车站换乘（精选7篇）
车站换乘 篇1
1引言
地铁大客流疏运风险是当前网络化运营城市地铁所面对的主要风险之一[1,2]。以北京、上海地铁为例,北京地铁单日高峰客流已达到682.65万人次,正逼近700万人次大关,上海地铁世博会期间最高日客流达754.8万人次。地铁客流疏运过程为宏观疏运组织和微观个体行为的耦合过程,不仅仅是人群疏散动力学的问题[3,4],涉及个体运动行为学、车载运输、行车组织、运能、换乘方式、通道节点通行能力等因素[5,6,7,8]。地地铁换乘车站更是由于多条线路交叉,客流更是聚集。地铁换乘大致可分为同站台换乘、跨站台换乘、楼梯或电动扶梯换乘、站厅换乘、通道换乘、站外换乘等多种方式。其中通道换乘多是由于两个换乘站台主体较远,或两条线路交角的原因,只能通过通道换乘来完成,通道换乘类型在北京、上海、广州等城市地铁均有相应的实例。有些地铁车站由于地下空间局限,采用单通道换乘,即双方向换乘客流在同一个换乘通道内,这更给地铁车站特别是换乘通道带来了压力。
文章针对某单通道换乘车站,首先通过对车站通道的客流流向分析,分析给出了优化客流流线。并基于智能个体和矢量空间模拟技术,建立了该地铁换乘车站的二维疏运模型,根据高峰疏运客流,设定车站的客流矩阵,模拟了高峰时间段内的客流疏运过程,数值模拟结果显示了交叉客流、拥堵发生位置及原因,辨识了高风险位置,并提出了整改措施。
2单通道换乘车站介绍
计算模拟分析选的车站(以下简称ZCL站)为地下二层车站,通过站厅的换乘通道实现A线(车站所在线路)和B线的换乘,图1所示,换乘通道在站厅的一端。
车站站台为岛式站台,有效长度112m,宽度15m,中间有结构柱占有较多的站台空间。如图1所见,上下行线之间通过三个通道连通。
站台和站厅之间的楼扶梯设置在下行站台,共设置2台上行自动扶梯、2部2.2m宽步梯。站厅有效宽度9m,长100m,通向外界的出入口有2个,分别定义为东北出口(NE)、东北入口(SE)。另外一条换乘通道和B线换乘,长度61m,有效宽度7m,定义为西南口(SW)。站厅付费区设置9台出站闸机,非付费区设置13台进站闸机、14台自动售票机。
3客流流线分析
地铁车站客流的流向基本可以分为:同向客流、分隔客流、交汇客流、交叉客流、对冲客流;其中单向客流和有分隔的客流之间的社会力如摩擦力和排斥力较小,因此行动速度干扰较少,而交汇客流、交叉客流,特别是对冲客流之间的社会力会逐个增大,将引起客流的流动速度和通量降低,导致聚集。
因此为了尽可能的避免对冲和交叉客流,该车站可在换乘通道中间设置了隔离栏杆,用以分隔换乘通道内不同方向的换乘客流,如图2所示。B线换乘A线的客流沿着右侧进站通道行进,为了让客流在站台交汇区域变小,分离栏杆延长至中间下行楼梯附近,这样可以避免与左侧上行扶梯上来的换乘B线客流的流线交叉。但同时也可以看出,换乘客流的进站流线仍然与右侧上行扶梯的换乘B线的客流流线有交叉,同时与NE口和SE口进站的客流有一定的交叉。
站台层中间由于结构主体的存在,上行至站厅的通道只在一层站台部分。上行线站台的下车客流需要通过中间的3个通道(宽度分别为4.5m、4.5m、6m)进入下行方向的一侧站台,通过楼扶梯上行至站厅。因此为了避免上行线的进站客流与出站客流的交叉,设定上行线进站客流流线如图2所示,即上行线进站客流利用中间的通道、出站的客流利用两侧的通道出站,为此,两端的自动扶梯为上行方向,中间的2部步梯为进站客流使用。对于下行站台一侧,进站客流仍然会与下行线的出站客流有较长区域的交叉,特别是中间2个车厢附近,为此可分别在2个楼梯的右侧划出0.6m宽的通道,供下行线中间车箱附近的下车客流出站使用。
如图3规划客流流线,可尽可能的减少客流对冲、交叉、摩擦,但是由于该车站站台有效宽度和楼梯通过能力的固有缺陷,仍然会有流线交叉现象。
4车站客流疏运能力理论分析
除去其他客流交叉拥堵带来的影响因素,站台层通道的理论通行能力分析如下:
(1)上行站台的出站客流基本使用两端的上行扶梯,基于前期实验观测的结果[9],两侧扶梯的通行能力为:9600×0.75×2=14400人/小时,其中0.75是实际观测得到的系数。
(2)进站客流使用中间的步梯,基于前期研究的结果,中间步梯的通行能力为:4200×1.6×2=13440人/小时。
(3)部分下行站台的出站客流使用的是中间步梯隔出的通道,其通行能力为:3700×0.6×2=4440人/小时。
(4)上下行站台之间的通道通行能力分别为:左侧4.5×5000=22500人/小时;中间4.5×5000=22500人/小时;右侧6×5000=30000人/小时。
因此可见站台出站通道的节点在出站楼扶梯,理论通行能力为18840人/小时;进站通道的理论通行能力为13440人/小时。
站厅层通道的理论通行能力分析如下:
(1)9台出站闸机的通行能力为:2100×9=18800人/小时;13台进站闸机的通行能力为:2100×13=27300人/小时;
(2)换乘通道内进站通道的通行能力为:5000×2.5=12500人/小时;
(3)换乘通道内出站通道的通行能力为:5000×3.5=17500人/小时;
根据车站实际运行的客流观测,设定ZCL站初期早高峰小时客流如表1所示,其中:(1)A线上行线下车客流为7680人/小时,行车间隔3分钟;其中下车客流总20%通过东南口和东北口出站,80%客流换乘B线;(2)同样,A线下行线下车客流为7680人/小时,行车间隔3分钟;其中下车客流总20%通过东南口和东北口出站,80%客流换乘B线;(3)B线换乘A线的进站客流为10289人/小时,其中45%的客流至A线上行线,55%客流至A线下行站台乘车;(4)东南口和东北口的进站客流分别为1747人/小时;其中有5%的客流为下穿通道客流,不进入付费区;5%的客流通过A线站厅进站直接换乘B线;剩余分别有45%的客流到上行站台和下行站台乘车。
按照节点通行能力分析,地铁安全运行时,应该控制人员进行方向的通道内先前节点的通行能力大于后方节点的通行能力,例如以进站方向为例分析,换乘通道进站方向通道和进站闸机的通行能力之和要小于站厅至站台方向通道的通行能力。
通过实际客流和理论通行能力的比较,可见:
(1)站厅下行至站台的通道通行能力为13440人/小时,远小于换乘通道进站方向通道和进站闸机的通行能力之和,因此要限制进站闸机的数量,避免通过NE和SE入口进入的客流过多的涌入站厅付费区。因此可只开两个进站闸机(4200),可满足进站客流(3319人/小时)需要。同时,实际进入站台的客流为13434人/小时,几乎达到站厅下行通行能力的满负荷值,因此进站客流可能会在下行通道处发生聚集和拥堵。
(2)站台上行至站台的通过能力为14400人/小时,而实际客流为15360人/小时,因此完全通过两侧的扶梯疏散出站客流,疏散能力是不够的,因此在2个中间步梯隔出一个0.6m的通道,供A线下行线部分客流出站使用,一定程度上弥补出站能力不足的问题,但仍然可能会导致乘客滞留。
