- DOI:
10.13738/j.cnki.acc.qklw60536
- 专辑:
科学Ⅰ辑;信息科技
- 专题:
信息、科学;综合科技
- 分类号:
G90;N92
摘要:随着社会经济的发展,全球城市化进程加速推动乡村人口向城市集聚,私家车的保有量呈指数增长,导致城市道路资源日趋紧张,城市居民对通勤高峰时段的高效出行解决方案存在强烈需求。传统公交因效率低下,准点率低,且运力有限,难以满足中高强度通勤需求。虽轨道交通可以提供高运力,但其建设周期长达5-10年,建设及运营成本高昂,平均投资回收期长,且线路规划后难以调整,这对于技术储备不足、财政薄弱的发展中国家而言,其在经济性和灵活性上存在很大的缺陷。基于上述矛盾,建筑师乔治·维赫姆于1964年提出了BRT系统(快速公交系统),其定位为介于轨道交通与常规公交之间的创新公共交通模式,通过其经济高效、灵活适配、效率提高等优势有效破解了城市发展的交通困局,在全球众多城市得到推广。在历经近五十年的全球实践后,BRT系统在巴西、中国、哥伦比亚、美国的成功应用和技术革新,以实际验证其推广必要性—世界银行已将其定位为‘发展中国家首选经济型中运量交通模式’。宿务BRT车站作为菲律宾首条快速公交系统,其Foglia风格设计融合了地域文化符号与功能主义美学。
关键词:全球城市化;BRT系统;快速公交系统;创新公共交通模式
引言:
菲律宾作为全球最拥堵的城市,正面临严峻的交通困局,马尼拉地区高峰期平均车速仅15公里/小时,每日因拥堵造成的经济损失高达35亿比索,其根源在于菲律宾政府行政碎片化、国家基建滞后性与国家制度缺陷性的恶性循环,菲律宾全国性的交通低效现在已经成为制约国家生产力与吸引外资的核心瓶颈。在此背景下,宿务BRT项目作为菲律宾国家级示范工程,首次尝试引入快速公交系统,这是菲律宾政府对国家交通困局的一次破解尝试,如果项目成功实施,将为菲律宾后续交通改善提供可复制的交通治理模板。
菲律宾宿务BRT项目于2012年启动,因各方问题多次搁浅,最终第一期工程于2022年12月开工建设,2025年9月建成交工。线路全长3.7公里,包括2393m城市快速公交车道改造(含一个环岛)以及1154m港口连接线和160m支路的升级改造,沿线设4个BRT公交站点[1]。车站采用层层叠叠的叶片状金属格栅悬挑结构设计,柔和亲近自然的设计弱化了交通建筑的金属工业感,兼顾了实用功能与通透的空间质感,在有效缓解宿务城市交通压力的同时,通过建筑美学为宿务城市公共空间增添一份特殊的交通图腾。本文从结构设计、材料选型与施工技术三大维度展开系统性论述。
图1:Fuente车站完工实景图
一、快速公交系统(BRT)
BRT是快速公交系统(Bus Rapid Transit)的简称,是一种来源于巴西库里蒂巴介于快速轨道交通(Rapid Rail Transit,简称 RRT)与常规公交(Normal Bus Transit,简称 NBT)之间的新型公共客运系统,是一种大运量交通方式,通常也被人称作“地面上的地铁系统”[2]。它通过技术手段系统化整合道路工程、车辆工程、智能管理三大领域,依此对公共交通理念进行革新,其核心优势在于专属道路、快速上下客和智能化管理,系统框架涵盖了BRT基础设施、BRT车辆、运营管理系统和BRT配套系统四大核心模块。BRT既保留了传统公交系统建设周期短、投资成本低、线路调整灵活的核心优势,又通过系统化设计达到了接近轨道交通的大运量运输能力,在传统公交与轨道交通之间实现了最优平衡。在中高密度城市交通场景中,BRT更是展现出显著优势:运力突破、效力提升、风险可控,具有较高的战略价值。
对比维度/类型 | BRT | 传统公交 | 轨道交通(轻轨) |
运量(万人次/日) | 10-50 | 1-5 | 20-50 |
建设成本(亿元/公里) | 0.2-1.5 | 0.05-0.2(仅站台建设) | 2-5 |
运营速度(Km/h) | 20-30 | 10-20 | 25-35 |
建设周期(年) | 1-3 | 0.5-1 | 5-10 |
路权 | 专用(封闭/半封闭) | 混合 | 完全独立(轨道) |
