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京张高铁车站的主要设计创新点

来源:原创论文网 添加时间:2019-12-30

  摘    要: 京张铁路不仅是2022年冬奥会的交通保障线、京津冀一体化发展的经济服务线,同时是京张铁路百年历史的文化线,是展示中国高铁建设成就的示范线,更是铁总“智慧铁路、智能站房”精神的落地线,具有重要历史意义。首先提出高铁车站面临的现状及存在的问题,然后分析京张高铁车站的设计概况及面临的挑战,重点从站城融合——“始发站主辅客站+中心城区隧道”模式的应用、车站与自然环境相融合、绿色站房设计、全线景观及文化艺术设计等几个方面阐述京张高铁车站的各创新点及设计思路,其中在与自然环境相融合方面,对清河站、八达岭站、太子城站及张家口站进行重点研究。

  关键词: 京张高铁; 铁路客站; 站城融合; 始发站主辅客站+中心城区隧道; 绿色站房; 全线景观; 文化艺术;

  Abstract: The Beijing-Zhangjiakou High-speed Railway is not only the transportation security line for the 2022 Winter Olympics and the economic service line for the integrated development of the Beijing-Tianjin-Hebei Region, but also the cultural line reflecting the century history of the Beijing-Zhangjiakou Railway. It is a demonstration line showing the achievements of China's high-speed railway construction and also the implementation line of the spirit of “intelligent railway, intelligent station building” of China Railway, which is of great historical significance. This paper points out the current situation and existing problems of high-speed railway stations, analyzes the design and challenges of the Beijing-Zhangjiakou High-speed Railway station, and emphatically elaborates the innovations and design ideas of this station from various aspects, including station and city integration, namely, the application of the “primary and auxiliary stations of the starting station+central city tunnels” mode, station and natural environment integration, green station design, whole line landscape, and cultural and artistic design. In regard to the natural environment integration, the Qinghe Station, the Badaling Station, and the Zhangjiakou Station are studied specifically.

  Keyword: Beijing-Zhangjiakou High-speed Railway; railway passenger station; station and city integration; primary and auxiliary stations of the initial station+central city tunnels; green station buildings; whole line landscape; culture and art;

  1、 车站设计现状与问题

  车站是服务于铁路旅客的重要设施,是城市综合交通最重要的节点[1]。2008年北京奥运会之后,随着高铁的建设,全国各地出现了一大批新型铁路车站,例如,北京南站、上海虹桥站、广州北站、青岛站等,有别于高铁之前的传统火车站,这些车站呈现着新时代崭新的设计理念,其使用功能、技术手段、施工工艺等都达到了一个新高度。

  同时,车站与城市关系日趋紧密,其不仅是城市的重要门户和名片,而且成为了城市建设、经济发展的强大引擎。随着国外TOD城市交通规划理念的引入,高铁车站与城市建设、产业发展日趋紧密,出现了“站城一体化”趋势。铁路与地方政府对车站各要素进行统筹规划,车站与城市空间、交通组织、站场设施等基本实现了一体化,为乘客带来了极大便利,各地方政府参与车站建设的热情亦空前高涨。
 

京张高铁车站的主要设计创新点
 

  然而,在高铁高速发展的同时,车站建设也出现了一些问题,例如,由于拆迁费用高、分割城市等方面原因,很多的高铁站远离城市中心,给人们在城市与车站之间的交通出行带来了诸多不便。对此,发改委、自然资源部、住建部与原中国铁路总公司联合发布《关于推进高铁站周边区域合理开发建设的指导意见》。意见指出,合理确定高铁车站选址和规模。新建铁路选线应尽量减少对城市的分割,新建车站选址尽可能在中心城区或靠近城市建成区,确保人民群众乘坐高铁出行便利[2]。

  2、 京张高铁工程概况及设计挑战

  新建北京至张家口铁路起自北京北站,西至张家口南站。正线全长174 km,设计速度350 km/h。全线共设9个车站:北京北、清河、昌平、八达岭长城、东花园北、怀来、下花园北、宣化北、张家口南,详见图1。另延庆支线设延庆站,崇礼支线设太子城站。其中北京北、清河和张家口为始发站。中铁设计集团建筑院担任车站总体设计,并承担了其中8个车站的站房设计任务。

