶盖下开挖，灌注混凝土进行施工。 与明挖法比较，其特点是：在地面交通繁忙地区可以很快的恢复路面，尽可能小的影响交通，但其施工难度要大于明挖法。 车站规划与设计 2）矿山法施工的车站结

21、构 矿山法施工的地铁车站，视地层条件、施工方法及其使用要求不同，可采用单拱式车站、双拱式车站或三拱式车站，根据需要可设计为单层或双层。其典型的结构断面型式如下图所示。采用这种施工方法的车站一般位于岩石地层，在松软地层中，施工难度和土建造价要高于明挖法车站。 车站规划与设计 3）盾构法施工的车站结构 盾构车站的结构型式与所采用的盾构类型、施工方法和站台型式等密切相关。传统的盾构车站可采用单圆盾构、单圆盾构与半盾构结合或单圆盾构与矿山法结合修建。近年来开发的“多圆盾构”等新型盾构，进一步丰富了盾构车站的型式。盾构车站的结构型式可大致分为下面几种。 两圆形隧道组成的车站 这是一种最简单的盾构车站，一

22、般每个隧道都设有1条轨道和1个站台，两隧道的相对位置主要取决于场地条件和车站的使用要求，多设于同一水平。在车站两端或车站中部，两隧道之间设斜隧道以供乘客进出站台。 与其他盾构车站相比，施工简单，工期短，造价低，适用于道路较窄，客流量较小的车站。 车站规划与设计 三拱塔柱式车站 车站由并列的三个圆形隧道组成，两侧为行车隧道，其内设置站台，中间为集散厅，用横向通道将三个隧道连成一体。与两圆形隧道组成的车站一样，一般在车站两端或车站中部，两隧道之间设斜隧道以供乘客进出站台。 这种型式的车站施工也较为简单，在工程地质和水文地质条件较差的地段也可采用，但总宽度较大，需在较宽的路段内方可采用。立柱式车站

23、传统立柱型车站为三跨结构，先用单圆盾构开挖两旁隧道，然后施工站厅部分，将它们联成一体，乘客从车站两端的斜隧道进入站台。 传统型的立柱车站施工工序多，工程难度大，造价也高，但和三拱塔柱式车站相比，它具有总宽度较窄、能满足大客流量的优点。三、换乘站设计换乘站设计的一般考虑 1）依据线路的位置和客流方向，确定换乘关系： “十”、“T”、“L”、“一” 2）根据车站型式，设计客流流线： “岛岛换乘”、“岛侧换乘”、“侧侧换乘” 3）根据预测客流量，设计换乘楼梯（通道）宽度 4）结合车站结构和施工条件，考虑远期预留 换乘车站设计 换乘站型式 换乘车站设计 换乘、接驳方式独立的几条轨道交通线路是很难起到缓

24、解城市交通拥堵目的的，这和仅有大血管人体是无法生存一样，上海仅有这三条轨道交通线路，不能改变根本性改变公共交通占市民出行的比例，城市的交通形势依然严峻。地铁网的组成除了建设线路外，还要考虑换乘便捷、与其他交通手段接驳容易，在各个节点上畅通。Balanced Transportation System城市交通学理论中的“均衡交通系统”（Balanced Transportation System），京都大学工学部交通土木工学教授天野光三认为城市中的“人车流动”现象与人体的血液循环相彷，观察人体循环系统的组成，由“微血管”汇集接“小血管”，依次汇接“中血管”、“大血管”到达心脏，越靠近心脏，血管越

25、大，血流量也越多，与城市交通体系几乎是一样的。天野教授认为人体要保持健康，就要使体内无数血管群的流动维持一种平衡状态，同样的，城市交通也必须在均衡配合下才能畅通，各个节点上都不能出问题。 一、换乘车站设计原则尽量缩短换乘距离，换乘路线要明确、简捷，尽量方便乘客尽量减少换乘高差，降低换乘难度换乘客流应与进、出站客流分开，避免相互交叉干扰换乘设施的设置应满足换乘客流量的需要，且需留有扩、改建余地应周密考虑换乘方式和换乘形式，合理确定换乘通道及预留口位置换乘通道长度不宜超过100m；超过100m的换乘通道，宜设置自动步行道应尽可能降低造价 换乘车站设计 二、换乘方式设计 根据乘客换乘的客流组织方式，

