城市軌道交通同站臺換乘設計與應用研究

孫 銘，趙興東，方志偉，張 超

（1.交控科技股份有限公司，北京 100070；2.北京軌道交通路網管理有限公司，北京 100101）

換乘是城市軌道交通運營組織中不可忽視的一環，換乘的安全性、舒適性、便捷性和高效性直接影響著城市軌道交通的服務水平和運營效率，如何提高換乘的效率和舒適度是公共交通領域研究的熱點課題之一。

1 城市軌道交通換乘方式及優缺點

城市軌道交通的換乘方式豐富多樣[1]，各種換乘方式均有其優缺點和適用場景，在實際應用中，需要根據具體情況進行選擇。

目前，城市軌道交通的主要換乘方式如下（圖1）。

圖1 換乘方式示意圖

（1）同站臺換乘。同站臺換乘也稱“零距離換乘”，是指使2 個軌道系統的4 條線路分別兩兩合用1 個島式站臺，以便2 個軌道系統的部分乘客能夠在同一站臺上實現換乘。

（2）節點換乘。節點換乘是指通過樓梯、上下扶梯或電梯等設施，直接連接2 個軌道系統分屬的2 個站臺，使乘客實現換乘。

（3）通道換乘。通道換乘是指通過地下或地上的專用通道，直接連接2 個軌道系統分屬的2 個站臺，使乘客能夠通過在通道內步行一段距離實現換乘。

（4）站廳換乘。站廳換乘是指通過一個需要經樓梯、上下扶梯或電梯與站臺進行連接的公共站廳，使乘客實現換乘。

（5）混合換乘?；旌蠐Q乘是指通過對同站臺換乘、節點換乘、通道換乘或站廳換乘等不同方式進行組合，使乘客實現換乘。

（6）站外換乘。站外換乘也稱“虛擬換乘”，與前面5 種換乘方式在車站內部換乘不同，這種方式需要乘客出站，以步行或乘車的方式到達另一車站，并再次進站乘車，以實現換乘。

表1 展示了不同換乘方式的優缺點。

表1 不同換乘方式優缺點列表

2 同站臺換乘應用價值及相關技術研究綜述

2.1 應用價值

同站臺換乘作為一種較為優越的城市軌道交通換乘方式，在近年來備受青睞，其應用價值如下。

（1）提升乘客出行效率。在眾多換乘方式中，同站臺換乘方式最為高效。通過對軌道結構進行精心設計和建造，允許不同線路的列車在同一站臺?？?，使乘客可在同一站臺上實現換乘，從而大幅縮短了其換乘走行距離和時間。

（2）減少車站客流交叉干擾。傳統的換乘方式需要乘客在不同站臺進行換乘，因此經常導致乘客在站臺上的通道口、樓梯或扶梯口發生擁堵。同站臺換乘避免了乘客在不同站臺間游走，有助于減少車站客流交叉干擾現象。

（3）適度節約建設和運營成本。同站臺換乘無需額外的換乘設備和換乘引導工作人員，對于車站而言，所需的建設和運營成本更低。

2.2 相關技術研究綜述

同站臺換乘可大幅縮短乘客的換乘時間，并在理想狀態下使列車運輸效率、乘客換乘效率以及站臺客流疏散能力均達到最佳。這種理想狀態對技術提出了嚴格的要求，包括列車時刻表的合理制定、換乘客流的精準預測等。目前，已有許多學者對上述內容進行了研究。

在列車時刻表的合理制定方面，楊震等[2]以避免或減少換乘客流對沖為前提，以減少乘客總換乘時間為優化目標，建立地鐵列車到站時刻協調優化的混合整數線性規劃（MILP）模型。馬超云[3]針對同站臺換乘方式，將列車的周期性到達定義為列車到達方波脈沖，使波動學與列車運行相匹配，提出時刻表協調優化模型。寧潤姣[4]在單個換乘站的基礎上，考慮網絡化運營條件，建立多條線路、多個換乘站點的綜合時刻表優化模型，并設計算法求解這一優化問題。