(3)换乘通道的进站通行能力(12500人/小时)满足进站实际客流(10289人/小时)的需要。同时换乘通道的出站方向通行能力(17500人/小时)满足出A线换乘B线客流(12463人/小时)的需要。
(4)出站闸机、自动售票机的通行能力满足大客流疏运需求。
5大客流疏运过程模拟仿真分析
通过前面的分析,可见该车站在站台楼扶梯布置位置、客流行进流线和通道通过能力存在固有缺陷,可能导致大客流疏运时的拥塞。这里通过数值模拟的方法,模拟客流高峰时间段内的疏运过程,辨识高风险位置,并提出改进措施。
5.1计算模型
利用先前研究所建立的地铁客流疏运模拟方法[1],基于智能个体和矢量空间技术的行人仿真动力学模型Legion,建立该地铁车站疏运模型。具体的地铁疏运过程的模拟实现方法可参考先前的研究结果[1]。这里根据行车间隔、实际运行状况,建立了该单通道车站客流进站、出站、换乘、购票、检票、上车、下车等微观动力学模拟设置方法。典型模型设置如图3所示,图4为自动售票机排队购票的设置,包括延迟点和队列。图5为人工售票窗口的设置,包括2个延迟点和1个队列。通过对南京、北京和广州地铁的进行实验测试[1],得到基本延迟时间如下:闸机平均时间延迟:1-1.2s;自动售票机平均延迟时间:20s;人工售票窗口延迟时间:20-40s,平均为30s。
5.2客流曲线设置
根据客流矩阵设定各起点(Origin)的1小时的客流曲线,其中包括到达各个迄点(Destination)的一定比例的客流量,典型曲线如图6-8所示。A线上下行线的行车间隔均为3分钟,因此设定每次到达列车下车客流为384人,如图6所示。下行线列车到达与上行线错开1.5分钟。
图7、8为东北和东南出入口的进站客流,图9为B线换乘A线进站客流,B线的行车间隔也为3分钟,设置B线上下行线列车到达时刻相隔1.5分钟。
行人运动参数设置:根据对乘客速度的统计和观测实验[1,9],设定行人的最大速度分布,其中性别、年龄对速度有一定的影响,模拟考虑了这种差异。同时考虑乘客是否携带行李,及在楼扶梯通道选择中的从众效应、对拥挤的反应等[10]。
5.3客流疏运模拟结果分析与讨论
这里主要关注与客流疏运过程的空间人员密度、客流滞留、客流交叉等高风险位置。
5.3.1 客流拥堵区域及密度
图10为典型疏运场景,图11显示了时间平均的高密度区域。由图可以看出,高密度区域发生在换乘通道的进站通道内、下行站台的楼梯入口、上行扶梯位置,15分时(上行线列车即将进站)车站这些位置已经产生较大区域的拥堵和滞留,模拟表明,右侧上行扶梯处的拥堵较左侧扶梯的严重,站厅右侧扶梯出口位置也出现了较大范围的滞留,最大密度达到6人/m2。
图10显示,在A换乘B线的通道内、2个出入口通道内、出站闸机、站厅非付费区、站厅左侧扶梯出口、购票机处没有发生聚集。由于仅开启了2个进站闸机,靠近自动售票机附近的闸机入口处有少量乘客拥塞,如图12所示。
5.3.2 空间使用率情况
图13为一个小时时间内大客流疏运时的车站空间的使用率。由图可见圆圈位置的使用频率较高,特别是建筑结构拐角位置、楼扶梯位置、站台候车区及闸机位置,同时在付费区有人流交叉现象。
5.3.3 客流交叉
模拟发现,在下行站台的两个楼梯附近,由于该位置站台较窄,宽仅为2m,同时进站客流仍然会与下行线的出站客流有较长区域的交叉,特别是中间2个车厢附近,导致该区域两个方向的客流对冲,容易发生客流拥堵,如图14所示。进而导致楼梯上的客流无法下行,直接导致的后果是站厅楼梯入口位置的拥堵区域越来越大,在站厅产生滞留,如图15所示。
从图15还可以看出,由于站厅右侧扶梯上来的换乘客流与B线换乘A线的下行客流有交叉现象,当下行楼梯入口处的乘客不断聚集和滞留,会阻碍右侧扶梯上来的换乘B线的客流,因此在圆圈位置出现客流的聚集,并越聚越多,进而阻碍B线换乘客流进入站厅,导致换乘通道内的人员聚集和密度增加。同时,可以看出由于左侧扶梯上来的人流和其他客流交叉较少,因此该扶梯出入位置没有乘客聚集现象,由图11也可以看出。但是右侧扶梯上来的客流受阻后,进而会导致右侧站台的客流无法及时疏散,导致右侧扶梯入口处的乘客越来越多,如果无法及时疏导,当下行线列车再次进站时,可能会导致乘客无法下车。
5.3.4 客流组织建议
鉴于本车站站台空间首限、客流行进流线和通道通过能力存在着固有缺陷,模拟发现大客流疏运时会发生较严重的拥塞。高风险位置在中间楼梯位置、两侧扶梯入口位置、站厅附费区位置,建议在这些区域设置加强动态监控,高峰客流时,增加工作人员,加强人员疏导。同时鉴于通道能力不足,建议未来增加站台/站厅的疏散通道,针对站厅客流交叉问题,建议另外增加换乘通道,避免客流交叉和聚集。
6结论
(1)文章针对某单通道换乘车站,首先通过对车站通道的客流流向分析,分析给出了优化客流流线尽可能的减少客流对冲、交叉、摩擦,但是由于该车站站台有效宽度和楼梯通过能力的固有缺陷,仍然会有流线交叉现象,阐释了客流流线交叉位置。
(2)通过疏运能力的理论分析,核算了车站各通道节点理论通过能力及实际疏运能力,与实际客流比较可见,该车站在在站厅下行楼梯处、站台两侧上行扶梯位置可能会发生聚集和拥堵。
(3)并基于智能个体和矢量空间模拟技术,建立了该地铁换乘车站的二维疏运模型,根据最大理论疏运客流,设定车站的客流矩阵,模拟了客流高峰时间段内的客流疏运过程,数值模拟结果显示了交叉客流、拥堵发生位置,并阐释了根本的原因,辨识了高风险位置在中间楼梯位置、两侧扶梯入口位置、站厅附费区位置。
(4)建议该车站在这些高风险区域设置加强动态监控,高峰客流时增设工作人员,加强人员疏导。建议解决该车站的根本措施是未来增加站台/站厅的疏散通道,并针对站厅客流交叉问题,建议另外增加换乘通道,避免客流交叉和聚集。
摘要：为了研究通道换乘地铁车站的客流疏运过程及风险点,文章针对某单通道换乘车站,通过对车站通道和客流分析,提出了优化的客流流线;并基于智能个体和矢量空间模拟技术,建立了地铁换乘车站的疏运模型,模拟了高峰时间段内的客流疏运过程。数值模拟结果显示了交叉客流、拥堵发生位置及原因,辨识了高风险位置,并提出了整改措施。文章提出的模拟方法和结论可为国内外类似车站制定客流组织方案及通道设计提供参考。
关键词：地铁,换乘车站,通道换乘,客流疏运,模拟
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车站换乘 篇2
1 概况
1.1 车站概况
本站为2号线与10号线的换乘站,采用上侧下岛形式,两站同期施做完成;2号线部分为岛式车站,有效站台宽度14m,车站总长193.5m;10号线部分为侧式车站,有效站台宽度5.6m,车站总长145.00m。2号线部分车站为两层三跨的箱型框架结构,标准段宽22.7m,结构顶板覆土厚度约2.8～4.4m,底板埋深约17.5～21.1m。10号线部分车站为双层双跨箱型框架结构,标准段宽22.6m,结构顶板覆土厚度约3.00m,底板埋深约19.9m。主体结构采用明挖法顺作法施工,钻孔灌注桩+钢支撑基坑围护;车站出入口、风道结构采用明挖法施工,钻孔灌注桩+钢支撑基坑围护。
1.2 地质条件
