轨道交通网络化建设中大型换乘枢纽的探讨朱沪生（上海地铁建设有限公司 上海 200031）摘要：文章从上海市已经建成的轨道交通换乘车站的现状出发，结合近年来城市轨道交通工程逐步进入网络化建设新阶段的实际，提出在轨道交通网络化建设中大型换乘枢纽建设的重要性，重点分析上海轨道交通网络中几个重要的换乘枢纽的设计和实施情况，从而分析大型换乘枢纽建设对规划、设计、施工以及建设、运营管理提出的新挑战。关键词：轨道交通、网络化建设、换乘枢纽
1．引言 随着我国社会经济的飞速发展，城市化进程的加快，城市人口急剧上升，由此必然使城市的交通需求大大提高，有限的地面道路资源难以满足城市交通需求。自1863年世界上第一条地铁诞生直到现在，伦敦、东京、巴黎、纽约、莫斯科等世界特大城市无一例外都修建了超过200km的城市轨道交通并大多承担了城市交通量的一半左右。世界城市发展的历史告诉我们，在我国的各大城市中只有发展大运量、少占地、环保、快速、安全、准时、舒适的城市轨道交通网络体系才是根本解决城市交通问题的最佳途径。
2．城市轨道交通网络化建设是上海市城市发展的必然要求（1）轨道交通网络化建设是城市经济发展的必然要求 上海是我国最大的经济中心和历史文化名城。市域面积6340平方公里，其中中心城面积约670平方公里，2002年末，全市总人口1641万人（不含流动人口约300万），其中中心城人口956万人，全市GDP总值5408.8亿元，人均GDP达到4912美元，全市财政收入2203亿元。随着经济的快速发展，城市道路的发展远远不能满足城市交通的需求，交通问题已经成为制约经济发展的重要因素。因此，上海经济的飞速发展必然要求尽快建成网络化的城市轨道交通。（2）轨道交通网络化建设是实现上海城市交通规划、提高国际竞争力的必然要求 2001年5月，国务院批准了《上海市城市总体规划》（1999～2020），明确上海的城市性质是我国重要的经济中心和航运中心，并将建成国际经济、金融、贸易、航运中心之一。为实现这一目标，上海市必须加强城市基础设施的建设，加快大容量城市轨道交通和高速公路的建设，加强对外交通和市内交通的联系，进一步完善中心城道路系统。规划要求要坚持以公共交通为主体的政策，形成以轨道交通与公共汽车密切结合，各种交通方式协调发展的城市综合交通体系。大容量城市轨道交通建设是上海交通工程的一项重要任务，是支撑上海实现若干发展目标的基本要素。（3）轨道交通网络化建设是成功举办世博会的重要条件 2002年12月，上海成功获得了2010年世博会举办权，上海世界博览会会址确定在南浦大桥和卢浦大桥之间的黄浦江两岸，预计总参观人数超过7000万人，高峰日参观人数将达到80万人，解决交通问题是成功举办世博会的关键因素之一。有关专题研究结果表明，世博会客运必须形成以轨道交通为主体，公共汽车、大客车、小汽车为辅的交通结构。因此，上海急需构筑“网络型、枢纽型”的城市交通体系来满足世博会对交通的需求，为在上海举办一届“最成功、最精彩、最难忘”的世博会提供便捷的交通服务。（4）城市轨道交通网络化建设是构筑上海一体化交通战略的必然结果 上海制定的城市一体化交通发展战略，其交通发展战略目标包括：总体目标是构筑国际大都市一体化交通，以优质、高效、整合的巨型交通体系来适应不断增长的交通需求，全面提升城市综合竞争力；.一体化交通具备人性化、捷运化、信息化和生态化的基本特征；一体化交通将提供“畅达、安全、舒适、清洁”的交通服务。具体为要满足市民选择最合适的交通方式便捷地完成出行，中心城绝大多数市民出行时间控制在1小时内；要降低交通事故率，全年交通事故万车死亡率在万分之五以内；要为市民出行提供宽松、良好的乘车条件；要减少环境污染，全市机动车氮氧化物年排放总量控制在3.5万吨以内。 有关研究表明，上海城市的用地条件最多只能满足20%的市民出行采用小汽车，其余80%的出行必须由公交、自行车和步行等方式承担，与国外城市相比，上海在轨道交通规模上存在巨大差距，因此，要达到上述城市交通发展战略目标，需要加快城市轨道交通的网络化建设，以快捷、可靠的轨道交通来满足市民出行的需求。