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新能源立體公共交通場站規(guī)劃設計思考
——以深圳市為例

2018-08-23 09:26:20陳建凱姚江波
城市交通 2018年4期
關鍵詞:公共汽車場站流線

陳建凱,肖 亮,姚江波

(深圳市城市交通規(guī)劃設計研究中心有限公司,廣東深圳518000)

1 常規(guī)公共汽車場站和車輛發(fā)展趨勢

1.1 土地緊缺促使公共交通場站向立體化轉變

公共交通場站設施是常規(guī)公共汽車體系的重要基礎支撐,是公共汽車線網調整優(yōu)化的設施保障,并最終關系到公共交通系統(tǒng)的運行效率和服務水平。

深圳市作為首批公交都市示范城市,場站建設多為平面式,單車占地指標接近200m2,土地資源的浪費導致公共交通場站的嚴重不足,制約了公交都市的建設。在土地緊缺以及公共汽車設施需求不斷增長的雙重壓力下,場站的建設正逐步向著立體集約式的建設模式轉變。

1.2 國家政策促進新能源公共汽車的推廣

國務院先后發(fā)布《汽車產業(yè)調整和振興規(guī)劃》《節(jié)能與新能源汽車產業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2012—2020年)》等一系列文件,鼓勵在城市公共交通等領域推廣使用新能源汽車,并建立電動汽車快速充電網絡,加快停車場等公共場所公用充電設施的建設。

自以上規(guī)劃發(fā)布以來,新能源公共汽車已在各大城市逐步推廣。北京市在2017年底首次投入350輛比亞迪電動公共汽車,明確到2020年電動公共汽車比例達60%;上海市現(xiàn)有電動公共汽車5 800輛,比例超過20%,未來每年更新的公共汽車指標中有60%電動公共汽車;深圳市在2017年9月完成全市公共汽車的電動化更新[1]。

2 新能源公共交通場站與傳統(tǒng)場站差異

新能源公共交通場站與傳統(tǒng)場站均需承擔公共汽車的就近維修、保養(yǎng)、洗車等功能,以及滿足場站本身運營管理設施、生活服務設施、安全環(huán)保設施等功能需求。同時二者也存在較多的功能差異。

2.1 核心功能由停車轉變?yōu)橥\?充電

新能源公共交通場站在滿足一般夜間停車需求的同時,還需滿足大量電動公共汽車的充電需求,包括夜間不間斷充電以及白天快速補電。

電動公共汽車夜間停車時段,需充電保障白天運營時段的用電需求。以比亞迪純電動客車為例,其充電技術采用的是交流充電模式,將電網的380 V三相交流電通過充電樁輸入給車輛,從虧電到滿電,平均充電時間約為3 h,充滿再換至下一輛車,每個充電樁平均每晚需不間斷為3輛車充電。

公共汽車每天運營的總里程約為240~300 km,而實際每輛電動公共汽車滿電續(xù)航里程約為200 km,白天電動公共汽車滿電情況下無法跑完全天所需里程,需中途返回場站快速補電。因此,需在各場站首層設置一定數(shù)量的快速充電設施,滿足白天快速補電需求。

圖1 平面式向立體式轉變Fig.1 Transformation of at-grade depot to multi-storey depot

2.2 作業(yè)流程增加充電并強化其功能獨立

傳統(tǒng)場站里公共汽車進出的主要作業(yè)流程大致分兩類:1)進場流程,車輛進場→交票箱→打卡(晚崗管理)→出進場時刻表→洗車(或維修檢查)→停車;2)出場流程:駕駛員進場→打卡(早崗管理)→拿路牌→車輛例檢→出車[2]。

新能源公共交通場站在作業(yè)流程上需增加充電流程,也是在停車基礎上增加的核心功能。供電電源由市政環(huán)網引至場站公共開關房,并在地下設置變配電房及發(fā)電機房為場站充電樁及相關設施提供電源。

另外,由于新能源公共交通場站需同時為數(shù)百輛電動公共汽車充電,充電期間產生較多的熱量。因此其對場站的通風環(huán)境、硬件設施和空間的干濕度等都有較嚴格的要求。需盡量避免洗車、維修等功能區(qū)對其造成干擾,保證充電環(huán)境的相對獨立,并做好相應的安全防護措施。

2.3 布局形式由平面轉為立體多層

在布局形式上,傳統(tǒng)場站以平面布局為主,存在占地多、土地浪費、停車規(guī)模小、管理不集中等問題,而立體場站采用立體多層的布局方式,占地規(guī)模小、集約利用土地資源,車輛可集中統(tǒng)一管理(見圖1)。