本区拟建场地所处地貌单元为浑河新冲积扇,场地标高介于52.1～57.8m之间,相对平坦。在勘探深度范围内,该场地地基土主要由第四系全新统和更新统粘性土、砂类土及碎石类土组成,其下为基岩。各层土自上而下依次如下:粉质粘土填土(①)层;杂填土(①-1)层;粉质粘土(④-1)层;粉细砂(④-2);砾砂圆砾(④-4);粘土(④-5)层;砾砂圆砾(⑤-4);
2 模型计算
根据车站结构换乘节点处的结构型式,采用Midas Civil程序建立空间计算模型。
2.1 模型建立
选用核心区行车中板建立模型,其中二号线为双柱三跨岛式车站(竖直方向),板横向跨度分别为7.25m、6.8m、7.25m,板厚400mm;十号线为单柱双跨侧式站结构(横向),板的横向跨度为9.6m,板厚600mm;十号线部分通过变形缝与二号线部分相连接。本模型中,梁、柱采用梁单元,行车中板采用板壳单元。
2.2 计算荷载
(1)自重荷载,由软件自行考虑;
(2)道床荷载:十号线行车区域加载道床;
(3)人群荷载:4kPa;
(4)行车荷载:采用影响面加载,车辆采用B型车,并采用移动荷载工况对行车荷载进行组合,考虑冲击系数折减系数(IFR)为0.8(图2);
(5)冲击系数:根据《TB10002.1-2005铁路桥涵设计基本规范》4.3.5条,根据实际情况,计算出冲击系数约为1.21。
3 结果分析
3.1 位移分析
全荷载组合CBmin情况下的位移0～-5.318mm;最不利位置在十号线单向板的范围;中间换乘节点处的位移约为-3.38mm;本站结构最大挠度约1/1800,能满足规范要求的挠度控制标准。
另根据各荷载工况下的变形情况,大致得到自重荷载所占约40%位移值,道床自重约占10%多,人群荷载约占10%,列车行车荷载约占20%的比例;行车荷载对整个结构变形有较大的影响。
3.2 梁单元内力图
主要受力区域依然是十号线的单纵梁区域,换乘核心区的梁弯矩并不是很大。
此处十号线部分的多跨连续梁仅取了2跨,与实际的无限跨的多跨连续梁有较大的区别, 不应主要考虑。同时,换乘节点区由于横梁的作用,其受力形式应该优于十号线标准段的纵梁。
可以看出列车相关荷载(道床+车辆)所占比例分别为0.33及0.29,列车荷载对核心区梁单元受力来说,还是不可忽视的一个重要因素,因此对梁的配筋应该加强注意。
3.3 板单元内力图
板单元全荷载组合CBmax下,Mxx最大弯矩云图见图5,范围404.832～-776.078kN.m;本组合下主要看跨中正弯矩,可以看出,换乘核心区的横梁对板带有一定的划分作用,但是换乘核心区的板块仍然以单向板受力为主。
对图6、图7的弯矩剖断线图,对比不同位置的板弯矩图可以看出,随着跨数的增加,边墙支座对跨中的影响逐步削弱,板的最终受力状态能满足受力要求。
3.4 最不利荷载位置
利用Midas Civil自带的荷载追踪器功能来查看最不利荷载位置,以便进一步认识模型的受力状态。
根据图8可知,MVmax车辆荷载组合下,柱轴力最大,相对应的车辆荷载布置情况为前车后轴与后车前轴满布于柱两端。
由图9可见,纵梁跨中弯矩最大处,为两列车的车轴同时满布在跨中左右范围内。
4 结论
(1)通过计算,根据内力分布情况,可以得到需要加强的部位,可以在设计中有意识的加强薄弱部位,提高结构的整体安全性。
(2)车站空间计算模型的计算结果显示,虽然行车中板厚度较大,但仍呈现为板柱结构受力分布情况,是典型的“板柱结构”特性。十号线段更多体现出来的是单向板的特性,而换乘核心区则更多体现双向板的特性。
(3)通过影响面分析,可以很直观的查看最不利荷载布置位置情况;同时,通过不同工况所产生的最终内力比较,可以看出中板行车荷载(包括道床荷载等)对中板的受力有较大的影响,因此设计过程中需要加强对此处的关注。
(4)此外有一点很重要的是,本结构未承受行车荷载的部件,如顶底板、侧墙等,是按照《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)采用极限状态法进行配筋的;而直接承受行车荷载的行车中板则应相应的选择《铁路桥涵设计基本规范》(TB10002.1-2005)采用容许应力法进行配筋。两者会有较大的出入,具体设计过程中应区别对待。
摘要：地铁十字换乘车站的换乘节点核心区受力较复杂,以上侧下岛双层十字换乘车站为例,车站中板作为列车的行车道板,需要在设计过程中考虑行车荷载的影响。采用大型有限元软件M idas C ivil,采用影响面分析考虑行车荷载后的中板受力分析,确定了最不利工况,找到了应力集中部位,为设计提供了理论依据,保证车站结构的安全。
关键词：十字换乘车站,上侧下岛,换乘节点,有限元,数值分析,影响面
参考文献
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客运专线车站的换乘设计初探 篇3
客运专线车站换乘枢纽的换乘设计应当体现人性化设计理念, 在强调功能性、系统性和经济性的基础上, 尤其是加强体现中华民族文化性、地域文化性, 以及先进性的建设原则, 实现多种交通方式“无缝连接”和“零距离换乘”。对换乘枢纽进行合理分区、人车分流、体现“以人为本”是保证客运专线车站换乘枢纽有序运行的关键环节。
客运专线车站换乘枢纽内的换乘主要可以分为三种类型:第一种类型是客运专线与城市交通的换乘;第二种类型是城市交通各种运输方式之间的换乘。无论是哪种类型的换乘, 都必须具备各换乘过程的连续性、客运设备的适应性和客流过程的顺畅性三个子系统条件, 满足公式:R∧UB……→ (式中:R, UB表示客运专线客运和市内交通;∧表示衔接符号;……→是保证过程连续性符号) 和公式:CR圮CP圮CUB (式中:CR、CP、CUB分别为客运专线、客运专线换乘枢纽以及市内交通的运输能力、通过能力或容纳能力;圮表示表示相互适应符号) 。
2 客运专线与地面公共交通的换乘设计
现阶段我国主要城市都还没有完全实现地铁、轻轨与客运站的换乘, 地铁与轻轨不能深入客运专线车站, 故主要的换乘还将是以客运专线和市内公共交通之间为主, 表现为:市内公共交通为客运专线集结和疏散客流。因此, 公共交通的站点应当与客运专线客流进出站的流线相适应, 减少流线的交叉和干扰。且公交站点离客运专线车站的进出站口不宜过远, 以减少旅客的走行距离, 解决我国旅客旅行行李多、走行困难的难题。如果条件允许, 对于部分到达强度大的公交线还可以引入到客运专线车站内部, 实现旅客的“零步行”。
在进行客运专线与地面公共交通换乘设计时, 最重要的是“人车分流”。站前广场是客运专线旅客与地面公共交通换乘的主要场所, 所以换乘设计的重点就是对站前广场进行规划。当车站进出站客流量均很大时, 其做法可以是将车流区域和人流区域在站前广场进行空间分割, 使二者相互独立、互不干扰。将站前广场的地面区域设置为“车辆禁行区”, 步行旅客可以在广场上走行。在广场上布置服务设施, 作为旅客休息和活动的场所。而旅客的到达则直接通过高架引入候车大厅入口进站候车。如昆明站, 客运站的到达客流通过高架匝道, 直接由市内地面公共交通下车便可进入二楼候车室候车, 缩短了旅客行走的距离, 也解决了旅客行李多、乘车换乘困难的问题。当客运专线车站的换乘量较小时, 应对站前广场进行严格分割, 划定机动车行驶区。站前广场可采用“回”字形设计, 即换乘点设在广场四周, 右边为公交下车进站客流区域, 左边为公交上车客流区域。而广场中央为活动休息区, 有条件的车站也应预留地铁轻轨地下车站垂直换乘的进出口。