在換乘客流的精準預測方面，對路徑分配方法或預測算法進行優化都有利于改善預測效果。李強強[5]基于方向梯度直方圖（HOG）特征和線性支持向量機（SVM）構建行人檢測模型，并利用連續自適應均值漂移（CamShift）跟蹤算法統計換乘乘客數量、客流密度及客流通過速度等指標。熊洋[6]利用列文伯格-馬夸爾特（LM）算法和遺傳（GA）算法對反向傳播（BP）神經網絡進行算法效率的優化，構建短時換乘客流預測模型。朱丹[7]利用魯棒局部加權回歸（LOESS）算法對換乘客流進行時間序列分解，進而利用深度學習算法構建門控循環單元結構（GRU）模型，對分解后的換乘客流分量分別進行預測，以此提升模型預測精度。

通過精確的列車時刻表安排和換乘客流預測，可以合理確定列車的發車間隔和容納能力，以應對換乘高峰期的客流需求。利用這些技術手段可以提前識別換乘瓶頸，優化運營調度，最大程度地減少換乘時的擁堵和安全風險，確保乘客的出行安全和順暢，提高同站臺換乘效率。

3 同站臺換乘車站設計形式及優缺點

同站臺換乘通常適用于雙線平行交織的島式站臺（其中雙島站臺比較常見）[8-9]。在這種設計形式下，2 個軌道系統的2 條線路分別兩兩合用1 個島式站臺，站臺分別服務不同線路、不同方向的列車，乘客可以在同一站臺上換乘另一線路列車。

3.1 車站設計形式

3.1.1 雙島 4 線/ 5 線方案

雙島4 線方案的車站設計采用水平布置2 個島式站臺的形式，利用交叉連接通道及換乘平臺連接2 個島式站臺（圖2）。對于一側的島式站臺而言，2 條分屬于不同線路的軌道位于其兩側；對于某條線路而言，其上下行方向的2 條軌道分別位于不同島式站臺旁。因此，換乘某一方向的乘客在換乘站下車后即可在當前站臺換乘，而換乘另一方向的乘客則需要通過通道和換乘平臺換乘，換乘距離和時間較長。

圖2 雙島4 線方案車站布局示意圖

雙島5 線方案的車站布局與雙島4 線方案相似。在某些情況下，由于工程籌劃問題，雙島4 線車站可能需要采用盾構過站的方式，這會導致中間兩條線的線間距增大。為避免浪費工程資源，實現對車站資源的充分利用，可以在中間兩條線之間增設1 條停車線，原本的雙島4 線車站則因增設的配線變成了雙島5 線車站（圖3）。雙島5 線方案可以在有限的空間內提高線路容納能力，并且避免對車站整體布局的大規模改動。通過增設停車線，車站可以更好地滿足線路列車的?？啃枨?，提高行車組織調整的靈活性。但同時，對于這種變化需要在工程籌劃和設計階段加以充分考慮，以確保車站的布局和配線符合安全標準和運營要求。

圖3 雙島5 線方案車站布局示意圖

為確保同站臺換乘的效率和安全性，交叉連接通道需要滿足特定的設計要求。例如，通道應具備足夠的寬度以容納高峰期的大量換乘客流，并允許乘客在通道內自由流動；應提供充足的照明和適當的標識，以方便乘客找到換乘通道入口和目標線路方向。

3.1.2 單島 4 線方案

單島4 線方案也稱疊島4 線方案，其車站設計采用垂直布置兩個島式站臺的形式，兩站臺利用樓梯、電梯、扶梯相連接（圖4）。在軌道的布局上，單島4 線方案與雙島4 線方案相同。

圖4 單島4 線方案車站布局示意圖

在單島4 線方案中，電梯、扶梯是站臺上的重要基礎設施，可為乘客提供便捷的上下交通。其安全可靠性對于保障乘客安全高效出行至關重要。此外，為維持同站臺換乘的效率和安全性，其他各環節還需要通力協作、共同保障。