  图1 京张高铁线路示意
图1 京张高铁线路示意

  京张高铁对国家意义重大,既是2022年冬奥会的交通保障线,也是京津冀一体化发展的经济服务线,既是京张铁路百年历史的文化线,也是展示中国高铁建设成果的示范线,为此,铁路总公司提出了“精品工程,智能京张”的建设目标。

  为实现上述目标,设计亦面临巨大的挑战。做到以现实问题为导向,总结高铁车站的经验和教训,重点从车站功能定位、选址与城市的关系、绿色可持续发展、增强车站艺术感染力等方面作了重点思考与探索[3]。

  (1)重新审视车站选址与城市的关系。

  车站如何实现中心城区的建设,与城市空间融为一体,车站如何实现周边交通的有效衔接,达到畅通融合的目的,如何避免特大城市终点站客流过度集中无法及时疏散,造成交通拥堵的问题,如何减小铁路站场对城市的分割,减小对城市规划的影响等是车站设计时思考的重点及难点。

  (2)车站绿色可持续发展为设计的着力点。

  以对自然及人文环境敏感点为设计策略,思考如何实现智能设计、减少能源消耗。

  (3)提升车站公共空间的艺术感染力。

  如何改变车站室内空间单一,缺少地域、文化艺术特色及感染力问题。

  在设计过程中,设计团队坚持绿色开放理念,突出设计创新,通过艰苦的实践,努力探求问题的解决方案,力争为未来高铁车站的规划设计提供参考。

  3、 车站设计创新点

  3.1、 站城融合——“始发站主辅客站模式+中心城区隧道”模式的应用

  京张高铁线路选择及选址的设计原则是:

  (1)新建铁路选线应尽量减少对城市的分割;

  (2)新建车站选址尽可能在中心城区或靠近城市建成区。

  从方便旅客出行角度考虑,应优先考虑在市中心的北京北站始发。但北京北站附近巨大的交通压力也是不得不考虑的重要因素。为解决旅客便捷出行与城中心车站带来的交通压力的矛盾,京张高铁始发站采用的是主辅客站的思路。即北京北站作为主客站保留,在五环外增加清河站作为辅客站,两个客站之间的铁路采用地下隧道的方式,详见图2。规划方案与城市规划紧密结合,解决了以下3个问题。

  (1)主车站设在中心区,辅客站设在北五环外,保障了主城区旅客及北部地区旅客出行便利。也避免了特大城市一条铁路线只设一个始发站、客流过度集中造成的疏解难题。在这方面日本新干线东京站规划值得借鉴,从图3可以看到,在东京站北侧有上野站,南侧是品川站。

  (2)铁路在城区(五环内)采用地下隧道的方式,极大减少铁路对城市的分割,两侧交通联系极大改善。高铁穿越中心城区,这在国内特大城市还是第一次,尤其在地铁、市政管网等密集的建成区,需要极大的技术和资金支持。

  图2 京张铁路主辅客站模式
图2 京张铁路主辅客站模式

  (3)铁路在城区(五环内)采用地下隧道的方式,极大改善了城市空间环境。京张高铁北京北站到北五环段采用地下隧道方式,在高铁入地后,原来的地面空间将建设一个长达9 km的带状公园一京张铁路遗址公园。铁路两侧噪声,脏乱差环境,城市景观、慢行系统得到极大改善。

  图3 日本新干线线路
图3 日本新干线线路

  3.2、 与自然人文环境融合

  3.2.1、 设站条件最差的高铁站——清河站

  清河站总建筑面积14.6万m2,包括国铁、地铁、市政三部分工程,为综合交通枢纽。清河站被誉为“设站条件最差的车站”,其西侧紧邻运营中的城铁13号线以及运营中的京新高速,东侧紧邻城市现状办公及住宅,用地条件极为局促,且现状用地被运营中的线路及铁路站场完全打断,形成了割裂的城市局面,详见图4。