无论是对站前广场进行空间分割还是平面分割, 地面公共交通都可在客运专线换乘枢纽内可设两个换乘站, 一个主要为下车换乘客运专线旅客服务, 在站前广场靠近车站进站口的一侧设置;另一个主要为客运专线到达旅客换乘城市地面公共交通服务, 在站前广场靠近车站进站口的一侧设置。
3 客运专线与城市轨道交通的换乘设计 (以客运专线与地铁换乘为例)
地铁交通容量大、速度快, 是实现客运专线旅客疏散和聚集的有效途径。如果能够合理规划客运专线与地铁的衔接, 将能够大量节省旅客旅行的时间和步行距离, 为旅客提供高质量的换乘服务。
客运专线车站的规划设计应与地铁的规划设计相协调。以缩短旅客换乘走行距离和换乘时间为目标, 尽量使城市轨道交通的站厅或出入口靠近客运专线站台及出入口。为了方便客运专线与地铁的换乘, 可以采用地铁在客运专线车站站前广场地下单独建设交通车站, 利用出入口通道与客运专线衔接从而实现便捷换乘的方式。这种方式充分利用了客运专线车站站前广场空间, 地铁车站修建的时候, 明挖施工时不造成大规模的拆迁和改造, 相对施工难度较小。地铁修建在地下消除了对城市景观的不利影响和对城市的分割, 乘客换乘较为方便。客运专线的旅客从车站出来即可在站前广场换乘地铁, 减少了旅客与市区地面交通的干扰;地铁旅客从地铁站出来即可换乘客运专线, 减少旅客在市内的交通换乘次数和换乘等待时间, 有助于客运专线充分发挥其快速性优势, 缩短旅客在途旅行时间。如果票务制度和管理制度允许, 还可以考虑将地铁车站的其中一个进出站口设在客运专线车站站台上, 采用旅客“下车圮上车”的“零步行”换乘方式, 以实现乘客真正“零换乘”的旅行需要和适应将来“一票直达”的发展趋势。但这种设计方式需要客运专线站台有足够的空间, 且地铁车站的规模较大, 需要在车站内设代步扶梯, 工程投资较大。
4 客运专线与出租车及私人车辆的换乘设计
城市出租车和私人车辆比起城市公交汽车和城市轨道交通来都有集中到达性较强的特点, 故在进行客运专线与出租车和私人车辆的换乘设计时应当专门设置它们的下客区和候客区。考虑到减少客流流线交叉的需要, 应当将下客区设置在靠近车站的进站口的地方, 而候客区则应设在车站出站口附近。为了维持车站内的交通秩序, 保证行人车辆的通行安全, 应当加强管理和执法力度, 杜绝出租车及行人车辆的乱停乱放现象。
由于客运专线的快速性、安全性和舒适性等优点, 将吸引部分过去以私人汽车出行的旅客改乘客运专线出行, 这就要求客运专线车站必须要充分考虑解决这些以私人汽车换乘客运专线或使用其它运输工具的旅客的车辆泊位的问题。在客运专线车站换乘枢纽内, 应当设置充足容量的停车场站, 对停车场的布局进行合理规划。如果能够利用地下空间, 应当首选将地下空间开辟一个区域为停车场。在地下空间难以利用的情况下, 对于采用空间分割方式的站前广场, 可以在广场的地面区域, 划定一部分区域为停车场;对于采用平面分割方式的站前广场, 停车场的布置应在减少交叉干扰和站前广场面积允许的前提下在站前广场中部开辟停车区域。如果站前广场面积不允许或是站前广场的交通负荷太大、交通状况不允许, 应当考虑将停车场布置在站前广场以外。停车场设置在车站的右侧优于设置在车站左侧, 原因是出站客流的密集性和快速性容易导致交通拥挤和不安全隐患的存在。
5 城市各种交通工具之间的换乘设计
城市各种交通工具之间在客运专线车站换乘枢纽内的换乘主要包括三种形式:城市地面公共交通与城市轨道交通换乘;自行车、私人车辆、出租车与城市公共交通换乘;自行车、私人车辆、出租车与城市轨道交通换乘。对于城市各种交通工具之间的换乘, 应当以满足换乘的连续性为前提, 通过客运专线车站紧凑的设施配置和合理的站点布置, 减少旅客为实现换乘而走行的距离, 为需要换乘的乘客提供方便;在客运专线车站换乘枢纽内要有足够的停车场站, 以“停车+换乘”的方式实现个人交通与公共交通的换乘。城市各种交通工具之间的换乘应当以轨道交通 (以地铁为例) 为核心, 其它交通站点、停车场站的布置都要以与地铁换乘方便为基础。基于前面提出的将地铁车站设于站前广场地下、地铁车站的其中一个出入口设在站前广场中央的思路, 各种交通工具的站点和停车场站都应在地铁车站出站口的附近, 使旅客换乘的走行尽量集中在站前广场上且距离最短, 避免旅客深入市区交通, 减少人流与车流的交叉干扰。这种设计方式有利于客运专线车站范围内维持交通秩序、提高车辆运行速度、保证人身安全、缩短旅行时间和减少旅客旅行疲劳。
摘要：客运专线车站换乘枢纽内各种交通方式的衔接、布局、能力匹配等, 直接影响着各种流线的顺畅程度、乘客的换乘效率等, 不仅体现了铁路的服务质量和市场竞争力, 而且直接影响到铁路旅客的集散能力和效率, 以及城市客运交通体系的服务水平等。因此本文对客运换乘枢纽内的换乘设计展开研究。
关键词：客运专线车站,换乘枢纽,换乘设计,原则,设计
参考文献
某多线换乘车站防排烟方式分析 篇4
根据“地铁规范”和GB 50490-2009《城市轨道交通技术规范》 (以下简称“轨道规范”) 的要求, 当车站的站台层发生火灾时, 应通过开启站厅层送风系统等方式, 保证站台通往站厅的楼梯、扶梯口处形成向下气流 (气流速度应大于等于1.5m/s) , 能够有效阻止烟气顺着楼梯、扶梯等开口处向上蔓延, 影响人员安全疏散。对于有两个站台层的换乘车站, 根据“轨道规范”第7.3.18条的规定, 要求其上下层站台联络梯处采取一定防火分隔措施进行有效分隔。
在一般设计中站台发生火灾时, 防排烟方式的选择和设计较为明确, 只需根据规范意图 (即满足楼梯、扶梯等开口处向下、不小于1.5m/s的气流) , 设计满足要求的排烟量和送风量, 设定合理的逻辑控制关系即可。然而, 无论是单线车站还是多线换乘 (公用站厅区的多层车站换乘) , “地铁规范”和“轨道规范”均未对站厅层火灾时的防排烟方式做详细要求, 即没有明确的防排烟方式可供选择。所以, 就有必要根据车站实际布局及情况, 结合气体流动理论, 合理选择理想的防排烟控制方式。笔者将基于此思路, 并结合实例, 针对多线换乘车站公共站厅区的防排烟方式进行探讨和研究, 图1为地铁通风-排烟系统构成图。
1 多线换乘车站项目实例分析
1.1 车站项目设计概况
某多线换乘车站位于该市核心区开发地块。其中, 地下一层为地铁公共站厅层, 由公共区、设备管理用房两部分组成。公共区布置在车站中部, 设备管理用房布置在车站两端。公共区分为付费区和非付费区, 非付费区内靠近出入口处设置售票机与自动加值机, 设一部直通地面层的无障碍电梯。付费区内设四组楼、扶梯, 分别直达1号线站台层和2号线站台层, 并设1台无障碍电梯直达站台层。