3 立體公共交通場站設計準則

3.1 設計要點

1)規(guī)模與效率平衡。

立體公共交通場站建設的主要目的是解決片區(qū)的公共汽車停車需求,在確定了各場站的停車規(guī)模后,能否在有限的用地條件下,滿足公共汽車停車規(guī)模,并兼顧場站內的交通功能及通行效率,能否在場站停車規(guī)模與內部運轉效率之間取得平衡,是場站規(guī)劃設計過程中需考慮的重要因素。

2)內外通行能力提升。

立體公共交通場站停車規(guī)模大且集中,收發(fā)車階段,大量公共汽車集中進出場站,場站內外通行能力能否與場站進出交通量匹配,將直接影響到場站投入使用后的運營效率。設計時需在出入口布局、內部坡度設置、內外交通組織等方面進行優(yōu)化,以提升場站內外通行能力,打通內外交通瓶頸,保障場站的高效運轉。

3.2 關鍵設計參數(shù)

1)標準層層高不低于5.4 m,首層層高不低于6.0 m(以深圳市比亞迪K8,K9電動公共汽車為例)。

立體場站的建筑高度主要考慮在滿足規(guī)范要求的前提下,盡量降低層高,以減小坡道坡度及坡長,縮短車輛虧電情況下的爬坡長度。標準層層高=行車凈空+主梁截面高+樓板厚+設備管線凈空需求。

行車凈空:深圳市常用的三種車型高度在3.3 m以內,考慮0.4 m彈性空間,即行車凈空為3.7 m(見圖2)。主梁截面高:主梁截面高度hb可按(1/10~1/18)×lb確定,lb為主梁計算跨度,當柱網密度為12 m×13 m時,梁截面高度為0.8~1.3 m,取平均值1.0 m。樓板厚取0.2 m。設備管線凈空需求取0.5 m。

依據《深圳市大型建筑公交場站配建指引》,維修工間需要設置獨立式修車地溝,有效深度應不小于1~1.2 m,原則布置在首層。而洗車功能同樣需布置在首層,洗車設備對建筑高度有一定要求,需在標準層層高的基礎上提高0.6 m,即首層層高不低于6.0 m(見圖3)。

2)以直行坡道為主,縱向坡度不大于7%。

電動公共汽車進場一般處于電瓶虧電狀態(tài),車輛爬坡能力降低,而在爬坡過程中也會進一步加劇車輛虧電,因此應盡量減小縱坡。規(guī)范對場站最大坡度的取值有7%[3]和10%[4],為保障虧電車輛爬坡需求,取規(guī)范要求的最小值,即場站坡道坡度不大于7%。

3)停車位尺寸3.5 m×13.0 m,雙向通道凈寬不小于14.0 m。

深圳市常用的公共汽車車型參數(shù)長度不超過12 m、高3.3 m、寬2.55 m,依據《停車場規(guī)劃設計規(guī)則(試行)》IV大型汽車和《城市道路設計規(guī)范》(CJJ 37—2012)IV普通汽車停車尺寸要求,停車位尺寸不小于3.5 m×13.0 m。

通過測試新能源公共汽車在通道凈寬為11 m,12 m,13 m,14 m四種情況下以穩(wěn)定速度(3~5 km·h-1)停車入庫時間表明,通道凈寬對停車時間有較大影響,通道凈寬為14 m的情況下,入庫時間最短,基本在1 min以內,對后續(xù)車輛影響較小(見圖4和表1)。因此,通道凈寬應盡量控制在14 m以上。

4)柱網密度12 m×13 m,預留充電樁位1.5 m。

圖2 標準層層高Fig.2 Floor height of standard layer

圖3 首層及標準層層高要求Fig.3 Standard of floor height for the first layer and the standard layer

圖4 停車入庫流線Fig.4 Parking flow in depot

表1 停車實驗結果Tab.1 Parking test results

圖5 柱網尺寸及充電樁位置示意Fig.5 Cylinder size and charging station location

圖6 各類型地塊示意Fig.6 Plot types

表2 單車占地指標統(tǒng)計Tab.2 Statistics on vehicle occupation indexes m2·標車-1

在3.5 m×13.0 m的停車位尺寸基礎上,墩柱尺寸按1.5 m×1.5 m[4]設置,采用一個停車單位停3輛車模式,則一個停車單位的寬度為3.5×3+1.5=12 m,因此,場站標準柱網密度采用12 m×13 m(見圖5)。同時采用1:3樁車比配建新能源充電樁位,預留充電樁位1.5 m的設置空間。