  图4 清河站割裂的城市空间现状
图4 清河站割裂的城市空间现状

  怎样在有限的空间内实现国铁、地铁、市政之间的高效换乘,怎样将割裂的城市空间进行“织补”,实现东西两侧居民的自由通行、与周边建筑及环境融为一体是设计的重点和难点,详见图5。

  图5 清河站外部交通组织示意
图5 清河站外部交通组织示意

  首先将运营中的地铁13号线进行改造,将13号线清河段的高架线路落地与铁路站场同场设计,这样不仅有效节约了空间,同时大大减少3条地铁间、地铁与国铁间的换乘距离,提高了交通效率[4]。

  其次有效利用周边空间,节约土地资源。将西侧京新高速桥下空间下挖处理,设计为站前广场、公交车场及出租车场。利用东侧有限的道路空间,采用立体交通的设计手法,使清河站与东部城区完美结合,达到了畅通融合的目的[5],详见图6。

  图6 清河站剖透视
图6 清河站剖透视

  最后,在有限的建设用地上,合理布置国铁、地铁的各项功能空间,在国铁、地铁流线简洁、畅通、不交叉的前提下,在地下一层实现了国铁换乘地铁,地铁换乘国铁的“零换乘”关系。并且在地下一层实现了东西两侧居民的自由通行, “织补”了城市空间[6],详见图7。

  图7 清河站鸟瞰
图7 清河站鸟瞰

  3.2.2、 世界最深的高铁站——八达岭长城站

  京张高铁途经八达岭长城,建站有两个方案供选择,一是在景区设站,方便游客出行;二是在景区外设站,避免对景区造成干扰,但游客需要通过摆渡车才能到达景区, 详见图8。规划阶段争议不断,面对这一极为特殊的环境条件,如何体现高铁为人们带来的极大便利,又如何与自然人文景观融合,出现了不同意见,最终确定了八达岭长城站规划设计原则:尊重历史文化、强调环境保护。在此基础上,尽最大可能为游客提供便捷舒适的出行环境,即选择了景区设站方案[7]。

  图8 八达岭长城站整体鸟瞰
图8 八达岭长城站整体鸟瞰

  当年老京张铁路“人”形铁路,克服了因周边高落差地势环境而导致火车难以安全爬坡的困难,如今隧道技术的发展,使得线路从景区的地下“悄无声息”通过,对八达岭风景区得到了很好的保护。车站站台层设于地下102 m,通过斜向通道与地面站房连接,地面站房位于八达岭滚天沟停车场内,以“消隐”的设计理念,通过景观分析、文化遗产保护专题研究,严格控制地面建筑的体量,力争对景区影响缩减到最小,详见图9。

  图9 八达岭长城站放大鸟瞰
图9 八达岭长城站放大鸟瞰

  八达岭长城站方案经历了反复论证,得到了北京市规划、文物、园林等有关部门及知名专家的肯定。

  作为世界上最深的高铁站,创新设计离不开新技术的支撑[8],例如,在防灾方面,深埋地下车站防灾救援技术是一个创新。车站设置了立体环形的疏散救援廊道,提供了紧急情况下快速无死角救援的条件,并且通过智能化的监控平台,实时监测、采集、汇总监测信息,全面掌握灾害状态,提供及时准确的三维可视化灾害报警和预警功能,详见图10及图11。

  图10 八达岭长城站环形快速救援系统
图10 八达岭长城站环形快速救援系统

  图11 八达岭长城站疏散通道示意
图11 八达岭长城站疏散通道示意

  3.2.3、 世界首座建在奥运赛场内的高铁站——太子城站

  张家口市崇礼区太子城,是2022年北京冬奥会的主赛场。基地与规划中的冰雪小镇相连,自然条件非常优越,背山面水。为减少对周边环境的影响,充分尊重自然,太子城站采用双曲弧线造型,双曲屋面直接落地,与周围山势相呼应,强调建筑的“消隐”,详见图12。

  图12 太子城站鸟瞰
图12 太子城站鸟瞰

  太子城站虽然规模不大,但功能要求极为特殊。经过与奥组委等相关部门多次协调和论证,对奥运期间客源、客流进行深入调查和预测,深入分析冬奥客流、市郊客流、季节性客流的出行特征和个性化需求,统筹铁路车站及站前交通设施规划,满足各种交通方式的便捷换乘,预设冬奥会赛前赛后功能的转换。太子城站被国际奥委会称为首座建在奥运赛场内的高铁站。