地下二层为1号线 (岛式车站) , 车站长度294.13m, 站台宽度13.8 m, 通过两组上下行楼梯、扶梯直通地下一层公共站厅区域;地下三层为2号线 (亦为岛式车站) , 车站长度302.45m, 站台宽度12.5m, 通过两组上下行楼梯、扶梯直通地下一层公共站厅区域。2号线站台端部设置1组换乘楼梯, 通过楼梯可上至1号线站台中部, 实现1号线和2号线两个线路站台的快速换乘。其平面布局图如图2所示。
1.2 防排烟设计
“轨道规范”8.4.17规定, 地下车站的站厅区域、站台公共区域以及管理和设备用房等区域应划分防烟分区。其中, 站厅、站台公共区域的每个防烟分区, 其建筑面积不应超过2 000m2;管理和设备用房等其他区域每个防烟分区, 其建筑面积不应超过750m2。
基于上述原则, 将地下一层的公共站厅区域划分为4个防烟分区, 每个分区面积小于2 000m2。而对于站台区, 两个线路的站台的公共区域也将独立划分为一个防烟分区, 面积小于2 000m2, 在连通上下楼层的楼梯、扶梯等开口部位底部, 用高度大于等于500mm的挡烟垂壁 (升至楼板底板, 突出吊顶以下500mm) 进行分隔。
1.3 火灾场景设计
采用计算机火灾动力学模拟系统来研究具体多线换乘车站防排烟方式, 预先设定各种不同的火灾工况。参考国内外相关案例中地铁列车火灾强度的设置, 该项目设定火灾强度值为2 MW。
笔者主要针对站厅区域进行相关火灾场景的设定。站厅层火灾场景及排烟方式方案, 如表1所示。
2 防排烟方式分析
2.1 建立分析模型
根据建筑设计方案, 运用火灾动力学模拟软件建立分析模型, 如图3所示。
在所建模型的基础上, 笔者采用计算机烟气蔓延及控制模拟分析软件进行计算分析, 采取国内外常用的相关判定标准作为分析依据。
由于在火灾烟气成分中, 有毒气体的成分 (包括生成量大小和分布区域) 比较复杂, 人体受其影响的浓度也有很大的差异, 在危险性分析中较难对其进行定量描述, 且分析模型中假设的化学燃烧反应往往比较简单, 并不像真实火灾场景那么复杂。所以, 在通风条件比较好的火场环境或一般的大空间环境下, 普遍采用一种简化方法来度量火灾烟气中有毒有害性气体对人体的危害浓度。即如果火灾烟气的能见度大于10m, 则可认为烟气内有毒有害性气体的浓度在30min内不会达到人体的耐受极限。保守起见, 采取能见度大于等于15m作为火场能见度和火灾烟气毒性的判定标准。
2.2 各排烟方式下环境温度分布分析
当火灾发生在公共站厅层时, 通过模拟分析过火源切面温度分布和地面以上2m处切面温度分布发现:
(1) 在地下二层1号线站台层和地下三层2号线站台层同时开启机械补风系统的情况下, 即排烟模式P1下, 在1 200s的整个模拟过程中, 两个站台层区域内均会保持一定的正压, 同时会有部分新风通过站台层与站厅层连通的楼梯口处输送至站厅层, 与站厅层的高温热烟气形成良好的气流组织, 能够有效影响站厅层排烟系统的排烟效率。同时, 还能够在站台层与站厅层连通的楼梯口处形成向上的气流, 防止站厅层烟气在楼梯口处蓄积沉降, 为站台层人员安全疏散提供良好的疏散环境。
(2) 在仅开启地下二层1号线站台层机械补风系统的情况下 (2号线站台层不开启补风系统) , 即在排烟模式P2下, 在1 200s的整个模拟过程中, 1号线站台层与站厅层内高温热烟气在楼梯连通处也能够形成有效的气流组织, 但由于1号线站台层补风量有限, 整体效果不及两个站台层同时开启补风系统时的效果。需要说明的是, 为了体现各种模式之间的可对比性, 笔者在分析时设定站台补风量恒定 (不开启补风系统时, 补风量为0) 。对于该模式, 即仅开启1号线站台层补风系统的情况, 如果增大1号线站台层补风量, 则通过楼梯口处向上的气流速度就会过大, 形成送风气流占主导地位的局面, 使排出的烟气中空气所占的比例增大, 影响烟气运移和排烟效率。
(3) 对于排烟模式P3, 在1 200s的整个模拟过程中, 由于两个站台层均不开启机械补风, 虽然整个模拟过程中, 环境温度仍能够保持在可接受范围之内, 但站台层与站厅层楼梯口处均无法形成向上的有效气流, 导致右侧楼梯口处温度较前两种模式有所升高, 变化明显。
综上所述, 在站厅层的三种排烟方式下, 控制火灾烟气的效果都较为理想, 在整个模拟过程的1 200s内始终保持清晰高度内的温度未达到威胁人体耐受的60℃临界温度, 即ASET (P1) 、ASET (P2) 、ASET (P3) 均大于等于1 200s。
2.3 各排烟方式下环境能见度分布分析
烟气可见度在一定程度上能够更好地反映烟气的浓度, 其也能够从侧面反映排烟系统排烟效率。通过对三种排烟模式下的过火源切面烟气能见度分布及地面以上2m处切面烟气能见度分布进行分析发现:
(1) 在排烟模式P1下, 在1 200s的整个模拟过程中, 站厅层顶棚下方烟气浓度较小, 烟气层厚度也较小, 排烟效果较为显著, 效率较高;即ASET (P1) =1 200s。
(2) 在排烟模式P2下, 火源上方附近区域的烟气层厚度基本保持不变, 但烟气浓度有所增加, 而在远离火源的区域, 烟气层厚度和浓度较P1模式下均有所增加;当模拟时间到达1 120s的时候, 局部区域的烟气能见度降至15m以下, 表明此时火场环境将达到人员安全疏散临界条件, 即ASET (P2) =1 120s。
(3) 对于排烟模式P3, 火源上方情况也基本不变, 但远离火源的区域 (尤其是在远离火源的楼梯口处) , 烟气层沉降显著, 烟气层厚度和浓度变化明显, 主要原因在于高温烟气在沿着顶棚蔓延的过程中, 不断受到冷空气的冷却, 热驱动力逐渐减小并消失而发生沉降, 这一原因也能够从侧面反映出下部区域加压补风的必要性。当模拟时间到达1 080s时, 局部区域的烟气能见度降至15 m以下, 表明此时火场环境将达到人员安全疏散临界条件, 即ASET (P3) =1 080s。
从整个模拟过程中的烟气蔓延及分析情况来看, 三种防排烟模式下的烟气能见度分布情况与烟气温度分布情况所反映的信息趋于一致。三种防排烟模式下, 烟气能见度可接受时间关系为:ASET (P1) >ASET (P2) >ASET (P3) 。
3 结论
(1) 公共站厅区域内设置机械排烟系统时, 顶部的机械排烟口应与连通站台层的楼梯、扶梯等开口保持一定的距离, 防止将烟气引向人员疏散出口;同时也可避免站台层在楼梯、扶梯等开口部位向上的补风气流被排烟口直接吸走, 形成排出的烟气中空气所占的比例增大的局面, 进而产生排烟口排烟效率的降低。
(2) 当多线换乘车站公共站厅区域内发生火灾时, 宜优先考虑和选择所有站台层 (与公共站厅区域所直接连通的所有站台层) 同时进行机械补风的防排烟方式。各站台层补风量应根据实际空间尺寸进行确定, 以保证站台层与站厅层之间连通的楼梯及扶梯口处能够有效形成向上的气流, 但速度不宜超过1.5m/s。
笔者仅针对该案例分析和研究, 不能完全排除项目本身空间布局的影响。对于特定的项目还应根据实际需要进行特定的分析, 采取合理的防排烟控制方式, 使得多线换乘车站防排烟设计达到最佳的火灾烟气控制能力。