线路灵活性 | 高(可调整) | 高(可调整) | 极低(固定路线) |
适用场景 | 中高密度城市 | 低密度区域 / 支线接驳 | 超高密度城市核心区 |
表1:BRT与传统公交和轨道交通多维度对比分析
二、BRT基础设施
2.1 BRT基础设施组成
BRT基础设施是BRT(快速公交系统)的核心部分,它的设计和建设效果直接影响到整个系统的运力、可靠性和乘客体验。同样BRT基础设施也是BRT显著区别于传统公交的核心特征,其完善程度直接关系到BRT系统能否充分发挥"轨道交通级别"的效果。可以对BRT基础设施划分为四大模块:专用车道、高效换乘车站、智能控制交叉口信号、综合换乘枢纽。
高效换乘的BRT车站更是整个BRT基础设施体系的核心要素,他的设计水平能最直接影响交通参与者整个系统的体验。本文将围绕BRT车站这一关键部分,通过对其设计框架和施工工艺系统性的解析,揭示BRT系统在交通系统中的价值。
2.2 BRT车站
按照其空间布局对BRT车站划分主要有两种形式,岛式车站(整体式)和侧式车站(分离式)。
岛式车站:是指站台位于两条BRT专用车道中间,乘客候车区呈“岛状”设计,从而实现两侧双向BRT车辆共用站台。乘客可在同一站台直接换乘相反方向的BRT车辆,无需跨车道或者进行绕行,但也容易发生两侧乘客同时上下车造成的交错混乱。岛式车站的集约化布局更加适合道路宽度有限的中心城区,其高效的土地利用率,有效降低建设和运营成本。但由于岛式站台设置在道路中央,进出站需要配备专门的过街设施,如人行天桥、地下通道或信号灯控制的斑马线。
侧式车站:是指采用分向站台设计,每条BRT专用车道旁设置一个独立站台,实现客流方向分流。由于侧式车站只允许单侧乘客使用,有效避免了双向客流交叉混乱,但如乘客需要换乘相反方向车辆,则需借助过街设施。相比岛式车站,其空间利用率较低,需要双倍设备和人员。但其选址通常设置于交叉路口,进出站可以结合现有的平交路口人行横道,既保证运营秩序又兼顾建设经济性。
其中侧式车站根据其站台布局分为常规侧式车站和错位侧式车站。常规侧式车站的双向BRT专用车道位于道路中央或一侧,双向站台对称分列车道左右两侧,由于站台对称布置,更适合道路宽度充足的路段(如主干道);错位侧式车站的双向BRT专用车道同样位于道路中央或一侧,但双向站台不在同一位置,而是沿线路方向前后错开布置,这有效减少了车站对道路横向空间的占用,更适合狭窄路段。
图2:常规侧式车站和错位侧式车站
三、宿务BRT车站结构材料选用
3.1 BRT车站类型设计
BRT车站的设计往往由多种因素决定,宿务BRT项目第一期工程所在地为宿务市中心城区,原有道路空间狭窄,沿线商业建筑密集,行人密集,且日常交通客流量大,多为吉普尼和出租车,故全部采用侧式车站设计。且侧式车站结构简单,无需天桥或地下通道,建设成本低,建设周期短,能更快展示一期工程的示范作用,车站更靠近商店、人行横道等设施,且宿务信号灯不完善,减少过街需求降低了安全隐患,侧式车站能够单侧分阶段施工,减少了对交通流的干扰。
车站名称 | 车站类型 | 车站等级 |
Capitol车站 | 错位侧式车站 | 中途站 |
Fuente车站 | 常规侧式车站 | 中途站 |
CNU车站 | 错位侧式车站 | 中途站 |
CSBT车站 | 错位侧式车站 | 中途站 |
表2:宿务BRT项目第一期车站设计方案
宿务BRT项目第一期工程BRT车站均采用侧式车站方案设计,这是基于宿务交通环境的实际情况和运营需求做出的最优选择。由于项目位于宿务市中心城区,其交通环境具有以下显著特点:
空间条件受限:原有道路宽度普遍较窄,平均仅15~20米;且沿线商业建筑密集,拆迁难度大;现有道路断面难以满足中央岛式车站的空间需求。
交通环境复杂:宿务中心城区的日常交通客流量大,且通行的车辆以吉普尼和出租车为主,具有明显的混合交通特征;且一期工程道路沿线为繁华的商业区,日常行人流量大,商业活动十分频繁;且宿务的交通信号系统尚不完善,缺乏信号灯。
建设运营需求:为菲律宾首条BRT线路,需要尽快建成示范线路;需要最大限度减少施工对交通的影响;项目采用国际融资,需控制建设成本。