（5）上海目前已经进入了轨道交通网络化建设时期 经过上海城市轨道交通建设者10多年的努力，上海已经建成并投入运营的轨道交通线路包括1、2、3、5号线共4条，形成了总长82公里左右、“十字加环”的“申”字形初始线路，日均承担客运量超过120万乘次，约占公交客运总量的11%左右，初步显示了轨道交通快速和大运量的优势，同时也形成了上海市轨道交通网络的雏形。上海目前在建和拟建的轨道交通线路主要包括1号线向北延伸到富锦路，4号线宝山路~虹桥路，8号线开鲁路~主题公园，2号线向西延伸到虹桥机场，9号线从松江大学城~宜山路，3号线向北延伸到宝山地区，7号线从陈太路~东安路等。上述所有轨道交通线路建成后，上海的轨道交通运营里程将超过220km，将基本构架上海市中心城区的轨道交通网络体系，届时将大大缓解中心城区交通需求紧张的局面。从以上的分析可见，上海的轨道交通目前已经进入了网络化建设时期，轨道交通网络化建设中各条轨道交通换乘节点的实施的重要性日益突现，特别是大型换乘节点的实施方案不仅直接影响轨道交通网络的整体效率和服务水平，同时也是轨道交通建设和管理水平的体现。
3．已建轨道交通换乘车站情况分析 上海已经建成通车的轨道交通1号线、2号线、3号线和5号线主要有4个换乘节点车站，包括：1号线人民广场站和2号线人民公园站之间的换乘，2号线中山公园站和3号线中山公园站之间的换乘，1号线上海火车站站与3号线上海火车站站之间的换乘以及1号线莘庄站与5号线莘庄站之间的换乘。（1）人民广场站1号线与2号线之间的换乘1号线是轨道交通网络中的南北直径线，位于人民广场的东侧，平行于西藏中路设站，为地下二层岛式车站，站台宽度14米。2号线是轨道交通网络中东西向直径线，在人民广场北侧平行于南京西路设站，为地下三层岛式车站，站台宽度14米。两车站站位呈L形布置，车站端部和中部设有换乘通道，南侧换乘通道长250米，北侧换乘通道长度约60米，如图1所示。该换乘节点无法在站台层将不同换乘目的、不同换乘方向的客流分开，因此每个换乘通道换乘客流都是双向的，当换乘客流大时，就会出现换乘通道内、楼梯处的客流组织混乱和拥挤。为了解决交叉客流造成换乘通道拥挤问题，运营单位把两通道辟成单向客流，在一定程度上缓解了拥挤状况，但无疑总体上又增加了平均换乘距离。因此，两条轨道交通线路由于分阶段实施，没有综合考虑换乘节点问题，造成了1号线和2号线在此处换乘的不合理。（2）中山公园站2号线和3号线之间的换乘 与人民广场站的换乘方式相似，2号线中山公园车站与3号线的换乘仍然是非付费区通道换乘方式，两条线路的换乘车站在总体呈T型布局，两站在平面上相距17米。2号线为地下二层车站，3号线为高架二层车站，在2号线的站厅层端部分别有左右两条长度110米的换乘通道与3号线相接，如图2所示。两线换乘客流必须自站台层到站厅层检票出站，然后经过110米长的换乘通道进入换乘车站的站厅层检票进站，再进入站台层上车，换乘走行距离达到200米以上，显然换乘节点的处理也不理想。
（3）上海火车站站1号线与3号线之间的换乘3号线和1号线在上海火车站站的换乘距离更长，3号线车站位于上海火车站北侧的交通路上，而1号线车站位于火车站南侧，穿越上海火车站站线的换乘通道长约355米，如果按照车站中心计算换乘距离，则1号线与3号线车站换乘距离为475米，如图3所示。
由此可见，上海已经建设的部分换乘车站的换乘效果不好，这样的换乘距离，对轨道交通吸引客流和乘客的可达性都产生不利影响。根据有关部门的测算，铁路上海站、1号线和3号线上海火车站站三者之间的年平均换乘时间超过500万小时/年，因此，深入研究和讨论轨道交通换乘车站特别是大型换乘枢纽的规划、设计和施工问题在轨道交通网络化建设中不仅具有现实的社会意义，更有显著的经济效益。