摘要：以某市一多线换乘车站为例, 通过数值模拟分析该形式的车站在设定的火灾场景情况下, 采取不同防排烟方式, 其站内的烟气控制程度和效果。从而总结出了多线换乘车站公共站厅层内发生火灾时防排烟方式的选择方法, 如顶部的机械排烟口应与连通站台层的楼梯、扶梯等开口保持一定的距离;发生火灾时, 宜优先考虑和选择所有站台层同时进行机械补风的防排烟方式等。
关键词：地铁,多线换乘车站,防排烟方式,火灾模拟
参考文献
车站换乘 篇5
关键词：地铁车站,换乘节点,抗浮,承载力,计算
1 工程概况
上海某地铁车站节点是上海市地铁车站建设工程一个重要的节点。拟定新建线路车站与已建成运营的车站形成“十”字形换乘。该节点区段拟定新建道路与新建线路上下重叠成一体化布置,新建线路车站为地下4层车站(见图1)。
由于新建道路的实施,节点区原有3.5 m左右的覆土需要移除,将对节点抗浮不利。
2 地质条件
根据埋深80 m范围内地基土的成因类型、土层结构、性状特征可划分为9层。车站基坑坑底大部分位于⑤1层灰色黏土内,地下墙墙趾插入⑦2层草黄～灰色粉细砂中。开挖范围内主要以③层,④层流塑状的黏性土层和⑤1层软塑状的黏性土层为主;坑底⑥层黏土层厚约4.5 m。⑦1层承压含水层顶埋深约为28.3 m,基坑开挖至12.7 m时,需抽取承压水满足基坑稳定要求。
3 计算过程
3.1 计算软件与计算范围
MIDAS/GTS(岩土与隧道分析系统)代表了当前工程软件发展的最新技术,在隧道工程与特殊结构领域为我们提供了一个崭新的解决方案。为准确描述节点区的岩土力学行为,本次计算采用MIDAS/GTS V2.5进行。计算过程分两个阶段进行,分别模拟现有节点区的结构内力(结构构件模型梁、板、柱和地下墙体见图2)和考虑移除覆土新建东西通道及新建线路后的结构内力(结构构件模型梁、板、柱和地下墙体见图3)。
平面上计算选取节点区外扩3 m～5 m板带的范围(已建成的线路和新建线路在该处分别设有诱导缝和施工缝)进行;沿重力方向,由于基坑深度为22 m左右,坑底下选取50 m深度范围内的土体进行计算。根据相关岩土工程的计算分析和设计经验,上述计算范围可以满足设计分析的精度要求。
3.2 计算荷载
现有结构和新建结构均考虑地面超载,新建结构东西通道底板不考虑行车荷载(不管将来通道顶板是否行车,只考虑一次地面超载,这样有利于准确评估结构抗浮验算)。现有下一层、下二层板均考虑活荷载8 kPa,新建后的新建线路结构底板和原换乘节点底板均考虑整体道床的荷载。两个计算模型均按照设防水位在现有地面下0.5 m处考虑抗浮。新建结构的模型考虑施工期间的短暂降水,然后恢复到现有的抗浮设防水位。结构自重和覆土、水土压力均由程序自动考虑。
3.3 约束设置
对模型最低处土体单元节点约束其平动位移。边界处的土体和结构单元节点按照对称约束进行设置。
3.4 其他设置
土体的相关计算参数和桩单元的刚度参数按照详勘报告选取。
3.5 计算结果
分别按照现有结构和新建结构两个模型内力进行对比,按照由下至上的顺序,依次为板、梁、柱的内力对比结果。具体内容为底板、下二层板、下一层板、顶板、底板梁、下二层板梁、下一层板梁、顶板梁、柱。由于篇幅限制,下面仅列出底板主要构件的计算图示(见图4～图7)。
3.6 计算结果分析
从结构整体而言,在覆土移除后,整体会产生上浮的趋势,而结构构件梁、板、柱、墙则由于增建的东西通道和新建线路结构,加上施工阶段的降水,导致结构整体下沉。结构整体抗浮的手算结果表明,不设抗拔桩结构需要靠地墙的摩阻力进行抗浮,建议增加抗拔桩,可以保证结构的抗浮承载力而且对原有结构和新建结构连接更为有利。
4 结语
T形换乘地下车站结构设计 篇6
某车站为2号线一期工程的第4个站,线网中与规划4号线呈脱离式“T”字换乘,换乘节点部分与本站同步实施,预留远期4号线相关建设条件。本站为2号线运营小交路折返站,站后设置折返线和停车线。
车站主体长度为501.60 m,车站内净长为500.00 m,线间距17.0 m。车站内线路呈“人”字坡,由变坡点分别向西、向东0.2%下坡,车站覆土厚度为3.1 m～4.3 m。
车站东南侧为在建商业广场,西南侧为在建商住楼和已建24层住宅楼,北侧规划为居住用地及街头绿地。
2 地质概述
场地地层以硬塑状粘性土为主,缺失第⑤层软土,无明显含水层。车站范围内各土层特性概述如下:
①1层杂填土:杂色,松散,主要为路基土,层厚0.60 m～5.4 m。③1层粘土:灰黄～褐黄色,硬塑,层厚1.20 m～6.90 m。③2层粉质粘土:灰黄色,可塑,层厚1.20 m～5.10 m。⑥1层粘土:灰黄色,硬塑,层厚11.80 m～18.40 m。⑥2层粉质粘土:灰黄色,可塑,层厚1.30 m～8.60 m。⑦1层粉质粘土:灰色,软塑,层厚1.60 m～10.10 m。⑧1层粉质粘土:灰黄色,硬塑,层厚1.00 m～4.00 m。(11)1层碎石:杂色,密实,块状,层厚7.10 m～10.60 m。(11)2层含碎石粉质粘土:灰～棕黄色,可塑,结构较松散,夹岩石碎块,层厚0.90 m～8.40 m。
3 工程设计重点
3.1 车站施工工筹的安排
考虑到车站较长,工期又相当紧张,在车站(23)轴及(47)轴处设置了两道封堵墙,车站主体分两期施工。一期施工(23)轴封堵墙以西结构及(47)轴封堵墙以东结构,为区间盾构及时提供调头条件;二期施工两道封堵墙之间的车站结构。
3.2 同期建设4号线北端头井的处理
换乘节点部分4号线北端头井设计为盾构调头井,远期4号线区间盾构掘进后在井内调头。因此端头井内两根永久柱需要在远期4号线盾构区间调头后再浇筑,近期考虑两根ϕ850钢管混凝土柱作为临时支柱。端头井内顶、中、底梁需要综合考虑近期、盾构调头阶段临时柱拆除后以及远期永久柱浇筑完成各受力阶段后进行配筋计算。
3.3 与4号线换乘节点的处理
本站2号线为地下2层结构,同期建设4号线为地下3层结构,考虑到地下3层基坑深度较大,换乘节点范围地下2层中板逆作,与地下2层基坑底板一起施作,然后继续往下开挖地下3层基坑。同时,T形换乘区域考虑结构适当外放,以减少远期4号线建设时各种不稳定因素引起的局部调整的影响。
3.4 预留远期大换乘厅接口及与城市设计相结合问题
车站T形换乘节点站厅层在远期设计为一个圆形大换乘厅,近期仅设计为半圆形的小换乘厅,车站主体站厅层及附属结构设计时需要考虑并预留好远期打通条件。本站与市民休闲广场距离较近,根据规划部门提供的城市设计相关要求,车站换乘节点站厅层北侧需要考虑预留以后跟城市设计相接的地下接口,因此将2号线4号风亭、T形换乘区及2号线主体之间的围合区域加以利用,结构上预留后期开发条件。
3.5 车站附属结构与主体结合差异沉降问题
车站主体底板位于⑥1粘土层,车站附属结构及围合区域结构底板位于③2粉质粘土层,根据地铁相关规范要求,车站主体与附属结构之间需要设置变形缝,以满足两个结构之间的不均匀沉降要求,并减少结构裂缝的产生。但本站4号出入口与7号出入口需要考虑远期大换乘厅的打通而无法设置变形缝;4号风亭及相邻围合区域因两面与主体相接也无法设置变形缝,因此通过在结构底板下设置钻孔灌注桩来协调结构之间的不均匀沉降,以便减少结构裂缝的产生。