而侧式车站方案完美契合了这些特殊条件,展现出显著优势:
建设方面:侧式车站的结构简单,无需配套天桥或地下通道;建设成本较岛式车站大幅度降低;可采用单侧分段施工,极大减少对交通流影响;且施工周期短,能快速建成起到示范作用。
运营方面:车站设置靠近道路两侧,乘客可以依托人行道进入,有效减少了宿务城区信号灯不完善带来的安全隐患;与商业设施、人行横道无缝衔接,匹配行人活动习惯;更有利于与现有吉普尼、出租车停靠点整合。
图3:Capitol车站平面布置图
图4:Fuente车站平面布置图
图5:CNU车站平面布置图
图6:CSBT车站平面布置图
设计团队结合宿务中心城区的道路条件和交通现状,结合“因地制宜,务实高效”的设计理念,选择采用侧式车站设计,在满足快速交通系统的功能硬性要求的同时,又能最大限度降低施工期间对宿务城市正常运行的干扰,为本项目后续工程线路建设积累了宝贵的经验。
3.2 BRT车站结构设计
优秀的BRT车站建筑设计,不仅应满足系统本身的运营要求,为乘客提供方便、舒适和安全的候车环境,通常还需从美学文化、气候特点、乘客友好性、实施便捷性等方面进行考虑[3]。宿务BRT项目第一期工程中车站结构在设计时采用了Foglia风格,其核心设计理念是以自然叶片为灵感源泉,通过有机形态语言实现了结构与美学的完美融合。车站叶片式的外形强烈呼应了这座热带城市的自然风貌,其充满未来感的设计,深化了宿务居民对快速公交系统的高品质定位,又为宿务城市景观增添了标志性的视觉亮点。以下将多维度对此设计采用原因进行解释分析。
图7:宿务BRT车站Foglia风格设计理念图
(1) 环境适应性:宿务处于热带地区,全年高温多雨天气,且台风自然灾害频繁,车站顶棚模仿树叶层叠的形态,并通过参数调整能最大限度遮挡不同时间段的阳光,更有效降低站内温度;层叠式的叶片设计,在兼顾遮阳的同时极大满足了自然通风的需求;车站叶片顶棚上密集的导流槽,赋予了其优秀的排水能力;同时叶片采用轻质不锈钢镂空设计,在保证结构强度足够的同时降低车站结构自重,其结构形式能够有效抵御大型台风。

图8:宿务BRT车站经历14级超强台风“海鸥”后结构完好
(2) 地域文化表达:车站顶棚形态设计参考了热带植物叶片呼吁了宿务“森林”的热带城市意象,强化了热带地区交通建筑的特有属性;车站内围栏同样采用相同的叶片概念,使得整个车站设计理念建立关联。
图9:车站围栏概念设计示意图
3. BRT车站主体结构材料选取
由于BRT车站采用了独特的‘Foglia’设计,车站顶棚采用大跨度悬挑结构,由单根支撑立柱承担结构全部荷载,并传递至基础部分。同时,作为长期暴露于户外环境的公共建筑,对车站结构材料有着很高的要求,需要同时在力学性能、耐久性、美观性以及经济性的要求。在经过对全球各国近20个BRT车站进行参考,通过对不锈钢、铝和钢管三种结构材料系统分析了结构灵活性、环境适应性、实用功能性、可维护性等多方面的优缺点后,最终选定不锈钢作为车站主体框架材料。不锈钢结构初始造价虽然比普通钢材高,但综合考虑结构初期建造费用、涂装费用和后期维护费用,在严苛环境下不锈钢结构的全寿命周期价格要低于传统钢结构[4]。
图10:车顶主体结构概念设计示意图
四、BRT车站施工
宿务BRT车站施工主要分为四大施工部分:车站基础施工、车站主体框架结构施工、机电与设备安装和车站装修与附属工程施工。其中车站基础施工和车站主体框架结构施工是车站施工全周期的关键工程。
4.1 车站基础
车站基础原设计采用现浇基础工艺施工,但考虑到车站施工场地位于宿务中心城区交通要道,日常交通客流量大,而现浇工艺存在施工周期长、基坑开挖范围大、基坑支护要求高等众多问题。此外,宿务地处热带季风气候区,雨季降水频繁,施工易受基坑积水影响,这不仅增加了基坑施工难度,极大可能延长工期,从而对交通产生成持久的影响。
经项目团队对比分析,将施工工艺优化调整为装配式基础施工工艺,基础预埋定位销,其优势在于:基坑占用空间小,时间短,且无需复杂支护措施;基础构件统一预制,运输至现场快速安装后即可回填;有效规避雨季影响,提高施工效率。装配式基础可以进一步提高建筑施工效率,节约资源能源,保障基础施工的质量,实现建筑全体系模块化建设,具有非常好的发展前景[5]。

