城市轨道交通高架线设计研究

李太民

(辽宁省交通规划设计院有限责任公司 沈阳市 110166)

1 高架线目前存在的主要问题及分析

城市轨道交通线路一般分为地下、地面和高架3种敷设方式，国际上地面线和高架线的占比都比较大，像纽约、东京和巴黎，高架线和地面线占比均超过40%，甚至超过50%，我国北京、广州、上海等城市都有高架线投入运营，与世界城市轨道交通发展较快的城市相比，我国各大城市的轨道交通体系结构虽然不是特别完善，但高架线凭借其自身的优势已在很多城市的轨道交通线网中占有一定的比例。

高架线投资经济，一般地下线6～8亿元/km，高架线3～5亿元/km，节省大概一半。当然高架线的劣势也很明显，需要占据城市地上空间，对城市景观的影响非常大，这也是行业难题。解决好高架线的经济性和美观性，契合城市发展，将成为设计成功的关键，以下针对高架线目前存在的主要问题进行分析研究[1]。

1.1 城市空间压抑，破坏街道完整性

针对城市空间压抑，街道完整性被破坏，我们通常通过静态空间比例进行分析，即通过视线距离D与建筑物的视平线以上高度H之比D/H来进行分析，见图1，目前已经有很多学者和专家对上述进行了研究，但结论尚不统一，普遍的结论是：视距D与视高H的比例适宜在1～3以内。但区间波动范围较大，无论是设计高度还是工程造价的波动幅度也较大，指导性不强。

图1 静态景观通常用空间比例关系来分析

我们结合工程案例进行了模拟分析，选择了不同的视角，希望能够找出贴合实际工程的空间比例关系，见表1。

表1 模拟D/H取值范围在1～3之间视觉感受分析比较表

通过场景模拟发现D/H=2.5，空间封闭感较弱，无压迫感；视线通透方面，若周边建筑物不高，或为开敞地段，视线通透方面也较好，见图2。

图2 D/H=2.5场景模拟

综合前面的分析，区间桥梁越低，压迫感越弱，视线通透性越差。对于周边建筑物以低矮建筑为主，建议D/H取2～3，对于周边建筑物以高层为主，建议D/H取1.5～2.5。

当然，经济性也是考虑的重点，在一定范围内，轨面高度每提升1m，1km的工程造价增加约50万，我们研究梁下净高，就是要发掘在满足城市景观要求的同时，兼顾经济性的综合最优方案。

除了考虑D/H的比例关系，我们还要考虑道路对侧的街道轮廓线，如果桥面将建筑物的上部完全遮挡，街道对侧的天际线变成桥面线，也会给人沉闷压抑的感觉；但如果仅仅是一段遮挡，周边有高层或低矮建筑在桥面以上或以下露出屋顶，则这种感受能够得到很大程度的缓解，街道轮廓线能得到比较好的呈现。如果存在大面积的连续的上部遮挡，应该调整桥面高度避免大面积连续遮挡。

1.2 车站建筑体量巨大，缺乏整体协调感

高架车站最常见的布置方式是站厅、站台和设备管理用房全部设置在路中，全部设置在路中对视线阻碍较大，见图3，于是部分车站将设备管理用房外置路侧，这样确实能将一层空出来，视线通透感能好些。也可以将整个设备管理用房全部外挂至路侧，路中仅保留站台和站厅，这样路中体量就比较小，更进一步的做法是将站厅也移出路中主体，这样路中主体仅保留站台，体量可以说做到最小。在将路中主体体量做到极致最小之后，还可以考虑将附属设置在地下，但这样对运营和管理要求较高，建设成本也较大，一般应用于拆迁征地困难的地段。另外一个突破的方向是减少路中柱墩的数量，可以采用空间结构，空间结构相较于框架结构而言，跨度大，可与区间桥梁同跨，减少对地面的桥墩数量，对建筑内部的空间改善也是很有好处的，见图4。

图3 全路中车站，路中体量巨大

图4 设备管理用房位于路侧地下，路中体量较小

2 高架站站型分析

2.1 路侧站与路中站

路侧站对于线路经过地块的切割和建筑布局以及对未来规划的影响较大，路侧站结构体系相对简单，车站规模较小，造价较路中站低，对城市交通影响较小。适用范围为路侧有可利用地块，符合规划要求，道路红线较窄。路中站环境污染影响明显小于路侧站，对城市景观影响较大。适用范围为路侧用地紧张，道路红线较宽。