  3.2.4 、纽带——综合交通枢纽张家口站

  张家口站是京张铁路的终点站,同时也是联系京张、京包、张呼铁路的重要节点站和纽带。车站北临城市老城区,南侧规划有新的经济技术开发区,建成后的张家口站将成为城市南北发展的重要节点,城市经济开发区对外联系的大门和纽带。

  张家口站为高架式车站,站位及车场均为利旧,最大限度节约用地;铁路生产生活房屋、市政交通建筑、落客及换乘场地紧密围绕站房排布,有序布局组织,详见图13。车站在保证自身封闭性、便利性的前提下,兼顾整个片区布局的合理性,站房、站区房屋、市政房屋穿插在一起布局,最大程度满足旅客乘降的便捷性,并节约用地[9]。

  图13 张家口站鸟瞰
图13 张家口站鸟瞰

  站房北侧紧邻城市老城区,场地条件有限,主要设置人行广场及车场。站房南侧均为新征用地,限制少,面积大,故采用综合开发模式,设置多种交通、换乘、商业功能。地下平面布局为综合开发重点,以贯穿车站区域南北的城市通廊为轴线,设置枢纽地下换乘厅、出租车接站、社会车辆接客区及停车场、地下配套商业等多种功能。该轴线也是换乘北侧两处、南侧一处的城市轨道交通线路,以及换乘公交、长途的核心通道。

  车站设计理念结合张家口的历史文化以及自然风貌,其正立面的曲线呼应张家口着名地标大境门;浅色建筑材质,意向来自于张家口地区广袤无垠的自然风光,仿佛积雪山脉映于天际,呼应了即将到来的2022年北京冬奥会。车站屋面采用“人字形”屋面,契合詹天佑先生“人字形”铁路之创举,详见图14。

  图14 张家口站
图14 张家口站

  3.3、 绿色站房设计

  京张高铁是国内首次实现按照绿建标准建设的高铁项目。清河、八达岭、太子城站按照绿色三星级客站标准进行设计,张家口、下花园、怀来等其他车站按照绿色二星级客站标准进行设计。

  清河站采用了诸多绿色可持续技术措施,如设置下沉庭院、光导管加强自然采光;采用可调节外遮阳构件有效降低太阳辐射;采用磁悬浮变频冷水机组显着提升冷源部分负荷性能,全面配置LED节能灯具,中水利用,室内污染物监控,创造健康乘降环境等[10]。清河站获得了由中国城市科学研究会颁发的绿色铁路客站三星级设计标识证书以及由美国绿色建筑委员会颁发的LEED金级预认证证书,为全国首个采用TB/T10429—2014《绿色铁路客站评价标准》进行评价,并获得三星级设计标识的铁路客站项目。

  3.4、 全线景观与文化艺术设计

  京张铁路为2022年冬奥会交通提供保障,冬奥期间举世瞩目。如何彰显中国技术、中国速度的同时,通过艺术创新设计传播中国文化,成为京张高铁车站设计重要的课题。在前期设计阶段,引入环境艺术设计团队,共同对全线及站区文化艺术景观设计进行了策划[11]。

  方便、舒适、安全是车站设计的基本目标,如何让旅客产生更舒适、更愉悦乘降体验,显然,沿线景观及车站的空间环境等还具有很大的提升空间,这些场所不仅是满足乘降的功能,更应该成为独特的文化、艺术载体,让旅客每一次出行都产生心灵的愉悦与享受[12]。

  本次文化艺术景观设计,跳出了以往的工程设计先于艺术设计的模式,围绕“景观”“文化”“艺术”,从人文传播和用户体验两个角度,与工程设计同步进行。

  3.4.1、 全线景观设计、规划创新要点

  全线景观根据安全性、功能性、生态性、整体协调性、经济适用性、地域性以及易维护性原则进行设计。根据沿线自然特征、地域特点,提出沿线景观绿化五大景观分区,即城郊风光段、关塞风光段、大泽风光段、燕北风光段、雪国风光段[13,14,15]。

