铁路运输设备使用与管理 任务一：铁路车辆基本构造、车辆代码意义 换乘站

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…弘毅明德 笃学创新…

公路学院城市轨道交通

大雁塔换乘站设计任务说明书

组 员： 薛蓓蕾（2105090232）

王玉焕（2105090226）

张亚运（2105090318）

专 业：交通工程（城市轨道交通）

指导老师：邓亚娟

设计时间：2012.08-09

目 录

一、车站概况……………………………………………………………………２

1.1站位与周边环境……………………………………………………………２

1.2客流情况……………………………………………………………………３

二、换乘方案研究………………………………………………………………５

2.1地铁车站的设计原则………………………………………………５

2.2换乘方式…………………………………………………………………５

2.3站台形式…………………………………………………………………６

2.4站厅形式…………………………………………………………………６

三、车站平面设计………………………………………………………………７

3.1车站形式……………………………………………………………………７

3.2车站组成…………………………………………………………………７

3.3站台设计……………………………………………………………………8

3.4站厅设计……………………………………………………………………10

3.5楼梯和升降设备……………………………………………………………11

3.6通道宽度及出入口位置……………………………………………………12

3.7设备用房……………………………………………………………………13

四、设计图………………………………………………………………………15

五、设计体会……………………………………………………………………16

附录：参考资料………………………………………………………………17

设计任务分配一览表………………………………………………………18

车站概况：

1.1站位与周边环境：

大雁塔是西安市重要的旅游文化中心之一，同时辅以大片的商业街区，拥有大量的客流量。大雁塔站是西安市地铁3号线与4号线的换乘站，其中3号线呈南北走向，4号线呈东西走向。该换乘站北临雁塔北路南段，南接大雁塔北广场，西邻小寨东路东靠西影路。周围建筑密集、高楼林立，并且还有西安市重要的旅游中心之一的大雁塔，人流、车流众多, 站址沿线交通现状较为混乱, 道路狭窄, 人流密集,。周边以商业旅游客流为主, 辅以部分居住和学校学生客流。大雁塔周边环境如（图一）所示。

小寨东路雁塔北路南段西影路

小寨东路

雁塔北路南段

西影路

图一 大雁塔周边环境示意图

1.2客流情况

西安市地铁大雁塔站3号线、4号线2040年客流乘降量如（表一）所示，大雁塔北站2040年高峰期换乘客流量如(图二）所示，大雁塔北站2040年全日换乘客流量如(图三）所示。

表一 西安地铁大雁塔站2040年客流乘降量预测结果

四号线

东→西方向

西→东方向

上车人数

下车人数

上车人数

下车人数

全日客流量

61727

58408

68805

64679

高峰小时客流量

6369

8761

10320

6274

三号线

南→北方向

北→南方向

上车人数

下车人数

上车人数

下车人数

全日客流量

59437

74081

65433

70195

高峰小时客流量

6733

10813

8396

7774

图二 大雁塔北站2040年高峰期换乘客流量 图三 大雁塔北站2040年全日换乘客流量

由（表一）可以算出：

3号线高峰小时客流量：6733+10813+8396+7774=33716人/h

4号线高峰小时客流量：6369+8761+10320+6274=31724人/h

大雁塔站高峰小时乘降量：33716+31724=65440人/h

3号线超高峰小时客流量：33716×1.4=47202.4人/h

4号线超高峰小时客流量：31724×1.4=44413.6人/h

由（图二）可以算出：

3号线与4号线的高峰期换乘客流量为：2410+1777+2803+2141+2993+1784+2018+1588=17514

3号线与4号线的超高峰期换乘客流量为：17514×1.4=24519.6

地铁车站规模主要根据车站远期预测客流量及所处位置确定一般可分为三种类型，如（表二）所示。

表二 地铁车站规模分级

车站规模

客流量及所处位置

高峰小时乘降量

小型站

客流量较小，地处郊区车站

<12000人/h以下

中型站

客流量较大，地处中心或较大的居住区车站

12000—25000人/h

大型站

客流量大，地处大型客流集散点以及地理位置十分重要的车站

>25000人/h

由大雁塔站地处旅游文化以及商贸居住区，同时由上面所给数据以及《城市轨道交通设计规范》（DGJ08—109—2004）的相关规定可以得出大雁塔站高峰小时乘降量为65440人/h，可以确定其站等级为大型站。

3号线与4号线的超高峰期换乘客流量24519.6占到高峰小时总乘客量的37.47%不难看出该站的换乘量很大；同时根据客流量较大的线路应该靠近地面所以3号线应该设在4号线的上面。