2.2 岛式站台车站与侧式站台车站

高架车站站台形式问题一直是设计中争议较大的一个焦点，通过对国内外高架车站的分析比较，站台选型应从以下几个重点方面加以考虑：

(1)客流分布特征

城市轨道交通在早、晚峰时段一般均会呈现出较为明显的潮汐客流特征，通常来说高峰时段在某个方向的客流会特别大，而另一个方向的客流往往又相对较少，根据这种潮汐的客流特征，岛式站台比侧式站台具备更好的适应性，能够使站台的利用率大大提高，对车站规模能够起到有效的控制。

(2)结构受力要求

岛式站台的自动扶梯一般都设置于中部，对车站框架结构受力比较有利，而侧式站台的自动扶梯设置于两侧，会加大悬臂，结构体量也较大，对城市景观有较大的影响。从考虑结构断面形式角度，岛式站台比侧式站台的车站总宽度要小，同时，建筑高度的控制点会从车站外侧转变到内侧，车站的体量感变小，也可以有效减小对邻近空间所形成的压迫感。

(3)桥梁线型比较

岛式车站两端桥梁会形成“喇叭口”的线路区段，其梁部分一般多采用单线箱梁，下部独柱墩采用Y型，对城市景观的影响能够有效降低，侧式站台车站没有“喇叭区”，线路与区间一致，桥梁的造型比较好。

2.3 路中车站主体结构选型

路中车站主体结构形式主要有“桥-建”分离、“桥-建”合一、“桥-建”部分组合三种，我们必须充分了解各种结构形式的特点，才能做出合理的方案设计，表2对三种结构选型的优缺点进行对比。

表2 路中站主体结构选型比较表

通过表2对比可以看出，很多方面的因素都会影响到高架车站的设计方案，因此我们必须要注重把握结构设计问题的关键点，有效保证高架站结构设计的科学性与合理性[2-3]。

3 高架车站建筑造型设计要点

高架车站的建筑造型设计往往涉及城市空间、建筑、景观设计等多个方面，车站建筑造型统一性与个体性的表达是设计的难点和重点。可以综合考虑建筑的文化要素、场所要素、材质、比例尺度、屋面选型等方面的综合因素，来达到“统一与个体”的设计要求，呈现出“一线一主题，一站一风景”的设计理念[4]。

3.1 与地域文化要素的融合及发展

高架线会对城市原有的空间形态、风貌产生较大的影响，而出于对地域文化元素的保护和对城市风貌的尊重，应该充分地考虑当地的地域文化特征，以更好地满足人们的精神文化需求，也能展现出城市与地区的地域文化特征，需要尽量让车站建筑设计及交通线路设施能够更好地融入到城市环境之中，促进城市的协同发展，使城市文化得到更好的传承与延续。

3.2 与场所环境元素的和谐互动

个体的发展离不开环境，个体是在与场所环境的互动中得到发展的，城市环境以多种方式聚集了人类行为所需的特定事物，这些事物对场所特征又起到一定的决定作用。每个高架车站因为在不同的环境空间，场所特征较为明显。根据场所的环境特点，以不同的建筑形式来适应场所的变化，使车站与场所环境产生和谐互动，更好地融入到场所环境中。

3.3 材料色彩的合理搭配

高架车站是城市空间的重要组成部分，材料与色彩元素在体现建筑个性特征中起到较为明显的作用。色彩的合理搭配、调和，可以为人们创造一个适宜的色彩环境，色彩的运用直接体现了设计师的情感意识和艺术修养。通过对色彩的运用，来展现出建筑的丰富形态，反映建筑的精神实质和文化内涵，来进一步统一和突出车站建筑所具有的标识性特征。

3.4 比例尺度的协调统一

和谐统一的空间比例，恰当准确的尺度能够使新建高架车站与城市空间形成良好的空间秩序，是使建筑获得准确的体量感和良好的审美的基础，对城市空间形态具有重要影响作用。沿线车站建筑形体的比例尺度设计与所在环境的城市尺度之间如何协调，也是车站造型设计中遇到的较为突出问题之一。

3.5 屋面形式的选型与表现

高架车站一般都具有大空间造型特征，大空间屋面结构形式应如何选取对建筑形态与造型起着较为关键的作用。常见的大空间屋面形式包括桁架、壳体、膜结构等，不同的屋面形式选型赋予建筑的形象、性格特点也是不同的。恰当的屋面结构形式选型能实现建筑本体与造型表现的相契合，见图5、图6。

图5 高架站建筑造型方案示例1

图6 高架站建筑造型方案示例2

4 结语

轨道交通高架线作为重要城市元素，高架线设计也是城市设计的一部分，其选线应与城市总体规划相结合，使之更好地融入到城市的整体环境之中，妥善处理高架线区间桥梁和车站与城市空间的关系，协调好与沿街建筑物的关系，在满足城市景观要求的同时，尽量降低工程造价，综合兼顾高架线的经济性和美观性。