4．城市轨道交通大型换乘枢纽换乘效果评价体系和主要换乘枢纽分析 根据新一轮的上海轨道交通网络规划，全网共17条线路，总长度810公里，共455座车站，换乘车站达186座，其中三线及三线以上的换乘车站17座。而上海市城市轨道交通近期建设规划中提出了10个项目，包括延伸线路2条，即M2线和M3线延伸，新建线路8条，即R3线、R4线、M1线、M2线、M5线、M7线、M8线和L4线。近期建设的轨道交通线路总长389公里，包括新建337公里，既有线延伸52公里，车站总数220座，一般换乘车站38座，三线及以上大型换乘枢纽12座。 有关研究表明，对轨道交通换乘枢纽方案的评价指标包括定性指标和定量指标，在换乘枢纽的具体评价过程中往往采用定性指标和定量指标相结合的方法。主要评价指标包括：（1）保证轨道交通线路之间的最佳换乘连接；（2）保证乘客换乘行走的距离最短；（3）与其他交通方式（公共汽车、出租车）之间的良好衔接；（4）与周围设施（商场、停车场等）之间的良好联系；（5）最佳的线路敷设方式；（6）实施的难易程度；（7）设备资源的有效利用和共享；（8）综合造价指标等。 以下简单分析上海在建和拟建的大型换乘枢纽的设计、施工情况。（1）人民广场换乘枢纽 人民广场是上海市的中心，也是最大的客流集散地，轨道交通在此形成1号线、2号线和8号线的换乘枢纽，三线通过站厅和换乘通道实现付费区直接换乘，并在南京路西藏路口设置了大型下沉式集散广场，以方便客流的集散以及与地面公交的衔接。如图4所示。
前文已述，1号线和2号线实施时没有很好地解决换乘问题，在8号线建设时，对此换乘枢纽进行了专题研究，使8号线车站与1号线车站平行并列布置，两车站均为地下二层车站，可实现在站厅层付费区平行换乘，2号线和8号线采用站厅到站厅通道换乘，换乘高度为一层。该换乘枢纽的设计方案综合考虑了线路敷设方式和综合造价指标，实施难度不大，使后建的8号线与1号线的换乘距离最短。由于8号线车站相对独立，无法与1号线和2号线实现设备资源的共享。该换乘枢纽目前正在实施，由于对已经运营的1号线和2号线的改造项目较少，因此实施性较好。（2）世纪大道换乘枢纽 世纪大道换乘枢纽位于浦东新区陆家嘴地区的世纪大道、张杨路和东方路交叉口，是上海市近期轨道交通网络中最大的换乘枢纽，有4条轨道交通线在此相交换乘，分别为2号线、4号线、6号线和9号线。四线车站呈“卅”形布置，2号线、4号线、9号线三个车站平行与世纪大道并列布置，6号线车站垂直于以上三个车站，横跨世纪大道，如图5所示。
世纪大道换乘枢纽目前只有2号线运营通车，4号线土建工程基本完成，6号线和9号线两车站将同步实施。2号线和9号线为标准地下二层车站，4号线为地下三层车站，6号线为地下一层车站，车站主要利用其他三条线的站厅层作为其站台层。该换乘枢纽使4条线的换乘距离最短，四线的部分空间和设备实现了资源共享，2号线、4号线和9号线可以实现站厅层平行换乘，6号线与其他三线的换乘将非常便捷，与2号线和9号线的换乘距离只有一层，目前该枢纽正在与6号线工程同步实施中。由于要改造已经运营的2号线，因此实施时会对运营线路产生影响，施工时甚至要采取短时期的封站措施。由于横跨在三条线上的6号线为地下一层车站，受车站高程控制，该站为零覆土车站，因此6号线实施时在穿越2号线的结构设计以及对周边管线的处理方面都比较复杂，给工程的实施增添了困难，工程造价也相对比较高。（3）上海南站换乘枢纽 上海南站是上海市对外交通的主要门户，是城市两个主要铁路客站之一，1号线、3号线和规划的L1线三线在此相交换乘，并与铁路客运站衔接，形成又一大型换乘枢纽。三条轨道交通线呈“工”字形布置，1号线和3号线分别位于铁路客站的北、南广场，呈平行布置，规划的L1线垂直于1号线、3号线和铁路客运站，设于铁路客运站下方，1号线和3号线通过规划的L1线实现换乘，而规划L1线与1号线和3号线为“T”形换乘，如图6所示。