4 围护结构设计
车站位于梁溪路上,跨青山西路和蠡溪路两个路口,车站北侧沿梁溪路分布的DN1 800泄洪管,临时迁改后该泄洪管距离车站围护结构最近处仅1.5 m左右;车站北侧有一幢6层居住楼距离车站仅3.5 m。根据本工程所处的周边环境,车站主体基坑变形控制保护等级定为一级。
4.1 支护体系方案
根据本车站基坑深度、宽度的不同和周边环境的保护要求,分段选用合理的支护体系方案。
标准段基坑宽度为22.7 m～23.75 m,基坑开挖深度为18.01 m～17.17 m,采用800 mm厚地下连续墙+三道内支撑作为基坑的支护结构。
端头井基坑宽度为26.8 m,基坑开挖深度为19.861 m～19.032 m,采用800 mm厚地下连续墙+四道内支撑作为基坑的支护结构,为确保基坑及周边环境安全,第三道钢支撑在回筑阶段往下换撑。
本站与4号线换乘节点范围地下3层基坑宽度为41.755 m～44.761 m,此范围基坑开挖深度为24.801 m～26.501 m。考虑到基坑开挖深度较大,基坑形状不规则,根据基坑周边环境保护和降低工程造价的要求,对顺作法施工和半逆作法施工等多个设计方案进行了分析与计算,通过技术经济比较,并结合施工工期的要求,决定采用地下2层中板逆作的施工方法,支护结构采用1 000 mm厚 地下连续墙+五道内支撑+地下2层中板逆作作为基坑的支护结构。
经验算,本站不需要降承压水。为了保持坑底干作业要求,需在基坑内外合理设置排水沟、集水井排水,并应防止基坑外的水流入基坑。
因车站底板所处土层为⑥1粘土层,该层土的力学指标Cq=55 kPa,Φq=20.2°,本站不进行坑底地基加固设计。
4.2 地下连续墙计算
施工阶段地下墙作为基坑的围护结构,根据各开挖工况按竖向弹性地基梁法计算,并计入围护结构的先期位移值以及支撑的变形,按“先变形、后支撑”的原则进行结构分析。下面分别对标准段、端头井、换乘节点地下3层基坑开挖阶段地下墙进行计算,其内力及变形图见图1～图3。
根据以上计算结果可看出,车站主体基坑支护结构位移计算值小于一级环境保护要求所对应的变形控制值。根据内力包络值以及位移计算值,本车站所选用的支护体系方案是合理可行的。
4.3 环境保护措施
根据周边环境以及一级基坑的变形控制保护等级要求,在施工过程中,提出以下几条环境保护的技术措施。
在导墙施工、地下墙成槽施工、基坑开挖、支撑及主体结构回筑施工中进行全过程跟踪监测控制,及时调整和优化施工措施,以有效控制变形。
基坑开挖程序必须以“时空效应”理论为指导,要求每步开挖以3 m～6 m为一小段,每步开挖的无支撑暴露时间控制在8 h～16 h,保证施工期间的基坑稳定和减少变形,确保基坑的安全。
按照一级基坑变形控制保护等级要求复加预应力,根据跟踪监测数据,控制开挖范围内复加预应力的时间和数值。
根据周边较近管线变形最大允许值,以及周边环境的要求,制定出变形控制指标、警戒值和各阶段的控制值,必要时实施跟踪注浆或其他辅助技术措施。
5 主体结构设计
5.1 主要设计原则
结构设计分施工阶段和使用阶段,按照承载能力极限状态及正常使用极限状态的要求,进行承载力、稳定、变形、抗浮及裂缝宽度等方面的检算。
车站采用现浇整体式框架结构,与地下墙形成复合结构。使用阶段考虑地下连续墙参与车站抗浮,并与主体结构侧墙共同承受车站侧向水土压力。
地震作用按6度考虑,抗震措施按7度设防。
人防荷载按6级抗力等级进行结构强度验算,并做到各个部分抗力协调。
车站主体每隔24 m～28 m左右设置诱导缝,如遇结构开孔或设备区无法设置诱导缝时改设施工缝,车站结构因分段施工设封堵墙处则考虑后浇带处理。
5.2 车站抗浮验算
按最不利水位位于地面下0.5 m进行车站抗浮验算。车站标准段设置压顶梁,考虑地下墙自重及侧壁摩阻力后,抗浮满足要求;换乘节点地下3层结构需要设置抗拔桩,以满足抗浮要求。
5.3 车站标准段设计
车站标准段计算按底板作用在弹性地基上的平面闭合框架结构进行内力分析,荷载按结构最不利受力情况进行组合,取其包络值进行配筋计算。计算图式及荷载见图4。
5.4 车站端头井设计
车站东、西两个端头井均设置为盾构调头井,井内中立柱在盾构推进调头之前不允许浇筑,这段时间内顶板不允许覆土,底板需设置泄水孔以减小结构下水反力。在盾构完成调头后浇筑中立柱及顶板覆土,并封闭底板泄水孔。
由于端头井空间受力作用明显,所以考虑采用顶、中、底板结合梁、柱框架结构共同作用的计算体系进行三维有限元分析,对盾构调头阶段、使用阶段的重力工况及水反力工况分别进行计算。
5.5 车站换乘节点设计
车站换乘节点区域为地下2层结构与地下3层结构T形相交,为不规则矩形,同样需要进行三维有限元计算分析。为模拟结构不同阶段的受力情况,计算分析时考虑了近期使用阶段(4号线盾构孔未打开,部分附属通道未打通)、远期盾构调头阶段(4号线端头井内临时中柱凿除)、远期使用阶段(4号线盾构孔打开,附属通道全部打通形成大换乘厅结构)三个阶段。
根据三个阶段的计算结果分析,地下3层底板最大正弯矩为2 300kN·m,端墙最大正弯矩为1 300kN·m。通过弯矩配筋及抗剪计算,地下3层底板厚度采用1 400mm截面,端墙厚度采用1 000mm截面是合适的。
6结构防水处理
本站结构防水设计遵循“以防为主、刚柔结合、多道防线、综合治理”的原则。以混凝土自防水为主、柔性防水层为辅,对变形缝、施工缝等特殊部位进行多道处理。其控制标准见表1。
根据本站规模及结构特点,提出以下几点控制车站混凝土结构裂缝产生的主要措施:
1)采用防水混凝土进行结构自防水,防水混凝土的抗渗等级不小于P8。2)增加结构的纵向刚度,减少车站纵向不均匀沉降而引起的纵向变形,从而达到减少车站结构有害裂缝的产生。3)车站纵向设置诱导缝、施工缝及后浇带,以控制其结构裂缝无规则出现;同时加强设缝位置及侧墙预留穿墙孔等处的防水构造措施,真正做到缝的位置裂而不漏的要求。4)提高大体积混凝土的施工质量,加强施工养护,减少混凝土温差应力,增加结构抗裂强度。5)有效控制车站主体与附属结构之间的差异沉降,减少结构裂缝的产生。
7结语
从某工程实例出发,对预留换乘节点的T形换乘车站的结构设计进行了详细的论述,提出了可行的设计方案和技术措施,可为以后类似工程的设计提供有益的借鉴。
摘要：以某城市2号线地铁车站为例,介绍了T形换乘地下车站结构设计的特点,并就远期实施车站与近期车站出入口围合区域的施工作了叙述。针对本工程结构、地质及环境特点,提出了详细、可行的设计方案及技术措施,为今后类似工程的设计提供了一定指导。
关键词：T形换乘,地下车站,结构设计,环境保护
参考文献
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[5]王卫东,王建华.深基坑支护结构与主体结构相结合的设计、分析与实例[M].北京:中国建筑工业出版社,2007.