图11:装配式基础施工实景
现场装配式基础施工时需重点把控以下五大环节:构件质量把控、基坑精准开挖、高效吊装与定位、连接节点可靠和基坑快速回填与保护。经过实际施工应用,装配式基础表现出了优异的整体受力性能,具有承载力高、抗拔性能突出的特点,极大的提高了施工效率,减少了对交通影响。
4.2 车站主体框架结构
车站主体材料选用304奥氏体不锈钢(屈服强度170MPa),符合美国钢结构设计协会 (AISC) 360和设计指南 27 (DG 27),其低碳特性(C≤0.03%)显著提升焊接区抗晶间腐蚀能力,适用于宿务高湿高盐海洋环境。304奥氏体不锈钢具有优良的塑形性能及较高的抗拉伸能力,同时含有的Ni元素保证了奥氏体的结构稳定性,因此304奥氏体不锈钢在蒸汽、水、大气和氧化性酸等环境中仍展现出优良的抗腐蚀能力[6]。
复杂叶片结构以及承重结构在国内工厂采用专业加工预制半成品,通过海运运输至宿务现场,运输过程采用防变形装置固定,避免运输振动导致结构变形。
主体结构施工承重柱与基础部分采用法兰盘加高强螺栓(ASTM A325型)固定至“紧绷”状态代替完全预紧后浇筑C40微膨胀混凝土;承重柱与车站顶棚部分通过搭设脚手架工作平台,采用两台吊车配合精准吊装至要求指定位置拼接后进行焊接作业。

图12:不锈钢车站框架施工实景
设计为提升车站的空间利用率并契合叶片状设计理念,在承重柱与车站顶棚连接处采用榫卯结构契合后全刚性焊接,无其他辅助支撑结构,在保障视觉通透的同时实现结构一体化,极大的提高了结构的美感,但此结构要求焊缝具备与主体材料等强度的力学性能,且304奥氏体不锈钢独特热物理性质也增加了焊接的难度。焊接工艺要求严格遵循W/AWS D1.1“结构焊接规范-钢”,焊接电极要求使用ER308L低氢电极,并匹配相应保护气体。焊缝尺寸应满足 AISC 360 最小尺寸要求,且采用全连续角焊缝。
4.3 车站机电与设备安装
当主体结构施工完成后按照设计图纸对机电与设备部分进行安装作业,由于宿务BRT车站为开放式BRT车站,机电系统以照明设备为核心,辅以发电机房保障供电,整体配置精简高效。
图13:配备的发电机房
4.4 车站装修与附属工程施工
在主体结构焊接验收合格后,严格按照设计图纸进行车站装修施工,施工流程遵循“先顶棚后地面”的分层作业原则。首先在车站顶棚外部安装遮阳及排水一体化的构造层,此构造层,采用蜂窝设计,在极大减轻材料自重的同时,保障其遮阳和排水功能;顶棚内部安装叶脉状装饰层吊顶,完美的展现了叶片设计美学。附属工程主要包括车站围栏、地砖铺设、玻璃栏杆、不锈钢座椅以及站内绿化施工,严格按照设计图纸施工。

图14:Fuente车站和CNU车站完工后实景
五、结语
宿务BRT项目第一期工程采用‘Foglia’设计,以其特色的造型设计受到宿务各方面人士的高度评价。作为菲律宾首条建设的BRT线路,该项目完善了宿务中心城区的公共交通体系,通过其系统性的设计、施工,为后续菲律宾其他城市发展BRT提供了可复制的成功范本,具有重要示范意义。
参考文献:
[1] 菲律宾宿务BRT公交快速路项目第1合同段.总体施工组织设计[Z].湖南路桥建设集团有限责任公司,2023,:1-2.
[2] 李鸿飞.浅析厦门BRT车站设计——游走于城市生活的装置[J].福建建筑,2011,(02):35-37.
[3] 李薇.快速公交(BRT)车站设计方法浅析[J].城市道桥与防洪,2013,(08):13-14+27+382-383.
[4] 舒赣平,吴耀华,范圣刚,等.不锈钢在建筑钢结构中的研究与应用[J].钢结构(中英文),2024,39(10):105-110.
[5] 张志刚,杨冉,高巍,等.装配式基础研究进展分析[J].安徽建筑,2023,30(09):84-86.
[6] 温志刚,程晋宜,刘书慧,等.不同焊接工艺对304奥氏体不锈钢焊接接头应力腐蚀的影响研究[J].金属加工(热加工),2023,(08):55-58.
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