二、换乘方案研究

2.1地铁车站的设计原则：

尽量缩短换乘距离，做到线路明确、简捷，方便乘客；

尽量减少换乘高差，避免高度损失；

换乘客流宜与进、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需要，且留有扩、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；

应尽可能节省修建成本；

努力提高服务水平，吸引乘客；

车站的站厅、站台、出入口扶梯和通道、升降设备、售票口、检票口等部位的通过能力应相互适应，其通过能力宜按远期超高峰客流量确定；

有噪声源的房间应远离有隔声要求的房间及乘客使用区；有高音质要求的房间应有隔声和吸声措施；

车站应充分考虑防灾设计和无障碍设计；

应考虑远期规划要求，设置必要的预留远期规划通道接口。

2.2换乘方式：

由于大雁塔站同方向与异方向的换乘客流量相当，根据《城市轨道交通线路与站场设计》的相关规定以及受地形限制采用同线路同站台的形式；“十”子换乘可以满足较大的客流量，根据大雁塔的具体情况采用“十”字换乘。

同时为了满足换乘客流与进出站客流分开，减少相互交叉干扰，便于车站人员管理，我们设计的换乘方式为站台换乘辅以站厅换乘。具体的是：3号线换乘4号线直接通过设在3号线站台层的下行的自动扶梯与楼梯换乘（除紧急情况外仅供换乘），而4号线换乘3号线，则需要乘客通过自动扶梯和楼梯上到站厅层，再由站厅层与进站乘客一起通过自动扶梯和楼梯下到3号线站台层。

综上所述，我们设计的大雁塔换乘站的换乘形式是：“十”字换乘；同线路同站台形式；站台换乘辅以站厅换乘（3号线换乘4号线站台换乘；4号线换乘3号线站厅换乘）。

2.3站台形式：

岛式站台，站台位于上、下行行车线路之间，站台利用率高，可起分散人流的作用，在异方向列车不同时到达时，可互相调节客流，但两列车同时到达时容易交错混乱甚至乘错方向。岛式站台管理上也比较集中，对旅客中途折返较为方便，建筑空间艺术处理好，空间完整，气魄大。因此，一般常用于客流量较大的车站。

相反的侧式站台，站台位上、下行行车线路的两侧，两站台分开设置，上下行人流可避免相互干扰，不至乘错车。但站台利用率低，中途改变乘车方向经地道或天桥，车站管理分散，对客流不能起到调剂作用，因此，侧式站台多用于两个方向客流量较均匀（或流量不大）的车站及高架车站。

鉴于大雁塔站人流量大且为换乘站，以及空间位置的限制，为了便于管理，以及对客流的调剂，3、4号线均设计为岛式站台较为合理。

2.4站厅形式：

站厅的作用是将进站上车乘客迅速、安全、方便地引导到站台乘车，以及将下车的乘客快速的引导至车站出入口，离开车站，同时兼做行人过街使用。站厅是乘客上、下车的过渡空间，乘客需在站厅办理售检票手续，因此，站厅内需要设置售票、检票、问询等为乘客服务的各种设施，同时站厅层内设有运营设备、管理用房和升降设备，起到组织和分配人流的作用。

结合大雁塔周边环境我们将站厅设置在小寨东路、西影路以及雁塔北路的交界处，站厅有直接的出入口连接大雁塔北广场，以及这三条路的两侧。具体形状

以及站厅层的布置详见（图七）。

车站平面设计：

3.1车站形式：

根据前面的叙述，我们将大雁塔站设计为地下大型换乘车站，三层岛式车站（地下一层站厅层、地下二层3号线站台层、地下三层4号线站台层）。

3.2车站组成：

地铁车站的组成及其层次关系如（图四 ）所示：

图四 地铁车站的组成及其层次关系图

3.3站台设计：

站台长度：

地铁三四号线路上将采用8车编组，选用标准A型车辆（车宽3.0m，车高3.8m，车体有效长度23.5m）其站台宽度计算公式见式1。

(1)

式中：—地铁站台长度，m；

—车辆外型长度，m；

—车辆编组数，辆；

—车辆停站的误差，一般取4m。

由（式1）可得大雁塔站3、4号线站台长度L=23.5×8+4=192m。

站台宽度：

站台宽度主要根据远期预测高峰小时客流量大小、列车对数、结构横断面形式、站台形式、站房布置、扶梯及自动扶梯位置等因素综合考虑确定。

①侧式站台宽度B1

其计算公式见（式2）。

(2)

式中：—超高峰小时每列车单向上车人数，由高峰小时每列车单向上车人数乘以超高峰小时系数确定；

—人流密度，取0.4（m2/人）。

—站台有效长度（m）；

0.48—站台安全防护宽度（m）。

②岛式站台宽度

其计算公式见（式3）。

(3)