  (1)通过对主要视角(列车上乘客视线、高速路行车视线、路上行人视线、高层建筑视线等)进行分析,确定沿线景观绿化设计的重点。

  (2)针对铁路自身特点,从景观的动态性、移动的层次性、流畅的交融性、体验的瞬间性进行分析,进而确定景观绿化设计的手法,比如路基边坡采用波浪式图案、线路两侧绿化林带的“内灌外乔”搭配等。

  (3)各站区选择具有代表性的乡土植物作为背景,配合各站区的文化元素进行景观设计。基于满足各个季节观赏性的需求,大面积采用常绿植被、整体设计以绿为主。

  (4)考虑地域特点,路基边坡重点区域植物选择以观赏性灌木为主,一般区域主要选择紫穗槐或沙地柏。

  (5)区间路基坡脚(堑顶)至地界及桥下绿化重点区域景观设计以常绿树种为主,一般区域景观设计以落叶树种为主,常绿树种局部点缀。

  (6)新八达岭隧道进出口采用城台式洞门,实现了中国元素和长城文化与现代高铁的有机结合,体现了高铁隧道与区域环境和文化共生共荣的设计理念。

  3.4.2、 历史建筑保护和利用。

  老京张铁路是中国近代自主设计施工的第一条铁路,终结了中国没有自主设计、建造铁路的历史,而新建京张高铁是中国铁路技术飞速发展、跻身世界一流的有力佐证。从老京张铁路到新京张高铁,中国铁路人从学习、创新到超越,实现了几代人的高铁梦。因此京张文化成为中国铁路文化的特殊载体,在国人心中具有非同一般的意义。

  对老京张铁路历史建筑保留,如老西直门车站、人字形铁路、青龙桥火车站,老清河站等均做了保护处理。其中对清河站老站房进行了整体平移保护并进行了修缮设计,拟作为博物馆使用,旅客可以感受京张历史,同时,呈现出在一条铁路线上出新旧铁路与站房的交替出现的壮观景象[14]。

  3.4.3、 京张文化元素被融入到站房设计的每一个细节中[16]

  京张铁路建筑文化艺术性设计是在原来铁路设计的基础上,进行了全线的文化艺术梳理,形成全线浑然一体又各具特色的形象展示。

  京张高铁文化性艺术性表达核心理念为“天地合德,百年京张”,高度契合京张铁路的文化艺术主题。清河站文化主题为“不息”,八达岭长城站文化主题为“丰碑”,张家口站文化主题为“纽带”,太子城站文化主题为“无界”。各站的文化主题也高度契合各站的具体特点,彰显了新京张的艺术特色。详见图15~图17。

  图15 清河站进站大厅效果图
图15 清河站进站大厅效果图

  图16 八达岭站地下站台效果图
图16 八达岭站地下站台效果图

  图17 太子城站候车厅效果图
图17 太子城站候车厅效果图

  围绕线路文化性艺术性确立的文化形象识别表达视觉核心系统,衍生出 “人字纹”、“苏州码子”、 “山水视界”、 “五行五色”等基本元素,提供了标准化及可延展应用的素材,在差异化空间中呈现关联性、整体性识别信息,是京张铁路建筑文化艺术性设计的延伸和细化。在具体应用上,通过全线站房匾额、室内主题雕塑、砂岩浮雕、丝网印刷图案、全线“人”字百叶风口等对全线车站进行文化植入。

  4、 结语

  在我国高铁建设大跨步前进的同时,当前国际设计理念也在发生重大变化,纵观当前优秀设计车站,无疑均在 “站城一体、功能复合、开放宜人、民族特色、地域表达”等方面有着深入的研究。京张铁路是我国第一条智能铁路,京张站房在 “畅通融合、绿色温馨、经济艺术、智能便捷”等方面均进行了深入的研究与设计创新,力争建设成为国际领先的新时代铁路枢纽,打造无愧于时代的精品智能站房,营造体现当代文化自信、温馨宜人、注重细部设计、具有工匠精神的新时代高铁公共空间。同时亦希望通过本文的研究对我国后续高铁站房的设计起到一定的参考和借鉴作用。

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