5)入口寬度不小于10 m、出口寬度不小于8 m。

出入口寬度的設置在滿足相關規(guī)范要求的前提下,需保證車輛快速進入場站,避免排隊進場影響道路交通。因此,考慮在規(guī)范的基礎上適當加寬入口,按不小于10 m寬進行設置,出口按照規(guī)范值不小于8 m寬進行設置。

3.3 技術經濟指標

場站所在地塊一般都為上層次規(guī)劃的交通設施用地,不占用城市生態(tài)線、藍線等控制區(qū)域。通過對深圳市第一批擬建的10個新能源立體公共交通場站用地進行分析,按照地塊條件將場站分為三類,分別為方形、長條形和不規(guī)則形地塊。方形地塊為邊長都大于120 m的地塊;長條形地塊為一邊小于120 m,另一邊長于120 m的地塊;不規(guī)則形地塊為形態(tài)凹凸較多的地塊(見圖6)。

1)單車占地指標。

單車占地指標為場站占地與停車規(guī)模的比值,是衡量場站土地使用率的主要指標(見表2)。香港綜合場站一般不設置后勤管理用房,單車占地指標較低,一般約為20 m2·標車-1。深圳市在建的場站中,用地內考慮了消防環(huán)道、建筑退線、場站配套等,指標相對偏高,平均約為33 m2·標車-1。

2)容積率。

深圳市土地資源較為緊缺,規(guī)劃建設的立體公共交通場站普遍采用建6停7(按6層建設,各層+樓頂停車共停7層)的模式。因此,場站容積率指標偏高,根據目前在建場站的容積率指標統(tǒng)計數(shù)據,平均值為4.0(見表3)。

3)建筑覆蓋率。

依據各地城市規(guī)劃標準要求,地塊建筑覆蓋率除大型商業(yè)可達65%,其他功能建筑覆蓋率多在50%以下。而立體公共交通場站的地塊面積往往較小、對建筑面寬要求較大,參考《深圳市公交綜合車場建設標準指引》[5],多層式綜合場站的建筑覆蓋率宜為60%~75%,其余用地作為消防通道、綠化、公共汽車臨時停車坪及空間預留等。

4)充電樁配建指標。

對于服務車輛白天快速補電的應急充電樁,上海市按照場站停車位數(shù)量的5%~10%設置應急充電樁位,深圳市采用其平均比例,即停車位數(shù)量的7.5%進行配建;夜間充電樁與停車位的配建比一般取1:3。

5)維保工位指標。

維保工位按每百輛5%的保養(yǎng)率、3%~5%的小修率,每個工位按照2~3車次·d-1能力計算,則百輛車所需要的工位為3~5個。根據規(guī)范,工位大于15個時需單獨建設,而與場站停車樓復合建設時,工位數(shù)量不超過15個。

6)場站配套設施配建指標。

場站配套設施主要指后勤管理用房,包括調度管理及生產輔助用房,參考各規(guī)范,配建指標一般為19~23 m2·標車-1。在建的場站中,后勤管理用房的指標為13~23 m2·標車-1,平均指標為17 m2·標車-1(見表4)。

3.4 建筑設計原則

1)建筑層數(shù)不宜超過6層。

據統(tǒng)計,公共汽車停車設施一般設置在3層以上,以4~6層居多,配套設施設置在1層,即地面層為應急充電、維修、保養(yǎng)、洗車和少量停車,地上2層至屋頂層為公共汽車停車庫,服務車輛約為400~600輛(見表5)。建筑層數(shù)主要考慮兩個因素:一方面,部分場站停車需求較大,而土地資源相對緊缺;另一方面,因為層數(shù)太高,駕駛員在爬坡過程中易疲勞,降低停車效率,易發(fā)生安全事故。綜合兩方面因素,根據項目實踐經驗,建議建筑層數(shù)不宜低于3層、不超過6層,同時利用屋頂停車。

2)以垂直式停車為主,局部結合建筑方案采用平行式停車。

停車方式主要分為平行式、斜列式以及垂直式(見圖7)。平行式在墩柱協(xié)調及使用上較方便,但占地面積大、一定長度內停車數(shù)量少;斜列式不易于墩柱協(xié)調,且停車或開車時受方向限制,通道要求較寬;垂直式相對節(jié)省占地面積,與墩柱協(xié)調容易,但停車或開車時需要倒車、需留較寬通道。綜合考慮墩柱與停車位協(xié)調、集約用地等因素,推薦采用以垂直式停車為主。