26、可将车站换乘方式分为同站台直接换乘、节点换乘、通道换乘等。同站台直接换乘节点换乘通道换乘站厅换乘组合式换乘 换乘车站设计 1、同站台换乘必要条件：两条线路具有足够长的重合段，故应尽量选用在建设期相近或同步建设的两条线的换乘站上。特点：a、近期需要把车站预留线及区间交叉预留处理好，工程量大，交叉复杂，施工难度大。b、一般同站台只能实现4个方向的换乘，另外4个则需通过高架或地下通道实现，如果布置得好，可以实现8个方向的换乘。如：香港地铁荃湾线和观塘线。同站台平行岛式换乘同站台平行侧式换乘换乘方式香港地铁换乘节点香港地铁的站台换乘上海地铁规划同站台换乘2、结点换乘：十字形换乘、T形换乘、L形换乘结点

27、L形换乘结点T形换乘特点：a、一般换乘能力较小，尤其是岛式结点换乘，楼梯宽度受站台宽度影响，如果布置设计合理，也能达到较大的换乘能力，但投资大。如柏林地铁。故多用于侧式站台间的换乘，或与其他方式间的换乘。b、结点换乘要求一次做成，受限界及位置受到制约，预留线要有必要的设计深度，避免产生不到位或过剩的现象产生。东京的日本桥站“十”字换乘东京九段下车站“T”字型换乘3、通道换乘特点：布置灵活，不需工程预留，利于分期施工。适用情况：a、当两条线路在区间相交构成L形，两线上的车站均靠肩交叉点设置时，可设专门的人行通道连接。b、当一条线路的区间与另一条线路的车站T形交叉时，可设通道换乘。c、两条平行线路

28、相距较近，由于历史问题未进行合建，可采用通道连接。上海一号线、二号线换乘：通道换乘上海一号线、三号线换乘：通道换乘北京地铁二号线、十三号线换乘：通道换乘4、站厅换乘 特点：a、先上后下，与结点和同站台相比换乘距离较大；b、人流交织少，乘客换乘速度快，滞留时间小，避免站台拥挤，同时楼梯总数量少，站台有效面积增大，利于控制站台规模；c、利于线路分期建设。站厅换乘北京地铁二号线建国门站下楼梯换乘一号线北京地铁二号线建国门站下楼梯换乘一号线北京地铁预留换乘通道轨道结构1、轨道结构的形式钢轮钢轨的轨道结构 钢轨顶面提供车辆走行面，钢轮的轮缘和钢轨侧面的相互作用则提供导向力。采用橡胶轮胎等形式的轨道结构

29、必须有走行面及侧向的挡板，车辆除走行轮外还水平安置了导向轮。磁悬浮列车非接触式的轨道结构 必须提供侧向非接触式的导向力。轨道结构的形式 最常见的钢轮钢轨系统由钢轮轮缘和钢轨之间的作用里来提供导向力。钢轮钢轨系统 轮缘是有高度h和坡度的，钢轨顶面也是由圆弧组成，保证钢轮向中间靠。2、轨道结构的组成传统轨道结构的组成：钢轨轨枕道床连接部分（扣件）道岔附属设备2-1 钢轨 Rail 钢轨的类型以每米钢轨的质量来区分。 钢轨的断面可以分成轨头、轨底和轨腰三个部分，之间用圆滑曲线连接。钢轨出厂标准长度25m和12.5m两种。轨道交通线路上的钢轨是需要连成长轨条的，钢轨与钢轨纵向连接依靠夹板来实现。这种夹板称为钢轨接头。 钢轨接头的连接零件包括：夹板、螺栓、螺母、弹簧垫圈等。（1）钢轨连接钢轨接头分类（1）钢轨接头按其对轨枕的位置，分为悬空式和承垫式两种。 钢轨接头悬于两根轨枕之间，为悬空式接头。目前我国 铁路上均采用悬空式接头。 钢轨接头压于轨枕之上，为承垫式接头。承垫式