该换乘枢纽目前正与上海铁路南站同步实施中，3号线为地面车站，1号线目前正在配合铁路客运站建设同步改造为地下二层车站，规划的L1线可以设计为地下一层或三层车站。该枢纽站较好地将城市轨道交通与铁路衔接，实现了较短的换乘距离，由于是与铁路客站同步实施，因此工程可实施性较好。但是由于要将原1号线地面车站改建为地下二层车站，局部线路要进行调整，既影响了已运营线路，同时工程造价也增加较多。（4）徐家汇换乘枢纽 徐家汇是上海的副中心之一，是大型的客流集散地，有1号线、规划R4线和R3线在此相交换乘，三线分别设于漕溪路、华山路和虹桥路上，呈三足鼎立之势，见图7所示。
由于已经通车的1号线为地下二层车站，三线在此节点上相互交叉，因此，R4线将为地下四层车站，R3线为地下三层车站，线路敷设方式较差，三线之间的换乘距离较长，但可与周边商业通过联络通道和出入口建立良好的联系。由于该地区周边高层建筑林立，漕溪路在此为下立交，商业发达，地下管线复杂，多条公交线路通过，是上海大型客流集散中心之一，因此，该换乘枢纽的实施难度相当高，是目前上海最难实施的轨道交通换乘枢纽之一,因此要实施该换乘枢纽，其工程造价也必然很高，而且实施的工程风险相当大。（5）主题公园换乘枢纽 主题公园是上海市新规划在浦东世博园旁的大型游乐园，该园建成后会成为浦东主要的客流集散中心。6号线、8号线和规划R3线在此相交形成三线换乘的大型换乘枢纽，如图8所示。
三线共用地下一层的圆形站厅层，6号线和规划R3线为平行设置的地下三层双岛式车站，两线客流可实现两个方向的同站台换乘，8号线为地下二层岛式车站，垂直骑跨在6号线和R3线上。8号线可与其他两条线实现站台之间垂直换乘。由于该换乘枢纽与6号线同步规划、设计和实施，因此实现了换乘距离短、空间资源的充分共享和部分设备、出入口的共享。该枢纽的建设结合6号线同步实施，施工难度小，工程造价低，主题公园枢纽的建设是目前上海轨道交通换乘枢纽最成功的。
5．大型换乘枢纽建设过程中面临的挑战和对策（1）大型换乘枢纽的建设要求轨道交通规划线网要相对稳定 规划线网的稳定性和周边控制规划影响着大型换乘枢纽的建设，也是轨道交通工程建设其他各项工作的基础。 城市轨道交通线网规划是城市总体规划的一部分，它必须在城市总体规划的框架内进行，但同时影响着城市总体规划，促进城市的总体规划，导向城市发展。轨道交通线网规划要保持其严肃性、稳定性，经国家批准后，不能随意更改。 实践表明，只有轨道交通规划线网稳定，换乘枢纽的建设才有前提。而且，线网规划批准后，各线路两侧就必须有详细的控制性规划，其目的是对轨道交通线路两侧用地进行严格控制，这也是保证规划线网将来有可实施性的重要措施。换乘枢纽建设的同时对轨道交通线网中各线的基本走向也起到锚固作用。 在建设过程中，经常有规划选线方案按照规划线网中走向无法实施，使规划选线方案与实际线路实施方案偏差较大，导致规划线网的原有作用大大削弱。这样不仅造成规划线路难以实施，如果换乘枢纽将规划线路的车站同步实施，还可能会造成废弃工程。 因此，规划线网稳定不但可以做到大型换乘节点同步实施，更主要是可以大大减少建设期间的前期拆迁费用、管线反复改移费用，从而降低工程造价。同时建设过程中由各方面外界因素所产生的调整线路走向的现象也可以相应减少。（2）轨道交通枢纽建设要求必须转变观念，充分实现资源共享 大型换乘枢纽建设过程中设计和管理面临的最多问题就是资源共享的处理。这里指的资源共享不仅包括地下空间的资源共享，更重要的是车站机电设备的共享。机电设备的共享包括不同轨道交通线路之间在一个换乘车站内通风空调设备、供电设备、售检票设备、通信设备等的共享，同时也包括消防报警系统、设备监控系统等的联动。 在目前几个大型轨道交通换乘枢纽建设中，设计方案往往不能很好地处理资源共享问题，造成这样局面的原因是多方面的，既有建设体制方面的问题，但更重要的是轨道交通建设各方和运营单位的观念转变问题。为贯彻工程项目法人制度，各轨道交通线路分别成立具有独立法人资格的项目公司，各项目公司在换乘枢纽建设协调过程中往往立足一条线，比较注重资产的清晰分割以及将来投入运营后运营管理的方便。