车站换乘 篇7
地铁换乘站为地铁二条及以上线路交叉汇集所形成的典型站点, 换乘站实现地铁乘客在地铁站内进行不同运营线路之间换乘的目的, 为地铁乘客提供了舒适快捷的乘 车方式 。综合监控系统在换乘站存在不同的系统设计方式, 其主要目的是将车站内以及与上下行临站的区间隧道各相关弱电系统设备进行监视控制权限的划分, 特别对于换乘站内各地铁线路公共区域的弱电系统设备进行日常设备信息监视、 各种控制权限的划分, 以达到换乘站各弱电系统协作统一, 科学管理的目的。 本文主要对于2条地铁线路换乘车站综合监控系统设置方式进行论述并结合西安地铁1, 2号线换乘站实例进行换乘站综合监控系统设置的讨论。
2 系统设置方式
2.1 各线分设的方式
综合监控 系统各线 分设的方 式是为每 条线路各 设置一套综 合监控站 级设备 , 主要对于 本线路相 关综合监 控子系统进 行集成和 互联 , 对于本站 相关的信 息进行监 控 。 综合监控集 成互联子 系统具有 按照线路 分设两套 以及合设 一套两种方式。
2.1.1 分设方式
综合监控集成互联子系统分设时, 分设的各子系统之间,在底层通过直接通信的方式实现互联, 在各个子系统的通信控制器中实现信息的共享, 然后再分别通过各自子系统的通信控制器接入相应线路的综合监控系统, 向相应线路的车站级综合监控系统提供换乘站子系统的全部信息。
采用该方式时, 换乘站各条线路的车站级综合监控系统与集成互联子系统接口简单、 清晰, 在换乘站各条线路的车站级综合监控系统不需增加特殊设备, 只需在数据库中预留足够的点数以便系统扩展。 并且换乘站相关两条线路的设备信息可以进行互通或监视, 但是控制权只能归一条 线控制 。
2.1.2 合设方式
综合监控集成互联系统合设时, 合设的各子系统通过通用的硬件接口和通用开放的软件协议分别集成或互联到换乘站各线车站级综合监控系统中, 以实现两条线路之间信息互通及互操作性。
采用该方式时, 换乘站各条线路的车站级综合监控系统与集成互联子系统接口简单、 清晰, 能完全实现对该换乘站主要机电设备的集中监控。 由于集成互联子系统同时接入了两套车站级综合监控系统, 需要对子系统监控权限的管理进行明确的界定, 常规方式采用前期建设线路进行监视 控制 ,后期建设线路进行监视。
2.2 各线合设的方式
综合监控系统各线合设方式是将换乘站作为一个站考虑,仅设置一套综合监控系统站级设备, 对本站范围内子系统进行集成或互联, 对本站范围内的信息监控。 相关子系统若采用两条线合设的方式, 接入方式同非换乘站相同, 子系统一一接入车站级综合监控系统局域网。 如果相关子系统采用分设的方式, 分设的子系统之间, 在底层互联之后, 再集成/互联到综合监控系统车站级, 综合监控系统对本站范围内的信息进行统一监控。 该方案在设置换乘站综合监控站级系统时需要考虑对后建线路数据信息接入的软、 硬件及系统规模预留。
以上对于地铁换乘站综合监控系统常见的几种合设、 分设方式进行了论述和说明, 下面将结合西安地铁一, 二号线换乘站北大街站进行应用论述。
3 换乘站综合监控系统设置方式的应用
北大街站是西安地铁1、 2号线的换 乘站 , 是西安地 铁南北与东西的枢纽站。 1号线从2号线的上层穿过, 按两个车站平面 组合的形 式 , 北大街属 于 “十 ” 字型换乘 , 即两个车站上下重叠设置构成 “十” 字型组合, 站台上下 对应 ,双层设置 , 属于站台 直接换乘 。 根据线路 走向和北 大街两条线 站台的立 交形式 , 以及一些 其他的相 关关系 , 北大街站为 上侧下岛 型换乘方 式 。 上侧下岛 十字交叉 换乘可以 让乘客直接 在两站台 之间通过 既有线的 楼梯 、 扶梯换乘 , 线路较短 , 使用方便 。 上下行站 台有各有1个换乘点 , 人流干扰较小。
3.1 北大街站综合监控系统的接入方式
北大街站为1、 2号线的换乘站, 同期设计、 同期施工,其综合监控系统统一考虑, 采用相同的软硬件平台, 预留扩容和接口条件。 1、 2号线车站控制室合设, 该站地下1层为1、 2线的公共站厅层 , 地下2层为1号线站台层和2号线的设备层, 地下3层为2号线的站台层以及1号线的主要设备层, 其主要集成系统BAS、 FAS为一套系统、 合设。 PSCADA为两套系统、 分设。 如表1所示。
3.2 BAS 系统
北大街站在环控电控室内同BAS系统接口的监控设备部分采用硬接线方式, 部分采用通信方式。 采用硬接线接口的监控设备接至远程I/O上, 采用通信方式接口的设备根据通信链路的不同可以接至PLC机柜中的协议通信转换器AB7006,或者接入Control Net总线网络。 主PLC机架上配置了2个以太网模块1756-ENBT, 向上接入综合监控车站级以太网交换机,实现BAS同车站ISCS主体系统的通信; 同时两端PLC分别配备了3块1756-CNBR通信模块, 一块用于A端、 B端及IBP盘、 FAS间的通信, 一块用于与各自端远程I/O的通信, 一块用于与低压设备的通信。
1号线接口设备 (主要是智能接口设备 ) 通过2号线BAS系统通信控制器实现系统的扩展。 在2号线BAS系统的通信控制器上配有串行通信接口, 通过该接口实现1号线设备的扩展。
3.3 FAS 系统
在换乘车站, FAS除具备非换乘站的配置和功能外, 还实现换乘站所在的两条线的火灾报警信息的互通。 其中北大街站FAS按一个整体设计, 2号线FAS管辖范围为整个车站建筑, 包括1、 2号线站厅、 站台、 设备房及站内所有物业开发部分。
3.4 PSCADA 系统
车站电力监控系统采用集中管理、 分散布置的模式, 由所内管理层、 网络通信层、 间隔设备层组成。 通过网络将所内的35k V/0.4k V交流保护测控单元、 1500V直流保护测控单元、 交直流电源系统监控单元等间隔层设备连接起来, 实现变电所供电设备的监控及相关数据的测量。
北大街站1、 2线电力监控系统独立建设, 各自介入1、 2号线综合监控系统的交换机, 实现系统的深度集成。
3.5 IBP 盘的组成及 1、2 号线区别
西安地铁综合监控系统在各车站控制室内设置综合性的紧急状态后备盘, 以保证中央级监控系统或车站级监控系统在灾害及阻塞等特殊情况下出现瘫痪时, 重要监控对象仍能被控制, 并为乘客提供必要的逃生条件。 北大街IBP盘设置有ACS、 AFC、 BAS、 FAS、 SIG、 PSD、 FG和自动扶 梯等系统的紧急控制按钮和关键设备的状态显示灯, 在紧急情况下由车站值班员操作指令按钮, 实现对这些系统的紧 急控制 。其1、 2号线IBP盘的主要区别如表2所示。
3.6 北大街站 1、2 号线分管系统的区别
北大街作为2号线的主体车站, 其大部分系统归属2号线分管, 如AFC、 PA、 CCTV、 FAS、 BAS等, 完全归属于1号线分管 的为ACS系统 。 其各自分 管的有PSCADA、 PSD、PIS、 TEL、 SIG、 LCK等 。 其中BAS系统中大系统 、 小系统 、水系统、 照明系统、 给排水系统、 大小系统正常及灾害模式以及2号线隧道通风系统及相应的模式都由2号线综合监控系统监控, 1号线综合监控系统对大小系统只负责监视。
区别于一般的换乘站BAS系统合设的功能, 北大街站1号线的隧道通风系统在综合监控人机界面中独立于2号线 ,由1号线独立 控制 。 即在B端环控电 控室安装 一台小型 的PLC, 通过现场总线与2号线主PLC连接 , 负责1、 2号线数据的隔离及传输。 1号线各操作员对1号线隧道通风系统的控制命令由综合监控下发至该小型PLC, 再由通过与该小型PLC相连的2号线主PLC下发到现场设备, 控制现场设备动作,反馈信息则相反。 同理, 其1号线对于大小系统的监视也由合设的BAS系统将其数据传送到1号线综合监控操作员界面。
3.7 北大街站 1、2 号线的系统联动
换乘站的联动功能与其他车站相同, 当发生火灾时在现场具备启动火灾模式的情况下, FAS系统发送相应的火灾信号至BAS系统, 启动相应的火灾模式, 或者由现场专业人员确认火灾情况, 手动启动相应的火灾模式等。
当发生火灾时, FAS启动警铃、 打开AFC闸机、 切除非消防电源, 且在消火栓按钮按下的情况下启动消火栓泵。 FAS通过控制 盘的通信 接口直接 向BAS发出火灾 模式指令 , 由BAS自动启动相关模式 , 从而控制防排烟及设备进入救灾状态, 控制电梯到安全层, 使导向标准进入消防模式。 FAS同时将模式指令发送给ISCS, ISCS系统收到模式指令后, 由正常运行模式转为火灾运行模式, 将PA、 PIS、 ACS系统转入消防应急状态, 监视设备的状态, 当ISCS发生故障时, IBP可方便紧急情况下的直接应急操作。 但是隧道通风系统需要人工确认执行相应的火灾模式, 保护人身、 财产及公共安全。
4 结语