3.2 不同車站設計形式優缺點

表2 展示了雙島4 線/5 線方案、單島4 線方案2 種車站設計形式的優缺點。

表2 同站臺換乘不同車站設計形式優缺點列表

4 同站臺換乘面臨的挑戰

同站臺換乘作為一種熱門的城市軌道交通換乘方式，具有許多優勢，然而在實踐中卻存在以下困難和挑戰需要克服。

（1）站臺面積有限。同站臺換乘的換乘區域（即站臺）面積受限。在高峰大客流時段，列車停站時站臺客流密度激增，會導致站臺客流集散能力暫時性飽和[10]，因此同站臺換乘對站臺的客流承載及疏散能力提出了挑戰。尤其是在站臺兩側列車同時停站時，容易出現客流對沖現象[11]，存在一定安全隱患，運營安全問題需要重點關注。

（2）高峰時期客運組織難度大。同站臺換乘在高峰時期的客運組織將變得更加復雜和困難，需要對不同線路的運營計劃和時刻表進行協調，以確保換乘流程的順暢。此外，高峰時期的乘客需求變化快速，若發生應急事件，在處置空間受限、缺少空間換時間條件的情況下，行車調度和車站值班人員需要快速響應，靈活調整，以滿足安全、高效的乘客服務需求。

（3）對城市軌道交通線網規劃和建設的要求提高。同站臺換乘需要在線網規劃和建設階段進行充分考慮。合理的線網規劃應考慮不同線路之間的連接和換乘關系，以實現高效的同站臺換乘，同時需要考慮站臺的擴建、車站設施的合理配置以及行車組織的協調等問題。在建設階段需要滿足同站臺換乘的技術和工程要求，包括電梯、扶梯等設施和換乘平臺的設計。這要求規劃者和設計者具備豐富的專業知識和經驗，以確保同站臺換乘的順利實施。

（4）大客流疏解難度大。在特殊活動、節假日或緊急情況下，可能發生大客流聚集現象，客運組織壓力會激增。同站臺換乘的換乘過程簡單，乘客換乘路徑較短，面臨著如何快速疏解大客流的挑戰。如果無法及時調整列車開行方案，則需要結合當前的行車組織情況，采取協同限流等分流措施，緩解客流沖擊壓力，也可以考慮采用部分車次跳停等手段加以應對。

5 同站臺換乘典型案例分析

在世界范圍內的城市軌道交通系統中，香港地鐵的同站臺換乘頗具代表性，在可靠性、安全性及效率等方面均保持國際先進水平。因此，下面將以香港地鐵為例，列舉典型的單向同站臺換乘和組合式雙向同站臺換乘案例進行分析[9，11]。

5.1 單向同站臺換乘案例——荔景站

香港地鐵荔景站實現了荃灣線與東涌線之間的換乘。荃灣線于1982 年建成通車，其連接香港島的中環和新界的荃灣，是香港地鐵系統中的一條重要線路。東涌線于1998 年通車，分流了往返于香港站以東及荔景站以北的客流。圖5 為荃灣線與東涌線換乘示意圖。

圖5 荃灣線與東涌線換乘示意圖

荔景站的設計采用單島4 線方案，單個島兩側分別是荃灣線上行（或下行）與東涌線上行（或下行）軌道，允許乘客在同一個站臺快速換乘順向列車，這種換乘站設計方式叫做單向同站臺換乘（圖6）。

圖6 單向同站臺換乘示意圖

單向同站臺換乘過程涉及的軌道扭轉過程為垂直方向2 次，水平方向4 次。由于單島4 線方案無法避免軌道在垂直方向上的扭轉，因此在實現單向同站臺換乘時，可不對兩條線路的上行（或下行）軌道進行垂直扭轉，從水平方向修建至島式站臺兩側即可，而僅對兩條下行（或上行）軌道實施提前垂直扭轉，避免過晚扭轉導致軌道坡度大，與節能坡的設計相悖。