因此，要求换乘枢纽设计的基本出发点是“以分为主，不能分割才共享”，以此理念设计的换乘枢纽不仅使车站设备重复购置造成浪费，而且增加了换乘车站规模，土建投资也会相应增加。 但随着各换乘枢纽的建设实践，各方逐渐在换乘车站实现资源共享问题上达成共识，目前正在实施的主题公园车站是6号线、8号线和规划R3线三线换乘枢纽，吸取枢纽车站建设的经验教训，该换乘枢纽从设计方案征集开始就从充分实现资源共享的角度出发，兼顾不同运营单位的运营管理要求，从建筑空间、环控设备、自动售检票设备到主要供电设备等系统专业都体现了资源共享，是上海市轨道交通换乘枢纽中在资源共享方面处理较好的车站之一。 （3）大型轨道交通枢纽建设需要运营单位的大力支持和配合 经过十多年的轨道交通建设实践，特别是近几年随着轨道交通建设进度的加快，建设管理技术人员已经形成了统一的认识，即：轨道交通建设的全过程要从运营角度出发来考虑各专业设计和施工方案，建设的目的是为了运营。因此，轨道交通建设过程中需要运营单位及早介入，尤其是在与将来运营密切相关的设计方案的确定以及机电设备调试阶段，特别需要运营单位大力支持。 在轨道交通换乘枢纽建设过程中，尤其需要运营单位的支持和配合。特别是换乘枢纽建设要改造既有通车线路时，整个换乘枢纽的建设与运营单位息息相关。如目前正在实施的世纪大道换乘枢纽，建设遇到的最大问题就是要改造运营的2号线，这也是本枢纽工程的主要施工难点之一，要成功建设这个换乘枢纽，不但要改造2号线的出入口和风井等土建工程，还要改造牵引变电站等机电设备，因此必然会对运营线路产生影响，甚至还要短时间采取封站措施。上海南站换乘枢纽的建设要将1号线原地面车站改造成地下车站，同时线路要进行局部调整，这样的换乘枢纽建设，没有运营单位的大力支持和配合几乎是不可能实施的。（4）技术创新、管理创新是成功建设轨道交通大型换乘枢纽的关键 上海已组织相关单位编制完成了网络化建设阶段有关“上海市轨道交通重要换乘枢纽研究报告”，作为换乘枢纽建设的技术储备。在上海的工程地质条件下，大型换乘枢纽的建设遇到了许多技术难题，必须采取新技术、新工艺和新方法才能将大型换乘枢纽建设好。 双圆盾构技术的引进不但解决了超近单圆盾构的推进问题，提高了区间隧道的施工速度，节省了地下空间，在换乘枢纽建设中也是不可缺少的施工技术。在同步实施的地下双岛式换乘车站工程中，为避免开挖喇叭口而采用双圆盾构施工可以有效降低工程造价。 冻结技术是解决上海地区在软土地层中暗挖加固的有效手段。在换乘车站改造既有线施工中，冻结技术是不可缺少的。目前正在施工的4号线与1号线上海体育馆换乘车站施工中，由于4号线车站要在1号线车站下部穿越，为减小穿越施工对运营1号线的影响，冻结施工技术在该换乘枢纽建设中起了关键作用。 先进的施工检测手段是换乘枢纽建设中不可或缺的技术，特别是超深基坑开挖以及临近既有线施工时，全面实行基坑工程自动监测技术和预报系统，在换乘枢纽建设中不但可以有效降低工程施工风险，也可以确保既有运营线路的运营安全。 由于非开挖技术和手段目前在轨道交通建设领域应用还很有限，而大型换乘枢纽的建设急需可靠的适用于大断面的非开挖技术。因此，非开挖技术施工是上海轨道交通建设者正在继续探索的新技术。 换乘枢纽建设也要求建设管理转变观念，从资源共享出发，从整体网络最优化出发，创新管理思路，建设好轨道交通换乘枢纽。
6．结语 综上所述，上海的城市轨道交通建设已经进入了网络化建设时期，大型换乘枢纽的建设会对城市轨道交通工程的规划、设计、施工和管理提出新的挑战。轨道交通大型换乘枢纽的建设需要政府规划部门、运营单位的大力支持和配合，同时也需要相关技术和管理人员的观念创新、技术创新和管理创新。在换乘枢纽建设过程中，只要各条线站在整个轨道交通线网的高度，以换乘枢纽整体最优为基础，以充分实现资源共享为手段，以为轨道交通乘客服务为出发点，才能建设好上海市轨道交通工程各大型换乘枢纽。