式中：B1—侧式站台宽度（m），即上式的计算结果；

—柱宽(m)雁塔换乘车站站台横向并列立柱为两根；

—自动扶梯和楼梯宽度(m)。

由式(2)(3)及《西安市地铁三、四号线客流预测》相关数据可计算出：

侧式站台宽度：

3号线：B1=MW/L+0.48=(10320×1.4×0.4)/(30×192)+0.48=1.48m 取2m

4号线：B1=MW/L+0.48=(8396×1.4×0.4)/(30×192)+0.48=1.30m 取2m

岛式站台宽度：（柱宽C为1.2m;自动扶梯和楼梯宽度D为5m）

3、4号线：B2=2×B1+C+D=2×2+2×1.2+5=11.4 取12m

3.4站厅设计:

售票机数量N1的计算公式见（式4）：

N1=(M1×K)/m1 (4)

式中：

M1——使用售票机的人数或上下行上车的客流总量（按高峰小时计算）。

K——超高峰系数，选用1.2-1.4.

m1——人工售票每小时售票能力，取1200人/h；自动售票机每小时售票能力取600人/(h?台)。

根据上式可以计算出售票机数量：

M1=6369+10320+6733+8396-17514=14304

N1=(M1×K)/m1=（14304×1.4)/600=33.38台 取36台

出站检票机数量N2的计算公式见（式5）：

N2=（M2×K )/m2 (5)

式中：

M2——高峰小时进站客流量（上下行）或出站客流总量。

K——超高峰小时系数，选用1.2-1.4。

m2——检票机检票能力，取1200人/(h?台)。

根据上式可以计算出检票机数量：

进站检票机台数：

M2=6369+10320+6733+8396-17514=14304

N2=（M2×K )/m2 =(14304×1.4)/1200=16.69台 取20台

出站检票机台数：

M2=8761+6274+10813+7774-17514=16108

N2=（M2×K )/m2 =（16108×1.4)/1200=18.79台 取20台

3.5楼梯和升降设备：

自动扶梯台数N3的计算公式如（式6）所示：

N3=(N×K)/(n2×n) (6)

式中：

N——预测下车客流量（上下行），人/h。

K——超高峰系数，取1.2-1.4。

n2——自动扶梯输送能力，取8100人/h(自动扶梯性能为梯宽1m，梯速为0.5m/s)。

n——自动扶梯的利用率，选用0.8。

根据上式可以计算出3号线、4号线站台层自动扶梯数量：

3号线： N3=(N×K)/(n2×n)=（（10813+7774）×1.4)/(8100×0.8)=4.02台

4号线： N3=(N×K)/(n2×n)=（（8761+6274）×1.4)/(8100×0.8)=3.25台

楼梯宽度B的计算公式如（式7）所示：

B=（N×K)/(n2×n) (7)

式中：

N——预测上客量（上下行），人/h。

K——超高峰系数，取1.2-1.4。

n2——楼梯双向混行通过能力，取3200人/(h?m)。

n——楼梯的利用率，选用0.7。

根据上式可以计算出3号线、4号线站台层的楼梯宽度：

3号线：B=（N×K)/(n2×n)=（（6733+8396）×1.4)/(3200×0.7) =9.46m

4号线：B=（N×K)/(n2×n)=（（6369+10320）×1.4)/(3200×0.7) =10.4m

根据以上计算并结合实际情况自动扶梯与楼梯设计如下：

3号线：4台自动扶梯，楼梯共6m。

4号线：6台自动扶梯，楼梯共9m

另外3、4号线还公用2台自动扶梯，3m楼梯；3号线还设有2台无障碍电梯，4号线设有1台无障碍电梯。

3.6通道宽度及出入口位置：

1、通道宽度根据各出入口已确定的客流量及通道通过能力经计算确定。

式中：C1为通道双向混行通过能力，一般取4000；a为出入口客流不均匀系数，一般取1～1.25。

2、出入口宽度计算：

出入口宽度同样按车站远期预测超高峰小时客流量计算确定。

式中：C1为通道双向混行通过能力，一般取4000；a为出入口客流不均匀系数，一般取1～1.25。

根据上面的公式可以计算出通道宽度及出入口宽度(其中通道形式为双支（二侧）宽度为b2；出入口形式为双向（二侧、四支）宽度为B3)：

超高峰小时客流量=44413.6+47202.4=91616

b1=(91616×a)/(2×C1)=(91616×1.25)/(2×4000)=14.315m

b2=b1/2=7.15m 取7.5m

B3=(b1×1.25)/4=4.47m 取4.5m

3.7设备用房：

设备管理用房通常分设于车站的两端，中间留出站厅公共区，有利于客流均匀通向站台候车。在设备用房中面积最大的是环控，一旦环控机房得到合理、紧凑的布置，其余设备用房就较易解决。各类用房的面积和位置如（表2）所示：