5.2 組合式雙向同站臺換乘案例——油塘站與調景嶺站

香港地鐵油塘站與調景嶺站為兩個相鄰車站，均可實現觀塘線與將軍澳線之間的換乘。觀塘線于1982 年正式通車，連接九龍東部的觀塘區和新界的葵芳區。將軍澳線于2002 年正式開通，用于服務日益發展的將軍澳區域，連接九龍的牛池灣和新界的將軍澳，是香港地鐵系統中的一條重要線路。圖7 為觀塘線與將軍澳線換乘示意圖。

圖7 觀塘線與將軍澳線換乘示意圖

油塘站的設計采用單島4 線方案，可實現乘客的同站臺逆向換乘，而其相鄰車站調景嶺站的設計同樣采用單島4 線方案，可實現乘客的同站臺順向換乘，兩者組合即可實現乘客的同站臺全方向換乘。這種換乘站設計方式叫做組合式雙向同站臺換乘（圖8）。從施工上來講，此設計方式中兩條線路的軌道線要經歷比單個單向同站臺換乘方式更復雜的移動。

圖8 組合式雙向同站臺換乘示意圖

組合式雙向同站臺換乘過程涉及的軌道扭轉過程為垂直方向4 次，水平方向8 次。在經過第一個換乘站后，一條線路的下行（或上行）軌道與另一條線路的上行及下行軌道，共3 條軌道，以“擰麻花”的形態在水平及垂直方向上同時扭轉前進，在第二個換乘站實現站臺一側列車行駛方向的改變。

組合式雙向同站臺換乘為乘客提供了便利，然而這種換乘方式在運營過程中存在噪聲問題。主要的噪聲源來自列車和軌道之間的磨擦，尤其是列車在轉彎時產生的噪聲，軌道曲線半徑越小，噪聲越大。為減少噪聲對乘客的影響，香港地鐵在將軍澳線上采用了隔聲效果更好的列車，這樣可以有效降低噪聲水平，提升乘客的出行體驗。

組合式雙向同站臺換乘的軌道垂直扭轉次數較多。為確保線路的平穩、順暢運行并便于施工和維保，相鄰兩個換乘站之間的站間距不宜過小，以避免軌道線在扭轉前進時采用過小的曲線半徑，從而保持軌道線的走向相對平穩。此外，組合式雙向同站臺換乘對乘客服務水平的要求更高，在站內導向標志系統的設計上應更加嚴格，需在乘客下車前后進行明確引導，以防止乘客換乘錯誤線路或方向的列車。

6 相關建議

通過上述對同站臺換乘車站設計形式及案例的分析和闡述，本章提出同站臺換乘車站規劃和設計相關建議。

（1）考慮地理位置條件。同站臺換乘車站應位于交通樞紐或繁忙區域，以使乘客出行的便捷度最大化。車站的布局和連接應考慮周邊交通網絡和步行路徑，實現與其他交通方式的無縫銜接。此外，在規劃同站臺換乘車站時，要考慮車站銜接的合理性，其中，站間距是十分重要的考慮因素。

（2）考慮客流條件。在設計同站臺換乘車站之前，應做好客流預測工作，以客流分析和預測結果作為依據進行車站設計，以確保車站具有足夠容量并為客運組織創造有利條件。此外，應考慮到高峰時段和特殊活動等因素，將合理的排隊區域和乘客引導措施納入設計范圍。

（3）考慮換乘保障條件。同站臺換乘雖然方便快捷，但存在乘客誤乘與目標相反方向列車的情況。設置合理的站臺布局和標識、充足的換乘通道和設施（如扶梯、電梯、樓梯等），以及提供準確的換乘信息引導，是設計時必須考慮的因素。

7 結語

本文在闡述城市軌道交通換乘方式及優缺點的基礎上，首先對同站臺換乘的應用價值進行介紹并對相關技術研究進行綜述；然后概述同站臺換乘車站設計形式、優缺點以及面臨的挑戰，并以香港地鐵為例分析2 個同站臺換乘設計的典型案例；最后提出同站臺換乘車站規劃設計的相關建議，以期為城市軌道交通同臺換乘的研究和實踐提供參考。