表3 地塊容積率統(tǒng)計Tab.3 Statistics on plot ratio

表4 場站配套指標統(tǒng)計Tab.4 Statistics on depot facility indexes m2·標車-1

表5 立體公共交通場站層數(shù)及車位統(tǒng)計Tab.5 Layers and number of parking spaces in multi-storey bus depot

3)出入口數(shù)量不少于2個。

參考《深圳市公交綜合車場建設標準指引(試行)》[5],場站出入口數(shù)量不少于2個。建議充分利用周邊道路條件多設置出入口,一方面可分散進出場站的交通壓力,另一方面可作為緊急情況下或早晚高峰期間進出場站的備用出入口,提升交通組織的靈活性及穩(wěn)定性。

圖8 上蓋及貼鄰模式示意Fig.8 Superstructure and adjacent development modes

圖9 以消防環(huán)路作為出場排隊緩沖空間Fig.9 Using the fire loop as a queue buffer space

圖10 場站首層設施分散布局Fig.10 Facilities layout in the first layer

4)配套用房以上蓋建設為主。

場站停車樓與后勤管理用房的建設形式主要有上蓋模式和貼鄰模式(見圖8)[7]。上蓋和貼鄰模式可充分利用地塊空間,實現(xiàn)交通空間和功能的最大化。

以上兩種模式直接影響公共汽車停車場、服務后勤人員的小汽車停車場的布局方式及交通組織。上蓋方式適用于規(guī)模小而規(guī)整的地塊,空間利用率較高,交通功能最大,但公共汽車停車場需與小汽車停車場集中設置于停車樓,不利于公共汽車與小汽車的分流,易形成干擾。貼鄰方式適用于規(guī)模較大或者不規(guī)則地塊,空間利用率低于上蓋模式,但可將小汽車停車場設置于后勤管理用房地下層,在交通組織上可實現(xiàn)良好分流。

3.5 交通設計原則

1)出入口設置于次干路及支路。

場站出入口的位置應盡量設置于周邊次干路或支路[5],避免設置于主干路,以減小對主干路的交通影響。若受條件限制,必須在主干路上設置出入口,應按照相關標準嚴格控制出入口與交叉口之間的距離,有條件的可設置專用匝道進出場站。

2)場站內采用單向逆時針交通組織。

公共汽車車型較大,使得場站內部的行車空間相對狹小。為保證進出車輛的順暢和行車安全,場站內應盡可能采用單向逆時針的交通組織形式。首先,逆時針交通組織可為駕駛員提供良好的駕駛視野,保障行車安全;其次,單向交通組織有利于進場車輛沿著固定的路徑尋找車位;第三,有利于保障場站內部交通秩序,減少對向車流的沖突和交叉口的轉彎沖突,保障場站內行車安全及交通組織順暢有序。

3)出口、入口分離。

將出口與入口分開設置是保證場站首層組織單向交通的前提條件。將出口與入口分開設置,可避免進出交通流在出入口處形成沖突點,提升出入口通行能力。

4 設計策略

4.1 提升首層通行能力

1)首層內外預留緩沖空間。

首層是場站內外交通銜接轉換的重要層面,也是場站交通最集中的層面,緩沖空間的預留相當于增加了首層交通空間,有利于首層的交通組織(見圖9)。首層緩沖空間的預留分為兩方面:停車樓外的緩沖空間一般是將停車樓出入口與場站出入口錯位布置,將消防環(huán)道作為車輛進出場的緩沖空間;停車樓內部首層的緩沖空間主要針對進場車輛,進場車輛在作業(yè)流程上各自不統(tǒng)一,進庫后需要留有一定空間分流,另外,車輛進入洗車、檢測、維保等作業(yè)區(qū)需有一定的等待空間,因此,在停車樓入口與各作業(yè)區(qū)之間,需預留緩沖空間。

2)首層設施分散布局,避免功能集中。

場站首層設施復合集中,需布局出入口、洗車、檢測、維保、臨時充電、上下坡道等設施。在滿足作業(yè)要求及相互聯(lián)系的同時,應盡量將設施分散布局(見圖10)。一方面可分散各作業(yè)流線避免交織干擾,另一方面可為作業(yè)車輛提供一定的排隊等候空間,保障首層的運營組織秩序。