表二 各类用房的面积和位置

房间名称

设置面积（㎡）

位置

房间名称

设置面积（㎡）

位置

公共厕所

2×18

站台

环控机房

１０２６

站厅

清扫室

15

站台

气瓶室

２０

站厅

屏蔽门管理室

15

站台

站长室

１６

站厅

通信设备室

25

站台

车控室

４０

站厅

通信电源设备室

15

站台

警务室

４０

站厅

蓄电池室

15

站台

会议室

３０

站厅

信号设备室

25

站台

更衣室（分男女）

２０

站厅

牵引降压混合变电所

385

站台

茶水间

８

站厅

ＡＦＣ管理室

１５

站厅

卫生间

１６

站厅

照明配电室

２２

站厅

清扫室

１６

站厅

环控电控室

３０

站厅

收款室

３０

站厅

电缆井

６

站厅

库房

８

站厅

民用通信设备室

１６

站厅

供电值班室

１２

站厅

司机休息室

１０

站厅

维修巡检室

１２

站厅

设计图：

图五 地铁3号线站台层

图六 地铁4号线站台层

图七 大雁塔换乘站站厅层

设计体会：

这次课程设计我们组三名成员从：讨论→查阅资料→计算相关数据→初步制定方案→检查方案合理性→修改方案→画草图→修改方案→制定最终方案，共历时一周，在这期间我对换乘站有了更深一层的认识。换乘站的设计考虑的不仅仅只是换乘，它必须在周围固有环境、设施的前提下，统筹未来客流量的发展变化，然后据此进行设计，同时在设计中也要考虑设计方案是否合理、是否符合相关技术规范，是否方便乘客，是否对大雁塔这个建筑物有影响等等问题。与此同时我还将课本知识运用到实践中。是抽象的文字术语形象化，在这个过程中我们遇到了不少问题，但经过我们讨论、查阅资料，都得到了较为合理的解决。

设计之初，我们经过查看大雁塔周边地形图，大致的了解大雁塔周围环境，同时又与实地考察相结合，统筹各方面因素，经过激烈的讨论最终制定了线路的走向、位置以及站台、站厅、出入口的位置；换乘的形式等等。

设计中期，对于楼梯、设施设备、用房等位置与数量的设置，也经过了反复演算、讨论，然后绘制草图，才制定出较为合理、满意的结果。看起来很简单的数字在安排位置的时候并不是一件容易的事，要考虑它的作用以及与它相关的设施之间的联系

设计后期，在绘制好的草图基础上，我们最终用CAD绘制出了大雁塔换乘站的图形，我们CAD绘图能力有了更进一步的提高，对于所学的CAD技巧能更加灵活的应用。同时我们也增加了一些亮点，考虑到大雁塔是西安市一个重要的旅游景点，我们在站厅层增加了商业开发区，不仅方便游客，而且还增加了地铁运营公司的收入。

风雨与彩虹同在，在这次设计过程中我们深刻的体验到这句话的深刻含义，我们经历了风雨的洗礼，坚持了迎难而上、笃学创新、顽强拼搏的精神，最终迎来了风雨后的彩虹，取得了较为满意的结果。在这过程中我们也发现了设计中很多的不足，这都将成为我们以后学习、工作中一把宝贵的财富。

团结协作的重要性也让我有了更深层次的认识，在这次课程设计中，张亚运同学负责收集相关资料以及数据的计算，王玉焕同学负责绘图，我负责设计说明书的编写工作。分工明确，同时每天都有工作计划，而且在设计的过程中遇到任何问题我们都会一起讨论，查资料，然后解决问题。用一句话总结“累并快乐着……”我们充实的度过了这一周迎来的最终的硕果。

参考资料：

《城市轨道交通换乘方式对比分析》

《城市轨道交通换乘站规划研究》

《地铁换乘车站型式浅析》

《地铁换乘行为及换乘站布置选型》

《地铁换乘站客流组织研究》

《地铁设计规范 GB50157-2003含条文说明》

《轨道交通换乘站客流特性分析及车站设计》

《城市轨道交通线路与站场设计》

设计任务分配一览表

任务

姓名

签名

前期的资料搜集、整合以及数据计算

张亚运

换乘站的平面设计与CAD绘图

王玉焕

设计说明书编写

薛蓓蕾