4.2 暢通標準層

1)停車區(qū)與交通空間相對獨立布局。

在標準層布局上,根據坡道設置的位置可分為一側集中上下、中部集中上下、外圍分離上下三種布局模式(見圖11)。一側集中上下的布局模式是將上下坡道集中設置于場站的長邊一側,交通空間占比最小,但循環(huán)流線與停車流線垂直交織,沖突點較多,降低運行效率。其他兩種模式的交通空間占比依次提升,運行效率逐步提升,外圍分離上下坡布局模式將兩類交通流線完全分離,效率最高。而在停車規(guī)模上,一側集中上下模式停車規(guī)模最大,其他兩種模式依次遞減。因此,在滿足停車需求的前提下,應盡量采用外圍分離上下坡的布局方式來分離停車空間與交通空間,減少流線干擾,提升標準層運行效率。

2)壓縮層高,設置緩直坡道,提升上下各層速度。

場站上下坡道是標準層運行效率的另一個瓶頸。從車輛行駛速度及安全性方面考慮,坡道應盡量緩直,在地塊條件較好的情況下,坡道可以適當拉長以減小坡度。若地塊較緊湊,可通過壓縮層高的方式來減小坡度,如降低結構板梁的高度、將管線橫向布設、壓縮管線布設凈空等。

4.3 強化內外銜接

1)以最短路徑銜接周邊主、次干路。公共汽車線路主要分布于場站服務范圍內的主干路及次干路,在場站與周邊道路銜接上,應選擇能與周邊主、次干路銜接的最短路徑,從而減少車輛運營繞行空駛的距離,降低運營成本。

圖11 標準層坡道布局形式Fig.11 Ramp layout in the standard layer

圖12 交通流線示意Fig.12 Traffic organization

2)多出入口對接,分散壓力。

立體公共交通場站本身停車規(guī)模較普通平面式場站成倍增長,特別是早晚收發(fā)車階段,進出車輛較為集中。以深圳市為例,場站發(fā)車主要集中于早上5:30—6:30,在城市早高峰之前,對城市交通影響較小,場站收車主要集中于晚上19:30—20:30,與城市晚高峰重疊。晚高峰收車階段返場車輛約占停車規(guī)模20%,以停車規(guī)模500輛的公共交通場站為例,返場交通量達220 pcu·h-1,若集中由單個入口進場,對道路交通影響較大,而分散至兩個以上入口進場,影響將顯著降低。另一方面,多出入口對接也有利于各線路公共汽車選擇就近出入口進出場站,提高運營組織的靈活性。

3)近遠期結合組織對外交通。

立體公共交通場站建成并投入使用后,存在周邊道路網尚未完善的情況。因此,在場站的對外交通組織上,需針對周邊道路現(xiàn)狀及近遠期道路網規(guī)劃,制訂場站各個階段的對外交通組織方案,保障近遠期場站對外銜接的暢通。在出入口的設置上,也需考慮與近遠期交通組織方案的兼容性。

4.4 優(yōu)化內部循環(huán)

1)首層流線分散。

場站首層集中了各種作業(yè)流線,交通需求多樣,各種流線之間易產生交織干擾。在交通組織上,需對首層流線進行梳理,并盡快將進出首層的交通流進行分散,減少流線的沖突交織。同時分散集中進出場站的交通流,保障首層運行順暢(見圖12a)。

2)標準層流線相對獨立。

相比場站首層,場站標準層流線較少,主要為上下循環(huán)流線及進出車位流線。兩類流線本身需進行轉換,而進出車位流線易與上下循環(huán)流線產生沖突,干擾阻斷上下循環(huán)流線,降低場站內部交通運行效率。因此,對于標準層布局及交通組織,在保障兩類流線銜接轉換的同時,應適當分離兩類流線,保持流線的相對獨立(見圖12b)。

5 結語

建設新能源立體公共交通場站不僅是一項重要的市政工程,也是深圳市建設公交都市大背景下的戰(zhàn)略性選擇,將對城市公共交通系統(tǒng)的完善發(fā)揮重要作用。與傳統(tǒng)場站相比,新能源立體公共交通場站需額外提供充電功能并采用立體多層的布局形式。在設計參數(shù)方面,本文結合現(xiàn)有規(guī)范及相關經驗,提出了相對合理的建筑設計參數(shù),并結合深圳市在建場站實施方案,統(tǒng)計并提出了相關經濟技術指標。在設計上,對內主要考慮優(yōu)化場站內部布局及交通組織,以平衡停車規(guī)模與運行效率;對外主要考慮優(yōu)化內外銜接及提升進出通行能力等。

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